第六章 磁路与变压器 一、内容提要 变压器是一种静止的电磁装置，原绕组（一次绕组）和副绕组（二次绕组）没有电的直接联系，通过交变磁场，利用电磁感应关系实现能量变换。在变压器中既有磁路问题，又有电路问题，变压器是磁路的具体应用，学习磁路是了解变压器的基础。因此本章在学习变压器理论之前讲述了磁路的基本概念及构成磁路的铁磁材料的性能；介绍了变压器理论、电机理论中常用的电磁定律及交流磁路的特点。简单地讲述了变压器的结构、工作原理、铭牌数据及变压器的外特性、效率性和变压器绕组的同极性端；并重点讲述了变压器电压、电流、阻抗的变换功能。 二、基本要求 1、了解磁路的概念和磁路中几个基本物理量 2、了解交流磁路和直流磁路的异同； 3、重点掌握分析磁路的基本定律，理解铁心线圈电路中的电磁关系、电压电流关系及功率与能量问题； 4、掌握变压器的基本结构、工作原理、铭牌数据、绕组的同极性端、外特性、损耗和效率特性； 5、掌握变压器的电压、电流、阻抗变换。 三、学习指导 磁路部分是学习变压器以及后面学习电动机内容的基础，学习磁路时可以与电路中的内容联系对比来加深理解和记忆。 1、磁场的基本物理量 1）磁感应强度B ：表示磁场内某点的磁场强弱和方向的物理量。它是一个矢量，与电流之间的方向用右手螺旋定则确定。单位：特【斯拉】（T ）。 2）磁通Ф：磁感应强度B 与垂直于磁场方向的面积S 的乘积，即Ф=BS 。单位：韦【伯】（Wb ）。 3）磁场强度H ：计算磁场时所引用的一个物理量，也是矢量，通过它来确定磁场与电流之间的关系。单位：安【培】每米（A/m ）。 4）磁导率μ：用来表示磁场媒质磁性的一个物理量，也是用来衡量物质导磁能力的物理量。H B =μ，单位：亨【利】每米（H/m ）。真空导磁率为H/m 10470-?=πμ。 2、磁性材料与磁性能 1）、磁路 由于磁性物质（铁磁材料）具有高的导磁性。可用来构成磁通绝大部分通过的路径，这种磁路径称为磁路。 2）、磁通 磁通包括：主磁通和漏磁通 主磁通是磁通的绝大部分，沿铁心闭合起能量传递媒介作用，所经磁路是非线性的。
电感计算方法,磁场基本性质 默认分类2010-05-22 08:36:06 阅读442 评论0 字号：大中小订阅 电感 电感器（电感线圈）和变压器均是用绝缘导线（例如漆包线、纱包线等）绕制而成的电磁感应元件，也是电子电路中常用的元器件之一。 一、自感与互感 （一）自感 当线圈中有电流通过时，线圈的周围就会产生磁场。当线圈中电流发生变化时，其周围的磁场也产生相应的变化，此变化的磁场可使线圈自身产生感应电动势（电动势用以表示有源元件理想电源的端电压），这就是自感。 （二）互感 两个电感线圈相互靠近时，一个电感线圈的磁场变化将影响另一个电感线圈，这种影响就是互感。互感的大小取决于电感线圈的自感与两个电感线圈耦合 的程度。 电感的计算公式: 加载其电感量按下式计算:线圈公式 阻抗(ohm) = 2 * 3.14159 * F(工作频率) * 电感量(mH)，设定需用360ohm 阻抗，因此： 电感量(mH) = 阻抗(ohm) ÷ (2*3.14159) ÷ F (工作频率) = 360 ÷ (2*3.14159) ÷ 7.06 = 8.116mH 据此可以算出绕线圈数： 圈数= [电感量* { ( 18*圈直径(吋)) + ( 40 * 圈长(吋))}] ÷圈直径(吋) 圈数= [8.116 * {(18*2.047) + (40*3.74)}] ÷ 2.047 = 19 圈 空心电感计算公式 空心电感计算公式：L(mH)=(0.08D.D.N.N)/(3D+9W+10H) D------线圈直径 N------线圈匝数 d-----线径 H----线圈高度 W----线圈宽度 单位分别为毫米和mH。。 空心线圈电感量计算公式:
磁路计算小结 一磁路计算常用物理量 磁密的单位Gs：1T = 104 Gs ；1Gs = 10-4 T； 磁化强度M的单位Gs： 磁矩μ的单位是emu，1 emu = 10-3 A m2 磁化强度M的单位是emu/cm3，1 emu/cm3 =1Gs 1 A/m = 10-3 emu/cm3
1Gs = 1emu/cm3 = 10-3 A m2/cm3 = 103 A/m 1Gs = 103 A/m 二磁路基本定律 1．安培环路定律 由麦克斯韦方程可知，沿着任何一条闭合回线L，磁场强度H的线积分值??L dl H恰好等于该闭合回路所包围的总电流值∑i（代数和），即 ∑ ?= H dl ?i L 式中，若电流的正方向与闭合回线的环行方向符合右手螺旋关系，i取正号，否则i取负号。若沿着回线L，磁场强度H的方向总是切线方向、大小处处相等，且闭合回线所包围的总电流是由通有电流i的N匝线圈提供，则上式将简化为 HL= Ni （1）安培定则 也叫右手螺旋定则，是表示电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系的定则。 ●通电直导线中的安培定则（安培定则一） 用右手握住通电直导线，让大拇指指向电流的方向，那么四指的指向就是磁感线的环绕方向； ●通电螺线管中的安培定则（安培定则二） 用右手握住通电螺线管，让四指指向电流的方向，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极。2．磁路的欧姆定律
