电工电子技术全套精选文档.ppt

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1、电工电子技术全套课件本讲稿第一页，共四十页3.1 磁路磁路i+u磁路：主磁通所经过的闭合路径。磁路：主磁通所经过的闭合路径。本讲稿第二页，共四十页 磁场的特性可用磁场的特性可用磁通、磁感应强度、磁场强度、磁导磁通、磁感应强度、磁场强度、磁导率率等几个物理量表示等几个物理量表示。一、磁通一、磁通 磁场中穿过某一截面积磁场中穿过某一截面积S 的磁感应线数，称为的磁感应线数，称为通过该面积通过该面积的的磁通磁通 量量 。磁感应线上每一点的切线方向磁感应线上每一点的切线方向既为该点的磁场方向。既为该点的磁场方向。的单位：伏的单位：伏秒，通称为韦秒，通称为韦 伯伯 Wb 或麦克斯韦或麦克斯韦Mx 1Wb

2、108Mx 3.1.1 磁场的基本物理量磁场的基本物理量本讲稿第三页，共四十页如如 磁场内各点的磁感应强度的磁场内各点的磁感应强度的大小相等大小相等，方向相同方向相同，这样的磁场则称为这样的磁场则称为均匀磁场均匀磁场。二、磁感应强度二、磁感应强度 与与磁场方向相垂直磁场方向相垂直的单位面积上通过的的单位面积上通过的磁通磁通（磁（磁力线），可表示磁场内某点的力线），可表示磁场内某点的磁场强弱和方向磁场强弱和方向。B的的单位单位：特特斯拉斯拉（T）的单位：韦伯的单位：韦伯矢量矢量 BS磁力线的疏密程度，反映了该处磁场的强弱。磁力线的疏密程度，反映了该处磁场的强弱。本讲稿第四页，共四十页三、磁场强度

3、三、磁场强度 磁场强度磁场强度是计算磁场所用的物理量，是计算磁场所用的物理量，其大小为其大小为磁感应强度磁感应强度和和导磁率导磁率之之比比。H的单位：安米的单位：安米 的单位：亨米的单位：亨米矢量矢量本讲稿第五页，共四十页真空中的磁导率为常数真空中的磁导率为常数四、磁导率四、磁导率 磁导率磁导率 是一个用来表示是一个用来表示磁场媒质磁性磁场媒质磁性和衡量和衡量物质导磁能力物质导磁能力的物理量的物理量。本讲稿第六页，共四十页一般材料的磁导率一般材料的磁导率 和真空磁导率和真空磁导率 0 0 的比值，的比值，称为该物质的相对磁导率称为该物质的相对磁导率 r r 或或本讲稿第七页，共四十页磁性材料的

4、磁性能磁性材料的磁性能 一、高导磁性一、高导磁性 指磁性材料的磁导率很高，指磁性材料的磁导率很高，r r11，使其具有，使其具有被强烈磁化被强烈磁化的特性。的特性。3.1.2 3.1.2 磁性材料的磁性能磁性材料的磁性能高导磁性、磁饱和性、磁滞性、非线性高导磁性、磁饱和性、磁滞性、非线性 磁磁性性物物质质的的磁磁化化本讲稿第八页，共四十页二、磁饱和性二、磁饱和性 当外磁场（或励磁电流）增大到一定值时，磁性材当外磁场（或励磁电流）增大到一定值时，磁性材料的全部磁畴的磁场方向都转向与磁场的方向一致，磁料的全部磁畴的磁场方向都转向与磁场的方向一致，磁化磁场的化磁场的磁感应强度磁感应强度B BJ J达

5、到饱和值达到饱和值。磁化曲线磁化曲线注注:当有磁性物质存在时当有磁性物质存在时B与与H不成比例不成比例,与与I也不成比例也不成比例。B，BHO 本讲稿第九页，共四十页三、磁滞性三、磁滞性 当铁心线圈中通有当铁心线圈中通有交变电流交变电流（大小和方向都变化）（大小和方向都变化）时，铁心就受到交变磁化，时，铁心就受到交变磁化，电流变化电流变化时，时，B随随H而变化而变化，当，当H已减到零值时已减到零值时，但，但B未回到零未回到零，这种磁感应强度滞后于磁场，这种磁感应强度滞后于磁场强度变化的性质称磁性物质的强度变化的性质称磁性物质的磁滞性磁滞性。磁滞回线磁滞回线剩磁：剩磁：当线圈中当线圈中电流减到电

