《电工学 教学课件 ppt 作者 常文平 第4章 磁路与变压器》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电工学 教学课件 ppt 作者 常文平 第4章 磁路与变压器（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第4章 磁路与变压器,4.1 磁路及其分析方法 4.2 交流铁心线圈电路 4.3 变压器 4.4 电磁铁,电工设备中常见的磁路及铁心线圈,铁心,4.1 磁路及其分析方法,一、磁路的基本物理量,1. 磁感应强度B(磁通密度)：是表示磁场内某点的磁场强弱和方向的物理量。,均匀磁场 磁场内各点的 B 大小相等，方向相同。,单位： T （特斯拉）,方向：与电流之间用右螺旋定则确定。,（该点磁场作用于1米长、1安电流的导体上的力）,2. 磁通F等于磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积。,4. 磁场强度 H 定义：H=B/,3. 磁导率 ,相对磁导率 r=/0 对于铁磁材料 r=102 105,单位
2、：A/m (安/米),铁磁材料广泛应用在变压器、电机、电工仪表等。,真空磁导率 0= 410 7 H/m （亨/米）,对于均匀磁场 F =B S,F - 标量 单位：Wb （韦伯）,2. 磁通F 等于磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积。,二、磁路的欧姆定律,磁通势：F=NI 单位A(安）,磁路磁阻：,单位H-1(每亨）,磁路欧姆定律：,铁心磁路,磁路与电路各物理量的对应关系,磁通势：F,磁路,电路,电动势：E,磁通: ,电流: I,磁路磁阻：,电路电阻:,磁路欧姆定律：,电路欧姆定律：,（不是常数）,F,F,0,0,磁通随磁通势变化曲线,空心线圈,铁心线圈,磁饱和,交流铁心线圈,i,u
3、,+,主磁通,e,e,漏磁通,设： = msin t,1. 主磁通产生的感应电动势,= Nmcos t = Emsin( t-90),感应电动势的有效值：,4.2 交流铁心线圈电路,铁心线圈的功率损耗 =,铜损 +,铁损,线圈导线电阻产生的损耗,铜损：,铁损：,（在铁心中产生的感应 电流而引起的损耗）,磁滞损耗（铁心反复磁化时所消耗的功率）,涡流损耗,为了减少铁心损耗，变压器、电机等电器设备中铁心通常用厚度为0.35mm或0.5mm硅钢片叠装而成。,2. 外加电压与电动势及磁通的关系,由KVL： u= iR e e, u e,R和 e 很小,U E = 4.44 f Nm, 当电源频率和线圈匝
4、数一定时，只要电压U不变,就要求磁通m不能变。,4.3 变压器,4.3.1 变压器的用途,变压器可以变换电压、电流和阻抗的功能。应用非常广泛。,电力系统：变压器用于改变供电系统的电压。,电子线路：变压器用于改变电压、耦合电路、传送信 号和实现阻抗的匹配等。,还有一些特殊变压器（如：自耦变压器、电流互感器等）及专用变压器（如：电焊变压器、整流变压器等）。,按相数分: 单相、三相和多相变压器。,分类：,按用途分: 电力变压器，特殊用途变压器。,按结构分: 心式变压器、壳式变压器。,按冷却方式分: 自冷变压器、油冷变压器。,4.3.2 变压器的基本结构,其它部件: 油箱、冷却装置、保护装置等,壳式变
5、压器,变压器主要组成部分,变压器铁心: 硅钢片叠压而成,变压器绕组: 原边(一次线圈、高压绕组),副边(二次线圈、低压绕组),心式变压器,线圈,铁心,铁心,线圈,低压绕组,高压绕组,同心式绕组,交叠式绕组,低压绕组,高压绕组,e1,4.3.3 变压器的工作原理,变压器原理示意图,e1,主磁通,1,N1,2,原绕组,副绕组,变压器符号,变压器变比,E2 = 4.44 f N2 m,1. 电压变换,变压器空载：,E1 = 4.44 f N1 m,e1,e1,N1,变压器带载工作时,2. 电流变换,变压器接负载：,U1E1 = 4.44 f N1 m,变压器接负载后,副边磁势也产生磁通,主磁通 为合
