第6章磁路与变压器[1]ppt课件.ppt

上传人:春哥&#****71; 文档编号:16977418 上传时间:2022-05-20 格式:PPT 页数:80 大小:1.48MB
返回 下载 相关 举报
第6章磁路与变压器[1]ppt课件.ppt_第1页
第1页 / 共80页
第6章磁路与变压器[1]ppt课件.ppt_第2页
第2页 / 共80页
点击查看更多>>
资源描述

《第6章磁路与变压器[1]ppt课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第6章磁路与变压器[1]ppt课件.ppt(80页珍藏版)》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、第6章 磁路与变压器1 6.1 磁场的基本物理量磁场的基本物理量 6.2 铁磁物质的磁化铁磁物质的磁化 6.3 磁路的基本定律及应用磁路的基本定律及应用 6.4 交流铁芯线圈交流铁芯线圈 56.5 互感元件互感元件 6.6 具有互感的正弦交流电路具有互感的正弦交流电路 6.7 理想变压器理想变压器学习目标学习目标 了解磁感应强度、磁通量、磁场强度和磁导率等基本物理量。了解磁感应强度、磁通量、磁场强度和磁导率等基本物理量。 掌握磁感应强度和磁场强度的关系,学会解释磁化曲线、磁掌握磁感应强度和磁场强度的关系,学会解释磁化曲线、磁滞回线和磁滞现象。滞回线和磁滞现象。 掌握磁路及磁路欧姆定律,理解磁阻

2、与电阻的区别与联系。掌握磁路及磁路欧姆定律,理解磁阻与电阻的区别与联系。 理解磁路欧姆定律与电路欧姆定律的区别与联系,能运用公理解磁路欧姆定律与电路欧姆定律的区别与联系,能运用公式对简单磁路进行计算。式对简单磁路进行计算。 了解交流铁心线圈的电磁关系及交流铁心线圈的功率损耗。了解交流铁心线圈的电磁关系及交流铁心线圈的功率损耗。 掌握互感现象,同名端及互感电压相关概念及应用,串联、掌握互感现象,同名端及互感电压相关概念及应用,串联、并联互感线圈的等效变换。并联互感线圈的等效变换。 掌握变压器的工作原理,变压、变流和变换阻抗与一次、二掌握变压器的工作原理,变压、变流和变换阻抗与一次、二次绕组匝数的

3、关系。次绕组匝数的关系。引导提示:引导提示:变压器是一种交流电能的变换装变压器是一种交流电能的变换装置,能将某一数值的交流电压、电流转变为置,能将某一数值的交流电压、电流转变为同频率的另一数值的交流电压、电流,使电同频率的另一数值的交流电压、电流,使电能有效地传输、合理地分配和安全且经济地能有效地传输、合理地分配和安全且经济地使用。使用。磁路的知识是分析变压器原理的基础,也磁路的知识是分析变压器原理的基础,也是后面学习电机、电器原理的基础,本章将是后面学习电机、电器原理的基础,本章将从介绍磁路入手,进而介绍磁路定律、变压从介绍磁路入手,进而介绍磁路定律、变压器的组成、工作原理、互感器等。器的组

4、成、工作原理、互感器等。6.1 磁场的基本物理量磁场的基本物理量6.1.1 磁感应强度磁感应强度磁感应强度 是描述磁场强弱程度的物理量,它是一个矢量。它与电流(电流产生磁场)之间的方向关系可用右手螺旋定则来确定。如果磁场内各点的磁感应强度的大小相等,方向相同,这样的磁场则称为匀强磁场。B6.1.2 磁通磁通磁感应强度 (如果不是匀强磁场,则取的平均值)与垂直于磁场方向的面积的乘积,称为通过该面积的磁通 ,即: 或由上式可见,磁感应强度在数值上可以看成为与磁场方向相垂直的单位面积所通过的磁通。故又称为磁通密度。根据电磁感应定律的公式:可知,磁通的单位是伏秒( ),通常称为韦伯( )。BBBSSB

5、dtdNesV Wb6.1.3 磁导率磁导率磁导率 是一个用来衡量物质导磁能力的物理量。它与磁场强度的乘积就等于磁感应强度,即: 。由实验测出,真空的磁导率为: 。任意一种物质的磁导率与真空中的磁导率的比值称为该物质的相对磁导率,用 表示,即 或HBmH /10470r0rr0不同材料的相对磁导率相差是很大的,按相对磁导率的数值不同,可将磁介质分为三类:(1) ,且与1相差不大的磁介质称为顺磁性物质。如铅、镁等,在这类物质中产生的磁场比真空中强一点。(2) ,且与1相差不大的磁介质称为逆磁性物质(或抗磁质)。如氢、铜、银等,在这类物质中产生的磁场比真空中弱。(3) ,的磁介质称为铁磁性物质。如