设环形螺线管铁心的截面积为A ，磁通量密度为B ，总磁通量为Φ，则有 HA BA μ==Φ （2.1） 设线圈匝数为N ，螺线管平均长度为l ，给线圈通电流I ，根据安培环路定律，则有 HL NI = 所以 l NI H /= 代入式（2.1），则有 l NIA /μ=Φ 整理得 A l NI ?= Φμ1 或 R NI = Φ （2.2） 式中 A l R ?= μ （2.3） 在电路中，设电动势（电压）为E ，电阻为R ，电流为I ，则有电路的欧姆定律
电感计算公式（转载） 加载其电感量按下式计算:线圈公式 阻抗(ohm) = 2 * 3.14159 * F(工作频率) * 电感量(mH)，设定需用360ohm 阻抗，因此： 电感量(mH) = 阻抗(ohm) ÷ (2*3.14159) ÷ F (工作频率) = 360 ÷ (2*3.14159) ÷ 7.06 = 8.116mH 据此可以算出绕线圈数： 圈数= [电感量* { ( 18*圈直径(吋)) + ( 40 * 圈长(吋))}] ÷圈直径(吋) 圈数= [8.116 * {(18*2.047) + (40*3.74)}] ÷ 2.047 = 19 圈 空心电感计算公式 空心电感计算公式：L(mH)=(0.08D.D.N.N)/(3D+9W+10H) D------线圈直径 N------线圈匝数 d-----线径 H----线圈高度 W----线圈宽度 单位分别为毫米和mH。。 空心线圈电感量计算公式: l=(0.01*D*N*N)/(L/D+0.44) 线圈电感量l单位: 微亨 线圈直径D单位: cm 线圈匝数N单位: 匝 线圈长度L单位: cm 频率电感电容计算公式: l=25330.3/[(f0*f0)*c] 工作频率: f0 单位:MHZ 本题f0=125KHZ=0.125 谐振电容: c 单位:PF 本题建义c=500...1000pf 可自行先决定,或由Q 值决定 谐振电感: l 单位: 微亨 线圈电感的计算公式 作者：线圈电感的计算公式转贴自：转载点击数：299 1。针对环行CORE，有以下公式可利用: (IRON) L=N2．AL L= 电感值（H) H-DC=0.4πNI / l N= 线圈匝数(圈) AL= 感应系数 H-DC=直流磁化力I= 通过电流(A) l= 磁路长度（cm) l及AL值大小，可参照Microl对照表。例如: 以T50-52材，线圈5圈半，其L值为T50-52(表示OD为0.5英吋)，经查表其AL值约为33nH L=33．(5.5)2=998.25nH≒1μH 当流过10A电流时，其L值变化可由l=3.74(查表) H-DC=0.4πNI / l = 0.4×3.14×5.5×10 / 3.74 = 18.47 （查表后） 即可了解L值下降程度(μi%) 2。介绍一个经验公式 L=(k*μ0*μs*N2*S)/l 其中 μ0 为真空磁导率=4π*10(-7)。（10的负七次方） μs 为线圈内部磁芯的相对磁导率，空心线圈时μs=1
第六章磁路及变压器 1、磁性材料中，软磁材料磁滞回线较窄，可用来制造电机、变压器的铁心； 永磁材料具有较大矫顽磁力，一般用来制造永久磁铁；矩磁材料具有较小矫顽磁力和较大剩磁，可用作记忆元件、开关元件和逻辑元件。 2、变压器中，除线圈电阻R上有功率损失即所谓铜损耗外，处于交变磁化下的铁心也有功率损耗即铁损耗。 3、磁性材料具有高导磁性、磁饱和性、磁滞性三大主要磁性能。 4、现有一变压器要实现阻抗匹配，今在二次绕组接有8Ω电阻一只，要求从一次绕组看其等效电阻是800Ω，则变压器的变压比k＝ 10 。 5、有一台变压器，其变比Ｋ=20，若该台变压器二次绕组接上2Ω电阻，则从一次绕组上得到的等效电阻为 800Ω。 6、一次侧接交流电源的变压器空载时的损耗基本上是铜损耗。 7、已知变压器的 1100 N=， 210 N=。当负载阻抗为5Ω时，折算到初级回路的阻抗为 500 Ω。 8、在交流铁心线圈中，线圈电阻上的功率损耗称为铜损耗，处于交变磁化下的铁心中的功率损耗称为铁损耗。 9、下图所示的电路中，若电源电压u的有效值为100V，频率f=50Hz，线圈匝数为200，在不考虑线圈内阻和漏磁的情况下，铁心中的磁通最大值Φm = 2.25×10-3Wb ；若电压的有效值、频率、线圈匝数保持不变，在铁心上开一个气缝,则此时铁心中的磁通最大值将不变，线圈中的励磁电流将增大。 10、磁性材料的磁滞性是指磁感应强度的变化滞后于磁场强度变化的性质。 11、使用电流互感器时，二次绕组电路不允许开路。 12、电磁铁衔铁会引起噪声，容易引起触点损坏，为消除此现象，可在磁极部分端面套上分磁环。 二、选择题
