第四章磁路与变压器.pptx

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1、二、磁场的基本物理量垂直穿过某一面积S 的磁力线的总根数。韦伯wb穿过单位面积的磁力线根数。特斯拉T wb/m2磁场中某点的B 与该点的磁导率的比值。1.磁通2.磁感应强度B3.磁场强度H4.导磁系数描述导磁能力大小的物理量。通常使用相对导磁系数无量纲真空导磁系数安/米，A/m,A/cm#8-1第1页/共48页磁导率：表征各种材料导磁能力的物理量（亨/米）真空中的磁导率()为常数一般材料的磁导率 和真空中的磁导率之比，称为这种材料的相对磁导率，则称为磁性材料，则称为非磁性材料第2页/共48页INH（I）B（）abcB铁磁材料 B-H，-H 曲线从曲线上能明显看出，不是常数导磁性工程上利用它来使

2、磁通尽量地约束在有限的范围内，提高电磁设备的利用率，一般使用B-H 曲线的ab 段。磁滞B的变化滞后于H 的变化 如曲线的oa 段o磁饱和当H 达到一定程度，B 不再随H 而增加，此为磁饱和。如曲线的cs 段。s若对铁心线圈而言，磁饱和意为当电流I 增加到一定程度，不再随之增加。关于磁滞祥看请点击#三、磁性材料的磁性能4-1第3页/共48页磁路：主磁通所经过的闭合路径。i 磁路的基本概念 线圈通入电流后，产生磁通，分主磁通和漏磁通。：主磁通：漏磁通铁心（导磁性能好 的磁性材料）线圈第4页/共48页磁动势四、磁路的基本定律安培环路定律磁路欧姆定律与电路类似，磁路也有各种定律安培环路定律安培环路定

3、律安培环路定律安培环路定律安培环路定律沿任一闭合路径，H 的线积分等于包围在这闭合路径内各电流的代数和若磁场均匀则有磁路欧姆定律磁路欧姆定律磁路欧姆定律磁路欧姆定律磁路欧姆定律磁路欧姆定律磁路欧姆定律磁路欧姆定律磁路欧姆定律磁路欧姆定律磁路欧姆定律磁路欧姆定律磁路欧姆定律无分支磁路平均长 l线圈N 匝IN磁通导磁系 数截面积S根据得磁路欧姆定律磁阻Rm基尔霍夫定律#4-1了解第5页/共48页四、磁路的基本定律安培环路定律磁路欧姆定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律有分支磁路I1N1I2N21231.磁路的基尔霍夫磁通定

4、律在节点A 处A 1+2-3=02.磁路的基尔霍夫磁压降定律任一闭合回路中均有：或磁压降的代数和等于磁动势的代数和#4-1第6页/共48页安培环路定律（全电流律）：磁场中任何闭合回路磁场强度的线积分,等于通过这个闭合路径内电流的代数和.I1I2I3电流方向和磁场强度的方向符合右手定则，电流取正；否则取负。第7页/共48页 在无分支的均匀磁路（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：磁路长度L线圈匝数NIHL：称为磁压降。NI：称为磁动势。一般 用 F 表示。F=NI第8页/共48页总磁动势 在非均匀磁路（磁路的材料或截面积不同，或磁场强度不等）中，总磁动势等于各段磁

5、压降之和。例：IN第9页/共48页对于均匀磁路磁路中的欧姆定律 磁路的欧姆定律：则：INSL注：由于磁性材料 是非线性的，磁路欧姆定律多用作定性 分析，不做定量计算。令：Rm 称为磁阻第10页/共48页4-1几点说明：1.磁阻Rm 的大小取决于磁路的尺寸和材料的磁导率。2.很大，但不是常数，因此 也不是常数。所以磁 路欧姆定律不能用来进行定量计算，只用做定性分析。通常磁路计算应用磁路基尔霍夫定律。3.磁路和电路有相似之处，但却有本质的区别。#第11页/共48页磁路和电路的比较（一）磁路电路磁通INR+_EI磁压降磁动势电动势电流电压降U#第12页/共48页基本定律 磁阻磁感应强度安培环路定律磁