6、铁、钴、镍及其合金(主要为族元素),这种物质中产生的磁场要比真空中产生的磁场强千倍甚至万倍以上。通常把铁磁性物质称为强磁性物质,它在电工技术方面得到广泛应用。1r1r1r6.1.4 磁场强度磁场强度磁场的强弱不仅与产生它的电流有关,还与磁场中的磁介质有关。例如,对结构一定的长螺线管来说,电流增大时,磁场中各点的磁感应强度 必然增强。另外,磁场的强弱还与磁场中的磁介质有关。例如,铁芯线圈就比空心线圈将获得强得多的磁场。这是由于磁介质具有一定的磁性,产生了附加磁感应强度 。若导线电流在真空中(无磁介质)某点产生的磁感强度为 ,则在磁场中有磁介质时,该点的磁感应强度 应为:BB0BBBB0B实际电工

7、设备中的磁路常是由多种不同的磁性材料构成。在分析计算各种磁性材料中的 与电流的关系时,还要考虑磁介质的影响。为了区别导线电流与磁介质对磁场的影响以及计算上的方便,引入一个仅与导线中电流和载流导线的结构有关而与磁介质无关的物理量,称为磁场强度。当磁介质各向同性时,磁场中每一点的磁场强度与磁感应强度方向相同,且有,式中, 为磁场强度,单位为安/米( ), 为磁介质的磁导率,单位为亨/米( )。BBH HmA/mH /磁场强度也是反映磁场强弱的一个物理量,是表示磁场中与介质磁导率无关的量。也就是说不管磁场处在什么介质情况下,磁场强度 都是一样的,而磁感应强度 则随介质的不同而差异很大。磁场强度是一个

8、矢量,其方向与该点磁感应强度的方向一致。HB6.1.5 磁路的分析方法磁路的分析方法在一匀强磁场中,根据安培环路定理可出: ,式中, 是线圈的匝数, 是线圈中的电流强度; 是磁路(闭合路径)的平均长度, 是磁路铁心的磁场强度。上式中线圈匝数与电流的乘积 称为磁动势,用字母 表示,即: 。将 和 代入,即得磁路的欧姆定律:式中, 称为磁路的磁阻, 为磁路的截面积。NIHl NIlHNIFINFBH SBmRFSlNISlNIHSBSmRS例6.1 在一圆环铁芯磁路中,其截面 ,磁感应强度 ,线圈匝数为 匝,电流 。求磁通和磁动势解:磁通为:磁动势为:206. 0mS TB5 . 0300AI5

9、. 1)(103006. 05 . 03WbBSAINFm4503005 . 16.1.6 自己动手练一练自己动手练一练6.1.1 在铁心线圈中,如果改变其电流的大小,此线圈中 会如何变化?6.1.2 同一材料截面积相同,长度越大则导磁性能好吗?6.1.3 磁导率是用来表示各种不同材料导磁能力强弱的物理量吗?H6.2 铁磁物质的磁化铁磁物质的磁化6.2.1 铁磁物质的磁化及原因铁磁物质的磁化及原因铁磁物质是由许多叫做磁畴的天然磁化区域组成的。磁畴的体积很小,磁畴中的分子电流排列整齐,因此每个磁畴就像一个微小的永磁体。在未被磁化的铁磁物质中,磁畴的排列是紊乱的,各个磁畴的磁场互相抵消,对外不显磁

10、性。当有外磁场存在时,各磁畴要沿着外磁场方向转动而趋向一致,于是产生了极强的附加磁性,从而使铁磁性物质中的磁场大大增强,比没有铁磁物质存在时大了成百上千倍。此外,铁磁物质的磁化状态和外磁场的状态有关。6.2.2 磁化曲线磁化曲线1.磁化曲线用实验的方法,对磁性材料进行磁化过程的记录,并绘出磁感应强度 和磁场强度 之间的对应关系曲线,称为磁化曲线。在空心线圈情况下,线圈中电流(或磁场强度 )增加必然导致空心线圈中的磁通(或磁感应强度)成比例地增加,而且这种线性比例关系能够在很大范围内得到维持,其磁化曲线如图6.1曲线1所示。BHB如果线圈内有铁芯,在线圈中电流增量相同的情况下,将引起磁感应强度十