6、成磁通。,电源电压U1没有变,变压器接负载后,主磁通 m 不变。,（空载电流很小）,N1I1= N2 I2,结论,有效值,3. 阻抗变换,Z1,负载阻抗,结论,在电子线路和通信工程中，常用变压器来实现阻抗的匹配。,4.三相变压器,三相低压绕组，可Y接或接,三相高压绕组，可Y接或接,常用的接线方式： Y,yn(Y/YO)、Y,d(Y/) 、YN,d (YO / ),Y,yn 联结,Y,d 联结,电压变化率,1. 变压器的外特性,4.3.4 变压器的使用,（电压变化率越小越好，一般在5%左右）,变压器外特性,当电源电压U1和负载功率因数一定时， 的关系曲线称为变压器的外特性。,损耗,铜损,效率,电
7、力变压器 = (9099)%,2. 变压器的损耗与效率,铁损 PFe与Bm、f有关,3.变压器的主要额定值,（1） 额定容量（VA、KVA）,三相变压器,单相变压器,（2）额定电压（V、KV）,U2N 原绕组加U1N时，副绕组的开路电压。,U1N 原绕组的额定电压。,三相变压器为线电压。,（3）额定电流（A）,I2N 副绕组的额定电流。,I1N 原绕组的额定电流。,三相变压器为线电流。,例: 4.1 某收音机输出变压器的原线圈匝数N1=600匝，N2=30匝，接有阻抗为16扬声器（匹配），现要改接成4扬声器，问二次线圈匝数为多少才能匹配？,解：原变比,例4.2 有一单相容量为10kVA、额定电
8、压3300/220V的变压 器。问：（1）变压器的变比；原、副边额定电流是多少？（2）副边接220V、40W的白炽灯，如变压器在额定状态下运行，可接多少盏？ （3）如果副边接的是220V、40W、 cos=0.45的日光灯可接多少盏？,解：,（3）,每盏灯电流,（2）,每盏灯电流,（1）,4.3.5 变压器线圈极性的测定,如果变压 器有两个相同的原边，串联时可接于高压，并联时可接于低压，但接线时一定要注意同极性端。,1. 同极性端（同名端）：当电流从同极性端流入时，两线圈产生的磁通方向相同。,1、3为同名端,1、4为同名端,正确的串联接法,同名端标注,2.同名端的测定,（1）直流法（三“正”法
9、）,电流表正指，1、3为同名端,（2）交流法,1、3为同名端,1、4为同名端,1.自耦变压器,滑动头,原理图,接零线,接火线,4.3.5 特殊变压器,2.电流互感器,被测电流,电流互感器用来扩大测量交流电流的量程。,通常电流表的表盘上直接标出被测的电流值。,测量时副绕组电路不允许开路，否则，副边会有很高的感应电动势，危及设备及人身安全。,注意,4.4 电磁铁,（略）,小 结,第 4 章,3. 变压器可以变换电压、电流和阻抗的功能。,4. 变压器的主要额定值,1. 磁路欧姆定律：,2. 交流铁心线圈外加电压与电动势及磁通的关系,U E = 4.44 f Nm,只要电压U不变,就要求磁通m不能变。,三相变压器,单相变压器,额定容量：,额定电压：,U2N 原绕组加U1N时，副绕组的开路电压。,U1N 原绕组的额定电压。,三相变压器为线电压。,I2N 副绕组的额定电流。,I1N 原绕组的额定电流。,三相变压器为线电流。,额定电流：,5. 三相变压器常用的接线方式：,6. 当电流从同极性端流入时，两线圈产生的磁通方向相同。,Y,yn(Y/YO)、Y,d(Y/) 、YN,d (YO / ),8. 电流互感器用来扩大测量交流电流的量程。测量时副绕组电路不允许开路。,7. 实验室中常用自耦变压器，其副绕组是原绕组的一部分。,
