三相电路 (2)2精.ppt

三相电路第1页，本讲稿共43页注意：注意：(1)为相电压与相电流的相位差角为相电压与相电流的相位差角(阻抗角阻抗角)，不要误以为，不要误以为是线电压与线电流的相位差。是线电压与线电流的相位差。(2)cos 为每相的功率因数，在对称三相制中即三相功率因数：为每相的功率因数，在对称三相制中即三相功率因数：cos A=cos B=cos C=cos 。2.无功功率无功功率Q=QA+QB+QC=3Qp(3)电源发出的功率电源发出的功率(或负载吸收的功率或负载吸收的功率)。第2页，本讲稿共43页3.视在功率视在功率一般来讲，一般来讲，P、Q、S 都是指三相总和。都是指三相总和。4.对称三相负载的对称三相负载的 瞬时功率瞬时功率功率因数也可定义为：功率因数也可定义为：cos =P/S (不对称时不对称时 无意义无意义)第3页，本讲稿共43页单相：瞬时功率脉动单相：瞬时功率脉动三相：瞬时功率恒定，三相：瞬时功率恒定，转矩转矩 m p可以得到均衡的机械力矩。可以得到均衡的机械力矩。wtpO3UIcosptOUIcos第4页，本讲稿共43页5.三相功率的测量三相功率的测量(对称，不对称对称，不对称)(1)三表法三表法若负载对称，则需一块表，读数乘以若负载对称，则需一块表，读数乘以 3*三相负载WWWABCN*第5页，本讲稿共43页(2)二表法二表法这这种种量量测测线线路路的的接接法法是是将将两两个个功功率率表表的的电电流流线线圈圈串串到到任任意意两两相相中中，电电压压线线圈圈的的同同名名端端接接到到其其电电流流线线圈圈所所串串的的线线上上，电电压压线线圈圈的的非非同同名名端端接接到到另另一一相相没没有有串串功功率率表表的线上。（有三种接线放式）的线上。（有三种接线放式）若若W1的读数为的读数为P1，W2的读数为的读数为P2，则，则 P=P1+P2 即为三相总功率。即为三相总功率。三相负载W1ABC*W2第6页，本讲稿共43页证明证明：(设负载为设负载为Y接接)上面两块表的接法正好满足了这个式子的要求，所以上面两块表的接法正好满足了这个式子的要求，所以两个功率表的读数的代数和就是三相总功率。两个功率表的读数的代数和就是三相总功率。最后表达式仅与线电压有关，所以也适用最后表达式仅与线电压有关，所以也适用 接接p=uAN iA+uBN iB+uCN iC iA+iB+iC=0 (KCL)iC=(iA+iB)p=(uAN uCN)iA+(uBN uCN)iB =uACiA+uBC iB P=UACIAcos 1+UBCIBcos 2 iAACBiBiCN 1:uAC 与与iA的相位差，的相位差，2:uBC 与与iA的相位差。的相位差。第7页，本讲稿共43页1.只有在只有在 iA+iB+iC=0 这个条件下，才能用二表法这个条件下，才能用二表法(即即Y接，接，接接)。不能用于不对称三相四线制不能用于不对称三相四线制。3.按按正正确确极极性性接接线线时时，二二表表中中可可能能有有一一个个表表的的读读数数为为负负，此此时时功功率率表表指指针针反反转转，将将其其电电流流线线圈圈极极性性反反接接后后，指指针针指向正数，但此时读数应记为负值。指向正数，但此时读数应记为负值。注意：注意：2.两两块块表表读读数数的的代代数数和和为为三三相相总总功功率率，每每块块表表的的单单独独读读数数无意义。无意义。4.两两表表法法测测三三相相功功率率的的接接线线方方式式有有三三种种，注注意意功功率率表表的的同同名端。名端。第8页，本讲稿共43页分分析析：在在对对称称负负载载中中，每每相相负负载载的的阻阻抗抗角角为为多多少少时时，功功率率表的读数出现负值？表的读数出现负值？由位形图分析：由位形图分析：假设负载为感性，相电流假设负载为感性，相电流(即线电流即线电流)落后相电压落后相电压j。UAN，UBN，UCN为相电压。为相电压。P=P1+P2=UACIAcos 1+UBCIBcos 2=UlIlcos 1+UlIlcos 2 CBAN 1=30 ，2=30 +第9页，本讲稿共43页所以所以讨论讨论P1=UlIlcos 1=UlIlcos(30 )，P2=UlIlcos 2=UlIlcos(30+)=0P1P2P1=P1+P2 60o负数(零)(感性负载)60o负数(零)正数正数(容性负载)=90o0第10页，本讲稿共43页求：求：(1)线电流和电源发出总功率；线电流和电源发出总功率；(2)用两表法测电动机负载的功率，画接线图，求两表读数。