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1、第第 6 章章 磁路和与铁心线圈电磁路和与铁心线圈电路路 在很多电工设备中，不仅有电路的问题，同时还有磁路的问在很多电工设备中，不仅有电路的问题，同时还有磁路的问 题。只有同时掌握了电路和磁路的基本理论，才能对各种电工题。只有同时掌握了电路和磁路的基本理论，才能对各种电工 设备作出作全面的分析。设备作出作全面的分析。本章结合磁路和铁心线圈电路的分析，讨论变压器和电磁铁本章结合磁路和铁心线圈电路的分析，讨论变压器和电磁铁,作为应用实例。作为应用实例。61 磁路及其分析方法磁路及其分析方法 电工设备中，常用磁性材料做成一定形状的铁心。铁心的磁导电工设备中，常用磁性材料做成一定形状的铁心。铁心的磁导
2、 率比周围空气或其它物质的磁导率高得多，因此铁心线圈中电流率比周围空气或其它物质的磁导率高得多，因此铁心线圈中电流 产生的磁通，绝大部分经过铁心而闭合。这种人为造成的磁通的产生的磁通，绝大部分经过铁心而闭合。这种人为造成的磁通的 闭合路径，称为闭合路径，称为磁路磁路。磁路问题是局限于一定路径内的磁场问题，磁场的各个基本物磁路问题是局限于一定路径内的磁场问题，磁场的各个基本物 理量也适用于磁路。理量也适用于磁路。61 磁路及其分析方法磁路及其分析方法611 611 磁场的基本物理量磁场的基本物理量磁场的基本物理量磁场的基本物理量 1.磁感应强度磁感应强度 磁感应强度磁感应强度 B 是表示磁场内某
3、点的磁场强弱和方向的物理量。是表示磁场内某点的磁场强弱和方向的物理量。它是一个矢量，它与电流它是一个矢量，它与电流(电流产生磁场电流产生磁场)之间的方向关系可用右之间的方向关系可用右 手螺旋定则来确定。手螺旋定则来确定。磁感应强度的单位：磁感应强度的单位：特特斯拉斯拉(T)或或 韦韦伯伯每平方米每平方米(Wb/m2)。2.磁通磁通 磁感应强度磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积与垂直于磁场方向的面积S的乘积，称为通过该面的乘积，称为通过该面 积的积的磁通磁通 ，即，即 =BS 或或 B=/S。磁感应强度在数值上可以看作与磁场方向相垂直的单位面积所磁感应强度在数值上可以看作与磁场方向相垂直的单位面
4、积所 通过的磁通，故又称为通过的磁通，故又称为磁通密度磁通密度。磁通的单位：磁通的单位：韦韦伯伯(Wb)或或 伏秒伏秒(V s)。61 磁路及其分析方法磁路及其分析方法611 611 磁场的基本物理量磁场的基本物理量磁场的基本物理量磁场的基本物理量 3.磁场强度磁场强度 磁场强度磁场强度 H 是计算磁场时所引用的一个物理量，它是矢量，通是计算磁场时所引用的一个物理量，它是矢量，通 过它来确定磁场与电流之间的关系。过它来确定磁场与电流之间的关系。磁场强度的单位：磁场强度的单位：安安倍倍每米每米(A/m)。4.磁导率磁导率 磁导率磁导率 是一个用来表示是一个用来表示磁场介质磁性的物理量，也就是用来
5、磁场介质磁性的物理量，也就是用来 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，即强度，即 B=H。磁导率的单位：磁导率的单位：亨亨利利每米每米(H/m)。真空的磁导率真空的磁导率 0=4 10-7H/m，任意一种物质的磁导率，任意一种物质的磁导率 和真空和真空 的磁导率的磁导率 0的比值，称为该物质的的比值，称为该物质的相对磁导率相对磁导率 r，即，即 r=/0。61 磁路及其分析方法磁路及其分析方法612 612 磁性材料的磁性能磁性材料的磁性能磁性材料的磁性能磁性材料的磁性能 磁性材料主要是指铁、镍、钴及其合金。磁