6、流减到零零（H0），铁心在磁化时所），铁心在磁化时所获的磁性还获的磁性还未未完全消失，这完全消失，这时铁心中所时铁心中所保留保留的磁感应强的磁感应强度称为剩磁感应强度度称为剩磁感应强度BrBr本讲稿第十页，共四十页BrHcH（I）B()0 0BrHcH（I）B()0 0BrHcH（I）B()0 0铁磁材料分类铁磁材料分类：软磁材料软磁材料（磁滞回线窄长。常用做磁头、（磁滞回线窄长。常用做磁头、磁心等）磁心等）永磁材料永磁材料（磁滞回线宽。常用做永（磁滞回线宽。常用做永久磁铁）久磁铁）矩磁材料矩磁材料（磁滞回线接近矩形。可用做记忆（磁滞回线接近矩形。可用做记忆元件）。元件）。本讲稿第十一页，共四

7、十页安培环路定律（全电流定律）：安培环路定律（全电流定律）：磁场中磁场中任何闭合回路任何闭合回路磁场强度的磁场强度的线积分线积分,等于等于通过这个通过这个闭合路径内闭合路径内电流的代数和电流的代数和。即即3.1.33.1.3 磁路及其分析磁路及其分析I1I2I3电流方向和磁场强度的方向电流方向和磁场强度的方向符合符合右手定则右手定则，电流取，电流取正正；否则否则取取负负。本讲稿第十二页，共四十页 在无分支的均匀磁路在无分支的均匀磁路（磁路的材料和截面积相同，（磁路的材料和截面积相同，各处的磁场强度相等）中，安培环路定律可写成：各处的磁场强度相等）中，安培环路定律可写成：其中其中l x2 x是是

8、半径为半径为x的圆周长的圆周长Hx是半径是半径 x 处的处的磁场强度磁场强度FNI即线圈匝数与电流的乘即线圈匝数与电流的乘积，称积，称磁通势磁通势 单位为安单位为安 培培（A）本讲稿第十三页，共四十页u磁路的欧姆定律磁路的欧姆定律对于环形线圈对于环形线圈磁路的欧姆定律说明说明F=NI为磁通势为磁通势 Rm为磁阻为磁阻l为磁路的平均长度为磁路的平均长度 S为磁路的截面积为磁路的截面积磁路长度L线圈匝数NI本讲稿第十四页，共四十页磁路和电路的比较（一）磁路和电路的比较（一）磁磁路路电电路路磁通磁通INR+_EI磁压降磁压降磁通势磁通势电动势电动势电流电流电压降电压降U本讲稿第十五页，共四十页基本定

9、律基本定律 磁阻磁阻磁感应磁感应强度强度安培环路安培环路定律定律磁磁 路路IN欧姆定律欧姆定律电阻电阻电流电流强度强度克氏克氏电压定律电压定律克氏克氏电流定律电流定律磁路与电路的比较磁路与电路的比较(二二)电电 路路R+_EI本讲稿第十六页，共四十页一一.电磁关系电磁关系铁心线圈的交流电路铁心线圈的交流电路3.2 交流铁心线圈电路交流铁心线圈电路ui（Ni）ee 本讲稿第十七页，共四十页电路方程：电路方程：一般情况下一般情况下 很小很小交流激励交流激励 线圈中产生感应电势线圈中产生感应电势二、交流磁路的分析二、交流磁路的分析：主磁通：主磁通：漏磁通：漏磁通ui的感应电势的感应电势 和和 产生产

10、生-+-+-本讲稿第十八页，共四十页假设假设则则有效值有效值ui 交流磁路的特点交流磁路的特点:当外加电压当外加电压U、频率、频率 f、线圈匝数、线圈匝数N一定时，一定时，恒定。恒定。本讲稿第十九页，共四十页 变压器是变换各种交流电压的电器。它是利用电磁感变压器是变换各种交流电压的电器。它是利用电磁感变压器是变换各种交流电压的电器。它是利用电磁感变压器是变换各种交流电压的电器。它是利用电磁感应定律并通过磁路的耦合作用应定律并通过磁路的耦合作用应定律并通过磁路的耦合作用应定律并通过磁路的耦合作用,把某一个数量级的交流把某一个数量级的交流电压，变换成同频率的另一个数量级的交流电压的能电压，变换成同