用两表法测电动机负载的功率，画接线图，求两表读数。解：解：例：例：Ul =380V，Z1=30+j40，电动机，电动机 P=1700W，cosj=0.8。(1)DABCZ1电动机第11页，本讲稿共43页电动机负载：电动机负载：总电流：总电流：第12页，本讲稿共43页表表W1的读数的读数P1：DABCZ1电动机(2)两表的读数如图。两表的读数如图。W1*W2P1=UACIA2cos 1=380 3.23cos(30+36.9 )=1218.5W表表W2的读数的读数P2：P2=UBCIB2cos 2=380 3.23cos(156.9+90 )=481.6W返回返回第13页，本讲稿共43页第第六六章章 磁路和变压器磁路和变压器6.3 6.3 变压器变压器变压器变压器6.1 磁路及其分析方法磁路及其分析方法6.2 交流铁心线圈电路交流铁心线圈电路第14页，本讲稿共43页6.1 磁路及其分析方法磁路及其分析方法 磁通的绝大部分经过铁心形成闭合通路，磁通的闭合磁通的绝大部分经过铁心形成闭合通路，磁通的闭合磁通的绝大部分经过铁心形成闭合通路，磁通的闭合磁通的绝大部分经过铁心形成闭合通路，磁通的闭合路径称为路径称为路径称为路径称为磁路磁路磁路磁路。磁性材料的磁导率比周围空气或其它物质的磁导率磁性材料的磁导率比周围空气或其它物质的磁导率磁性材料的磁导率比周围空气或其它物质的磁导率磁性材料的磁导率比周围空气或其它物质的磁导率高的多。一般由磁性材料做成一定形状的铁心。高的多。一般由磁性材料做成一定形状的铁心。高的多。一般由磁性材料做成一定形状的铁心。高的多。一般由磁性材料做成一定形状的铁心。1 1 1 1、磁感应强度、磁感应强度、磁感应强度、磁感应强度B B B B:表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度B B B B 的方向的方向的方向的方向:与电流的方向之间符合右手螺旋定则。与电流的方向之间符合右手螺旋定则。与电流的方向之间符合右手螺旋定则。与电流的方向之间符合右手螺旋定则。B B的单位的单位的单位的单位:特斯拉特斯拉特斯拉特斯拉(T T)，1 1 1 1T=1Wb/mT=1Wb/m2 2 均匀磁场均匀磁场均匀磁场均匀磁场:各点磁感应强度大小相等，方向相同。各点磁感应强度大小相等，方向相同。各点磁感应强度大小相等，方向相同。各点磁感应强度大小相等，方向相同。6.1.1 磁场的基本物理量磁场的基本物理量第15页，本讲稿共43页2 2、磁通、磁通 （磁通磁通密度）密度）密度）密度）：穿过穿过垂直于垂直于B B 方向的面积方向的面积S S 的磁力线总数。的磁力线总数。在均匀磁场中在均匀磁场中在均匀磁场中在均匀磁场中 =B S=B S=B S=B S 或或或或 B=B=B=B=/S S S S磁通磁通磁通磁通 的单位的单位的单位的单位:韦韦韦韦 伯伯伯伯(Wb)1Wb=1V(Wb)1Wb=1V(Wb)1Wb=1V(Wb)1Wb=1V s s s s 伏秒伏秒伏秒伏秒 3、磁场强度磁场强度 H H H H介质中某点的磁感应强度介质中某点的磁感应强度介质中某点的磁感应强度介质中某点的磁感应强度 B B B B 与介质磁导率与介质磁导率与介质磁导率与介质磁导率 之比。之比。之比。之比。磁场强度磁场强度磁场强度磁场强度H H H H 的单位的单位的单位的单位 ：安培：安培：安培：安培/米（米（米（米（A/m)A/m)A/m)A/m)电磁感应定律：电磁感应定律：电磁感应定律：电磁感应定律：线圈中通有电流线圈中通有电流线圈中通有电流线圈中通有电流 I I I I ,则产生磁场则产生磁场则产生磁场则产生磁场 H H H H第16页，本讲稿共43页第17页，本讲稿共43页4 4、磁导率磁导率 表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质的导磁能力表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质的导磁能力表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质的导磁能力表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质的导磁能力。