多媒体电子教案

电工电子技术课电子教案编码：CR/C09/7.5-2-12编号：20授课日期：2011-09-017授课班级：高工11-7、高工11-8授课日期：2011-09-016授课班级：技工11-13、课题：磁路的基本概念教学目标：掌握磁路的基本概念1.能力目标：磁路的基本概念2.知识目标：磁路的基本概念3.情感目标：师生互动、加强沟通交流教学重点：磁路的基本概念教学难点：磁路的基本概念教学方法：讲练教具：无任课教师：王树群备课日期：2011.8.30审核人：审核日期：磁路的基本概念内容提要（85分钟）一、磁性材料二、磁路欧姆定律三、变压器的结构、原理和功能磁路的基本概念教学内容一、磁性材料1．磁性材料特点磁性材料主要是指由铁、钴、镍及其合金等，能够直接或间接产生磁性的物质。磁性材料具有高导磁性（0，r1）、磁饱和性（不是常数）和磁滞性等特点。（1）高导磁性磁化是使原来没有磁性的物体具有磁性。磁性材料的磁导率很高，它们具有被强烈磁化（呈现磁性）的特性。许多电气设备的线圈都绕制在铁磁性材料上，以便用小的励磁电流产生较大的磁场、磁通。如电动机、电磁铁、变压器等设备的铁芯都是高导磁性材料制成。以降低设备的体积与重量。（2）磁饱和性磁性物质由于磁化所产生的磁场不会随着外磁场的增强而无限地增强。当外磁场（或励磁电流）增大到一定值时，磁性物质磁场的磁感应强度即达饱和值。磁路的基本概念教学内容（3）磁滞性•在铁芯线圈通有交变电流时，铁芯将受到交变磁化。磁感应强度滞后于磁场强度变化的性质称为磁滞性。•当线圈中电流减小到零值时，铁芯在磁化时所获得的磁性还未完全消失，这时铁芯中所保留的磁性叫剩磁。永久磁铁的磁性就是由剩磁产生的。如果要使铁芯的剩磁消失，通常改变线圈中励磁电流的方向。•磁性材料在反复磁化过程中产生的损耗称为磁滞损耗，它是导致铁磁性材料发热的原因之一，对电机、变压器等电气设备的运行不利。因此，常采用磁滞损耗小的铁磁性材料作他们的铁芯。2．磁性材料的分类与应用•磁性材料从材质和结构上讲，分为“金属及合金磁性材料”和“铁氧体磁性材料”两大类。铁氧体属于氧化物系统的磁性材料，是以氧化铁和其他铁族元素或稀土元素氧化物为主要成分的复合氧化物，可用于制造能量转换、传输和信息存储的各种功能器件。•磁性材料的应用很广泛，可用于电声、电信、电表、电机中，还可作记忆元件、微波元件等。可用于记录语言、音乐、图像信息的磁带、计算机的磁性存储设备、乘客乘车的凭证和票价结算的磁性卡等。•按磁化特性的不同，磁性材料可以分成三种类型，软磁材料、永磁材料和磁记录-矩磁材料。磁路的基本概念教学内容（1）软磁材料软磁材料易于被磁场磁化，也易于退磁。广泛用于电工设备和电子设备中。应用最多的软磁材料是铁硅合金(硅钢片)以及各种软磁铁氧体等。铁硅合金(硅钢片)一般用来制造电机、电器及变压器等的铁芯；铁氧体应用也很广泛，可做计算机的磁芯、磁鼓以及录音机的磁带、磁头等。（2）永磁材料硬磁材料是指易于被磁场磁化，不易退磁，能长期保留磁性的一种铁氧体材料，也称为永磁材料或恒磁材料。硬磁材料常用来制作各种永久磁铁（如录音器、电话机及各种仪表的磁铁）、扬声器的磁钢和电子电路中的记忆元件等。（3）磁记录-矩磁材料剩磁大，稳定性良好，具有记忆性。可制造快速随机存储器，用于计算机、自动控制、磁放大器、磁调制器等。它分为金属和铁氧体两类，金属主要是铁镍合金，铁氧体有镁锰、锰铜等铁氧体。磁路的基本概念教学内容二、磁路欧姆定律1.磁路•磁力线所通过的闭合路径叫磁路。•为了使较小的励磁电流产生足够大的磁通（或磁感应强度），在电机、变压器及各种电磁元件中常用磁性材料做成一定形状的铁芯。•由于铁芯的磁导率比周围空气或其他物质的磁导率高得多，因此磁通的绝大部分经过铁芯而形成一个闭合通路——磁路。如图3-16所示。