11、频率的另一个数量级的交流电压的能量变换装置。量变换装置。3.3 变压器变压器本讲稿第二十页，共四十页S9-M-400/10配电变压器配电变压器u 变压器的分类变压器的分类按用途分按用途分电力变压器电力变压器(输配电用输配电用)仪用变压器仪用变压器 整流变压器整流变压器 按相数分按相数分三相变压器三相变压器 单相变压器单相变压器 本讲稿第二十一页，共四十页单相变压器单相变压器+一次一次绕组绕组N1二次二次绕组绕组N2铁心u变压器的基本结构变压器的基本结构 一次、二次绕组互一次、二次绕组互不相连，能量的传不相连，能量的传递靠磁耦合。递靠磁耦合。变压器符号：变压器符号：本讲稿第二十二页，共四十页设变

12、压器空载运行设变压器空载运行一次侧接交流电源，一次侧接交流电源，二次侧开路。二次侧开路。i0(i0N1)空载时，铁空载时，铁心中主磁通心中主磁通 是是由一次绕由一次绕组磁通势产生组磁通势产生的。的。1+1+1.电压变换电压变换3.3.13.3.1 变压器的工作原理变压器的工作原理本讲稿第二十三页，共四十页结论：改变匝数比，就能改变输出电压。结论：改变匝数比，就能改变输出电压。K为为变比变比原、副边电压关系原、副边电压关系根据交流铁心线圈电路根据交流铁心线圈电路的分析可得：的分析可得：时时（变电压）（变电压）本讲稿第二十四页，共四十页 带负载运行情况带负载运行情况一次侧接交流电源，一次侧接交流电

13、源，二次侧二次侧接负载接负载。1i1(i1N1)i2(i2N2)2有载时，铁心中主有载时，铁心中主磁通磁通 是是由一次、二由一次、二次绕组磁通势共同次绕组磁通势共同产生的合成磁通。产生的合成磁通。+i1i2+e2 Z Z +1 2+e 2+u22.电流变换电流变换本讲稿第二十五页，共四十页+|Z|+由上式，若由上式，若U1、f 不变，不变，则则 m 基本不变，近于基本不变，近于常数。常数。空载磁势空载磁势：有载有载磁势磁势：=本讲稿第二十六页，共四十页磁势平衡式：磁势平衡式：一般情况下：一般情况下：I0 (23)%I1N 很小可很小可忽忽略。略。或或结论：一次、二次侧电流与匝数成反比。结论：一

14、次、二次侧电流与匝数成反比。本讲稿第二十七页，共四十页+由图可知：由图可知：结论：结论：变压器一次侧的等效阻抗模，为二次侧所带变压器一次侧的等效阻抗模，为二次侧所带负载的阻抗模的负载的阻抗模的K 2 倍。倍。3.阻抗变换阻抗变换本讲稿第二十八页，共四十页阻抗变换举例：阻抗变换举例：扬声器上如何得到最大输出功率。扬声器上如何得到最大输出功率。RsRL信号源信号源设：设：信号电压的有效值信号电压的有效值:U1=50V;信号内阻：信号内阻：Rs=100 ;负载为扬声器，等效电阻：负载为扬声器，等效电阻：RL=8。求：负载上得到的功率求：负载上得到的功率解：解：（1）将负载直接接到信号源上）将负载直接

15、接到信号源上，得到的输出功，得到的输出功 率为：率为：本讲稿第二十九页，共四十页Rs（2）将负载通过变压器接到信号源上。）将负载通过变压器接到信号源上。输出功率为：输出功率为：设变比设变比 则：则：结论：结论：由此例可见加入变压器以后，输出功率提高了由此例可见加入变压器以后，输出功率提高了 很多。原因是满足了电路中获得最大输出的条很多。原因是满足了电路中获得最大输出的条 件（信号源内、外阻抗差不多相等）。件（信号源内、外阻抗差不多相等）。本讲稿第三十页，共四十页 额定电压额定电压 变压器副边开路（空载）时，原、副边绕组允变压器副边开路（空载）时，原、副边绕组允 许的电压值。许的电压值。额定电流