6、性材料主要是指铁、镍、钴及其合金。1.高导磁性高导磁性 磁性材料的磁导率很高，磁性材料的磁导率很高，r1，具有被强烈磁化的特性。，具有被强烈磁化的特性。由于高导磁性，在具有铁心的线圈中通入不大的励磁电流，便由于高导磁性，在具有铁心的线圈中通入不大的励磁电流，便 可产生足够大的磁通和磁感应强度。可产生足够大的磁通和磁感应强度。2.磁饱和性磁饱和性 将磁性材料放入磁场强度为将磁性材料放入磁场强度为 H 的磁场内，会受到强烈的磁化。的磁场内，会受到强烈的磁化。开始时开始时B与与H近于成正比地增加，而后随着近于成正比地增加，而后随着H的增加，的增加，B的增加缓的增加缓 慢下来，最后趋于磁饱和。慢下来，
7、最后趋于磁饱和。由于磁通由于磁通 与与B成正比，产生磁通的励磁成正比，产生磁通的励磁电流电流I与与H成正比，因此在存在磁性物质的成正比，因此在存在磁性物质的情况下，情况下，与与I也不再成正比。也不再成正比。磁饱和磁饱和 BHOBJ61 磁路及其分析方法磁路及其分析方法矫顽磁力矫顽磁力 剩磁剩磁 612 612 磁性材料的磁性能磁性材料的磁性能磁性材料的磁性能磁性材料的磁性能 3.磁滞性磁滞性 当铁心线圈中通有交流电时，铁心就受到交变磁化。在电流变当铁心线圈中通有交流电时，铁心就受到交变磁化。在电流变化一次时，磁感应强度化一次时，磁感应强度B的变化将滞后于磁场强度的变化将滞后于磁场强度H的变化，
8、这种的变化，这种性质称为磁滞性。反映性质称为磁滞性。反映B随随H而变化的关系曲线称为而变化的关系曲线称为磁滞回线磁滞回线。按磁性物质的磁性能，磁性材料可以分成三种类型：按磁性物质的磁性能，磁性材料可以分成三种类型：(1)软磁材料：矫顽磁力小，剩磁小，软磁材料：矫顽磁力小，剩磁小，用于制造电机电器及变压器的铁心；用于制造电机电器及变压器的铁心；(2)永磁材料：矫顽磁力大，剩磁大，永磁材料：矫顽磁力大，剩磁大，用于制造永久性磁铁；用于制造永久性磁铁；(3)矩磁材料：矫顽磁力小，剩磁大，矩磁材料：矫顽磁力小，剩磁大，用于制造计算机和控制系统中的记忆元用于制造计算机和控制系统中的记忆元 件、开关元件和
9、逻辑元件。件、开关元件和逻辑元件。61 磁路及其分析方法磁路及其分析方法613 613 磁路的分析方法磁路的分析方法磁路的分析方法磁路的分析方法 根据安培环路定律根据安培环路定律 ，可得出，可得出 Hl=NI。式中式中N是线圈的匝数；是线圈的匝数；l 是磁路的平均长度；是磁路的平均长度；H是磁路铁心的磁场是磁路铁心的磁场强度强度。线圈匝数与电流的乘积线圈匝数与电流的乘积 NI 称为称为磁通势磁通势，即，即 F=NI，磁通就是由，磁通就是由它产生的，单位：安它产生的，单位：安培培(A)。将将 H=B/和和 B=/S 代入上式，得代入上式，得 ，式中，式中R称为称为磁路的磁阻，磁路的磁阻，S为磁路
10、的截面积。为磁路的截面积。上式与电路的欧姆定律在形式上相似，所以称为上式与电路的欧姆定律在形式上相似，所以称为磁路的欧姆定磁路的欧姆定律律。61 磁路及其分析方法磁路及其分析方法613 613 磁路的分析方法磁路的分析方法磁路的分析方法磁路的分析方法 磁路和电路有很多相似之处，但分析与处理磁路比电路难得多。磁路和电路有很多相似之处，但分析与处理磁路比电路难得多。(1)在处理电路时一般不涉及电场问题，而在处理磁路时离不开在处理电路时一般不涉及电场问题，而在处理磁路时离不开 磁场的概念。磁场的概念。(2)在处理电路时一般可以不考虑漏电流，但在处理磁路时一般在处理电路时一般可以不考虑漏电流，但在处理