串联磁路和并联磁路的计算 例1 设环式线圈铁芯的长度l ＝60cm ，缝隙的宽度l 0=0.1cm ，环式线圈的横截面积S =12cm 2,总匝数N =1000，电流为1A ，铁芯的相对磁导率为600,试求缝隙内的磁场强度H 0。 解：环式线圈内的磁通量为 S l S l NI 00μμ+= Φ 缝隙内的磁感应强度为 00μμ l l NI S B + = Φ= 所以 )m /(105001.0600 6 .01 1000150 00 0A ?=+?= += += = l l NI l l NI B H r μμμμμ 例2 设螺线环的平均长度为50cm ，它的截面积为4cm 2,用磁导率为65×10-4H/m 的材料做成，若环上绕线圈200匝。试计算产生4×10-4Wb 的磁通量需要的电流。若将环切去1mm ，即留一空气隙，欲维持同样的磁通，则需要电流若干？ 解：磁阻 Wb /A 1092.110 4106510505 4 42?=????==---S l R m μ
磁动势 ) A (771092.11045 4=???=Φ=-m R NI 所以)A (385.0200 7777===N I 当有空气隙时，空气隙的磁阻为 )Wb /A (10210 41041016 4 73 0' '?=????==---πμS l R m 环长度的微小变化可忽略不计，它的磁阻与先前相同，即1.92×105A/Wb ，这时全部磁路的磁阻为 ) Wb /A (102.2)1092.1102(656' ?≈?+?=+m m R R 欲维持同样的磁通所需的磁动势为 )A (880)('=+Φ=m m R R NI 所需电流为 )A (4.4200 880 880' ===N I 通过这个例子，我们可以看到空气隙对于磁路的影响。由于空气的磁导率（近似为真空磁导率）比铁磁质的磁导率要小得多，所以空气隙的长度虽短，它的磁阻却有可能比铁磁质大得多，所需线圈的安匝数也很大。可见，磁路中有空气隙时，维持相同的磁通所需线圈的
导线线径与电流规格表 绝缘导线(铝芯/铜芯)载流量的估算方法 以下是绝缘导 线(铝芯/铜芯)载流量的估算 方法,这是电工基础,今天把这些知识教给大家,以便计算车上的导线允许通过的电流.(偶原在省供电局从事电能计量工作) 铝芯绝缘导线载流量与截面的倍数关系 导线截面(平方毫米) 1 1.5 2.5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 载流量(A 安培) 9 14 23 32 48 60 90 100 123 150 210 238 300 载流是截面倍数 9 8 7 6 5 4 3.5 3 2.5 估算口诀：二点五下乘以九，往上减一顺号走。三十五乘三点五，双双成组减点五。(看不懂没关系,多数情况只要查上表就行了)。条件有变加折算，高温九折铜升级。穿管根数二三四，八七六折满载流。 说明：(1)本节口诀对各种绝缘线(橡皮和塑料绝缘线)的载流量(安全电流)不是直接指出，而是“截面乘上一定的倍数”来表示，通过心算而得。由表5 3可以看出：倍数随截面的增大而减小。“二点五下乘以九，往上减一顺号走”说的是2．5mm’及以下的各种截面铝芯绝缘线，其载流量约为截面数的9倍。如2．5mm’导线，载流量为2．5×9＝22．5(A)。从4mm’及以上导线的载流量和截面数的倍数关系是顺着线号往上排，倍数逐次减l ，即4×8、6×7、10×6、16×5、25×4。“三十五乘三点五，双双成组减点五”，说的是35mm”的导线载流量为截面数的3．5倍，即35×3．5＝122．5(A)。从50mm’及以上的导线，其载流量与截面数之间的倍数关系变为两个两个线号成一组，倍数依次减0．5。 表格为导线在不同温度下的线径与电流规格表。 （请注意：线材规格请依下列表格，方能正常使用）
磁环外径 D 36.0mm 磁环内径 d 22.5mm 磁环高度 h 11.0mm 磁环导磁截面积 A 74.3mm^274.3mm^2磁环有效磁路长 l 90.2mm 90.2mm 磁环芯材磁导率 u 125125相对磁导率线圈匝数 N 88.0匝88.0匝↓↓环状线圈电感值 L 1000.92uH 1001uH 磁环电感饱 和磁通计算 ↓电感电流 I 10.00A 15319高斯1.532特斯拉 磁场强度H 9.75A/m 线径Φ1mm 股数n 1每匝线圈长度MLT 42.6mm 电阻mohm 108.59mohm 铜线总长度C 4.69m 蓝色字体为输入参数粉色字体为计算值磁环电感及饱和磁通计算 相对磁导率μr：26,40,60,75,90,125 750.6897966 磁通密度B l s N L μ2=)ln()(d D d D l -=πl iN B 0μμ=l iN H =
计算值 MPP铁镍钼合金,主要用于大电流功率电感, 抗偏流特性好,频率特性也比较好. Sendust合金(铁硅铝磁芯),是一种低损耗和相对高饱和度1.05T的材料，所 以非常适用于功率因数校正电路，以及单向驱动器应用，由于接近零磁 致伸缩，铁硅铝是消除在线噪音滤波器和电感器中的可听频率噪声的最 佳选择。 适当的成本,较低的损耗,高饱和度,接近零的磁致伸缩,无热老化 现象,软饱和,铁硅铝应用包括功率因数校正扼流圈,升压/降压稳压器,直流 输出电感器和回扫变压器.
