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1、1,第二部分 电 机 与 控 制,工程实用技术,2,变压器 电动机 继电器接触器控制。,工作原理 电磁感应定律和电磁力定律。,变压器、电动机和继电器、接触器等均由电路与磁路两部分组成。,第三章 磁路与变压器,主要内容,3,3-1 磁性材料的磁性质,一.磁场的基本物理量,的单位 韦伯(Wb),4,磁场强度H,磁场强度H的单位 安培每米(Am)。,5,B=H,磁导率的单位 亨利每米(Hm)。,介质的越大,导磁能力越强。,真空的磁导率,相对磁导率r 任一介质的磁导率与真空的磁导率0的比值。,6,二.磁性材料的磁性质,非磁性材料 在外界磁场的作用下,基本上不表现出磁性,不产生附加磁场,磁导率0 ,相对
2、磁导率r 1。,磁性材料,在外界磁场的作用下,被强烈磁化,产生很强的附加磁场,并大大加强外磁场。,7,(一)高导磁性,磁导率0,相对磁导率r 1,小电流产生强磁场(磁感应强度B=H足够大)。,磁性材料的磁性质,8,（二）磁饱和性,非线性关系,饱和段cd,饱和段急剧减小。,- H(I)关系曲线,9,(三)磁滞性,交流电流i励磁。,基本磁化曲线,磁滞损耗,10,3-2 磁路和磁路的欧姆定律,一.磁路,磁感线集中通过的路径。,是电气设备中的导磁路径。,小电流产生强磁场。,磁路举例 图3-2-1 小段空气隙也是磁路的组成部分。,二.磁路的欧姆定律,揭示了磁路中磁通与励磁电流I之间 的关系。,11,磁场
3、强度,环形铁心内某点磁场强度只与励磁电流I和线圈匝数N、与该点位置有关，而与磁介质（ ）无关。,根据数学全电流定律可得,环形磁路平均长度,N励磁线圈匝数,12,磁通,磁通,或,磁通是响应。,13,3-3 交流铁心线圈电路,交流磁路 交流电流i励磁，磁通变化，在线圈内产生感应电动势e。励磁线圈与磁路结合在一起，不可分割。,交流铁心线圈电路,14,一.各电磁量之间的关系 注意正方向。,交流电压u,励磁电流i,磁通势Ni,主磁通,二.主磁通与感应电动势,感应电动势,15,感应电动势,感应电动势的有效值,上式是分析变压器、交流电动机中电压、电流有效值U、I和主磁通最大值m关系的重要依据。,16,三.电
4、压平衡方程,略去漏磁通(极小)和导线电阻(极小)的影响。,KVL u -e,相量表示式,有效值,UE= 4.44fNm,恒磁通原理,电源电压有效值U和频率f保持不变,线圈的匝数N不变,主磁通的最大值m就基本不变。,17,四.涡流损耗和磁滞损耗,铁损 涡流损耗和磁滞损耗。,铜损,涡流和涡流损耗。,18,3-4 变压器的工作原理,除此之外，变压器还具有变电流、变阻抗的作用，用于电工测量和电子技术领域。,一.变压器的基本结构 图3-4-1,19,图形符号,U2,U1,20,二.变压器的工作原理,(一)空载运行状态-变电压作用,此时的变压器就相当于是一个交流铁心线圈。,升压变压器 U1 U2,降压变压
5、器 U1 U2,21,u1,i0,N1i0,主磁通,电磁量之间的关系,22,变电压作用,变比 K,23,电源电压U1固定,改变一、二次绕组的匝数N1和N2 ，即可得到不同数值的二次绕组电压U2，实现变换电压的目的。,变压器在负载状态下运行，且达到满载时，二次绕组的电压U2较U2N通常降低（35）%。,24,（二）负载运行状态-变电流作用,二次绕组接入负载,产生二次绕组电流i2,向负载输出电功率。,空载电流i0的作用只是产生主磁通，又称励磁电流，数值很小，只占额定电流的百分之几。,1.变压器的变电流作用,此时，一次绕组电流必定增加，由空载电流i0增加为i1。,25,负载运行时，主磁通由一、二次绕