11、磁路时一般 都要考虑漏磁通。都要考虑漏磁通。(3)磁路的欧姆定律与电路的欧姆定律只是在形式上相似。由于磁路的欧姆定律与电路的欧姆定律只是在形式上相似。由于 不是常数，它随励磁电流而变，所以不能直接应用磁路欧姆定不是常数，它随励磁电流而变，所以不能直接应用磁路欧姆定 律来计算，它只能用于定性分析。律来计算，它只能用于定性分析。(4)在电路中，当在电路中，当E=0时，时，I=0；但在磁路中，由于有剩磁，当；但在磁路中，由于有剩磁，当 F=0时，时，0。(5)磁路的几个基本物理量磁路的几个基本物理量(B、H、)的单位比较复杂。的单位比较复杂。62 交流铁心线圈电路交流铁心线圈电路 铁心线圈分为两种：
12、直流铁心线圈和交流铁心线圈。铁心线圈分为两种：直流铁心线圈和交流铁心线圈。直流铁心线圈通直流电来励磁，产生的磁通是恒定的，线圈和直流铁心线圈通直流电来励磁，产生的磁通是恒定的，线圈和 铁心中不会感应出电动势来；在一定电压铁心中不会感应出电动势来；在一定电压 U 下，线圈中的电流下，线圈中的电流 I 只和线圈本身的电阻只和线圈本身的电阻R有关；功率损耗也只有有关；功率损耗也只有RI2；所以分析起来；所以分析起来 比较简单。比较简单。交流铁心线圈通交流电来励磁，线圈中的电磁关系、电压电流交流铁心线圈通交流电来励磁，线圈中的电磁关系、电压电流 关系及功率损耗等几个方面都比较复杂，与直流心线圈有所不同
13、。关系及功率损耗等几个方面都比较复杂，与直流心线圈有所不同。62 交流铁心线圈电路交流铁心线圈电路 621 621 电磁关系电磁关系电磁关系电磁关系 图所示交流线圈是具有铁心的，图所示交流线圈是具有铁心的，磁通势磁通势Ni产生的磁通绝大部分通过产生的磁通绝大部分通过 铁心而闭合，这部分磁通称铁心而闭合，这部分磁通称为主磁为主磁 通通或或工作磁通工作磁通。此外还有很少的。此外还有很少的 一部分一部分漏磁通漏磁通 。这两个磁通在线。这两个磁通在线 圈中产生两个感应电动势：圈中产生两个感应电动势：主磁电主磁电 动势动势e和和漏磁电动势漏磁电动势e。eu i(Ni)e 漏磁通主要不经过铁必，所以铁漏磁
14、通主要不经过铁必，所以铁 心线圈的心线圈的漏磁电感漏磁电感L 是常数是常数。主磁通主要通过铁心，所以铁心主磁通主要通过铁心，所以铁心 线圈的线圈的主磁电感主磁电感L不是常数不是常数。铁心线圈是一个非线性电感元件。铁心线圈是一个非线性电感元件。62 交流铁心线圈电路交流铁心线圈电路622 622 电压电流关系电压电流关系电压电流关系电压电流关系 根据基尔霍夫定律根据基尔霍夫定律 当当 u 是正弦电压时，式中各量可视为正弦量，于是是正弦电压时，式中各量可视为正弦量，于是 式中式中X=L，称为漏磁感抗，它是由漏磁通引起的。，称为漏磁感抗，它是由漏磁通引起的。由于主磁电感不是常数，所以设主磁通由于主磁
15、电感不是常数，所以设主磁通=msin t，则主磁电，则主磁电 动势动势 62 交流铁心线圈电路交流铁心线圈电路622 622 电压电流关系电压电流关系电压电流关系电压电流关系 式中式中 电源电压电源电压u可分为三个分量：可分为三个分量：uR 是电阻上的电压降；是电阻上的电压降；u 是平衡漏是平衡漏 磁电动势的电压分量，磁电动势的电压分量，u 是与主磁电动势相平衡的电压分量。是与主磁电动势相平衡的电压分量。通通 常由于线圈的电阻常由于线圈的电阻R和感抗和感抗X 较小，因而其上的电压也较小，与较小，因而其上的电压也较小，与 主磁电动势比较起来，可以忽略不计。主磁电动势比较起来，可以忽略不计。于是于
16、是 式中式中Bm是铁心中磁感应强度的最大值，是铁心中磁感应强度的最大值，S是铁心截面积。是铁心截面积。62 交流铁心线圈电路交流铁心线圈电路623 623 功率损耗功率损耗功率损耗功率损耗 在交流铁心线圈中，除线圈电阻在交流铁心线圈中，除线圈电阻 R 上有功率损耗上有功率损耗 RI(所谓所谓铜损耗铜损耗 PCu)外，处于交变磁化下的铁心中也有功外，处于交变磁化下的铁心中也有功 率损耗率损耗(所谓所谓铁损耗铁损耗 PFe)。铁损耗是由磁滞和涡流产生的。铁损耗是由磁滞和涡流产生的。由磁滞所产生的铁损耗称为由磁滞所产生的铁损耗称为磁滞损耗磁滞损耗 Ph，磁滞损耗要引起铁，磁滞损耗要引起铁 心发热。为