真空的磁导率为常数，用 0表示，有：相对磁导率相对磁导率相对磁导率相对磁导率 r r r r：任一种物质的磁导率任一种物质的磁导率任一种物质的磁导率任一种物质的磁导率 和真空的磁导率和真空的磁导率和真空的磁导率和真空的磁导率 0 0 0 0的比值的比值的比值的比值。磁导率磁导率磁导率磁导率 的单位：的单位：的单位：的单位：亨亨亨亨/米（米（米（米（H/mH/mH/mH/m）第18页，本讲稿共43页6.1.2 磁性材料的磁性能磁性材料的磁性能1 1、高导磁性、高导磁性 磁性材料的磁导率很高，即磁性材料的磁导率很高，即磁性材料的磁导率很高，即磁性材料的磁导率很高，即 r r r r 1 1 1 1(如坡莫合金，如坡莫合金，如坡莫合金，如坡莫合金，其其其其 r r r r 可达可达可达可达 2 2 2 2 101010105 5 5 5)。磁性材料磁性材料磁性材料磁性材料能被强烈的磁化，能被强烈的磁化，能被强烈的磁化，能被强烈的磁化，具有很高的导磁性能。具有很高的导磁性能。具有很高的导磁性能。具有很高的导磁性能。磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备中，如磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备中，如磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备中，如磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁心。在电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁心。在电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁心。在电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁心。在这种这种这种这种具有铁心的线圈中通入不太大的励磁电流，便可以具有铁心的线圈中通入不太大的励磁电流，便可以具有铁心的线圈中通入不太大的励磁电流，便可以具有铁心的线圈中通入不太大的励磁电流，便可以产生较大的磁通和磁感应强度。产生较大的磁通和磁感应强度。产生较大的磁通和磁感应强度。产生较大的磁通和磁感应强度。第19页，本讲稿共43页磁性物质放在外磁场磁性物质放在外磁场磁性物质放在外磁场磁性物质放在外磁场HH中被磁化，磁感应强度中被磁化，磁感应强度中被磁化，磁感应强度中被磁化，磁感应强度B B增强。增强。增强。增强。当外磁场增大到一定程度时，磁化磁场的磁感应强度将当外磁场增大到一定程度时，磁化磁场的磁感应强度将当外磁场增大到一定程度时，磁化磁场的磁感应强度将当外磁场增大到一定程度时，磁化磁场的磁感应强度将趋向某一定值，趋于饱和，如图。趋向某一定值，趋于饱和，如图。趋向某一定值，趋于饱和，如图。趋向某一定值，趋于饱和，如图。对于磁性物质，对于磁性物质，对于磁性物质，对于磁性物质，B B 与与与与 HH不成正不成正不成正不成正比，磁性物质的磁导率比，磁性物质的磁导率比，磁性物质的磁导率比，磁性物质的磁导率 不是常数不是常数不是常数不是常数，随随随随HH而变。而变。而变。而变。O OHHB,B,B B磁化曲线磁化曲线磁化曲线磁化曲线2 2、磁饱和性磁饱和性磁饱和性磁饱和性第20页，本讲稿共43页a a 铸铁铸铁铸铁铸铁 b b 铸钢铸钢铸钢铸钢 c c 硅钢片硅钢片硅钢片硅钢片O O0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.00.