铁镍(hi-flux),高磁通粉末磁芯是分布式气隙环形磁芯,有50%的镍和50%的铁合金粉末制成,其偏置性能在 所有粉末磁芯材料中最高 .高磁通磁芯所具备的优点,非常适用于高功率,高直流偏置以及高电源频率下的高交流偏差等的应用.与7,500高斯的标准钼坡莫合金MPP磁芯或4.500高斯的铁氧体相比,高磁通磁芯具有15,000高斯的饱和磁通密度.高磁通粉末磁芯的磁芯损耗显著低于铁粉磁芯的磁芯损耗.在大多数应用中,高磁通磁芯的尺寸可能都比铁粉芯的还要小. 高磁通磁粉芯主要应用在如开关调节电感器,在线噪音滤波器,回扫变压器,功率因数校正和脉冲变压器等。
第6章磁路与变压器 本章基本要求： 了解磁路的基本概念。了解变压器的基本结构，掌握其工作原理、额定值的意义、外特性及绕组的同极性端。了解三相电压的变换。 本章讲授重点知识： ?磁路的概念、物理量和定律 ?交流铁心线圈电路的分析 ?变压器工作原理 本章讲授难点知识： ?交流铁心线圈电路的分析 本章作业：p143 2、3 §6.1磁路的基本概念和基本定律 线圈通有电流将有磁场产生，线圈绕制在铁芯上就构成了磁路。可以说，磁路就是局限在一定路径内部的磁场。 6.1.1 磁场的基本物理量 1．磁感应强度B 磁感应强度是表示空间某点磁场强弱与方向的物理量。B的大小等于通过垂直于磁场方向单位面积的磁力线数目，B的方向用右手螺旋定则确定。单位是特斯拉(T)。2．磁通Φ
磁通表示穿过某截面的磁力线总数。单位是韦伯(Wb)。 BS =Φ 3．磁导率μ 磁导率是衡量物质导磁能力的物理量。单位是亨/米(H/m)。 真空的磁导率：H/m 10470-?=πμ 相对磁导率μr ：物质磁导率与真空磁导率的比值。 非铁磁物质μr 近似为1，铁磁物质μr 远大于1。 4．磁场强度H 磁场强度是描述磁场源强弱的物理量，与励磁电流成正比，磁场强度只与产生磁场的电流以及这些电流分布有关，与磁介质无关。单位是安／米（A ／m ）。是为了简化计算而引入的辅助物理量。 μB H = B H μ= 6.1.2 铁磁物质的磁化曲线 铁磁物质在磁化过程中的B-H 关系曲线称为磁化曲线。由于B 落后于H 变化（磁滞性），磁化曲线不是一条曲线，而是一个回线，又称磁滞回线。当H 增大到一定值时， B 几乎不再随H 变化，即达到了饱和值，这种现象称为磁饱和。
第六章磁路与变压器习题全解 6—1有一线圈匝数为1500匝，套在铸刚制成的闭合铁心上，铁心的截面积为 10CM2,长度为75CM。求： (1)如果要在铁心中产生0.001Wb的磁通，线圈中应通入多大的直流电流？ (2)若线圈中通入电流2.5A，则铁心中的磁通多大？ 解：(1) B=?/S=0.001 -0.001 =1T，查铸刚磁化曲线得：H=0.7X 103 A /m ???安培环路定则：H= IN/L ??? l=HL/ N=0.7X 103X 0.75- 1500=0.35A (2) H=IN/L=2.5 X 1500- 0.75=5 X 103 A /m,查铸刚磁化曲线得：B=1.6T ①=B X S= 1.6X 0.001=0.0016Wb 6—2有一交流铁心线圈接在220V、50HZ的正弦交流电源上，线圈的匝数为733 匝，铁心截面积为13 CM2。求： (1)铁心中的磁通最大值和磁感应强度最大值是多少？ (2)若在此铁心上再套一个匝数为60的线圈，贝吐匕线圈的开路电压是多少？解：(1)v U~ E=4.44fN ① m ???① m~ U/4.44fN=220- (4.44X 50X 733) =0.00135 Wb Bm=① m/S=0.00135- 0.0013=1.04T (2) U1/ U2= N1/ N2 U2= U1 N2/ N1=220X 60- 733=18V 6—3已知某单相变压器的一次绕组电压为3000V，二次绕组电压为220V，负载是一台220V、25KW的电阻炉，试求一、二次绕组的电流各为多少？ 解：二次绕组的电流：I2= P2/ U2=25000- 220=114A I1/ I2= U2/ U1 一次绕组的电流：11= I2 U2/U 1=113.6X 220- 3000=8.36A 6—4在图6—1中，已知信号源的电压U S=12V，内阻R o=1K Q,负载电阻R L=8Q,变压器的变比K=10，求负载上的电压U2。 解：变压器原边电压： RL 图6—1题6—4的电路
电感阻抗的计算公式 加载其电感量按下式计算:线圈公式 阻抗(ohm) = 2 * 3.14159 * F(工作频率) * 电感量(mH)，设定需用360ohm 阻抗，因此：电感量(mH) = 阻抗(ohm) ÷(2*3.14159) ÷ F (工作频率) = 360 ÷(2*3.14159) ÷7.06 = 8.116mH 据此可以算出绕线圈数： 圈数= [电感量* { ( 18*圈直径(吋)) + ( 40 * 圈长(吋))}] ÷圈直径(吋) 圈数= [8.116 * {(18*2.047) + (40*3.74)}] ÷ 2.047 = 19 圈 空心电感计算公式 作者：佚名转贴自：本站原创点击数：6684 文章录入：zhaizl 空心电感计算公式：L(mH)=(0.08D.D.N.N)/(3D+9W+10H) D------线圈直径 N------线圈匝数 d-----线径 H----线圈高度 W----线圈宽度 单位分别为毫米和mH。。 