励磁绕组图3-16变压器磁路主磁通铁心＋u－I磁路的基本概念教学内容2．磁路欧姆定律设一段磁路长为l，磁路面积为S的N匝环形线圈，磁介质的磁导率，磁力线均匀分布于横截面上，通入电流I，通过该磁路的磁通与上述各量的关系为励磁绕组图3-16变压器磁路主磁通铁心＋u－I•上式称为磁路的欧姆定律，它是对磁路进行定性分析要遵循的基本定律。IN称为磁动势，与电路中的电动势相当，单位为安匝，通电线圈的匝数越多，电流越大，磁场越强，磁通就越多；•Rm称为磁路的磁阻，是表示磁路对磁通具有阻碍作用的物理量，他与磁路的几何尺寸、磁介质的磁导率有关，单位为。•式3-9说明通过此路的磁通与磁动势成正比，而与磁阻成反比。磁路的基本概念教学内容三、变压器的结构、原理和功能•变压器按相数不同分单相变压器、三相变压器；按结构不同分芯式变压器、壳式变压器；按用途不同分电力变压器、配电变压器、整流变压器、电焊变压器、船用变压器、电源变压器等；按每相绕阻的个数不同分双绕阻变压器、三绕阻变压器、自耦变压器；按冷却方式分类干式变压器、油浸式变压器；1．变压器基本组成变压器基本组成均为闭合铁芯和线圈绕组，TT磁路的基本概念教学内容1．变压器基本组成（1）铁芯构成变压器的磁路，为了减少铁损，提高磁路的导磁性能，一般由表面绝缘的硅钢片交错叠压而成。根据铁芯的结构不同，变压器可分为心式（小功率）和壳式（容量较大）两种。（2）绕组即线圈，是变压器的电路部分，用绝缘导线绕制而成的，有一次绕组、二次绕组之分。与电源相联的称为一次绕组（或称初级绕组），与负载相联的称为二次绕组（或称次级绕组）。（3）冷却系统由于铁芯损失而使铁芯发热，变压器要有冷却系统。小容量变压器采用自冷式而中大容量的变压器采用油冷式。磁路的基本概念教学内容2．单相变压器的工作原理如图3-18所示，在一次绕组上接入交流电压u1时，一次绕组中便有电流i1通过。一次绕组的磁动势i1N1产生的磁通绝大部分通过铁芯而闭合，从而在二次绕组中感应出电动势。如果二次绕组接有负载，那么二次绕组中就有电流i2通过。二次绕组的磁动势i2N2也产生磁通，其绝大部分也通过铁芯而闭合。因此，铁芯中的磁通是一个由原、二次绕组的磁动势共同产生的合成磁通，它称为主磁通，用Φ表示。主磁通穿过一次绕组和二次绕组而在其中感应出的电动势分别为e1、e2。此外，一、二次绕组的磁动势还分别产生漏磁通Φ1和Φ2，从而在各自的绕和组中分别产生漏磁动势e1和e2。二次绕组ZL＋u2－e1e2ΦΦ1Φ2i2i1＋u1－AXax磁路的基本概念教学内容3.变压器的功能（1）电压变换•当主磁通同时穿过初、次级绕组时，就在两个绕组中分别产生与电源频率相同的感生电动势和。设一、二次绕组的匝数分别为N1和N2，主磁通随对间的变化率为，则由法拉第电磁感应定律可得一、二次级感应电动势的数学表达式为•当忽略初、次级绕组的直流电阻和漏磁通时，感应电压就等于感生电动势，但相位相反，即tNe11tNe22tNeu111tNeu222磁路的基本概念教学内容（1）电压变换由以上可推导出一、二次绕组的电压有效值大小之比为：K2121NNUU•式中K称为变压器的变比，亦即原、二次绕组的匝数比。可见，当电源电压U1一定时，只要改变匝数比，就可得出不同的输出电压U2。K＞1，为降压变压器；K＜1，为升压变压器。•变比在变压器的铭牌上注明，它通常以“6000/400V”的形式表示一、二次绕组的额定电压之比，此例表明这台变压器的一次绕组的额定电压U1N=6000V，二次绕组的额定电压U2N=400V。•所谓二次绕组的额定电压是指一次绕组加上额定电压时二次绕组的空载电压。由于变压器有内阻抗压降，所以二次绕组的空载电压一般应较满载时的电压高5%-10%。本次课小结（3分钟）一、磁性材料二、磁路欧姆定律三、变压器的结构、原理和功能本次课作业（2分钟）习题：15、16