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 10103 3HH/(A/m)/(A/m)HH/(A/m)/(A/m)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10103 3B B/T/T1.81.81.61.61.41.41.21.21.01.00.80.80.60.60.40.40.20.2a ab ba ab bc cc c几种常见磁性物质的磁化曲线几种常见磁性物质的磁化曲线几种常见磁性物质的磁化曲线几种常见磁性物质的磁化曲线第21页，本讲稿共43页 磁性材料在交变磁场中反复磁化，其磁性材料在交变磁场中反复磁化，其磁性材料在交变磁场中反复磁化，其磁性材料在交变磁场中反复磁化，其B B-HH关系曲线是一关系曲线是一关系曲线是一关系曲线是一条回形闭合曲线，称为条回形闭合曲线，称为条回形闭合曲线，称为条回形闭合曲线，称为磁滞回线磁滞回线磁滞回线磁滞回线。磁性材料中磁性材料中磁性材料中磁性材料中磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度B B的变化总是滞后于外磁场变的变化总是滞后于外磁场变的变化总是滞后于外磁场变的变化总是滞后于外磁场变化。化。化。化。磁滞回线磁滞回线磁滞回线磁滞回线O OHHB B B Br rHHc c 剩磁感应强度剩磁感应强度剩磁感应强度剩磁感应强度B Br r(剩磁剩磁剩磁剩磁)：当线圈中电流减小到零当线圈中电流减小到零当线圈中电流减小到零当线圈中电流减小到零(HH=0)=0)时，铁心中的磁感应强度。时，铁心中的磁感应强度。时，铁心中的磁感应强度。时，铁心中的磁感应强度。矫顽磁力矫顽磁力矫顽磁力矫顽磁力HHc c：使使使使 B B=0=0 所需的所需的所需的所需的 H H 值。值。值。值。磁性物质不同，其磁滞回线磁性物质不同，其磁滞回线磁性物质不同，其磁滞回线磁性物质不同，其磁滞回线和磁化曲线也不同。和磁化曲线也不同。和磁化曲线也不同。和磁化曲线也不同。3 3、磁滞性磁滞性第22页，本讲稿共43页(2)(2)永磁材料永磁材料永磁材料永磁材料 具有较大的矫顽磁力，磁滞回线较宽。具有较大的矫顽磁力，磁滞回线较宽。具有较大的矫顽磁力，磁滞回线较宽。具有较大的矫顽磁力，磁滞回线较宽。一般用来制造一般用来制造一般用来制造一般用来制造永久磁铁。常用的有碳钢及铁镍铝钴合金等。永久磁铁。常用的有碳钢及铁镍铝钴合金等。永久磁铁。常用的有碳钢及铁镍铝钴合金等。永久磁铁。常用的有碳钢及铁镍铝钴合金等。(3)(3)矩磁材料矩磁材料矩磁材料矩磁材料 具有较小的矫顽磁力和较大的剩磁，磁滞回线接近矩具有较小的矫顽磁力和较大的剩磁，磁滞回线接近矩具有较小的矫顽磁力和较大的剩磁，磁滞回线接近矩具有较小的矫顽磁力和较大的剩磁，磁滞回线接近矩形，稳定性良好。形，稳定性良好。形，稳定性良好。形，稳定性良好。在计算机和控制系统中用作记忆元件、在计算机和控制系统中用作记忆元件、在计算机和控制系统中用作记忆元件、在计算机和控制系统中用作记忆元件、开关元件和逻辑元件。常用的有镁锰铁氧体等。开关元件和逻辑元件。常用的有镁锰铁氧体等。开关元件和逻辑元件。常用的有镁锰铁氧体等。开关元件和逻辑元件。常用的有镁锰铁氧体等。(1)(1)软磁材料软磁材料软磁材料软磁材料 具有较小的矫顽磁力，磁滞回线较窄。具有较小的矫顽磁力，磁滞回线较窄。具有较小的矫顽磁力，磁滞回线较窄。具有较小的矫顽磁力，磁滞回线较窄。一般用来一般用来一般用来一般用来制造电机、电器及变压器等的铁心。常用的有铸铁、硅制造电机、电器及变压器等的铁心。常用的有铸铁、硅制造电机、电器及变压器等的铁心。常用的有铸铁、硅制造电机、电器及变压器等的铁心。常用的有铸铁、硅钢、坡莫合金即铁氧体等。钢、坡莫合金即铁氧体等。钢、坡莫合金即铁氧体等。钢、坡莫合金即铁氧体等。磁性材料分为三种类型：磁性材料分为三种类型：磁性材料分为三种类型：磁性材料分为三种类型：第23页，本讲稿共43页1 1、磁路的欧姆定律、磁路的欧姆定律、磁路的欧姆定律、磁路的欧姆定律 环形线圈如图，其中媒质是均环形线圈如图，其中媒质是均环形线圈如图，其中媒质是均环形线圈如图，其中媒质是均 匀的，磁导率为匀的，磁导率为匀的，磁导率为匀的，磁导率为 ，试计算试计算试计算试计算线圈内部线圈内部线圈内部线圈内部 的磁通的磁通的磁通的磁通 。解：解：解：解：根据安培环路定律，有根据安培环路定律，有根据安培环路定律，有根据安培环路定律，有设磁路的平均长度为设磁路的平均长度为设磁路的平均长度为设磁路的平均长度为 l l，则有，则有，则有，则有S Sx x HHx xI IN N匝匝匝匝6.1.3 磁路的分析方法磁路的分析方法即有：即有：即有：即有：R Rmm 称为磁阻称为磁阻称为磁阻称为磁阻F=NIF=NI 为磁通势为磁通势为磁通势为磁通势第24页，本讲稿共43页2.2.