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1、电工技术南京航空航天大学电工教学中心第第21次课次课回顾回顾交流铁心交流铁心线圈电路线圈电路功率功率损耗损耗(线圈上的损耗线圈上的损耗)变压器变压器基本结构基本结构原绕组原绕组电压变换电压变换变压器变压器的作用的作用 铜损铜损Pcu铁损铁损PFe(铁心中的损耗铁心中的损耗)磁滞磁滞损耗损耗Ph措施：选用磁滞回措施：选用磁滞回线狭小的磁性材料线狭小的磁性材料制造铁心制造铁心涡流涡流损耗损耗Pe措施：在顺磁场方措施：在顺磁场方向铁心由彼此绝缘向铁心由彼此绝缘的钢片叠成的钢片叠成等效等效电路电路线圈电阻线圈电阻线圈感抗线圈感抗理想铁心线圈电路理想铁心线圈电路RX 电阻电阻 R0感抗感抗 X0(接电源
2、接电源)副绕组副绕组(接负载接负载)闭合铁心闭合铁心匝比匝比原绕组匝数原绕组匝数副绕组匝数副绕组匝数电流变换电流变换阻抗变换阻抗变换变压器的变比变压器的变比五、变压器的额定值五、变压器的额定值1. 额定电压：额定电压： 10000/230V 反映了变比反映了变比2. 额定电流：额定电流： I1N、I2N是指变压器按规定工作方式是指变压器按规定工作方式运行时原、副边允许的最大电流运行时原、副边允许的最大电流3. 额定容量额定容量： 是指副绕组的额定电压与额定电流是指副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。的乘积称为变压器的额定容量。 (空载电压空载电压)7-5 变压器变压器六、外特
3、性六、外特性当变压器的负载增加时，当变压器的负载增加时，原、副线圈绕组中的电流原、副线圈绕组中的电流都要增大。都要增大。I2cos=1cos=0.8U2U20I2NO因此，因此，U2 会相应变化会相应变化对阻性和感性负载而言，电压对阻性和感性负载而言，电压U2随随I2的增加而下降，其的增加而下降，其下降程度与负载的功率因数及原、副绕组的阻抗有关。下降程度与负载的功率因数及原、副绕组的阻抗有关。通常希望通常希望U2的变动愈小愈好，以电压变化率的变动愈小愈好，以电压变化率U表示：表示：（电压变化率一般约（电压变化率一般约5%左右）左右）I2cos=1cos=0.8U2U20I2NO六、变压器的效率
4、六、变压器的效率Zi1i2u1u2N1N2+其其 它它 变变 压压 器器一、三相变压器一、三相变压器 电电力力工工业业中中，输输配配电电都都采采用用三三相相制制。变变换换三三相相交流电电压，则用三相变压器。交流电电压，则用三相变压器。 三相变压器三相变压器三相变压器的额定容量为三相变压器的额定容量为式中，式中，U2N、I2N分别为副边额定线电压、额定线电流。分别为副边额定线电压、额定线电流。 二、自耦变压器二、自耦变压器u1axXA+i1u2+N1N2i212345220 V110 V0 250 Va调压变压器原理图调压变压器原理图三三. 电流互感器电流互感器根据变压器原理制成根据变压器原理制
5、成Ki称为变换系数称为变换系数特点：原绕组匝数特点：原绕组匝数N1很少，被串联在被测电路中；副很少，被串联在被测电路中；副绕组的绕组的N2很大，它可与安培计相连接，由很大，它可与安培计相连接，由I2推算出推算出I1在使用电流互感器时，副绕组电路不允许断开。在使用电流互感器时，副绕组电路不允许断开。电流互感器电流互感器测流钳测流钳特点：不必断开电路，且可以不必固定在一处。特点：不必断开电路，且可以不必固定在一处。1、同极性端、同极性端所谓同极性端就是当电流从两个线圈的同极性端流入所谓同极性端就是当电流从两个线圈的同极性端流入（或流出）时，产生的磁通的方向相同；或者当磁通变（或流出）时，产生的磁通
6、的方向相同；或者当磁通变化（增大或减小）时，在同极性端感应电动势的极性也化（增大或减小）时，在同极性端感应电动势的极性也相同。相同。例：如图所示的线圈电路，例：如图所示的线圈电路，试判断两线圈的同极性端。试判断两线圈的同极性端。abcd变压器绕组的极性变压器绕组的极性在线圈上标以记号，标有相同记号的两个端子称为同在线圈上标以记号，标有相同记号的两个端子称为同极性端或同名端极性端或同名端注：上述注：上述“感应电动势的极性感应电动势的极性”，指的是感应电动势，指的是感应电动势的实际方向，而不是参考方向。的实际方向，而不是参考方向。例：如图所示的线圈电路，试判断线圈例：如图所示的线圈电路，试判断线圈
7、ab和和cd，ab和和ef，cd和和ef的同极性端，用三种记号标出。的同极性端，用三种记号标出。*abcdef*2、线圈的等效电路、线圈的等效电路3、变压器绕组的联接、变压器绕组的联接110V110V110V220Vabcdabcdabcd串联串联并联并联在在串联的时候，将非同名端的串联的时候，将非同名端的2个端子连在一起；个端子连在一起；并联的时候将并联的时候将2对同名端连在一起。对同名端连在一起。不可联接错误不可联接错误多个绕组联接，一定要注意：磁通不能完全抵消。多个绕组联接，一定要注意：磁通不能完全抵消。直流法直流法1234mAS+-用直流法测定绕组极性的电路如图所示。用直流法测定绕组极