17、了减小磁滞损耗，应选用磁滞回线狭小的磁性材料制心发热。为了减小磁滞损耗，应选用磁滞回线狭小的磁性材料制 造铁心。造铁心。由涡流所产生的铁损耗称为由涡流所产生的铁损耗称为涡流损耗涡流损耗 Pe，涡流损耗也会引起，涡流损耗也会引起 铁心发热。为了减小涡流损耗，在顺磁场方向的铁心可由彼此绝铁心发热。为了减小涡流损耗，在顺磁场方向的铁心可由彼此绝 缘的钢片叠成，这样就可以限制涡流只能在较小的截面内流通。缘的钢片叠成，这样就可以限制涡流只能在较小的截面内流通。铁心线圈交流电路的有功功率为铁心线圈交流电路的有功功率为 63 变变 压压 器器 变压器是一种常见的电气设备，在电力系统和电子线路中应用变压器是一
18、种常见的电气设备，在电力系统和电子线路中应用 广泛。广泛。在输电方面，当输送功率在输电方面，当输送功率P=UIcos 及功率因数及功率因数cos 为一定时，为一定时，电压电压 U 愈高，则线路电流愈高，则线路电流 I 愈小。这不仅可以减小输电线路的截愈小。这不仅可以减小输电线路的截 面积，节省材料，同时还可以减小线路的功率损耗。因此在输电面积，节省材料，同时还可以减小线路的功率损耗。因此在输电 时必须利用变压器将电压升高。在用电方面，为了保证用电的安时必须利用变压器将电压升高。在用电方面，为了保证用电的安 全全 和合乎用电设备的电压要求，还要利用变压器将电压降低和合乎用电设备的电压要求，还要利
19、用变压器将电压降低。在电子线路中，除电源变压器外，变压器还用来耦合电路，传在电子线路中，除电源变压器外，变压器还用来耦合电路，传 递信号，并实现阻抗匹配。递信号，并实现阻抗匹配。此外，尚有自耦变压器、互感器及各种专用变压器。此外，尚有自耦变压器、互感器及各种专用变压器。变压器的种类很多，但是它们的基本构造和工作原理是相同的。变压器的种类很多，但是它们的基本构造和工作原理是相同的。63 变变 压压 器器 631 631 变压器的工作原理变压器的工作原理变压器的工作原理变压器的工作原理 变压器一般由闭合变压器一般由闭合 铁心、高压绕组、低铁心、高压绕组、低 压绕组等几个主要部压绕组等几个主要部 分
20、构成。分构成。与电源相连的绕组与电源相连的绕组称为称为一次绕组一次绕组(或初或初级绕组、原绕组级绕组、原绕组)，与负载相连的绕组称为与负载相连的绕组称为二次绕组二次绕组(或次级绕或次级绕 组、副绕组组、副绕组)。当一次绕组接上交流电压当一次绕组接上交流电压u1时，一次绕组中便有电流时，一次绕组中便有电流 i1 通过。通过。一次绕组的磁通势一次绕组的磁通势N1i1产生的磁通绝大部分通过铁心而闭合，从产生的磁通绝大部分通过铁心而闭合，从 而在二次绕组中感应出电动势。而在二次绕组中感应出电动势。63 变变 压压 器器 631 631 变压器的工作原理变压器的工作原理变压器的工作原理变压器的工作原理
21、如果二次绕组接有如果二次绕组接有 负载，那么二次绕组负载，那么二次绕组 中就有电流中就有电流 i2 通过。通过。二次绕组的磁通势二次绕组的磁通势N2i2 也产生磁通，其也产生磁通，其 绝大部分也通过铁心绝大部分也通过铁心 而闭合。而闭合。因此，铁心因此，铁心 中的磁通是一个由一次、二次绕组的磁通势共同产生的合成磁通中的磁通是一个由一次、二次绕组的磁通势共同产生的合成磁通,称为称为主磁通主磁通，用，用 表示。磁通穿过一次绕组和二次绕组而在其中表示。磁通穿过一次绕组和二次绕组而在其中 感应出电动势分别为感应出电动势分别为e1 和和e2。此外，一次、二次绕组的磁通还分此外，一次、二次绕组的磁通还分