磁路与电路的比较磁路与电路的比较磁路与电路的比较磁路与电路的比较 磁路磁路磁路磁路磁通势磁通势磁通势磁通势F F磁通磁通磁通磁通 磁阻磁阻磁阻磁阻电路电路电路电路电动势电动势电动势电动势 E E电流密度电流密度电流密度电流密度 J J 电阻电阻电阻电阻磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度B B电流电流电流电流 I I N NI I+_ _E EI IR R第25页，本讲稿共43页3.3.磁路分析的特点磁路分析的特点磁路分析的特点磁路分析的特点(1)(1)(1)(1)在处理电路时不涉及电场问题，在处理磁路时离不在处理电路时不涉及电场问题，在处理磁路时离不在处理电路时不涉及电场问题，在处理磁路时离不在处理电路时不涉及电场问题，在处理磁路时离不开磁场的概念；开磁场的概念；开磁场的概念；开磁场的概念；(2)(2)(2)(2)在处理电路时一般可以不考虑漏电流，在处理磁路在处理电路时一般可以不考虑漏电流，在处理磁路在处理电路时一般可以不考虑漏电流，在处理磁路在处理电路时一般可以不考虑漏电流，在处理磁路时一般都要考虑漏磁通；时一般都要考虑漏磁通；时一般都要考虑漏磁通；时一般都要考虑漏磁通；(3)(3)(3)(3)磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。由于由于由于由于 不是常数，其随励磁电流而变，磁路欧姆定律不能直不是常数，其随励磁电流而变，磁路欧姆定律不能直不是常数，其随励磁电流而变，磁路欧姆定律不能直不是常数，其随励磁电流而变，磁路欧姆定律不能直接用来计算，只能用于定性分析；接用来计算，只能用于定性分析；接用来计算，只能用于定性分析；接用来计算，只能用于定性分析；(4)(4)(4)(4)在电路中，当在电路中，当在电路中，当在电路中，当 E E E E=0=0=0=0时，时，时，时，I I I I=0=0=0=0；但在磁路中，由于有；但在磁路中，由于有；但在磁路中，由于有；但在磁路中，由于有剩磁，当剩磁，当剩磁，当剩磁，当 F F F F=0=0=0=0 时，时，时，时，不为零不为零不为零不为零；第26页，本讲稿共43页主要任务主要任务主要任务主要任务:预先选定磁性材料中的磁通预先选定磁性材料中的磁通预先选定磁性材料中的磁通预先选定磁性材料中的磁通 (或磁感应强度或磁感应强度或磁感应强度或磁感应强度)，按照所定的磁通、磁路各段的尺寸和材料，按照所定的磁通、磁路各段的尺寸和材料，按照所定的磁通、磁路各段的尺寸和材料，按照所定的磁通、磁路各段的尺寸和材料,求产生预定的求产生预定的求产生预定的求产生预定的磁通所需要的磁通势磁通所需要的磁通势磁通所需要的磁通势磁通所需要的磁通势F=NIF=NI ，确定线圈匝数和励磁电流。确定线圈匝数和励磁电流。确定线圈匝数和励磁电流。确定线圈匝数和励磁电流。基本公式基本公式基本公式基本公式:设磁路由不同材料或不同长度和截面积的设磁路由不同材料或不同长度和截面积的设磁路由不同材料或不同长度和截面积的设磁路由不同材料或不同长度和截面积的 n n 段组成，段组成，段组成，段组成，则基本公式为：则基本公式为：则基本公式为：则基本公式为：4 磁路的计算举例磁路的计算举例第27页，本讲稿共43页基本步骤基本步骤基本步骤基本步骤:（由磁通（由磁通（由磁通（由磁通 求磁通势求磁通势求磁通势求磁通势F=NIF=NI ）(1)(1)求各段磁感应强度求各段磁感应强度求各段磁感应强度求各段磁感应强度 B Bi i 各段磁路截面积不同，通过同一磁通各段磁路截面积不同，通过同一磁通各段磁路截面积不同，通过同一磁通各段磁路截面积不同，通过同一磁通 ，故有：，故有：，故有：，故有：(2)(2)求各段磁场强度求各段磁场强度求各段磁场强度求各段磁场强度 H Hi i 根据各段磁路材料的磁化曲线根据各段磁路材料的磁化曲线根据各段磁路材料的磁化曲线根据各段磁路材料的磁化曲线 B Bi i=f=f(HHi i),),求求求求B B1 1，B B2 2 ，相对应的相对应的相对应的相对应的 HH1 1，HH2 2 ，。