空心线圈电感量计算公式: l=(0.01*D*N*N)/(L/D+0.44) 线圈电感量l单位: 微亨 线圈直径D单位: cm 线圈匝数N单位: 匝 线圈长度L单位: cm 频率电感电容计算公式: l=25330.3/[(f0*f0)*c] 工作频率: f0 单位:MHZ 本题f0=125KHZ=0.125 谐振电容: c 单位:PF 本题建义c=500...1000pf 可自行先决定,或由Q 值决定 谐振电感: l 单位: 微亨 线圈电感的计算公式 作者：线圈电感的计算公式转贴自：转载点击数：299 1。针对环行CORE，有以下公式可利用: (IRON) L=N2．AL L= 电感值（H) H-DC=0.4πNI / l N= 线圈匝数(圈) AL= 感应系数 H-DC=直流磁化力I= 通过电流(A) l= 磁路长度（cm) l及AL值大小，可参照Micrometal对照表。例如: 以T50-52材，线圈5圈半，其L值为T50-52(表示OD为0.5英吋)，经查表其AL值约为33nH L=33．(5.5)2=998.25nH≒1μH
电机电流计算： 对于交流电三相四线供电而言，线电压是380，相电压是220，线电压是根号3相电压 对于电动机而言一个绕组的电压就是相电压，导线的电压是线电压（指A相 B相 C相之间的电压，一个绕组的电流就是相电流，导线的电流是线电流 当电机星接时：线电流＝相电流；线电压＝根号3相电压。三个绕组的尾线相连接，电势为零，所以绕组的电压是220伏 当电机角接时：线电流＝根号3相电流；线电压＝相电压。绕组是直接接380的，导线的电流是两个绕组电流的矢量之和 功率计算公式 p=根号三UI乘功率因数是对的 用一个钳式电流表卡在A B C任意一个线上测到都是线电流 极对数与扭矩的关系 n=60f/p n: 电机转速 60： 60秒 f: 我国电流采用50Hz p: 电机极对数 1对极对数电机转速：3000转/分；2对极对数电机转速：60×50/2=1500转/分在输出功率不变的情况下，电机的极对数越多，电机的转速就越低，但它的扭矩就越大。所以在选用电机时，考虑负载需要多大的起动扭距。 异步电机的转速n=(60f/p)×(1-s)，主要与频率和极数有关。 直流电机的转速与极数无关，他的转速主要与电枢的电压、磁通量、及电机的结构有关。n=(电机电压-电枢电流*电枢电阻)/(电机结构常数*磁通)。 扭矩公式 T=9550*P输出功率/N转速 导线电阻计算公式： 铜线的电阻率ρ＝0.0172， R＝ρ×L/S (L＝导线长度，单位：米，S＝导线截面，单位：m㎡) 磁通量的计算公式： B为磁感应强度,S为面积。已知高斯磁场定律为：Φ=BS 磁场强度的计算公式：H = N × I / Le 式中：H为磁场强度，单位为A/m；N为励磁线圈的匝数；I为励磁电流（测量值），单位位A；Le为测试样品的有效磁路长度，单位为m。 磁感应强度计算公式：B = Φ / (N × Ae)B=F/IL u磁导率 pi=3.14 B=uI/2R 式中：B为磁感应强度，单位为Wb/m^2；Φ为感应磁通（测量值），单位为Wb；N为感应线圈的匝数；Ae为测试样品的有效截面积，单位为m^2。 感应电动势 1)E＝nΔΦ/Δt（普适公式）｛法拉第电磁感应定律，E：感应电动势(V)，n：感应线圈匝数，ΔΦ/Δt:磁通量的变化率｝ 磁通量变化率=磁通量变化量/时间磁通量变化量=变化后的磁通量-变化前的磁通量 2)E＝BLV垂(切割磁感线运动)｛L:有效长度(m)｝ 3)Em＝nBSω（交流发电机最大的感应电动势）｛Em:感应电动势峰值｝ 4)E＝BL2ω/2（导体一端固定以ω旋转切割）｛ω:角速度(rad/s)，V:速度(m/s)｝
参数化扫描的有问题，但是趋势应该差不多 《永磁电机》 永磁同步电机分为表面式和内置式。 由于永磁体特别是稀土永磁体的磁导率近似等于真空磁导率，对于表面式，直轴磁阻和交轴磁阻相等，因此交直轴电感相等，即Ld=Lq，表现出隐极性质。对于内置式，直轴磁阻大于交轴磁阻（交轴通过路径的磁导率大于直轴），因此Ld 磁路及电感计算 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 第三章 磁路和电感计算 不管是一个空心螺管线圈，还是带气隙的磁芯线圈，通电流后磁力线分布在它周围的整个空间。对于静止或低频电磁场问题，可以根据电磁理论应用有限元分析软件进行求解，获得精确的结果，但是不能提供简单的、指导性的和直观的物理概念。在开关电源中，为了用较小的磁化电流产生足够大的磁通(或磁通密度)，或在较小的体积中存储较多的能量，经常采用一定形状规格的软磁材料磁芯作为磁通的通路。因磁芯的磁导率比周围空气或其他非磁性物质磁导率大得多，把磁场限制在结构磁系统之内，即磁结构内磁场很强，外面很弱，磁通的绝大部分经过磁芯而形成一个固定的通路。在这种情况下，工程上常常忽略次要因素，只考虑导磁体内磁场或同时考虑较强的外部磁场，使得分析计算简化。通常引入磁路的概念，就可以将复杂的场的分析简化为我们熟知的路的计算。 3.1 磁路的概念 从磁场基本原理知道，磁力线或磁通总是闭合的。磁通和电路中电流一样，总是在低磁阻的通路流通，高磁阻通路磁通较少。 所谓磁路指凡是磁通(或磁力线)经过的闭合路径称为磁路。 3.2 磁路的欧姆定律 以图3.1(a)为例，在一环形磁芯磁导率为μ的磁芯上，环的截面积A ，平均磁路长度为l ，绕有N 匝线圈。在线圈中通入电流I ，在磁芯建立磁通，同时假定环的内径与外径相差很小，环的截面上磁通是均匀的。