11、分迅速地增加,如图6.1曲线2所示。原因在于磁场强度的增加,引起铁芯中的某些磁畴沿磁场方向转向,磁畴本身的磁通叠加到原来的磁场上。随着磁场强度的进一步增加,越来越多的磁畴沿磁场方向转向,引起铁芯中的磁感应强度进一步增加。在图6-1所示铁磁材料磁化曲线中,原点 与 点之间的曲线 值是很高的。图6-1 铁磁材料的磁化曲线oar由图6-1曲线2可见,超过曲线的 点之后,磁场强度的进一步增加不再使磁感应强度有明显增加,故 点称为曲线的“膝”点。到达膝点时候,铁芯中的绝大多数磁畴已经沿线圈电流产生的磁场转向。线圈电流的继续增加只能使磁通有少量的增加,因此膝点标志着磁饱和的开始。在曲线的 段区域,铁芯中所

12、有的磁畴都已经沿线圈电流产生的磁场转向,铁芯达到了完全饱和。在这个区域,铁芯的磁导率增量已经回落到 ,磁场强度的任何进一步增加只能导致铁芯中磁感应强度的微小变化。图6-1 铁磁材料的磁化曲线aab0实际工程应用中的绝大多数磁路,磁感应强度工作在低于曲线的膝点。由于工作在磁感应强度 点以下的大部分区域中,可以基本认定与磁场强度成线性关系,即磁感应强度与磁场强度成正比,可以假定 为常量。图6-2 铸铁、铸钢、硅钢片的磁化曲线图6-2给出了铸铁、铸钢、硅钢片的磁化曲线,有了磁化曲线后,可用值查出对应的 值,并能计算出相应的磁导率 。arHBr例6.2 某线圈用硅钢片做铁芯,试求:(1)当线圈中通以电

13、流,铁芯中磁场强度 时,材料的磁导率;(2)若电流增大,铁芯中的磁场强度 时,材料的磁导率又为多少?解:(1)由图6-2可知,当 时,对应 ,这时的磁导率为:(2)当 时,对应 ,这时的磁导率为:上例说明,不同的磁场强度,铁磁物质所对应的磁导率是不同的。由磁化曲线看出,磁感应强度与磁场强度是非线性的关系,所以不是常量。cmAH/7cmAH/12mAcmAH/700/7TB2 . 1)/(107 . 17002 . 13mHHBmAcmAH/1200/12TB32. 1)/(101 . 1120032. 13mHHB例6.3 有一匝数为1500匝的线圈,套在铸钢制成的闭合铁心上,铁心的截面积为

14、,长度为 。求:(1)如果在铁心中产生 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 ,则铁心中的磁通是多大?解:(1) ,查铸钢磁化曲线图表6.2得: 由安培环路定理可知: 故 (2) ,查铸钢磁化曲线得 210cmcm75Wb001. 0A5 . 2TSB1001. 0001. 0mAmAH/700/107 . 03NIHl ANHlI375. 01500/75. 0700/mAlNIH/10575. 0/5 . 21500/3TB6 . 1WbWbBS34106 . 10016. 010106 . 12.磁滞回线当铁心线圈中通有交流电流时,铁心就受到交变磁化。在电流变化一次

15、时,磁感应强度 随磁场强度 而变化的关系如图6-3所示。由图可见,当 减到零值时, 并未回到零值而是保留部分剩磁( 点),必须在电流变化到相反方向并具有一定数值时,才能使剩磁消失( 点)。上述现象称为磁滞。图6-3的封闭曲线称为磁滞回线。图6-3 磁滞回线BHHBbc3.基本磁化曲线铁磁体的磁滞回线的形状是与磁感应强度(或磁场强度)的最大值有关,在画磁滞回线时,如果对磁感应强度(或磁场强度)最大值取不同的数值,就得到一系列的磁滞回线,连接这些回线顶点的曲线叫基本磁化曲线。6.2.3 自己动手练一练自己动手练一练6.2.1 物质的磁导率与真空磁导率同样都是常数吗?6.2.2 磁感应强度 总是与磁

16、场强度 成正比吗? BH6.3 磁路的基本定律及应用磁路的基本定律及应用6.3.1 磁路磁路为了尽可能增强线圈中的磁场,常将铁心制成闭合的形状,使磁通沿铁心构成回路。图6-4即为常用的闭合铁心。铁心中的磁通称为主磁通,另外还有少量磁通通过周围空气构成回路,称为漏磁通,它与主磁通相比常可忽略不计。可以认为全部磁通都通过铁心形成回路,这个铁心限定的磁通回路称为磁路。图6-4 磁路6.3.2 磁路的基本定律磁路的基本定律与电路类似,磁路也存在一定的规律,推广电路的基尔霍夫定律可以得到有关磁路的定律。1磁路的基尔霍夫第一定律因为磁感应线是闭合曲线,所以从空间一个封闭区域的某处穿进去的磁感应线必定要从另