6、组的磁通势N1i1和N2i2共同作用产生 (N1i1+ N2i2 ) 。,26,N1i1+ N2i2 N1i0,变换,可得,瞬时值表示式,27,有效值表示式,或,变电流作用 在额定工作状态下,一、二次绕组额定电流之比等于其变比K的倒数。,2.变压器的外特性和电压调整率,条件 保持电源电压U1、负载的 功率因数2=cos2不变。,28,电压调整率 变压器从空载（I2=0）到额定工作状态（I2N），二次绕组电压变化量与空载电压U20之比。,29,等效负载阻抗,（三）变压器的变换阻抗作用,负载阻抗,30,一次侧等效负载阻抗,变换化简,公式(3-18),31,阻抗匹配 在电子电路中,为了使负载得到最大
7、功率 输出,要求负载的阻抗与信号源的阻抗之间满足确定的要求。,以下详见例题3-3 。,变压器变换阻抗作用的应用 阻抗匹配。,32,3-5 变压器的额定值,一.额定电压U1N和U2N,二.额定电流I1N和I2N,三.额定容量SN,四.额定频率 fN,例题3-1 自学,33,例题3-2 变压器SN=10kVA 、额定电压3300V220V。 （1）计算I1N和I2N ； （2）负载是220V、40W、=0.44的荧光灯。计算变压器满载时可接入多少盏这样的荧光灯。,解(1)一次绕组的额定电流,二次绕组的额定电流,34,(2)每盏日光灯的电流,例题3-3 已知信号源电压有效值U=6V、内阻Ro=100
8、， 负载是扬声器，其电阻RL=100。 （1）把扬声器直接接在信号源输出端，计算负载的功率P。 （2）为使负载获得最大功率，在信号源与负载之间接入变压器，使RL折算到一次侧的等效电阻RL=Ro 。计算满足这一条件的变压器变比K及负载得到的功率P。,35,负载获得的功率,(2)负载获得最大功率的条件,代入数据,36,变压器一次绕组的电流,负载得到的功率,实现阻抗匹配,37,3-6 绕组的同名端及绕组的串联和并联,同名端 同极性端绕在同一铁心上的两个绕组，在任何瞬时都极性相同的两个对应端。同名端用“”标出。,绕组和的和 (或和)是同名端。,一.同名端的判别方法,(1)对于已知绕向的两个绕组 从他们
9、的任意二端通入,38,电流,如果电流在铁心中产生的磁通方向一致,这两端就是同名端。反之，这两端就不是同名端，并称之为异名端。,(2)对于已经制成的变压器，已无法辨认其绕向的绕组，则只能用实验法确定绕组的同名端。,39,如和连在一起。然后在一个绕组的二端（如绕组）加入交流电源，其有效值U较低。,二.绕组的串联和并联,绕组串联连接的方法 两个绕组的异名端相连。,40,绕组的另外二端 一次绕组接交流电源；,二次绕组接负载。,如接错，对于一次绕组将立即烧毁；,对于二次绕组，将使输出电压降低，甚置为零。,绕组的并联 使绕组通过较大的电流。,绕组并联连接的方法 两个绕组的同名端对应相连。,如接错，绕组将立即烧毁。,41,3-8 特殊用途的变压器,一.自耦变压器 常用的实验设备。,一、二次侧共用一个绕组，一、二次绕组既有磁的耦合，又有电的直接联系。,42,一次绕组加入电源电压U1 工作磁通m一、二次绕组中产生E1 、 E2,空载时,43,略去绕组内部导线电阻等的影响，负载状态下,可用于升压 N2 N1,移动滑动端头a的位置,即可改变二次绕组的匝数N2,就能够连续调节输出电压U2。,44,本 章 结 束,
