什么是磁路定律

一、什么是磁路定律

磁路的欧姆定律用来确定磁路的磁通φ、磁动势f和磁阻rm之间的关系。三者之间的定量关系可以表示为：φ=f/rm

式中：rm是磁阻，单位为安培匝每韦伯，或匝数每亨利。

f是磁动势，单位为安培匝。

φ是磁通量，单位为韦伯。

即磁路中的磁通φ等于作用在该磁路上的磁动势 f除以磁路的磁阻rm，这就是磁路的欧姆定律。

二、电流互感器饱和之后参数特性有哪些改变？

1、所有通过电磁感应原理工作的设备，磁通的建立都是一次绕组电流I1乘以一次绕组匝数N1与二次绕组电流I2乘以二次绕组匝数N2综合作用来产生的，即N1I1-N2I2，这个量叫磁势，是建立磁场的原动力。

2、磁势可以理解为电压，磁通可以理解为电流，在磁势较小时，磁通近似与磁势成正比关系，但当达到磁势增加到某一定值时，随着磁势的变大，磁通将增加的很小或不再增加。

3、变压器一次线圈是一个电压源，U＝4.44f*N*B*S，由于电压是一定值，所以磁通是不变的，磁势也是不变的，即N1I1-N2I2是一定值，这个值就等于变压器空载时一次侧N1I0，空载电流很小，也就是电磁感应设备用来建立磁场的电流很小，许多工程计算中都忽略了这个值，当变压器带载时，一次电流随着二次电流增加而增加，始终保持N1I1-N2I2不变，由于励磁电流很小近似为0，N1I1-N2I2=0，N1I1=N2I2。

4、对于电流互感器一次线圈的激励是一个电流源，电流互感器不管工作于哪种状态都不可能改变一次电流，即N1I1是由系统决定的，这也是为什么电流互感器不允许二次开路，因为二次开路了，N2=0，一次线圈电流N1I1将全部用来建立磁场，这个磁势很大，首先会导致铁心过饱和，发热，产生剩磁，其次大的磁势会产生一个大的磁通，二次侧感应出高压。而当二次侧短路时，磁势为为一二次电流共同作用N1I1-N2I2，约等于0，N1I1=N2I2，所以二次侧基本没有电压。

       所以综合以上内容，电流互感器，理论上来讲N1I1-N2I2约等于0，电流互感器永远都不会过饱和，磁通也永远不变，但前提是二次侧要近似为短路状态，即二次侧阻抗=0，因为阻抗为零，不管二次侧感应出多高的电流，都不会导致二次侧输出电压升高。所以电流互感器过饱和的核心原因是外部的某些条件变化导致其二次侧必须感应出一个高电压，而电压与磁通成正比。有以下几个因素可导致过饱和：1.二次侧负载阻抗增加，电流互感器都有标称的带载能力一般为15VA或30VA，对于二次额定电流为5A的互感器，即意味着互感器二次所接的导线仪表等设备阻抗不能超过3欧姆或6欧姆，超过这个值将导致互感器过饱和，精度变小；2.一次电流剧增，即一次侧过载或者短路时，对于100/5的电流互感器，当短路电流达到1000A时，理论上二次侧电流应该为50A，如果负载阻抗为1欧姆，需要线圈提供50V的电压，对于计量用互感器，为减小短路电流对仪表的冲击，不允许二次侧感应出如此高的电流和电压，所以铁心应较容易饱和，对于保护用的互感器，为了真实反映一次侧的短路电流，则要求铁心不能饱和。铁心是否易于饱和是由生产工艺决定的。

     磁势Ni=N1I1-N2I2，磁通φ，（N1I1-N2I2）μ*常数=磁通φ=U/常数，下图H与（N1I1-N2I2）成正比，B与磁通φ成正比，Hμ=B，由下图可知，μ不是一个常数，当B或φ较大时，将需要更大的H或（N1I1-N2I2），这就是所谓的铁心饱和。

    当外界条件变化导致二次感应电压U增高时，就需要更大的磁通φ，要产生更大的磁通φ，就需要增加磁势（N1I1-N2I2），在非饱和区，虽然U和φ增加，但是磁势（N1I1-N2I2）增加并不大，所以仍可认为N1I1-N2I2约等于0，N1I1=N2I2，而进入饱和区，将需要很大磁势来产生磁通φ，N1I1-N2I2将变大，N1I1≠N2I2，也就是二次侧电流将不能随一次电流成比例的增加，但还是在增加，同时由于二次电流增加，会导致二次感应电压升高（仪表等负载是不变的），磁通也成比例增加。

三、为什么变压器的一次电流会随二次电流的变化而变化

变压器的线圈就是一个电感，对交流电有一定的感抗。

当变压器的次级没有电流的时候，初级的感抗比较大，电流会比较小。

当变压器的次级有电流的时候，次级电流的作用会使初级的有效感抗下降，则初级电流就会增大，其增大的程度与次级电流的大小成正比。

四、直流电机的工作原理？

如果直流电机的转子不用原动机拖动，而把它的电刷A、B接在电压为U的直流电源上（如图2所示），那么会发生什么样的情况呢？从图上可以看出，电刷A是正电位，B是负电位，在N极范围内的导体ab中的电流是从a流向b，在S极范围内的导体cd中的电流是从c流向d。前面已经说过，载流导体在磁场中要受到电磁力的作用，因此，ab和cd两导体都要受到电磁力Fde的作用。根据磁场方向和导体中的电流方向，利用电动机左手定则判断，ab边受力的方向是向左，而cd边则是向右。由于磁场是均匀的，导体中流过的又是相同的电流，所以，ab边和cd边所受电磁力的大小相等。这样，线圈上就受到了电磁力的作用而按逆时针方向转动了。当线圈转到磁极的中性面上时，线圈中的电流等于零，电磁力等于零，但是由于惯性的作用，线圈继续转动。线圈转过半州之后，虽然ab与cd的位置调换了，ab边转到S极范围内，cd边转到N极范围内，但是，由于换向片和电刷的作用，转到N极下的cd边中电流方向也变了，是从d流向c，在S极下的ab边中的电流则是从b流向a。因此，电磁力Fdc的方向仍然不变，线圈仍然受力按逆时针方向转动。可见，分别处在N、S极范围内的导体中的电流方向总是不变的，因此，线圈两个边的受力方向也不变，这样，线圈就可以按照受力方向不停的旋转了，通过齿轮或皮带等机构的传动，便可以带动其它工作机械。

从以上的分析可以看到，要使线圈按照一定的方向旋转，关键问题是当导体从一个磁极范围内转到另一个异性磁极范围内时（也就是导体经过中性面后），导体中电流的方向也要同时改变。换向器和电刷就是完成这个任务的装置。在直流发电机中，换向器和电刷的任务是把线圈中的交流电变为直流电向外输出；而在直流电动机中，则用换向器和电刷把输入的直流电变为线圈中的交流电。可见，换向器和电刷是直流电机中不可缺少的关键性部件。

当然，在实际的直流电动机中，也不只有一个线圈，而是有许多个线圈牢固地嵌在转子铁芯槽中，当导体中通过电流、在磁场中因受力而转动，就带动整个转子旋转。这就是直流电动机的基本工作原理。

比较直流发电机和直流电动机的工作原理可以看出，它们的输入和输出的能量形式不同的。正如前面已经说过，直流发电机由原动机拖动，输入的是机械能，输出的是电能；直流电动机则是由直流电源供电，输入的是电能，输出的是机械能。

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