电工第六章磁路与铁心线圈电路优秀PPT.ppt

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1、电工第六章磁路与铁心线圈电路现在学习的是第1页，共55页第第6章章 磁路与铁心线圈电路磁路与铁心线圈电路6.2 交流铁心线圈电路交流铁心线圈电路6.3 变压器变压器变压器变压器6.4 电磁铁电磁铁 6.1 6.1 磁路及其分析方法磁路及其分析方法现在学习的是第2页，共55页2.了解变压器的基本结构、工作原理、运行特性和绕了解变压器的基本结构、工作原理、运行特性和绕组的同极性端，理解变压器额定值的意义；组的同极性端，理解变压器额定值的意义；3.3.掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用；掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用；4 4.了解三相电压的变换方法；了解三相电压的变换方法；了解三相电压的变换方法

2、；了解三相电压的变换方法；本章要求：本章要求：第第6章章 磁路与铁心线圈电路磁路与铁心线圈电路5.5.了解电磁铁的基本工作原理及其应用知识。了解电磁铁的基本工作原理及其应用知识。1.1.理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的基理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的基本知识及磁路的基本定律，会分析计算交流铁心线本知识及磁路的基本定律，会分析计算交流铁心线圈电路；圈电路；现在学习的是第3页，共55页 在很多电工设备（像变压器、电机、电磁铁电工测量在很多电工设备（像变压器、电机、电磁铁电工测量仪器等）中，不仅有电路的问题，同时还有磁路的问题。仪器等）中，不仅有电路的问题，同时还有磁路的问题。

3、只有同时掌握了电路和磁路的基本理论，才能对以上电工只有同时掌握了电路和磁路的基本理论，才能对以上电工设备进行全面分析。设备进行全面分析。本章结合磁路和铁心线圈电路的分析，讨论变压器本章结合磁路和铁心线圈电路的分析，讨论变压器和电磁铁的工作原理，作为应用实例。和电磁铁的工作原理，作为应用实例。磁路和电路往往是相关的，因此在这里要研究磁磁路和电路往往是相关的，因此在这里要研究磁路和电路的关系以及磁和电的关系。路和电路的关系以及磁和电的关系。在电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材料做成在电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材料做成在电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材料做成在电机、变压器及各种铁

4、磁元件中常用磁性材料做成一定形状的铁心。铁心的磁导率比周围空气或其它物质的一定形状的铁心。铁心的磁导率比周围空气或其它物质的一定形状的铁心。铁心的磁导率比周围空气或其它物质的一定形状的铁心。铁心的磁导率比周围空气或其它物质的磁导率高的多，磁导率高的多，磁导率高的多，磁导率高的多，磁通的绝大部分经过铁心形成闭合通路，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磁路。磁通的闭合路径称为磁路。现在学习的是第4页，共55页直流电机的磁路直流电机的磁路直流电机的磁路直流电机的磁路交流接触器的磁路交流接触器的磁路交流接触器的磁路交流接触器的磁路_ _+N NS SN NS SI If f四极直流

5、电机和交流接触器的磁路四极直流电机和交流接触器的磁路6.1 磁路及其分析方法磁路及其分析方法现在学习的是第5页，共55页6.1.1 磁场的基本物理量磁场的基本物理量1.磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度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B B的大小的大小:磁感应强度磁感应强度B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。磁感应强度磁感应强度

6、磁感应强度磁感应强度B的单位的单位:特斯拉特斯拉(T T)，1 1T=1Wb/m2 2 均匀磁场均匀磁场:各点磁感应强度大小相等，方向相同的各点磁感应强度大小相等，方向相同的 磁场，也称磁场，也称匀强磁场匀强磁场匀强磁场匀强磁场。现在学习的是第6页，共55页2.磁通磁通磁通磁通 ：穿过垂直于穿过垂直于穿过垂直于穿过垂直于B B方向的面积方向的面积S中的磁力线总数。中的磁力线总数。中的磁力线总数。中的磁力线总数。说明说明:如果不是均匀如果不是均匀如果不是均匀如果不是均匀磁场，则取磁场，则取B B的平均值。的平均值。的平均值。的平均值。在在在在均匀磁场中均匀磁场中 =B S =B S 或或 B=B

7、=/S S 磁感应强度磁感应强度B B在数值上可以看成为与磁场方向垂直在数值上可以看成为与磁场方向垂直的单位面积所通过的磁通的单位面积所通过的磁通,故又称故又称磁通密度磁通密度。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(WbWb)1Wb=1V 1Wb=1Vs s3.磁场强度磁场强度磁场强度磁场强度H ：是计算磁场时所引用的一个物理量，也是是计算磁场时所引用的一个物理量，也是矢量，通过它来确定磁场与电流之间的关系。矢量，通过它来确定磁场与电流之间的关系。磁场强度磁场强度磁场强度磁场强度H的单位的单位：安培安培/米（米（米（米（A/mA/m)现在学习的是第7页，共55页 任意