根据式(1.7)，考虑到式(1.1)和(1.3)有 F NI Hl Bl A l R m =====μφμφ (3.1) 或 φ=F /R m (3.2) 式中F =NI 是磁动势；而 R m =l A μ (3.3) R m —称为磁路的磁阻，与电阻的表达式相似，正比于路 的长度l ，反比于截面积A 和材料的磁导率μ；其倒数称为磁导 G m m R A l == 1 μ (3.3a) 式(3.1)即为磁路的欧姆定律。在形式上与电路欧姆定律相似，两者对应关系如表3.1所示。 磁阻的单位在SI 制中为安/韦，或1/亨；在CGS 制中为安/麦。磁导的单位是磁阻单位的倒数。同理，在磁阻两端的磁位差称为磁压降U m ，即 U m =φR m =BA ×l S μ=Hl (安匝) (3.4) 引入磁路以后，磁路的计算服从于电路的克希荷夫两个基本定律。根据磁路克希菏夫 表3.1 磁电模拟对应关系 磁 路 电 路 磁动势F 电动势 E 磁通φ 电流I 磁通密度B 电流密度J 磁阻R m =l /μA 电阻R =l/γA 磁导G m =μA/l 电导G =γA/l 磁压降U m =Hl 电压U=IR 第五章 磁路与变压器 一、填空题 1、某台变压器的容量是10000kV A ，当负载功率因数为 时，这台变压器的输出功率是9500kW ；当功率因数为0.7时，它只能输出 kW 。所以为了充分利用变压器的容量，必须提高 。 2、两互感线圈如图1 (a)、(b)两种情况联接，电压U 相同，若测A I a 10=，A I b 5=，则 种 情况为顺串，因为此时的电流 ，b 与 为同名端， 和 为异名端。 3、变压器的损耗包括 和 。 4、要消除交流电磁铁的振动，需要在铁心端面安装一个 。 5、铁心损耗是指铁心线圈中的 和 的总和。 6、交流电磁铁在铁心端面安装一个短路环，目的是 。 7、理想变压器的电阻为 。 8、理想变压器的理想条件是： 。 9、理想变压器具有______________________________________________三种性能。 10、交流电磁铁是指 。 二、选择题 1.当流过电感线圈的电流瞬时值为最大值时，线圈两端的瞬时电压值为 。 A.零 B.最大值 C.有效值 D.不一定 2.对于理想变压器来说，下列叙述正确的是 。 A ．变压器可以改变各种电源电压 B ．变压器原绕组的输入功率是由副绕组的输出功率决定的 C ．变压器不仅能改变电压，还能改变电流和电功率等 D ．抽去变压器铁心、互感现象依然存在，变压器仍能正常工作 3、一台变压器的三相绕组Y 接，每相额定电压为220V ，出厂时测得V U U U W V U 220===，但线电压V U U VW UV 220==，V U WU 380=则这种现象是（ ）。 A ．U 相绕组接反了 B ．V 相绕组接反了 C ．W 相绕组接反了 4、一台变压器的三相绕组采用三角形连接，出厂时测得线电压和相电压均为220V ，刚接上对称负载却把绕组烧坏了，则出现这种现象的原因不可能是（ ）。 导线线径与电流规格表 表格为导线在不同温度下的线径与电流规格表 注意：线材规格请依下列表格，方能正常使用） 载流量 （A 安培 ） 9 14 23 32 48 60 90 100 123 150 210 238 300 估算口诀：二点五下乘以九，往上减一顺号走。三十五乘三点五，双双成组减点五。 （看 不懂没关系 ,多数情况只要查上表就行了 ）。条件有变加折算，高温九折铜升级。穿管根数二 三四，八七六折满载流。 说明： （1） 本节口诀对各种绝缘线 （橡皮和塑料绝缘线 ）的载流量 （安 全电流 ）不是直接指出，而是 “截面乘上一定的倍数”来表示，通过心算而得。由表 5 3 可以 看出：倍数随截面的增大而减小。“二点五下乘以九，往上减一顺号走”说的是 2． 5mm ' 及以下的各种截面铝芯绝缘线 ，其载流量约为截面数的 9倍。如 2．5mm '导线，载流量为 2． 5×9＝22．5（A ） 。从 4mm '及以上导线的载流量和截面数的倍数关系是顺着线号往上排，倍 数逐次减 l ，即 4×8、6×7、 10×6、16×5、25×4。“三十五乘三点五，双双成组减点五”，说 的是 35mm ” 的导线载流量为截面数的 3．5 倍，即 35×3．5＝122．5（A ） 。从 50mm '及以上 的导线，其载流量与截面数之间的倍数关系变为两个两个线号成一组，倍数依次减 0． 5。 即 50、70mm '导线的载流量为截面数的 3 倍；95、120mm ” 导线载流量是其截面积数的 2．5 倍， 2.5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 的估算方法 以 下是绝缘导 线 （铝芯/铜芯） 载流量的估算 方法 ,这是电工 基础 ,今天把这 些知识教给大 家,以便计算车 上的导线允许 通过的电 流.（偶原在省 供电局从事电 能 计量工作 ） 铝 芯绝缘导线 载 流量与截面 的倍数关系 导线截面 （平方 毫米） 1 1.5 请 绝缘导线 （ 铝芯 /铜芯 ）载流量 载流是截面倍数 9 8 7 6 5 4 3.5 3 2.5 1、课程设计的目的与作用 1.1、设计目的 1、学习电机的工作原理及电机设计的相关方法，利用电机设计仿真软件Ansoft RMxprt 2、参数设计法和利用MATLAB软件编程的传统设计方法完成典型电机产品设计； 3、完成电机主要尺寸的选择和确定、基本性能设计、磁路计算、参数设计、起动 计算等； 4、培养学生文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索需要的文献资料。 