22、别产生别产生漏磁通漏磁通 1 和和 2，从而在各自的绕组中产生漏磁电动势，从而在各自的绕组中产生漏磁电动势 e 1和和e 2。63 变变 压压 器器 631 631 变压器的工作原理变压器的工作原理变压器的工作原理变压器的工作原理 e1 u1 i1(N1i1)e2 i2(N2i2)1 e 1 2 e 2 电磁关系电磁关系63 变变 压压 器器 631 631 变压器的工作原理变压器的工作原理变压器的工作原理变压器的工作原理1.电压变换电压变换 当当 u1 是正弦电压时是正弦电压时 一次绕组电路一次绕组电路 二次绕组电路二次绕组电路 当当 u1 是正弦电压时是正弦电压时63 变变 压压 器器 6
23、31 631 变压器的工作原理变压器的工作原理变压器的工作原理变压器的工作原理1.电压变换电压变换 当变压器空载时当变压器空载时 一次绕组电路一次绕组电路 二次绕组电路二次绕组电路 一次、二次绕组的电压之比一次、二次绕组的电压之比 称为变压器的称为变压器的变比变比 在电源一定时，只要改变匝数比就可以得出不同的输出电压。在电源一定时，只要改变匝数比就可以得出不同的输出电压。变比在变压器在铬牌上注明，它表示一次、二次绕组的额定压变比在变压器在铬牌上注明，它表示一次、二次绕组的额定压 之比。之比。63 变变 压压 器器 631 631 变压器的工作原理变压器的工作原理变压器的工作原理变压器的工作原理
24、2.电流变换电流变换 由由 U1=4.44fN m 可可 见，当电源电压见，当电源电压U1和和 频率频率 f 不变时，不变时，E1 和和 m 也是近于常数。也是近于常数。所以所以铁心中主磁通铁心中主磁通 的最大值在变压器空的最大值在变压器空 载或有负载时是差不载或有负载时是差不 多恒定的多恒定的。有负载时产生主磁通的一次、二次绕有负载时产生主磁通的一次、二次绕 组的合成磁通势组的合成磁通势(N1i1+N2i2)应该和空载应该和空载 时产生主磁通的一次绕组的磁通势时产生主磁通的一次绕组的磁通势 N1i0 差多相等，即差多相等，即 (N1i1+N2i2)N1i0 用相量表示用相量表示 63 变变
25、压压 器器 631 631 变压器的工作原理变压器的工作原理变压器的工作原理变压器的工作原理2.电流变换电流变换 变压器一次、二次绕组的电流之比近似等于它们的匝数比的倒变压器一次、二次绕组的电流之比近似等于它们的匝数比的倒 数。数。变压器中的电流虽然由负载的大小确定，但是一次、二次绕变压器中的电流虽然由负载的大小确定，但是一次、二次绕 组中电流的比值是差不多不变的。组中电流的比值是差不多不变的。当负载增加时，当负载增加时，I2 和和N2I2 随着随着 增大，而增大，而I1 和和N1I1 也必须相应增大，以抵偿二次绕组的电流和磁也必须相应增大，以抵偿二次绕组的电流和磁 通势对主磁通的影响，从而维
26、持主磁通的最大值近于不变。通势对主磁通的影响，从而维持主磁通的最大值近于不变。变压器的空载电流变压器的空载电流i0 很小，很小，N1i0 0，所以，所以 63 变变 压压 器器 631 631 变压器的工作原理变压器的工作原理变压器的工作原理变压器的工作原理2.电流变换电流变换 二次绕组的额定电压与额定电流的乘积称为变压器的二次绕组的额定电压与额定电流的乘积称为变压器的额定容量额定容量,即即 SN=U2NI2N U1NI1N (单相单相)这是视在功率这是视在功率(单位是单位是V A)，与输出功率，与输出功率(单位是单位是W)不同。不同。63 变变 压压 器器 631 631 变压器的工作原理变
27、压器的工作原理变压器的工作原理变压器的工作原理3.阻抗变换阻抗变换 变压器还具有阻抗变换的作用，以变压器还具有阻抗变换的作用，以 实现实现“匹配匹配”。在图中负载阻抗模在图中负载阻抗模|Z|接在变压器二接在变压器二 次侧，而图中点画线部分可以用一个次侧，而图中点画线部分可以用一个 阻抗模阻抗模|Z|来等效替代，两者的关系来等效替代，两者的关系 采用不同的匝数比，把负载阻抗变换为所需要的、比较合适的采用不同的匝数比，把负载阻抗变换为所需要的、比较合适的 数值，这种做法通常称为数值，这种做法通常称为阻抗匹配阻抗匹配。N1 N2|Z|i1 i2 u1 +-u2 +-|Z|i1 u1 +-63 变变