8、性的电路如图所示。当开关当开关S闭合瞬间，如果毫安计的指针正向偏转，闭合瞬间，如果毫安计的指针正向偏转，则则4、变压器绕组极性的测定、变压器绕组极性的测定1和和3是同极性端；是同极性端；当开关当开关S闭合瞬间，如果毫安计的指针负向偏转，闭合瞬间，如果毫安计的指针负向偏转，则则1和和4是同极性端；是同极性端；例：当闭合开关时，画出两回路中电流的实际方向例：当闭合开关时，画出两回路中电流的实际方向+e1+e27-6 7-6 电电 磁磁 铁铁电磁铁是利用通电的铁心线圈吸引衔铁或保持某电磁铁是利用通电的铁心线圈吸引衔铁或保持某种机械零件、工件于固定位置的一种电器。种机械零件、工件于固定位置的一种电器。
9、电磁铁由电磁铁由线圈、铁心及衔铁线圈、铁心及衔铁构成。构成。电源断开，电磁铁的磁性随着消失电源断开，电磁铁的磁性随着消失马蹄式马蹄式螺管式螺管式拍合式拍合式吸力的大小与气隙的截面吸力的大小与气隙的截面S0及气隙中磁感应及气隙中磁感应强度强度B0的平方成正比。的平方成正比。 电磁铁的吸力是它的主要参数之一电磁铁的吸力是它的主要参数之一注意：直流电磁铁吸合注意：直流电磁铁吸合前与吸合后前与吸合后 电磁吸力的电磁吸力的大小是不同的大小是不同的前面我们讲过，磁路中磁压降主要出现在空气气隙中。前面我们讲过，磁路中磁压降主要出现在空气气隙中。随随l 00，而，而NI不变，不变，H1 ，B1 ，则则吸合后磁
10、路中吸合后磁路中的磁通要比吸合前大得多的磁通要比吸合前大得多，因而，因而吸合后的电磁吸力也要吸合后的电磁吸力也要比吸合前大得多比吸合前大得多。所以，。所以，F 。H1l1 + H 0l 0=NI (电流不变电流不变) (磁通势不变磁通势不变)一、直流电磁铁一、直流电磁铁 i =I二、交流电磁铁二、交流电磁铁交流电磁铁中磁场是交变的交流电磁铁中磁场是交变的F 的平均值：的平均值：f0交流电磁铁中吸力是脉动的，交流电磁铁中吸力是脉动的，频率为电源频率的两倍。频率为电源频率的两倍。衔铁以两倍电源频率在颤动，引起衔铁以两倍电源频率在颤动，引起噪音，同时触点容易损坏。噪音，同时触点容易损坏。f0短路环的
11、作用：使磁极两部分中的磁通短路环的作用：使磁极两部分中的磁通1与与2之间产之间产生一相位差生一相位差分磁环分磁环从而磁极各部分的吸力也就不会同时降为零，这就消除从而磁极各部分的吸力也就不会同时降为零，这就消除了衔铁的颤动了衔铁的颤动在铁心在铁心(由钢片叠成由钢片叠成)的某一端部的某一端部嵌装一个闭合的铜环，称为短路嵌装一个闭合的铜环，称为短路环或分磁环环或分磁环U不变时，不变时， m 也不变。也不变。由于由于 m 不变，各段磁路中的磁场强度不变，各段磁路中的磁场强度Hi 也不变也不变对于交流电磁铁，吸合前和吸合后的吸力最大值以及平对于交流电磁铁，吸合前和吸合后的吸力最大值以及平均值都基本不变。
12、均值都基本不变。结论：结论：对于交流电磁铁，吸合前的磁通势要比吸合后的对于交流电磁铁，吸合前的磁通势要比吸合后的磁通势大。因此，励磁电流在衔铁吸合前大，在吸合后磁通势大。因此，励磁电流在衔铁吸合前大，在吸合后小，这与直流电磁铁不一样小，这与直流电磁铁不一样磁通势磁通势铁心结构铁心结构交流：铁心由钢片叠成交流：铁心由钢片叠成直流：铁心是由整块软钢制成的直流：铁心是由整块软钢制成的（无涡流、磁滞损耗）（无涡流、磁滞损耗）直流：直流：I 不变，不变，H、B、F 随随 l0 减小而增大减小而增大交流：交流：不变，不变，F不变，不变， I 随随 l0 的减小而的减小而减小减小直流电磁铁与交流电磁铁的比较
13、：直流电磁铁与交流电磁铁的比较：吸合前后吸合前后如如图图所所示示的的直直流流电电磁磁铁铁, 已已知知线线圈圈匝匝数数为为4000匝匝, 铁铁芯芯和和衔衔铁铁的的材材料料均均为为铸铸钢钢, 由由于于存存在在漏漏磁磁, 衔衔铁铁中中的的磁磁通通只只有有铁铁芯芯中中磁磁通通的的90%, 如如果果衔衔铁铁处处在在图图示示位位置置时时铁铁芯芯中中的的磁磁感感应应强强度度为为1.6T, 试试求求线线圈圈中中电电流和电磁吸力。流和电磁吸力。 例例解解查查曲曲线线图图, 铁铁心心中中磁磁感感应应强强度度B=1.6T时时, 磁磁场强度场强度H1=5300A/m。铁芯中的磁通铁芯中的磁通气隙和衔铁中的磁通气隙和衔铁中的磁通不考虑气隙的边缘效应时不考虑气隙的边缘效应时, 气隙和衔铁中的磁气隙和衔铁中的磁感应强度为感应强度为 查曲线图衔铁中的磁场强度为查曲线图衔铁中的磁场强度为3500/m。气隙中的磁场强度为气隙中的磁场强度为线圈电流为线圈电流为 电磁铁的吸力电磁铁的吸力