(3)(3)计算各段磁路的磁压降计算各段磁路的磁压降计算各段磁路的磁压降计算各段磁路的磁压降 （HHi i l li i ）(4)(4)根据下式求出磁通势（根据下式求出磁通势（根据下式求出磁通势（根据下式求出磁通势（NINI ）第28页，本讲稿共43页6.2 交流铁心线圈电路交流铁心线圈电路6.2.1 电磁关系电磁关系 +e e+e e +u uN Ni i（磁通势）（磁通势）主磁通主磁通主磁通主磁通 ：通过铁心闭合的磁通过铁心闭合的磁通过铁心闭合的磁通过铁心闭合的磁通。通。通。通。漏磁通漏磁通漏磁通漏磁通 ：经过空气或其它经过空气或其它经过空气或其它经过空气或其它非导磁媒质闭合的磁通。非导磁媒质闭合的磁通。非导磁媒质闭合的磁通。非导磁媒质闭合的磁通。线圈线圈铁心铁心 i i，铁心线圈的漏磁电感铁心线圈的漏磁电感铁心线圈的漏磁电感铁心线圈的漏磁电感 与与与与i i不是线性关系。不是线性关系。不是线性关系。不是线性关系。第29页，本讲稿共43页将线圈电阻用将线圈电阻用将线圈电阻用将线圈电阻用R R R R 描述，其压降为描述，其压降为描述，其压降为描述，其压降为:uR=iR ;+u ui iR RL L +u uR Ru u 实际铁心线圈电路实际铁心线圈电路理想铁心线圈电路理想铁心线圈电路线圈电阻线圈电阻漏感漏感 +e ee e u ui i等效电路等效电路将漏磁将漏磁将漏磁将漏磁电感电感用用用用L L L L ,其漏感电势为其漏感电势为其漏感电势为其漏感电势为:将主磁通用理想铁心线圈表示，主磁感应电势为将主磁通用理想铁心线圈表示，主磁感应电势为将主磁通用理想铁心线圈表示，主磁感应电势为将主磁通用理想铁心线圈表示，主磁感应电势为第30页，本讲稿共43页根据根据根据根据KVL:KVL:当当当当 u u u u 是正弦电压时是正弦电压时是正弦电压时是正弦电压时，其它各电压、电流、电动势可视作，其它各电压、电流、电动势可视作，其它各电压、电流、电动势可视作，其它各电压、电流、电动势可视作正弦量，则电压、电流关系的相量式为：正弦量，则电压、电流关系的相量式为：正弦量，则电压、电流关系的相量式为：正弦量，则电压、电流关系的相量式为：6.2.2 电压电流关系电压电流关系第31页，本讲稿共43页设主磁通设主磁通设主磁通设主磁通 则则则则有效值有效值有效值有效值 由于线圈电阻由于线圈电阻由于线圈电阻由于线圈电阻 R R 和感抗和感抗和感抗和感抗X X （或漏磁通（或漏磁通（或漏磁通（或漏磁通 ）较小，其电压）较小，其电压）较小，其电压）较小，其电压降也较小，与主磁电动势降也较小，与主磁电动势降也较小，与主磁电动势降也较小，与主磁电动势 E E 相比可忽略，故有相比可忽略，故有相比可忽略，故有相比可忽略，故有式中：式中：式中：式中：B Bmm是是是是铁心中磁感应强度的最大值，单位铁心中磁感应强度的最大值，单位铁心中磁感应强度的最大值，单位铁心中磁感应强度的最大值，单位TT；S S 是铁心截面积，单位是铁心截面积，单位是铁心截面积，单位是铁心截面积，单位mm2 2。第32页，本讲稿共43页 交流铁心线圈的功率损耗主要有铜损和铁损两种。交流铁心线圈的功率损耗主要有铜损和铁损两种。交流铁心线圈的功率损耗主要有铜损和铁损两种。交流铁心线圈的功率损耗主要有铜损和铁损两种。1.1.铜损（铜损（铜损（铜损（P Pcucu）在交流铁心线圈中在交流铁心线圈中在交流铁心线圈中在交流铁心线圈中,线圈电阻线圈电阻线圈电阻线圈电阻R R上的功率损耗称铜损，用上的功率损耗称铜损，用上的功率损耗称铜损，用上的功率损耗称铜损，用 P Pcu cu 表示。表示。表示。表示。P Pcu cu=RIRI2 2式中：式中：式中：式中：R R是线圈的电阻；是线圈的电阻；是线圈的电阻；是线圈的电阻；I I 是线圈中电流的有效值。是线圈中电流的有效值。是线圈中电流的有效值。是线圈中电流的有效值。2.2.铁损（铁损（铁损（铁损（P PFeFe）在交流铁心线圈中，处于交变磁通下的铁心内的功在交流铁心线圈中，处于交变磁通下的铁心内的功在交流铁心线圈中，处于交变磁通下的铁心内的功在交流铁心线圈中，处于交变磁通下的铁心内的功率损耗称铁损，用率损耗称铁损，用率损耗称铁损，用率损耗称铁损，用 P PFeFe 表示。