6、 路IN欧姆定律电阻电流强度克氏电压定律克氏电流定律磁路与电路的比较(二)电 路R+_EI#第13页/共48页关于磁滞 当外电场H 值作正负变化使铁磁材料反复磁化过程中，的变化总是落后于i 的变化。铁磁材料反复磁化后，得到近似对称原点的闭合曲线，叫磁滞回线。不同的磁性材料，其磁滞回线形状不同ii软磁材料i硬磁材料#第二节 交流铁芯线圈4-2第14页/共48页第二节 交流铁芯线圈4-2一、交流铁心线圈的损耗P=PCU+Ph +Pe总损耗铜损涡流损耗铁损磁滞损耗铜损PCU 线圈电阻上的损耗PCU=I 2R磁滞损耗其大小与铁心材料反复磁化后的磁滞回线面积成正比涡流损耗交变磁通穿过铁心时，铁心既导磁又

7、导电，因铁心在交变磁通作用下产生感应电动势，从而在垂直于磁通方向的铁心平面内产生旋涡状的感应电流，叫涡流。涡流在铁心内电阻上产生的损耗称涡流损耗。减小涡流损耗的办法增大涡流通路的电阻即用薄的材料叠成铁心减小磁滞损耗的办法铁心尽量采用软磁材料#第15页/共48页4-2二、电压平衡方程式iNL交流铁心线圈大部分经铁心闭合线圈中磁通产生ee主磁通少部分经空气闭合产生eL漏磁通eLu线圈电阻上压降为 iR根据KVL得：或电压平衡方程式#第16页/共48页#4-2二、电压平衡方程式有效值忽略了漏磁感应电动势 和线圈内阻压降 后，方程变为：或重要结论外加电压不变时，交流铁心线圈的铁心内主磁通最大值几乎是不

8、变的。这是分析变压器和交流电动机时的重要概念。第17页/共48页一、变压器的用途、构造和分类变压器是基于电磁感应原理而制成的静止的电器设备用途变电压，变电流，变阻抗构造心式和壳式两种心式变压器壳式变压器分类单相，三相，多相；升压，降压；仪用电压、电流互感器；焊接变压器，自藕变压器。#有两个绕组也有两个绕组 第三节 变压器的基本结构和工作原理第18页/共48页4-3二、变压器的工作原理原边绕组N1名词介绍幅边绕组N2一次绕组N1二次绕组N2一次侧二次侧均指电源侧 均指负载侧什么是变压器任载运行？什么是变压器空载运行？uuZ2Z2s 一次侧接电源二次侧负载开路 一次侧接电源 二次侧接负载第19页/

9、共48页4-3二、变压器的工作原理变压器空载运行uZ2sI0空载电流U1U20此时的变压器相当 于交流铁心线圈变比二次侧额定电压空载运行的结论：原幅边之比等于原幅边匝数之比，等于常数 k这 就 是 变 压 器 的变 电 压 作 用第20页/共48页uZ2变压器任载运行U1I1U2I2两边绕组中通过的磁通是相同的4-3只要U1不变，主磁通就不应该变，所以有：磁动势平衡方程式有载时原边磁动势 分为两部分1.产生主磁通 （励磁分量）I02.用来补偿I2N2（负载分量I2）,又称去磁一般 I0 很小，小型变压器只有2 3%，大的不过10%，当略去I0N1 后有：变电流作用任载运行结论：变电流作用任载后

10、，电压比是否还等于变比 k?变电压作用还有一个作用是变阻抗幅边 Z2原边Z1变阻抗作用或第21页/共48页4-3二、变压器的工作原理空载运行结论：任载运行结论：变电流作用变电压作用变阻抗作用或总结第22页/共48页三.额定值一般变压器的额定值在其名牌上给出。额定电压额定电流额定容量额定频率一次额定电压U1N正常时一次绕组所加电压的有效值。二次额定电压U2N一次电压为U1N时，变压器空载时对应二次侧的空载电压有效值，即U20=U2N一次额定电流I1N一次绕组加额定电压，正常工作时一次绕组允许长期通过的最大电流有效值。二次额定电流I2N一次绕组加额定电压，正常工作时二次绕组允许长期通过的最大电流有

11、效值。指二次侧的输出额定视在功率即：额定频率50HZ4-3第23页/共48页容量 SN 输出功率 P2 原边输入功率 P1 输出功率 P2注意：变压器几个功率的关系效率变压器功率因数容量：原边输入功率：输出功率：第24页/共48页一、变压器的损耗和效率4-4变压器损耗 p 分铁损 pFe 和铜损 pCu 1.铁损是交变的主磁通在铁心中产生磁滞损耗ph和涡流损耗pe之和又称为固定损耗2.铜损又称为可变损耗变压器一次侧、二次侧均有电阻，当有电流通过时，产生损耗3.效率一次侧输入功率p1，二次侧输出功率p2，效率为p=pFe+pCu小型变压器的效率为7085%，大型变压器效率可达98%第四节 变压器