16、额定电流 变压器满载运行时，原、副边绕组允许的电流值。变压器满载运行时，原、副边绕组允许的电流值。二、变压器的铭牌数据二、变压器的铭牌数据（以单相变压器为例）（以单相变压器为例）U2N应比满载运行时的输出电压应比满载运行时的输出电压U2高出高出5 10%本讲稿第三十一页，共四十页 额定容量额定容量 传送功率的最大能力传送功率的最大能力。（理想）（理想）二、变压器的铭牌数据二、变压器的铭牌数据SN=U1NI1N=U2NI2N三相变压器三相变压器单相变压器单相变压器（理想）（理想）本讲稿第三十二页，共四十页3.3.23.3.2 变压器的等值电路及外特性变压器的等值电路及外特性R1jXs1RmjXm

17、E1 U1 I1nZL E2 I2 E1R1jXs1 I1R2jXs2 U2 U11.变压器的等值电路变压器的等值电路（1 1）空载运行等值电路空载运行等值电路空载运行等值电路空载运行等值电路（2）负载运行等值电路负载运行等值电路XS1 漏磁感抗漏磁感抗Xm 励磁感抗励磁感抗本讲稿第三十三页，共四十页I2nZLU2U1I1Z0Ecos =0.8cos =110U2/U2NI2/I2N1外特性外特性 U2=f(I2)2.变压器的外特性变压器的外特性本讲稿第三十四页，共四十页1.损耗损耗 P=PCu+PFePCu=I1 R1+I2 R22 22.效率效率效率效率P2 P1 =100%P2+PCu+

18、PFeP2 =100%通常大于通常大于 95%3.3.3 3.3.3 变压器的损耗与效率变压器的损耗与效率P2 变压器的输出功率变压器的输出功率P1 变压器的输入功率变压器的输入功率本讲稿第三十五页，共四十页容量容量 SN 输出功率输出功率 P2 原边输入功率原边输入功率 P1 输出功率输出功率 P2注意注意：变压器几个功率的关系变压器几个功率的关系容量容量：原边输入功率：原边输入功率：输出功率：输出功率：变压器的功率因数变压器的效率本讲稿第三十六页，共四十页1、自耦变压器自耦变压器ABP3.3.4 3.3.4 特殊变压器简介特殊变压器简介 使用时，改变滑动端的位置，便可得到不同的输出电使用时

19、，改变滑动端的位置，便可得到不同的输出电压。实验室中用的调压器就是根据此原理制作的。压。实验室中用的调压器就是根据此原理制作的。注意：注意：原、副边千万不能对调使用，原、副边千万不能对调使用，以防变压器损坏。以防变压器损坏。本讲稿第三十七页，共四十页2.2.电流互感器电流互感器 用低量程的电流表测大电流用低量程的电流表测大电流（被测电流）（被测电流）N1（匝数少（匝数少）N2（匝数多（匝数多）ARi1i2电流表电流表被测电流被测电流=电流表读数电流表读数 N2/N11.副边不能开路，以副边不能开路，以 防产生高电压；防产生高电压；2.铁心、低压绕组的铁心、低压绕组的 一端一端 接地，以防在接地，以防在 绝缘损坏时，在副绝缘损坏时，在副 边出现过压。边出现过压。使用注意事项：使用注意事项：本讲稿第三十八页，共四十页AXaxAXaxii 1 2AXaxii 1 2AXax同名端同名端同名端同名端3.3.5 3.3.5 变压器绕组的极性变压器绕组的极性当电流流入两个线圈当电流流入两个线圈(或流出）时，若产生的磁通方向相或流出）时，若产生的磁通方向相同，则两个流入端称为同，则两个流入端称为同极性端同极性端（同名端同名端）。）。本讲稿第三十九页，共四十页 两绕阻串联两绕阻串联两绕阻并联两绕阻并联本讲稿第四十页，共四十页