表示。表示。表示。铁损由磁滞和涡流产生。铁损由磁滞和涡流产生。铁损由磁滞和涡流产生。铁损由磁滞和涡流产生。+u ui i6.2.3 功率损耗功率损耗第33页，本讲稿共43页（1 1）磁滞损耗（）磁滞损耗（）磁滞损耗（）磁滞损耗（P Ph h）由磁滞所产生的能量损耗称为由磁滞所产生的能量损耗称为由磁滞所产生的能量损耗称为由磁滞所产生的能量损耗称为磁滞损耗磁滞损耗磁滞损耗磁滞损耗 P Ph h）。）。）。）。磁滞损耗的大小：磁滞损耗的大小：磁滞损耗的大小：磁滞损耗的大小：单位体积内的磁滞损耗正比与磁滞回单位体积内的磁滞损耗正比与磁滞回单位体积内的磁滞损耗正比与磁滞回单位体积内的磁滞损耗正比与磁滞回线的面积和磁场交变的频率线的面积和磁场交变的频率线的面积和磁场交变的频率线的面积和磁场交变的频率 f f。O OHHB B 磁滞损耗转化为热能，引起铁心磁滞损耗转化为热能，引起铁心磁滞损耗转化为热能，引起铁心磁滞损耗转化为热能，引起铁心发热。发热。发热。发热。减少磁滞损耗的措施：减少磁滞损耗的措施：减少磁滞损耗的措施：减少磁滞损耗的措施：选用磁滞回线狭小的磁性材料制作铁心。变压器和电选用磁滞回线狭小的磁性材料制作铁心。变压器和电选用磁滞回线狭小的磁性材料制作铁心。变压器和电选用磁滞回线狭小的磁性材料制作铁心。变压器和电机中使用的硅钢等材料的磁滞损耗较低。机中使用的硅钢等材料的磁滞损耗较低。机中使用的硅钢等材料的磁滞损耗较低。机中使用的硅钢等材料的磁滞损耗较低。设计时应适当选择值以减小铁心饱和程度。设计时应适当选择值以减小铁心饱和程度。设计时应适当选择值以减小铁心饱和程度。设计时应适当选择值以减小铁心饱和程度。第34页，本讲稿共43页(2)(2)涡流损耗（涡流损耗（涡流损耗（涡流损耗（P Pe e）涡流损耗涡流损耗涡流损耗涡流损耗:由涡流所产生的功率损耗。由涡流所产生的功率损耗。由涡流所产生的功率损耗。由涡流所产生的功率损耗。涡流涡流涡流涡流：交变磁通在铁心内产生感应电交变磁通在铁心内产生感应电交变磁通在铁心内产生感应电交变磁通在铁心内产生感应电动势和电流，称为涡流。涡流在垂直于动势和电流，称为涡流。涡流在垂直于动势和电流，称为涡流。涡流在垂直于动势和电流，称为涡流。涡流在垂直于磁通的平面内环流。磁通的平面内环流。磁通的平面内环流。磁通的平面内环流。涡流涡流涡流涡流损耗转化为热能，引起铁心发热。损耗转化为热能，引起铁心发热。损耗转化为热能，引起铁心发热。损耗转化为热能，引起铁心发热。减少涡流损耗措施：减少涡流损耗措施：减少涡流损耗措施：减少涡流损耗措施：提高铁心的电阻率。铁心用彼此绝提高铁心的电阻率。铁心用彼此绝提高铁心的电阻率。铁心用彼此绝提高铁心的电阻率。铁心用彼此绝缘的钢片叠成，把涡流限制在较小的缘的钢片叠成，把涡流限制在较小的缘的钢片叠成，把涡流限制在较小的缘的钢片叠成，把涡流限制在较小的截面内。截面内。截面内。截面内。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：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：第35页，本讲稿共43页6.3 变压器变压器 变压器是一种常见的电气设备，在电力系统和电子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广泛。线路中应用广泛。电力系统中：电力系统中：实现高压输电和低压配电实现高压输电和低压配电电子线路中：电子线路中：信号耦合及阻抗匹配信号耦合及阻抗匹配电量测量中：电量测量中：电压互感器，电流互感器电压互感器，电流互感器 变压器的主要功能有变压器的主要功能有变压器的主要功能有变压器的主要功能有：在能量传输过程中，当输送功率在能量传输过程中，当输送功率P P=UI UI coscos 及负及负载功率因数载功率因数coscos 一定时：一定时：电能损耗小电能损耗小节省金属材料（经济）节省金属材料（经济）概述概述:U I P =I RlI S变电压、变电流、变阻抗变电压、变电流、变阻抗第36页，本讲稿共43页 电力工业中常采用高压输电低压配电，实现节能并保证电力工业中常采用高压输电低压配电，实现节能并保证电力工业中常采用高压输电低压配电，实现节能并保证电力工业中常采用高压输电低压配电，实现节能并保证用电安全。