17、一处穿出来。所以穿入空间封闭区域的磁感应线数必然等于穿出封闭区域的磁感应线数。即任取一闭合面,穿入闭合面S的磁通 必然等于穿出闭合面S的磁通 ,即 或 =0。这就是磁路基尔霍夫第一定律的表达式。应用该式时,若将离开节点的磁通前面取正号,进入节点的磁通前面取负号,则磁通的代数和为0。i00i2磁路的基尔霍夫第二定律磁路的基尔霍夫第二定律表述如下:在磁路的任一闭合回路中,各段磁位差的代数和等于各磁动势的代数和。其数学表达式为:Fm = Um若在某段磁路中,沿磁路的中心线 (即平均长度线)各点的磁场强度 的大小相同,且 的方向又处处与中心线一致,则磁场强度 与该段磁路的平均长度 的乘积 称为该段磁路

18、的磁位差也称为磁压,用 表示,单位为安( )。这样,磁路的基尔霍夫第二定律可写成: IN = HlHHHlHlmUA对于如图6-5所示的 回路,可以得出:I1N1- I2N2= H1l1+ H1l1+ H1l1- H2l2上式的符号规定如下:当某段磁通的参考方向(即 的方向)与回路的参考方向一致时,则该段的 取正号,否则取负号;励磁电流的参考方向与回路的绕行方向符合右手螺旋定则时,对应的 取正号,否则取负号。图6-5 基尔霍夫定律举例ABCDAHHlIN例6.4 如图6-6所示为一铸钢磁路,横截面积均匀,S=6cm2,磁路的平均长度为40cm,N=1000匝。若在此磁路中开有长度为0.2cm的

19、空气隙,当气隙中的磁感应强度B=1T时,试求空气隙及铁芯的磁阻。图6-6 解:因空气隙较小,截面积可近似地取 。空气隙的磁阻为:由图6-2铸钢的磁化曲线数据查得:当B=1T时,H=7A/ cm=700A/ m。铁芯的平均长度近似取40 cm,因此铁芯磁阻为:说明空气隙的磁阻远远大于铁芯的磁阻。26cm)/1 (105 .26106104102 . 054720000HSlRm)/1 (1067. 410611040700542HBSHlSlRm6.3.3 自己动手练一练自己动手练一练6.3.1 试列出图6-5中磁路三个回路中的基尔霍发第一、第二定律。6.4 交流铁芯线圈交流铁芯线圈6.4.1

20、电压电流关系如图6-7所示的交流铁心线圈中,磁动势 产生的磁通大部分通过铁心而闭合,这部分磁通称为主磁通 。此外还有很少的一部分磁通主要经过空气或其他非导磁媒介而闭合,这部分磁通称为漏磁通 。这两个磁通在线圈中产生两个感应电动势:主磁电动势 和漏磁电动势 。图6-7 铁心线圈的交流电路01iN11e1e设主磁通 ,可得上式中 ,是主磁通电动势 的幅值。可得其有效值为若线圈的电阻和漏磁通较小,因而它们上边的电压降也较小,与主磁电动势比较起来,可以忽略不计。于是 tmsin)90sin()90sin(200111tEtfNdtdNemmmmfNE21emmLfNfNE1144.422mLfNEU1

21、44. 46.4.2 交流铁芯线圈的损耗交流铁芯线圈的损耗在交流铁心线圈中,除线圈电阻 上有功率损耗(铜损)外,处于交变磁化下的铁心中也有功率损耗(铁损)。铁损是磁滞和涡流在铁心中造成的能量损耗。磁滞损耗,是指在交流电的作用下,铁芯中的磁畴不断改变转向引起的能量损耗。涡流损耗,是指由交变电流产生的磁场,在铁心中感应产生涡流,涡流使铁心发热并消耗能量。R6.4.3 自己动手练一练自己动手练一练6.4.1 利用硅钢片制成铁芯,只是为了减小磁阻,而与涡流损耗和磁滞损耗无关?6.4.2 铁芯线圈中,通入的直流电越大则铁损越大?6.5 互感元件互感元件6.5.1 互感线圈与互感系数1互感线圈互感现象如图