12、的效率和特性第25页/共48页2.外特性电压保持不变，变压器任载后，由于一、二次侧均有电流通过，必然在一次侧、二次侧内阻抗上产生电压降，从而使二次电压随负载电流增加变小。称曲线为变压器的外特性。变压器外特性电压调整率满载时电压空载电压一般在5%以内4-4 第四节 变压器的效率和特性第26页/共48页 当电流流入两个线圈(或流出）时，若产生的磁通方向相同，则两个流入端称为同极性端（同名端）。或者说，当铁芯中磁通变化（增大或减小）时，在两线圈中产生的感应电动势极性相同的两端为同极性端。同极性端(同名端)AXax*第五节 变压器的同名端AXax*第27页/共48页电器使用时两种电压（220V/110

13、V）的切换：220V：联结 2 3110V：联结 1 3，2 4线圈的接法1324*第28页/共48页220V：联结 2 3励磁两种接法下线圈工作情况的分析*1324第29页/共48页110V：联结 1 3，2 41,32,4220V：联结 2 31324*说明：两种接法下 不变，所以铁芯磁路的设计相同励磁第30页/共48页问题1：在110V 情况下，如果只用一个绕组（N），行不行？答：不行（两绕组必须并绕）原边有两个相同绕组的电源变压器（220/110），使用中应注意的问题：*13241,32,4N若两种接法铁芯中的磁通相等，则：第31页/共48页问题2：如果两绕组的极性端接错，结果如何？结

14、论：在极性不明确时，一定要先测定极性再通电。答：有可能烧毁变压器两个线圈中的磁通抵消烧毁感应电势电流 很大原因：*1324第32页/共48页方法一：交流法AXax同极性端的测定方法若 说明 A 与 a 或 X 与 x 为同 极性端。把两个线圈的任意两端(X-x)连接,然后在 AX 上加一小电压 u。测量：若 说明 A 与 x 或 X 与 a 是同 极性端；结论：第33页/共48页方法二：直流法mA表+_AXaxK+-*AXax+_K设K闭合时 增加。感应电动势的方向，阻止 的增加。如果当 K 闭合时，mA 表正偏，则 Aa 为同极性端;如果当 K 闭合时，mA 表反偏，则 Ax 为同极性端结论

15、：第34页/共48页内容详见电工学P80-82 第六节 三相电力变压器 第35页/共48页7.1 自耦变压器ABP 使用时，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。注意：原、副边千万不能对调使用，以防变压器损坏。因为N变小时，磁通增大，电流会迅速增加。第七节 特殊变压器第36页/共48页7.2 电压互感器 用低量程的电压表测高电压1.副边不能短路，以 防产生过流；2.铁心、低压绕组的 一端接地，以防在 绝缘损时，在副边 出现高压。使用注意：VR N1（匝数多）保险丝 N2（匝数少）u（被测电压）电压表被测电压=电压表读数 N1/N2第37页/共48页7

16、.3 电流互感器 用低量程的电流表测大电流（被测电流）N1（匝数少）N2（匝数多）ARi1i2电流表被测电流=电流表读数 N2/N11.副边不能开路，以 防产生高电压；2.铁心、低压绕组的 一端 接地，以防在 绝缘损坏时，在副 边出现过压。使用注意事项：第38页/共48页右手螺旋定则、左手定则、右手定则右手螺旋定则判断磁场方向 1、右手四指握导线，当大拇指方向与导线电流方向一致时，其余四指所指的方向，就是导线周围磁场的方向。2、右手四指握线圈，弯曲的四指指向线圈电流方向，则大拇指指的方向，即为线圈的磁场方向。左手定则判断电磁力的方向 平伸左手，拇指与其余四指在同一平面内相互垂直，手心对磁场北极，四指指向电流方向时，则拇指所指的方向，就是磁场对通电导体作用力（电磁力）的方向。右手定则判定感应电动势的方向 平伸右手，让拇指与其余四指在同一平面内相互垂直，手心对磁场北极，拇指指向导体运动方向，则其余四指的指向就是感应电动势（即感应电流）的方向。第39页/共48页 第八章习题解答第八章习题解答第40页/共48页铁心线圈衔铁直流电磁铁通电演示返回衔铁的吸合应是瞬间完成#通电演示铁心线圈衔铁第41页/共48页返回第42页/共48页返回第43页/共48页返回第44页/共48页第45页/共48页第46页/共48页箱式变压器-简称：箱变第47页/共48页感谢您的观看！第48页/共48页