28、压压 器器例题例题 在图中在图中,交流信号源的电动势交流信号源的电动势E 120V,内阻内阻 R0 800,负负 载载RL 8。(1)当当RL折算到一次侧的等效电阻折算到一次侧的等效电阻RL=R0时时,求变求变压器压器 的匝数比和信号源输出的功率的匝数比和信号源输出的功率;(2)当将负载直接与信号源当将负载直接与信号源连接时连接时,信号源输出多大功率信号源输出多大功率?解解 (1)N1 e +-N2 R0 RL i(2)63 变变 压压 器器 632 632 变压器的外特性变压器的外特性变压器的外特性变压器的外特性 由式由式 和和 可以看出，当电源电压可以看出，当电源电压U1 不变时，随着二次
29、绕组电流不变时，随着二次绕组电流I2的增加的增加(负载增加负载增加),一次、二次绕组一次、二次绕组 阻抗上的电压降便增加，这将使二次绕组的端电压阻抗上的电压降便增加，这将使二次绕组的端电压U2发生变动。发生变动。当电源电压当电源电压U1和负载功率因数和负载功率因数cos 2为常数时，为常数时，U2和和I2的变化关的变化关 系可用系可用外特性曲线外特性曲线 U2=f(I2)来表示。来表示。通常希望电压通常希望电压U2的变动愈小愈好。的变动愈小愈好。从空载到额定负载，二次绕组电压从空载到额定负载，二次绕组电压 的变化程度用的变化程度用电压变化率电压变化率 U表示表示 在一般变压器中，由于其电阻和漏
30、磁感抗均甚小，电压变化率在一般变压器中，由于其电阻和漏磁感抗均甚小，电压变化率 为为5%左右。左右。U2 OI2 U20 I2N cos 2=1 cos 2=0.8(滞后滞后)63 变变 压压 器器 633 633 变压器的损耗与效率变压器的损耗与效率变压器的损耗与效率变压器的损耗与效率 变压器的功率损耗包括铁心中的铁损耗变压器的功率损耗包括铁心中的铁损耗 PFe和绕组上的铜损耗和绕组上的铜损耗 PCu两部分。两部分。铁损耗的大小与铁心内磁感应强度的最大值有关，而铜损耗则铁损耗的大小与铁心内磁感应强度的最大值有关，而铜损耗则 与负载大小有关。与负载大小有关。变压器的效率变压器的效率 式中，式中
31、，P2为变压器的输出功率，为变压器的输出功率，P1为输入功率。为输入功率。变压器的功率损耗很小，所以效率很高，通常在变压器的功率损耗很小，所以效率很高，通常在90%以上。在以上。在 一般电力变压器中，当负载为额定值的一般电力变压器中，当负载为额定值的 50%70%时，效率达到时，效率达到最大值。最大值。63 变变 压压 器器例题例题 有一带电阻负载的三相变压器有一带电阻负载的三相变压器,其额定数据如下其额定数据如下:SN=100kV A,U1N=6000V,U2N=U20=400V,f=50Hz。绕组为。绕组为Y/Y0 联结。由试验测得联结。由试验测得:PFe=600W,额定负载时的额定负载时
32、的 PCu=2400W。试求试求:(1)变压器的额定电流变压器的额定电流;(2)满载和半载时的效率。满载和半载时的效率。解解 (1)(2)电阻性负载电阻性负载 cos=1 P2=100kW 63 变变 压压 器器 634 634 特殊变压器特殊变压器特殊变压器特殊变压器 1.自耦变压器自耦变压器 实验室中常用的调压器就是一种可改变二次绕组匝数的自耦变实验室中常用的调压器就是一种可改变二次绕组匝数的自耦变压器。压器。自耦变压器的特点是二次绕组是一次绕自耦变压器的特点是二次绕组是一次绕组的一部分。至于一次绕组、二次绕组电组的一部分。至于一次绕组、二次绕组电压之比和电流之比也是压之比和电流之比也是