22、6-8所示,有两个邻近的导体线圈1和2,分别通有电流i1和i2,i1激发一磁场,这磁场的一部分磁感线要穿过线圈2,用磁通量 表示。当线圈1中的电流i1发生变化时, 也要变化,因而在线圈2内激起感应电动势 。同样线圈2中的电流i2发生变化时,它也使穿过线圈1的磁通量 变化,因而在线圈1中也激起感应电动势 。上述两个线圈相互地激起感应电动势的现象,称为互感现象。212121图6-8 互感现象2互感系数假设图6-8中,左右两个回路的形状、大小、相对位置和周围磁介质的磁导率都不改变,由i1在空间任何一点激发的磁感应强度都与i1成正比,相应地,穿过回路2的磁通量 也必然与i1成正比,即:同理有式中, 和

23、 是两个比例系数,它们只和两个回路的形状、大小、相对位置及其周围磁介质的磁导率有关,可以证明: ,称为两回路的互感系数,简称互感。12121iM21212iM21M12MMMM1221M6.5.2 同名端与互感电压同名端与互感电压1同名端对于两个具有磁耦合的线圈和,如图6-9所示,i1和i2同时都从标有“*”号的端点分别流入(或流出)两个线圈时,如果它们所产生的磁通是互相加强的,则这两个端点称为同名端。同名端用相同的符号“*”标记。为了便于区别,仅在两个线圈的一对同名端用标记标出,另一对同名端不需标注。图6-9 两个磁耦合线圈2互感电压由电磁感应定律可知,互感电压只存在于互感磁通发生变化时,也

24、就是说,如果互感磁通是固定值时,则互感电压为零。因线圈1中电流i1的变化在线圈2中产生的感应电压为:u21 = N2 = = M同样,因线圈2中电流i2的变化在线圈1中产生的感应电压为:u12 = N1 = = M由以上两式可知,互感电压的大小与电流的变化率成正比。21ddt21ddt1ddit12ddt12ddt2ddit例6.5 在图6-10(a)所示电路中,已知两线圈的互感 ,电流源is的波形如图6-10(b)所示,试求线圈2中的互感电压u21的波形。图6-10HM1 . 0解:互感电压u21的参考方向如图6-10(a)所示,它与is是对同名端一致的。则有 u21 =M由图6-10(b)

25、可知,0t0.05s时,is=20 t,则u21 = M =0.1*20=2V0.05st0.15s时,is=(2-20t),则u21 = M =0.1*(-20)=-2V0.15st0.2s时,is=(-4+20t),则u21 = M =0.1*20=2V互感电压u21的波形如图6-10(c)所示。Sdditd(20 )dttd(220 )dtt4+d(20 )dtt6.5.3 自己动手练一练自己动手练一练判断下列各题6.5.1 感应电动势的大小与线圈的匝数是否有关。( )6.5.2 如果两个线圈之间的互感磁通是固定的,则感应电动势为零。( )6.5.3 当两个线圈发生互感现象时,才存在线圈

26、同名端。( )6.5.4 当两个线圈发生互感时,第一个线圈产生的自感磁通 和第一个线圈在第二个线圈中产生的互感磁通 的大小关系是?6.6 具有互感的正弦交流电路具有互感的正弦交流电路6.6.1 互感线圈串联互感线圈串联1顺向串联顺向串联两个互感线圈的异名端连接在一起形成一个串联电两个互感线圈的异名端连接在一起形成一个串联电路,电流均从两线圈的同名端流入(或流出),这种串路,电流均从两线圈的同名端流入(或流出),这种串联方式称为顺向串联,如图联方式称为顺向串联,如图6-11()所示。总的感应电()所示。总的感应电压为:压为: dtdiMLLu)2(21 (a)顺向串联 (b)反向串联图6-11

27、互感线圈的串联故顺向串联的等效电感 为:SLMLLLS2212反向串联反向串联反向串联是两个线圈串联时将其同名端相连接,如图反向串联是两个线圈串联时将其同名端相连接,如图6-11(b)所示。电流从线圈的同名端流入(或流出),又从线圈的同名所示。电流从线圈的同名端流入(或流出),又从线圈的同名端流出(或流入),此时总的感应电压为:端流出(或流入),此时总的感应电压为: 故反向串联的等效电感故反向串联的等效电感 为:为:由上述分析可见,当互感线圈顺向串联时,等效电感增加,由上述分析可见,当互感线圈顺向串联时,等效电感增加,有增强电感的作用;反向串联时,等效电感减少,有削弱电感有增强电感的作用;反向

