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《电工与电子技术》教学参考 第4章 磁路与变压器 本章的重点是讲供电变压器，因为物理课已经讲过变压器基本原理，学生也都接触过小型变压器，无须重复，而供电变压器是在工厂中为我们直接供电的电源，必须对它有一定了解。其他品种的变压器可根据专业需要选讲。 磁路，磁滞、涡流，铁心线圈交流电路，这些是讲变压器必须的基础知识，也是后面讲电动机、电器必须的基础知识。 课时分配建议 课次 节次及内容 课时数 1 4.1 铁磁材料 磁路 4.2 磁滞 涡流 4.3 铁心线圈交流电路 2 2 4.4 变压器的结构和工作原理 4.5 电力变压器 2 ﹡3 4.6 仪用互感器 4.7 自耦变压器 4.8 电焊变压器 2 课时小计 4+﹡2 第1次课 课题：铁磁材料，磁路，磁滞，涡流，铁心线圈交流电路。 目的：变压器、电动机、电磁铁等都是有铁心的线圈，本节要讨论的就是当交流电通入有铁心的线圈时，磁路和电路中的有关问题。 教学内容及说明： 4.1 铁磁材料 磁路 1．铁磁材料的磁化：介绍磁畴理论，用它解释铁磁材料的磁化过程并用磁化曲线描述。磁化曲线可大体分为三部分：具有强大增磁作用的直线部分→增磁作用趋缓的膝部→磁饱和。 磁化曲线应当是磁感应强度和磁场强度的关系曲线，即：，如果线圈是给定的，形状、尺寸、匝数均为确定的数值，也可以是磁通与电流的关系曲线。因为在后面经常用它分析电流和磁通的关系，所以本书选用了后者，并在一开始就说明：“当一个线圈的结构、尺寸、匝数都确定不变时……”（教材72页末行）。这样做还可以避开学生不熟悉的物理量H ,讲课会简捷得多。当然，在查阅专业手册时，磁化曲线都是B和H的关系。但非电专业学生不进行磁路计算，所以用不到它。 2．磁路：被铁心限定的磁通路径是磁路。介绍磁路欧姆定律公式时应说明：（1）Φ是主磁通，漏磁通忽略未计；（2）磁阻不是常量，磁路是非线性的；（3）磁路中的空气隙略增大，磁阻就明显增大。（4）此式只用于对磁路进行定性分析。 4.2 磁滞 涡流 铁心线圈通交流电时，铁心中有交变磁通，带来以下两个问题： 1．磁滞： 在铁心被反复磁化时出现磁通变化滞后电流变化的现象。关键是存在剩磁，交流电流每变化一周期，磁通沿磁滞回线变化一个循环。磁滞回线的坐标仍用。 2．涡流：铁心中磁通变化感应产生涡流。为减小涡流，工频采用硅钢片叠成铁心；高频采用铁淦氧磁体。 以上两种现象在铁心中造成能量损耗，称为铁损耗。 不同的专业可在此联系与专业相关的实例，如：感应加热装置。也可提及生活中常见的电磁炉。但不要过于详细，以免喧宾夺主。 有一个实例（这是一个真实的例子）可以作讲课时参考：某化工生产过程有一个钢质储罐(如下图a），欲将其中的物料加热，采用感应加热，在储罐外绕制线圈，通以交流电（直接应用工频交流电源，称为工频加热，因其简便常被采用），钢质储罐中感应产生涡流，温度升高将物料加热。但该厂电源容量较小，如果只绕一个线圈，接到电源的一相，将造成负载严重不对称，所以分成三个线圈，接到三相电源，构成三相对称负载。制作完成后，通电试验发现根本不产生热（可以让学生思考这是为什么？复习三相交流电路的知识）。因为三相对称电流产生的三相对称交变磁通在钢质储罐中叠加后等于零，所以不可能感应产生涡流。 改进的方案是：用硅钢片制作成铁心如图b，让每一相磁通沿铁心各自成回路而不相互叠加（可以像图中所示的沿两个方向成回路，也可以沿四面成回路效果更好。相邻两相的一段铁心共用是为了使铁心结构简化）。即可感应涡流进行加热。这一方案可以让学生联系到磁路知识的具体应用。 这个例子也可以分成两段用，讲三相交流电路时用前一部分，让学生考虑解决办法；在讲磁路时，再讲后一部分。  4.3 铁心线圈交流电路 由于铁心线圈中电流与磁通之间的非线性关系，所以铁心线圈交流电路是一个非线性电路。电压、电流的关系不能直接用公式表达，只能推导出电压与磁通的关系，磁通与电流的关系另用磁化曲线表达。 电压与磁通的关系式，是从开始，设t 推导得出。推导过程可以不讲。 以上公式用于分析解答很多有关铁心线圈的问题。如：教材中的例4.1：交流电磁铁不能吸合为什么烧坏线圈？例4.2：交流电磁铁线圈为什么在过电压仅15 %的情况下烧坏？习题4.4： 用于220V 50Hz的交流电磁铁能否用于220V 60Hz的交流电源？（答：因为U不变，f提高，Φm减小，电流I减小，可以用（但因f提高后铁损将增大也存在一定问题）。反之若220 60Hz的电磁铁则完全不能用于220V 50Hz 的电源。所以从美国或日本把当地用的电气设备运回国是不能直接用的。）以及下次课要讲到的：为什么220/110V的变压器不可以绕成2匝/