33、N1 N2 负负载载 +u1-+u2-i1i263 变变 压压 器器 634 634 特殊变压器特殊变压器特殊变压器特殊变压器 2.电流互感器电流互感器 一次绕组的匝数很少，它一次绕组的匝数很少，它串联串联在被测电在被测电 路中。二次绕组的匝数较多，它与电流表路中。二次绕组的匝数较多，它与电流表 或其他仪表及继电器的电流线圈连接。或其他仪表及继电器的电流线圈连接。根据变压器原理，根据变压器原理，电流互感器是根据变压器的原理制成的。电流互感器是根据变压器的原理制成的。它主要用来扩大测量交流电流的量程。还它主要用来扩大测量交流电流的量程。还 可以使测量仪表与高压电路隔开，以保证可以使测量仪表与高压
34、电路隔开，以保证 人身与设备的安全。人身与设备的安全。式中，式中，Ki 是电流互感器的变换系数。是电流互感器的变换系数。63 变变 压压 器器 634 634 特殊变压器特殊变压器特殊变压器特殊变压器 2.电流互感器电流互感器 电流互感器可以将大电流变换为小电流，电流互感器可以将大电流变换为小电流，电流表的读数乘上变换系统电流表的读数乘上变换系统Ki 即为被测的即为被测的大电流大电流 I1。测流钳是电流互感器的一种变形。它的测流钳是电流互感器的一种变形。它的铁心如同一钳，用弹簧压紧。测量时可以铁心如同一钳，用弹簧压紧。测量时可以随时随地测量线路中的电流。随时随地测量线路中的电流。在使用电流互感
35、器时，二次绕组电路是在使用电流互感器时，二次绕组电路是不允许断开的不允许断开的。63 变变 压压 器器 635 635 变压器绕组的极性变压器绕组的极性变压器绕组的极性变压器绕组的极性 设某变压器有相同的两个一次绕组设某变压器有相同的两个一次绕组 1-2 和和 3-4，它们的额定电压，它们的额定电压 均为均为110V。今欲接到。今欲接到 220V的电源上，两者应串联，譬如将的电源上，两者应串联，譬如将2 和和3 两端连在一起，电流从两端连在一起，电流从1端和端和3端流入端流入(或流出或流出)时，产生的磁通的时，产生的磁通的 方向相同，两个绕组中的感应电动势的极性也相同，方向相同，两个绕组中的感
36、应电动势的极性也相同，1和和3两端称两端称 为为同极性端同极性端，标以记号，标以记号“”。同样。同样2和和4两端也是同极性端。两端也是同极性端。如果连接错误，铁心中的两个磁通就互相抵消，两个感应电动如果连接错误，铁心中的两个磁通就互相抵消，两个感应电动 势也互相抵消，接通电源后，绕组中将流过很大的电流，把变压势也互相抵消，接通电源后，绕组中将流过很大的电流，把变压 器烧毁。器烧毁。1 234220Vi +-1 23 4220Vi +-1 23464 电电 磁磁 铁铁 电磁铁是利用通电的铁心吸引衔铁或保持某种机械零件、工件电磁铁是利用通电的铁心吸引衔铁或保持某种机械零件、工件 于固定位置的一种电
37、器。于固定位置的一种电器。衔铁的动作可使其他机械装置发生联动。当电源断开时，电磁衔铁的动作可使其他机械装置发生联动。当电源断开时，电磁 铁的磁性随着消失，衔铁或其他零件即被释放。铁的磁性随着消失，衔铁或其他零件即被释放。电磁铁可分为线圈、铁心及衔铁三部分。电磁铁可分为线圈、铁心及衔铁三部分。电磁铁在生产中的应用极为普遍，在各种电磁继电器和接触器电磁铁在生产中的应用极为普遍，在各种电磁继电器和接触器 中，电磁铁的任务是开闭电路。中，电磁铁的任务是开闭电路。64 电电 磁磁 铁铁 电磁铁的主要参数之一是它的电磁吸力电磁铁的主要参数之一是它的电磁吸力 F。基本公式基本公式 交流电磁铁的电磁吸力交流电磁铁的电磁吸力 最大值最大值 式中，式中，B0的单位是的单位是T，S的单位是的单位是m2，F的单位是牛的单位是牛顿顿(N)。平均值平均值