8、选定一个闭合回线的围绕方向，凡是电流方任意选定一个闭合回线的围绕方向，凡是电流方向与闭合回线围绕方向之间符合右螺旋定则的电流作向与闭合回线围绕方向之间符合右螺旋定则的电流作为正、反之为负。为正、反之为负。式中：式中：是磁场强度矢量沿任意闭合是磁场强度矢量沿任意闭合 线线(常取磁通作为闭合回线常取磁通作为闭合回线)的线积分；的线积分；I I I I 是穿过闭合回线所围面积的电流的代数和。是穿过闭合回线所围面积的电流的代数和。是穿过闭合回线所围面积的电流的代数和。是穿过闭合回线所围面积的电流的代数和。安培环路定律安培环路定律电流正负的规定电流正负的规定：即：即：安培环路定律（全电流定律）安培环路定

9、律（全电流定律）安培环路定律（全电流定律）安培环路定律（全电流定律）I1HI2所以安培环路定律将所以安培环路定律将电流与磁场强度联系起来。电流与磁场强度联系起来。在在均匀磁场中均匀磁场中均匀磁场中均匀磁场中 Hl=IN Hl=IN 现在学习的是第8页，共55页由实验可测得：真空的磁导率为：由实验可测得：真空的磁导率为：由实验可测得：真空的磁导率为：由实验可测得：真空的磁导率为：4.磁导率磁导率 磁导率磁导率磁导率磁导率 ：表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质 的导磁能力的导磁能力的导磁能力的导磁能力。它与磁场强度的乘积就等于磁感。它与磁场强度的乘积就等于磁感应强

10、度，即：应强度，即：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/m）因为它是一个常数，将其它物质的磁导率和它比因为它是一个常数，将其它物质的磁导率和它比较是很方便的。较是很方便的。现在学习的是第9页，共55页4 4.磁导率磁导率相对磁导率相对磁导率 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 0的比值的比值的比值的比值。也即当磁场媒质是某种物质时某点的磁感应强度也即当磁场媒质是某种物质时某点的磁感应强度B B与在同样电流下真空时该点的磁感应强度与在同样电流下真空时该点的磁感应强度B B0

11、0之比的倍数。之比的倍数。之比的倍数。之比的倍数。自然界的所有物质按磁导率的大小，大体上可分为磁性自然界的所有物质按磁导率的大小，大体上可分为磁性自然界的所有物质按磁导率的大小，大体上可分为磁性自然界的所有物质按磁导率的大小，大体上可分为磁性材料和非磁性材料。材料和非磁性材料。材料和非磁性材料。材料和非磁性材料。现在学习的是第10页，共55页6.1.2 磁性材料的磁性能磁性材料的磁性能1.高导磁性高导磁性 磁性材料的磁导率通常都很高，即磁性材料的磁导率通常都很高，即 r 1(如坡莫如坡莫合金，其合金，其 r r 可达可达可达可达 2 105)。磁性材料磁性材料磁性材料磁性材料能被强烈的磁化，能

12、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。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中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁心。在这种有铁心。在这种具有铁心的线圈中通入不太大的励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。磁电流，便可以产生较大的磁通和磁感应强度。现在学习的是第11页，共55页

13、磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着外磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着外磁场的增强而无限的增强。磁场的增强而无限的增强。2.磁饱和性磁饱和性B BJ 磁场内磁性物质的磁化磁场磁场内磁性物质的磁化磁场 的磁感应强度曲线；的磁感应强度曲线；B0 0 磁场内不存在磁性物质时的磁场内不存在磁性物质时的磁场内不存在磁性物质时的磁场内不存在磁性物质时的 磁感应强度直线；磁感应强度直线；磁感应强度直线；磁感应强度直线；B BJ J曲线和曲线和曲线和曲线和B B0 0直线的纵坐标相直线的纵坐标相 加即磁场的加即磁场的 B B-H 磁化曲线。磁化曲线。磁化曲线。磁化曲线。O OHHB BB B0 0