5、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。 6、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。 7、提高学生课程设计报告撰写水平。 1.2、设计作用 课程设计是培养和锻炼在校学生综合应用所学理论知识解决实际问题能力、进行工程实训的重要教学环节，它具有动手、动脑，理论联系实际的特点，是培养在校工科大学生理论联系实际、敢于动手、善于动手和独立自主解决设计实践中遇到的各种问题能力的一种较好方法。《电机学》是电气工程及自动化专业的一门专业基础课，具有应用性、实践性较强的特点，忽视了实践环节，学生不能很好的理解所学内容。通过设计，使学生系统、深入了解各种电机的工作原理和抽象出来的数学模型，对这门课程的认识和理解提高到一个新的水平。通过设计实践，培养学生查阅专业资料、工具书或参考书，掌握现代设计手段和软件工具，并能以仿真程序及仿真结果表达其设计思想的能力。通过设计，不但要培养和提高学生学习和应用专业知识的能力，而且要在实践过程中锻炼培养正确的设计思想，培养良好的设计习惯，牢固树立事实求是和严肃认真的科学工作态度。电机学课程设计是电机学课程学习的最后一个环节，通过设计不仅可以使学生更牢固的掌握所学知识，同时也可以为后续课程的学习打下扎实的理论基础。 磁路与电感计算 一个空心螺管线圈，或是带气隙的磁芯线圈，通电流后磁力线分布在它周围的整个空间。对于静止或低频电磁场问题，可以根据电磁理论应用有限元分析软件进行求解，获得精确的结果，但是不能提供简单的、指导性的和直观的物理概念。在开关电源中，为了用较小的磁化电流产生足够大的磁通(或磁通密度)，或在较小的体积中存储较多的能量，经常采用一定形状规格的软磁材料磁芯作为磁通的通路。因磁芯的磁导率比周围空气或其他非磁性物质磁导率大得多，把磁场限制在结构磁系统之内，即磁结构内磁场很强，外面很弱，磁通的绝大部分经过磁芯而形成一个固定的通路。在这种情况下，工程上常常忽略次要因素，只考虑导磁体内磁场或同时考虑较强的外部磁场，使得分析计算简化。通常引入磁路的概念，就可以将复杂的场的分析简化为我们熟知的路的计算。 3.1 磁路的概念 从磁场基本原理知道，磁力线或磁通总是闭合的。磁通和电路中电流一样，总是在低磁阻的通路流通，高磁阻通路磁通较少。 所谓磁路指凡是磁通(或磁力线)经过的闭合路径称为磁路。 3.2 磁路的欧姆定律 以图3.1(a)为例，在一环形磁芯磁导率为μ的磁芯上，环的截面积A ，平均磁路长度为l ，绕有N 匝线圈。在线圈中通入电流I ，在磁芯建立磁通，同时假定环的内径与外径相差很小，环的截面上磁通是均匀的。根据式(1.7)，考虑到式(1.1)和(1.3)有 F NI Hl Bl A l R m === ==μφμφ (3.1) 或 φ=F /R m (3.2) 式中F =NI 是磁动势；而 R m =l A μ (3.3) R m —称为磁路的磁阻，与电阻的表达式相似，正比于路的长度l ， 反比于截面积A 和材料的磁导率μ；其倒数称为磁导 G m m R A l == 1 μ (3.3a) 式(3.1)即为磁路的欧姆定律。在形式上与电路欧姆定律相似， 两者对应关系如表3.1所示。 磁阻的单位在SI 制中为安/韦，或1/亨；在CGS 制中为安/麦。 磁导的单位是磁阻单位的倒数。同理，在磁阻两端的磁位差称为磁压降U m ，即 U m =φR m =BA ×l S μ=Hl (安匝) (3.4) 引入磁路以后，磁路的计算服从于电路的克希荷夫两个基本定律。根据磁路克希菏夫第一定律，磁路中任意节点的磁通之和等于零，即 φ=∑0 (3.5) 根据安培环路定律得到磁路克希菏夫第二定律，沿某一方向的任意闭合回路的磁势的代数和等于磁压降的 代数和 IN R ∑∑=φ (3.6) 或 IN Hl ∑∑= (3.6a) 表3.1 磁电模拟对应关系 第3章 磁路和变压器 A 选择题 3.1.1 磁感应强度的单位是( )。 （1）韦[伯](Wb) (2)特[斯拉]（T） （3）伏秒（V·S） 3.1.2 磁性物质的磁导率μ不是常数，因此（ ）。 （1）B与H不成正比 （2）Φ与B不成正比 （3）Φ与I不成正比 3.2.1 在直流空心线圈中置入铁心后，如在同一电压作用下，则电流I（ ），磁通Φ（ ）， 电感L（ ）及功率P（ ）。 电流：（1）增大 （2）减小 （3）不变 磁通：（1）增大 （2）减小 （3）不变 电感：（1）增大 （2）减小 （3）不变 3.2.2铁心线圈中的2到达磁饱和时，则线圈电感L（ ）。 （1）增大 （2）减小 （3）不变 3.2.3 在交流铁心线圈中，如将铁心截面积减小，其他条件不变，则磁通势（ ）。 （1）增大 (2)减小 （3）不变 3.2.4 交流铁心线圈的匝数固定，当电源频率不变时，则铁心中主磁通的最大值基本上决定 于（ ）。 (1)磁路结构 （2）线圈阻抗 （3）电源电压 3.2.5 为了减小涡流损耗，交流铁心线圈中的铁心由钢片（ ）叠成。 （1）垂直磁场方向 (2)顺磁场方向 （3）任意 3.2.6 两个交流铁心线圈除了匝数(N1>N2)不同外，其他参数都相同。如将它们接在同一交流 电源上，则两者主磁通的最大值Φm1( ) Φm2。 （1）> （2）< （3）＝ 3.3.1 当变压器的负载增加后，则（ ）。 （1）铁心中主磁通Φm增大 （2）二次侧负载电流I2增大，一次侧电流I1不变 （3）一次侧电流I1和二次侧电流I2同时增大 3.3.2 50H Z的变压器用于25H Z时，则（ ）。 （1）Φm近于不变 （2）一次侧电压U1降低 （3）可能烧坏绕组 3.4.1 交流电磁铁在吸合过程中气隙减小，则磁路磁阻（ ）,铁心中磁通Φm（ ），线圈电 感（ ），线圈感抗（ ），线圈电流（ ），吸力（ ）。 磁阻：（1）增大 （2）减小 （3）不变 磁通：（1）增大 （2）减小 （3）近于不变 电感：（1）增大 （2）减小 （3）不变 感抗：（1）增大 （2）减小 （3）不变 电流：（1）增大 （2）减小 （3）不变 吸力：（1）增大 （2）减小 （3）近于不变 3.4.2直流电磁铁在吸合过程中气隙减小，则磁路磁阻（ ）,铁心中磁通（ ），线圈电感（ ）， 线圈电流（ ），吸力（ ）。 磁阻：（1）增大 （2）减小 （3）不变 磁通：（1）增大 （2）减小 （3）不变 各种电感的计算公式 加载其电感量按下式计算:线圈公式 阻抗(ohm) = 2 * 3.14159 * F(工作频率) * 电感量(mH)，设定需用 360ohm 阻抗，因此： 电感量(mH) =阻抗 (ohm)÷ (2*3.14159)÷F (工作频率) = 360 ÷ (2*3.14159) ÷ 7.06 = 8.116mH 据此可以算出绕线圈数： 圈数 = [电感量* { ( 18*圈直径(吋)) + ( 40 * 圈长(吋))}] ÷圈直径 (吋) 圈数 = [8.116 * {(18*2.047) + (40*3.74)}] ÷ 2.047 = 19 圈 空心电感计算公式 空心电感计算公式：L(mH)=(0.08D.D.N.N)/(3D+9W+10H) D------线圈直径 N------线圈匝数 d-----线径 H----线圈高度 W----线圈宽度 单位分别为毫米和mH。。 空心线圈电感量计算公式: l=(0.01*D*N*N)/(L/D+0.44) 线圈电感量 l单位: 微亨 线圈直径 D单位: cm 线圈匝数 N单位: 匝 线圈长度 L单位: cm 频率电感电容计算公式: l=25330.3/[(f0*f0)*c] 工作频率: f0 单位:MHZ 本题f0=125KHZ=0.125 谐振电容: c 单位:PF 本题建义c=500...1000pf 可自行先决定,或由Q 值决定 谐振电感: l 单位: 微亨 线圈电感的计算公式 作者：线圈电感的计算公式转贴自：转载点击数：299 1。针对环行CORE，有以下公式可利用: (IRON) L=N2．AL L= 电感值（H) H-DC=0.4πNI / l 电感计算总结 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 2 20 磁路和电感计算 不管是一个空心螺管线圈，还是带气隙的磁芯线圈，通电流后磁力线分布在它周围的整个空间。对于静止或低频电磁场问题，可以根据电磁理论应用有限元分析软件进行求解，获得精确的结果，但是不能提供简单的、指导性的和直观的物理概念。在开关电源中，为了用较小的磁化电流产生足够大的磁通(或磁通密度)，或在较小的体积中存储较多的能量，经常采用一定形状规格的软磁材料磁芯作为磁通的通路。因磁芯的磁导率比周围空气或其他非磁性物质磁导率大得多，把磁场限制在结构磁系统之内，即磁结构内磁场很强，外面很弱，磁通的绝大部分经过磁芯而形成一个固定的通路。在这种情况下，工程上常常忽略次要因素，只考虑导磁体内磁场或同时考虑较强的外部磁场，使得分析计算简化。通常引入磁路的概念，就可以将复杂的场的分析简化为我们熟知的路的计算。 3.1 磁路的概念 从磁场基本原理知道，磁力线或磁通总是闭合的。磁通和电路中电流一样，总是在低磁阻的通路流通，高磁阻通路磁通较少。 所谓磁路指凡是磁通(或磁力线)经过的闭合路径称为磁路。 3.2 磁路的欧姆定律 以图3.1(a)为例，在一环形磁芯磁导率为μ的磁芯上，环的截面积A ，平均磁路长度为l ，绕有N 匝线圈。在线圈中通入电流I ，在磁芯建立磁通，同时假定环的内径与外径相差很小，环的截面上磁通是均匀的。根据式(1.7)，考虑到式(1.1)和(1.3)有 F NI Hl Bl A l R m =====μφμφ (3.1) 或 φ=F /R m (3.2) 式中F =NI 是磁动势；而 R m =l A μ (3.3) R m —称为磁路的磁阻，与电阻的表达式相似，正比于路 的长度l ，反比于截面积A 和材料的磁导率μ；其倒数称为磁导 G m m R A l == 1 μ (3.3a) 式(3.1)即为磁路的欧姆定律。在形式上与电路欧姆定律相似，两者对应关系如表3.1所示。 磁阻的单位在SI 制中为安/韦，或1/亨；在CGS 制中为安/麦。磁导的单位是磁阻单位的倒数。同理，在磁阻两端的磁位差称为磁压降U m ，即 U m =φR m =BA ×l S μ=Hl (安匝) (3.4) 引入磁路以后，磁路的计算服从于电路的克希荷夫两个基本定律。根据磁路克希菏夫 表3.1 磁电模拟对应关系 磁 路 电 路 磁动势F 电动势 E 磁通φ 电流I 磁通密度B 电流密度J 磁阻R m =l /μA 电阻R =l/γA 磁导G m =μA/l 电导G =γA/l 磁压降U m =Hl 电压U=IR磁路及电感计算
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