具体如下：用电安全。具体如下：用电安全。具体如下：用电安全。具体如下：发电厂10.5kV输电线220kV升压仪器36V降压实验室380/220V降压变电站 10kV降压降压第37页，本讲稿共43页变压器的结构变压器的结构变压器的磁路变压器的磁路绕组：绕组：绕组：绕组：一次绕组一次绕组一次绕组一次绕组二次绕组二次绕组二次绕组二次绕组单相变压器+由高导磁硅钢片叠成厚0.35mm 或 0.5mm铁心变压器的电路变压器的电路变压器的电路变压器的电路一次绕组N1二次绕组N2铁心第38页，本讲稿共43页变压器的分类变压器的分类变压器的分类变压器的分类电压互感器电压互感器电压互感器电压互感器 电流互感器电流互感器电流互感器电流互感器 按用途分按用途分按用途分按用途分电力变压器电力变压器电力变压器电力变压器(输配电用输配电用输配电用输配电用)仪用变压器仪用变压器仪用变压器仪用变压器 整流变压器整流变压器整流变压器整流变压器 按相数分按相数分按相数分按相数分三相变压器三相变压器三相变压器三相变压器 单相变压器单相变压器单相变压器单相变压器 按制造方式按制造方式按制造方式按制造方式壳式壳式壳式壳式心式心式心式心式变压器符号变压器符号变压器符号变压器符号第39页，本讲稿共43页6.3.16.3.1 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单相变压器+一次绕组N1二次绕组N2铁心 一次、二次绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合。一次、二次绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合。一次、二次绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合。一次、二次绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合。第40页，本讲稿共43页带负载运行情况带负载运行情况1.1.电磁关系电磁关系电磁关系电磁关系一次侧接交流电源，一次侧接交流电源，二次侧二次侧接负载接负载接负载接负载。+11i1(i1N1)i1i2(i2N2)2有载时，铁心中有载时，铁心中主磁通主磁通 是是由一由一次、二次绕组次、二次绕组磁通势共同产磁通势共同产生的合成磁通。生的合成磁通。2i2+e2+e2+u2 Z Z 第41页，本讲稿共43页2.2.电压变换电压变换电压变换电压变换（设加正弦交流电压）（设加正弦交流电压）（设加正弦交流电压）（设加正弦交流电压）有效值有效值:同同 理：理：主磁通按正弦规律变化，设为主磁通按正弦规律变化，设为主磁通按正弦规律变化，设为主磁通按正弦规律变化，设为 则则则则(1)(1)一次、二次侧主磁通感应电动势一次、二次侧主磁通感应电动势一次、二次侧主磁通感应电动势一次、二次侧主磁通感应电动势第42页，本讲稿共43页R R1 1 为一次绕组的电阻，为一次绕组的电阻，为一次绕组的电阻，为一次绕组的电阻，L L11为一次绕组的漏磁电感为一次绕组的漏磁电感为一次绕组的漏磁电感为一次绕组的漏磁电感R R2 2 为二次绕组的电阻，为二次绕组的电阻，为二次绕组的电阻，为二次绕组的电阻，L L22为二次绕组的漏磁电感为二次绕组的漏磁电感为二次绕组的漏磁电感为二次绕组的漏磁电感 e e1 1 为主磁通在一次绕组的感生电动势。为主磁通在一次绕组的感生电动势。为主磁通在一次绕组的感生电动势。为主磁通在一次绕组的感生电动势。e e2 2 为主磁通在二次绕组的感生电动势。为主磁通在二次绕组的感生电动势。为主磁通在二次绕组的感生电动势。为主磁通在二次绕组的感生电动势。由于电阻由于电阻 R1 和感抗和感抗 X X1 1(或漏磁通或漏磁通)较小较小,其两端的电压其两端的电压也较小也较小,与主磁电动势与主磁电动势 E1 1比较可忽略不计，则比较可忽略不计，则根据根据KVL：与铁芯线圈等效电路相似，变压器等效电路如图与铁芯线圈等效电路相似，变压器等效电路如图(2)(2)一次、二次侧电压关系一次、二次侧电压关系一次、二次侧电压关系一次、二次侧电压关系第43页，本讲稿共43页