14、B BJ JB B a a b b磁化曲线磁化曲线磁化曲线磁化曲线磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着外磁磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着外磁场的增强而无限的增强。当外磁场增大到一定程度时，场的增强而无限的增强。当外磁场增大到一定程度时，磁性物质的全部磁畴的磁场方向都转向与外部磁场方向磁性物质的全部磁畴的磁场方向都转向与外部磁场方向一致，磁化磁场的磁感应强度将趋向某一定值。如图。一致，磁化磁场的磁感应强度将趋向某一定值。如图。现在学习的是第12页，共55页 B B-H 磁化曲线的特征：磁化曲线的特征：磁化曲线的特征：磁化曲线的特征：O Oa a段：段：段：段：B B 与与H几乎成正

15、比地增加；几乎成正比地增加；几乎成正比地增加；几乎成正比地增加；abab段：段：B 的增加缓慢下来；的增加缓慢下来；b点以后：点以后：点以后：点以后：B增加很少，达到饱和。增加很少，达到饱和。增加很少，达到饱和。增加很少，达到饱和。O OHHB BB B0 0B BJ JB B a a b b 有磁性物质存在时，有磁性物质存在时，B B 与与与与 H不成不成不成不成正比，磁性物质的磁导率正比，磁性物质的磁导率正比，磁性物质的磁导率正比，磁性物质的磁导率 不是常数，不是常数，随随HH而变。而变。有磁性物质存在时，有磁性物质存在时，与与与与 I 不成不成不成不成正比。正比。正比。正比。磁性物质的磁

16、化曲线在磁路计算磁性物质的磁化曲线在磁路计算磁性物质的磁化曲线在磁路计算磁性物质的磁化曲线在磁路计算上极为重要，其为非线性曲线，实际上极为重要，其为非线性曲线，实际上极为重要，其为非线性曲线，实际上极为重要，其为非线性曲线，实际中通过实验得出中通过实验得出中通过实验得出中通过实验得出。O OHHB,B,B B 磁化曲线磁化曲线B B和和和和 与与与与HH的关系的关系的关系的关系现在学习的是第13页，共55页3.磁滞性磁滞性 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-H关系曲线是关系曲线是一条回形闭合曲线，称为一条回形闭合曲线，称为磁滞回线磁滞回线磁滞回线磁滞回线。

17、磁滞性：磁滞性：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B B的变化总是滞后于的变化总是滞后于 外磁场变化的性质。外磁场变化的性质。外磁场变化的性质。外磁场变化的性质。磁滞回线磁滞回线磁滞回线磁滞回线O OHBB Br rHHc剩磁感应强度剩磁感应强度剩磁感应强度剩磁感应强度Br(剩磁剩磁)：当线圈中电流减小到零当线圈中电流减小到零(H=0)时，铁心中的磁感应强度。时，铁心中的磁感应强度。例如例如:永久磁铁的磁性就是由剩磁永久磁铁的磁性就是由剩磁永久磁铁的磁性就是由剩磁永久磁铁的磁性就是由剩磁产生的；自励直流发电机的磁极，产生的；自励直流发电机的磁极，产生的；自励直流发电机

18、的磁极，产生的；自励直流发电机的磁极，为了使电压能建立，也必须具有剩为了使电压能建立，也必须具有剩为了使电压能建立，也必须具有剩为了使电压能建立，也必须具有剩磁。磁。磁。磁。现在学习的是第14页，共55页3.3.磁滞性磁滞性磁滞回线磁滞回线磁滞回线磁滞回线O OHBB Br rHHc但剩磁也存在着有害的一面，例如，但剩磁也存在着有害的一面，例如，但剩磁也存在着有害的一面，例如，但剩磁也存在着有害的一面，例如，当工件在平面磨床上加工完毕后，当工件在平面磨床上加工完毕后，当工件在平面磨床上加工完毕后，当工件在平面磨床上加工完毕后，由于电磁吸盘有剩磁，还将工件吸由于电磁吸盘有剩磁，还将工件吸由于电磁

19、吸盘有剩磁，还将工件吸由于电磁吸盘有剩磁，还将工件吸住。为此要通入反向去磁电流，去住。为此要通入反向去磁电流，去住。为此要通入反向去磁电流，去住。为此要通入反向去磁电流，去掉剩磁，才能取下工件。掉剩磁，才能取下工件。掉剩磁，才能取下工件。掉剩磁，才能取下工件。矫顽磁力矫顽磁力矫顽磁力矫顽磁力Hc：使使 B B=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，其磁滞回线和磁性物质不同，其磁滞回线和磁性物质不同，其磁滞回线和磁性物质不同，其磁滞回线和磁化曲线也不同。磁化曲线也不同。磁化曲线也不同。磁化曲线也不同。现在学习的是第15页，共55页 几种常见磁性物质的磁化曲线几种常见