28、串联时,等效电感减少,有削弱电感的作用。由相量欧姆定律可知,当加有同样的正弦电压时,顺的作用。由相量欧姆定律可知,当加有同样的正弦电压时,顺串时的电流小于反串时连接的电流。除了可以用实验的方法判串时的电流小于反串时连接的电流。除了可以用实验的方法判断出它们的同名端外,还可以在分别测出断出它们的同名端外,还可以在分别测出 和和 的基础上,的基础上,计算它们的互感计算它们的互感 。由。由 和和 得:得:dtdiMLLu)2(21fLMLLLf221fLSLMMLLLS221MLLLf2214fSLLM例6.6 将两个电感线圈 , 串联起来,加上正弦电压 ,测得电流为 ;将其中一个线圈反向后再串联起

29、来,测得电流为 , , 。(1)判断它们的同名端;(2)求互感 。解:(1)根据题意知 ,故前者是反向串联,后者是顺向串联,同名端如图6-12所示。图上电阻未用符号画出,在一些电路中有时只画电感符号,但注有电阻 时表示是具有电阻的实际电感。1R2RV220AIa10AIb5HLf0513. 0HLS132. 0MbaII R图6-12 例6.6图(2) 4,2,22121fSfSLLMMLLLMLLLHLLMfS0202. 040513. 0132. 046.6.2 互感线圈并联互感线圈并联1.同侧并联将两个互感线圈的同名端分别连在一起构成并联回路,电流i均从两线圈的同名端流入(或流出),这种

30、并联方式称为同向并联,如图6-13所示。图中,电压、电流之间的关系为: 图6-13 同侧并联211222221111iiidtdiMdtdiLiRudtdiMdtdiLiRu在正弦电流的情况下: 电流 ,输入阻抗UZZZZZZIMM221212MMINZZZZZZIUZ2212212异侧并联将两个互感线圈的异名端分别连在一起构成并联回路,电流i从两线圈的异名端流入(或流出),这种并联方式称为异向并联,如图6-14所示。图中,电压、电流之间的关系:图6-14 异侧并联 211222221111iiidtdiMdtdiLiRudtdiMdtdiLiRu在正弦电流的情况下: 电流 ,输入阻抗UZZZ

31、ZZZIMM221212MMINZZZZZZIUZ2212216.6.3 并联互感线圈的去耦等效并联互感线圈的去耦等效1.同侧并联等效由上节可知,同侧并联时电压电流有如下关系式:假设 ,且为理想电感,则上式可化简为:)()(22222122221111121111IIMjILjIRIMjILjIRUIIMjILjIRIMjILjIRUIMjIMLjIIMjILjUIMjIMLjIIMjILjU2222211111)()()()(021 RR根据上述电压、电流关系,按照等效的概念,图6-13所示具有互感的电路就可以用图6-15所示无互感的电路来等效,这种处理互感电路的方法称为互感消去法。图6-1

32、5称为图6-13的去耦等效电路。图6-15 同侧并联的去耦等效电路 6-16 异侧并联的去耦等效电路2异侧并联等效同理,异侧并联的去耦等效电路如图6-16所示。6.6.4 自己动手练一练自己动手练一练6.6.1 两个互感线圈分别采用顺向串联和反向串联时,哪种阻抗较大?6.6.2 两个互感线圈顺串时等效电感为1 H,反串时等效电感为0.2H,又已知第一个线圈的电感为0.2H,求第二个线圈的电感。6.7 理想变压器理想变压器6.7.1 变换电压变换电压图6-17为变压器空载运行原理图。在外加电压 作用下,一次绕组 中通过的电流 称为空载电流。 又称励磁电流,它产生工作磁通,在其作用下,二次绕组 两

33、端将感应出电动势。在理想状态下(忽略漏磁通,变压器本身不消耗能量,也不存储能量),变压器的电压变换关系为:1u1N0i0i2NnNNUUuu212121上式表明变压器一次绕组、二次绕组的电压比,与一次绕组、二次绕组的匝数成正比。比值称为变压比。图6-17变压器空载运行原理图6.7.3 变换阻抗变换阻抗变压器不但具有变换电压和电流的作用,还具有变换阻抗的作用。当变压器二次绕组接上阻抗为 的负载后,则: 或 式中, 相当于直接接在一次绕组上的等效阻抗。由 可知,接在变压器二次绕组上的负载 相当于变成了 ,而直接接在一次绕组上,从而减小了一次绕组上的电流。LZiLZnIUNNIUZ211212221

