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1、第五章 磁路与变压器*,第三节 变压器工作原理,第一节 磁路概述,第二节 变压器的基本结构,第四节 变压器的绕组极性,第五节 三相变压器,第六节 变压器的额定值,第六节 仪用互感器,第七节 自耦变压器,1. 磁感应强度 B 矢量,2. 磁通 F 标量 单位：Wb,4. 磁场强度 H 矢量 定义：H=B/,3. 磁导率 真空磁导率 0= 410 7 H/m （亨/米）,均匀磁场 磁场内各点的 B 大小相等，方向相同。,对于均匀磁场 F =B S,相对磁导率 r=/0 对于铁磁材料 r=102 105,单位：A/m (安培/米),单位：T,一、磁场的基本物理量,第一节 磁路概述,与磁场方向相垂直的
2、单位面积上通过的磁通,磁场强度是计算磁场所用的物理量，其大小为磁感应强度和导磁率之比。,1. 全电流定律：,H d l = I,铁心,线圈,磁路的概念,磁路是研究局限于一定范围内的磁场问题。磁路与电路一样，也是电工技术课程所研究的基本对象。,二、 磁路的基本定律,均匀磁场,I1,I2,N1,N2, H l = N I=N1I1-N2I2,l0,l1,2. 磁路的欧姆定律,可与电路类比,I1,I2,1,2,3,l3,l2,l1,N1,N2,l0, = BS= HS,Um= Rm ,或 Um=Fm=NI,U = R I,A,单位：1/H (1/亨),由于的非线性使得磁路欧姆定律不能用于定量计算,1
3、. 高导磁性,2. 磁饱和性,3. 磁滞性,Hm,Hm,B - H, - H,b,c,a,三、磁性材料的磁性能,相同的H，则B1B2,相同的B，则H1H2-N1I1空载电流i0 ),二. 负载运行和电流变换,漏磁通忽略,恒磁通原理,a,S,ZL,N1I1= N2 I2,N1,N2,A,X,x,I1,I2,结论,产生主磁通 m的磁动势相等：,有效值,I0 = I1N (3 8),1、变电流,不适用于空载和轻载,I2,n,ZL,U2,U1,I1,Z0,cos=0.8,cos=1,1,0,U2 /U2N,I2 /I2N,1,1. 损耗 P = PCu+ PFe,2. 效率,外特性 U2= f (I2
4、), = (9099)%,2 .变压器的外特性,3、变压器的损耗与效率,U2比U20下降（2-3）%,I2,n,ZL,U2,U1,I1,Z0,= n2 ZL,结论,三. 阻抗变换,变压器原边的等效负载，为副边所带负载乘以变比的平方。,可利用变压器进行阻抗匹配,阻抗变换举例：扬声器上如何得到最大输出功率,求：负载上得到的功率,解：（1）将负载直接接到信号源上，得到的输出功 率为：,（2）将负载通过变压器接到信号源上。,输出功率为：,结论：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 件（信号源内、外阻抗差不多相等）。,当电流流入两个线圈(或流出）时，若产生的
5、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。,一、同极性端(同名端),第四节 变压器绕组的极性,A,X,a,x,i,i,1,2,电器使用时两种电压（220V/110V）的切换：,220V： 联结 2 3,110V： 联结 1 3，2 4,二、线圈的接法,220V：联结 2 3,励磁,两种接法下线圈工作情况的分析,110V：联结 1 3，2 4,220V：联结 2 3,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
6、/ 110），使用中应注意的问题：,问题2：如果两绕组的极性端接错，结果如何？,结论：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,第五节 三相变压器,一、三相变压器的结构,二、三相变压器绕组的接法,1. 额定容量 SN,三相变压器,单相变压器,SN= U1NI1N = U2NI2N,2. 额定电压 U1N和 U2N,3. 额定电流 I1N和 I2N,4. 额定频率 fN,U2N原方加U1N时，副方绕组的开路电压,U2N应比满载运行时的输出电压U2高出23%,第六节 变压器的额定值,线电压，线电流,注意：变压器几个功率的关系,U1,N1,N2,ZL,U2,1. 工作原理,2.
7、 优点,3. 使用注意事项,第七节 自耦变压器,-结构简单,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。,一、电压互感器：用低量程的电压表测高电压,被测电压=电压表读数 N1/N2,第八节 仪用互感器,二、电流互感器：用低量程的电流表测大电流,被测电流=电流表读数 N2/N1,例：分析电磁铁工作状态,1.直流电磁铁,衔铁,铁心,铁心,线圈,线圈,衔铁,(1) 结构特征,(2)吸力, F,对直流 U=IR U不变时，I不变,磁动势 Fm= IN =Um= Rm 也
8、不变,Rm= Rm0+Rm1,Rm= Rm1,吸合,后,前, 在吸合后,B0,A不变,结论： 吸力变大！,(3)吸合前后的吸力 变化,（2） 吸力,（1） 结构特征,平均吸力：,铁心由硅钢片叠成；,有分磁环,2. 交流电磁铁,铁心,短路铜环,由于 1 与 2 之间出现了相位差，合成磁通所产生的电磁吸力就不会为零。,（4） 吸合前后的吸力 不变,磁动势 Fm= i N =Um= Rm,Rm=Rm0+Rm1,Rm= Rm1,吸合,后,前, 在吸合过程中, 吸力不变, 励磁电流由大小,结论：,根据 U = 4.44 f N m,当 U, f , N不变, m不变Bm不变吸力F不变,大i N有效值I大,小i N有效值I小,吸力不变, 电流由大变小！,1. 直流磁路,U = 4.44 f N m,小结：,2. 交流磁路,磁路与电路分开分析,磁路与电路不能分开分析,电路 U = IR,思考题：,1. 交流电磁铁接在直流电源上,2. 直流电磁铁接在交流电源上,3. 交流电磁铁卡住，吸合不上, 烧线圈, t烧线圈, 吸合不上,第五章,结 束,