34、LiZnZ211IUZiLZLZn2例6.7 有一台降压变压器,一次绕组电压为220V,二次绕组电压为110V,一次绕组为2200匝,若二次绕组接入阻抗值为10 的阻抗。试求:(1)该变压器的变压比;(2)一次绕组阻抗;(3)二次绕组的匝数;(4)一次绕组、二次绕组中电流。解:(1)变压器的变压比为: (2)相当于直接在一次绕组接上的负载为:211022021UUn4010222LiZnZ(3)二次绕组匝数为:(4)二次绕组中电流为: 一次绕组中电流为: 匝110022011022001212UUNNAZUIL111011022AINNI5 . 5112200110021216.7.4 自己动

35、手练一练自己动手练一练6.7.1 如果变压器一次绕组的匝数增加一倍,而所加电压不变,试问励磁电流将有何变化?6.7.2 有一空载变压器,一次侧加额定电压220V,并测得一次绕组电阻 ,试问一次侧电流是否等于22A?101R本章小结本章小结1磁路铁磁材料具有比空气大得多的磁导率,为此电气设备中常使磁通通过铁心来构成磁路。铁磁材料磁化到饱和即不再有高磁导率。为充分利用铁磁材料的增磁作用,电气设备的铁心正常工作都设计在磁化曲线的膝部。磁路欧姆定律 ,其中2.磁路定律第一定律:第二定律:mRFSlRmoiHlNI3.交流铁心线圈有铁心的线圈中通入交流电流应视为非线性磁路,电压、电流之间不再成线性关系。

36、电压与主磁通之间有以下关系:有铁心的线圈中通入交流电时,铁心中磁通变化滞后于电流的变化称为磁滞,铁心中感应产生的旋涡状的电流称为涡流。磁滞和涡流都将损耗能量,统称为铁损。为减少磁滞损耗应采用软磁材料;为减少涡流损耗可用电阻率较高的磁性材料和相互绝缘的叠片铁心。电气设备最常用的铁心材料是表面绝缘的硅钢片。mfNU44. 44互感两个线圈相互地激起感应电动势的现象,称为互感现象。当两个线圈中分别通入电流时,如果磁通得到加强,则电流流入两线圈的两端称为同名端。当两个线圈串联时将其同名端相连接,这种串联方式称为反向串联;当两个线圈串联时将其异名端相连接,这种串联方式称为顺向串联。顺向串联的等效电感为

37、: ;反向串联的等效电感为 : 。当两个线圈并联时将其同名端连接在同一端点,这种并联方式称为同侧并联;当两个线圈并联时将其异名端连接在同一端点,这种并联方式称为异侧并联。SLMLLLS221SLMLLLf2215变压器在理想状态下,变压比: ;电流比 ;阻抗比2121NNUU1221NNII22121NNZZ习习 题题 六六一、判断题(正确的打,错误的打)6.1 一个线圈的磁动势大小与其中的电流成正比。( )6.2 一个线圈的磁动势大小与线圈匝数无关。( ) 6.3 磁导率是用来表示各种不同材料导磁能力强弱的物理量。( )6.4 磁饱和是指材料中磁畴都随外磁场转向外磁场的方向了。( )6.5

38、磁滞现象引起的剩磁是十分有害的,没有什么利用价值。( )6.6 为减少涡流损耗和磁滞损耗,可利用硅钢片制成铁芯。( ) 6.7 恒定磁通穿过铁芯时要产生铜损耗和铁损耗。( )6.8 两线圈磁路尺寸完全相同,线圈中介质一为木制,一为钢制,如两线圈的磁动势相等,则其H值和B值都应该对应相等。( )6.9 磁路中气隙加大时磁阻加大,同样的磁通就需要较大的磁动势。( )6.10 磁路中气隙加大时磁阻加大,要产生同样的磁通就需要较大的磁动势。( )6.11 在一个截面积相同但有气隙的无分支磁路中,虽然、 B处处相等,但H却不同。( )6.12 互感线圈中,感应电动势的大小与线圈的匝数无关。( )6.13

39、 变压器不能改变直流电压。( )6.14 220/110V的变压器,一次绕组加440V交流电压,二次绕组可得到220V交流电压。( )6.15 变压器的功率损耗,就是一次绕组、二次绕组上的电阻损耗。( )二、选择题6.16 描述磁场中各点磁场强弱和方向的物理量是( )。 A磁通量B磁感应强度C磁场强度D磁导率6.17 当铁芯变压器原绕组外接电压U1及频率f不变时,接通负载时的铁芯磁通密度一般比空载时( )。A增加B减少C不变D以上都不对6.18 空心线圈被插入铁芯后( )。A磁性将大大增强B磁性基本不变 C磁性将减弱D铁芯与磁性无关6.19 尺寸完全相同的两个环形线圈,一为铁芯,一为空心,当通

40、以相同直流时,两线圈磁路磁场强度H的关系为( )。AB. C. 6.20 两个尺寸完全相同的环形线圈,一为铁芯,一为木芯,当通以相等直流时,两磁路的磁感应强度B比较为( )。ABC0HHFe0HHFe0HHFe木铁BB木铁BB木铁BB6.21 铁磁材料的电磁性能主要表现在( )。A低导磁率、磁饱和性B磁滞性、高导磁性、磁饱和性C磁饱和性、具有涡流D不具有涡流、高导磁率6.22 磁化现象的正确解释是( )。A磁畴在外磁场的作用下转向形成附加磁场B磁化过程是磁畴回到原始杂乱无章的状态C磁畴存在与否与磁化现象无关D各种材料的磁畴数目基本相同,只是有的不易于转向形成附加磁场6.23 为减小剩磁,电器的

41、铁芯应采用( )。A硬磁材料 B软磁材料 C矩磁材料 D非磁材料6.24 在一个具有气隙的铁芯线圈磁路中,气隙处的磁场强度与铁芯处的磁场强度比较,其结果是( )。A B. C. 6.25 对照电路和磁路欧姆定律发现( )。A磁阻和电阻都是线性元件B电路和磁路欧姆定律都应用在线性状态 C磁阻和电阻都是非线性元件D磁阻是非线性元件,电阻是线性元件6.26 互感系数与两个线圈的( )有关。A电流的变化B电压的变化C感应电动势D相对位置6.27 当两个线圈发生互感时,第一个线圈产生的自感磁通 和第一个线圈在第二个线圈中产生的互感磁通 的大小关系是( )AB C D0HH 0HH 0HH 2111211

42、1211121116.28 50 、220V的变压器,可使用的电源是( )。 A220V直流电源 B100 、220V交流电源C25 、110V 交流电源D50 、330V交流电源6.29 在220/110V的变压器一次绕组加220V直流电压,空载时一次绕组电流是( )。A0B空载电流C额定电流D短路电流 6.30 变压器的变比准确说是( )。A BCDHzHzHzHz201/UU21/EE21/UU21/II三、填空题6.31 永久磁铁和通电导线的周围有_存在。6.32 铁磁材料被反复磁化形成的封闭曲线称为_。6.33 由铁芯制成使磁通集中通过的回路称为_。6.34 若铁芯线圈接到正弦电压源

43、上,则当频率增大时,磁通将_,电流将_。6.35 交流电磁铁的铁芯发热是因为_和_现象引起的能量损耗。6.36 涡流损耗会引起铁芯_,减小涡流的方法可采用_叠成铁芯。6.37 两互感线圈的串联方式有_和_;并联方式有_和_。6.38 各种变压器的构造基本是相同的,主要由_和_两部分组成。6.39 变压器工作时与电源连接的绕组叫_绕组,与负载连接的绕组叫_绕组。6.40 从变压器一次绕组看去,二次绕组阻抗Z变为原数值的_倍。四、计算题6.1 试确定题6.1图所示耦合线圈的同名端,画出其电路模型,并写出元件的伏安关系式。 题6.1图1234ML1L2u1u2i1i26.2 试写出题6.2图所示各电

44、路的伏安关系式。题6.2图i2u2L2L1i1u1i2u2L2L1i1u1u2i2L1L2i1u1M(c)M(b)(a)M6.3 题6.3图所示电路,设角频率为 , 求ab端的等效阻抗。题6.3图Z2ZabL2L1baM6.4 试问题6.4图所示电路中,n为多大时负载可获最大功率,并求此最大功率。题6.4图V0n:1100500500106.5 已知两线圈的自感为 , , (1)若 k =0.5 ,求互感 M。 (2)若 M=3mH,求耦合系数k (3)若两线圈全耦合,求互感M。6.6 简述交流铁芯线圈的功率损耗有哪些?它们是怎样产生的?如何减少?6.7 简述电磁铁的工作原理,主要用途及其特点。mHL51mHL42

展开阅读全文
相关资源
相关搜索

当前位置:首页 > 教育专区 > 大学资料

本站为文档C TO C交易模式,本站只提供存储空间、用户上传的文档直接被用户下载,本站只是中间服务平台,本站所有文档下载所得的收益归上传人(含作者)所有。本站仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容本身不做任何修改或编辑。若文档所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知淘文阁网,我们立即给予删除!客服QQ:136780468 微信:18945177775 电话:18904686070

工信部备案号:黑ICP备15003705号© 2020-2023 www.taowenge.com 淘文阁