20、磁性物质的磁化曲线a 铸铁铸铁 b 铸钢铸钢 c 硅钢片硅钢片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现在学习的是第16页，共55页按磁性物质的磁性能，磁

21、性材料分为三种类型：按磁性物质的磁性能，磁性材料分为三种类型：(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。一般用来制一般用来制一般用来制一般用来制造电机、电器及变压器等的铁心。常用的有铸铁、硅钢、造电机、电器及变压器等的铁心。常用的有铸铁、硅钢、造电机、电器及变压器等的铁心。常用的有铸铁、硅钢、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。坡莫合金即铁氧体等。坡莫合金即铁氧体等。坡莫合金即铁氧体等。(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

22、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)矩磁材料矩磁材料 具有较小的矫顽磁力和较大的剩磁，磁滞回线接近具有较小的矫顽磁力和较大的剩磁，磁滞回线接近具有较小的矫顽磁力和较大的剩磁，磁滞回线接近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。矩形，稳定性良好。矩形，稳定性良好。矩形，稳定性良好。在计算机和控制系统中用作记忆在计算机和控制系统中

23、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。元件、开关元件和逻辑元件。常用的有镁锰铁氧体等。现在学习的是第17页，共55页6.1.3 磁路的分析方法磁路的分析方法磁路的欧姆定律是分析磁路的基本定律磁路的欧姆定律是分析磁路的基本定律磁路的欧姆定律是分析磁路的基本定律磁路的欧姆定律是分析磁路的基本定律 环形线圈如图，其中媒质是均环形线圈如图，其中媒质是均 匀的，磁导率匀的，磁导率为为为为 ，试计算线圈内部试计算线圈内部试计算线圈内部试计算线圈内部 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

24、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，则有，则有，则有，则有1.引例引例S Sx x HHx xI IN N匝匝匝匝现在学习的是第18页，共55页式中：式中：F=NIF=NI 为磁通势，由其产生磁通；为磁通势，由其产生磁通；为磁通势，由其产生磁通；为磁通势，由其产生磁通；R Rmm 称为磁阻，表示磁路对磁通的阻碍作用；称为磁阻，表示磁路对磁通的阻碍作用；l l 为磁路的平均长度；为磁路的平均长度；S S 为磁路的截面积。为磁路的截面积。为磁路的截面积。为磁路的截面积。2.2.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 若某磁路的磁通为若某磁路的磁通为若某磁

25、路的磁通为若某磁路的磁通为，磁通势为磁通势为磁通势为磁通势为F F ，磁阻为，磁阻为Rmm，则，则即有：即有：即有：即有：此即此即此即此即磁路的欧姆定律。磁路的欧姆定律。现在学习的是第19页，共55页3.磁路与电路的比较磁路与电路的比较 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现在学习的是第20页，共55页6.2 交流铁心线圈电路交流铁心线圈电路6.2.1

26、电磁关系电磁关系 +e+e+uNi（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。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。线圈线圈线圈线圈铁心铁心铁心铁心 i i，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。现在学习的是第21页，共55页6.2.2 电压电流关系电压电流关系根据根据根据根据KVL:+ee uNi式中：式中：式中：式中：R是线圈导线的电阻是线圈导线

27、的电阻是线圈导线的电阻是线圈导线的电阻 L 是漏磁电感是漏磁电感 当当当当 u u 是正弦电压时是正弦电压时，其它各电压、电流、电动势可，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：视作正弦量，则电压、电流关系的相量式为：现在学习的是第22页，共55页设主磁通设主磁通 则则有效值有效值 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X （或漏磁通（或漏磁通（或漏磁通（或漏磁通 ）较小，其电）较小，其电压降也较小，与主磁电动势压降也较小，与主磁电动势 E 相比可忽略，相比可忽略，故有故有故有故有式中：式中：式中：式中：B Bm是是铁心中磁感应强度的最

28、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T；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。现在学习的是第23页，共55页6.2.3 功率损耗功率损耗 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.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R上的功率损耗称铜损，用上的功率损耗称铜损，用

29、P Pcu cu 表示。表示。表示。表示。Pcu cu=RIRI2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 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(PFeFe)在交流铁心线圈中，处于交变磁通下的铁心内的在交流铁心线圈中，处于交变磁通下的铁心内的功率损耗称铁损，用功率损耗称铁损，用 P PFeFe 表示。它与铁心内磁感应强度表示。它与铁心内磁感应强度的最大值的最大值Bm的平方成正比。的平方成正比。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。

30、+ui现在学习的是第24页，共55页（1 1）磁滞损耗（）磁滞损耗（P Ph）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(Ph)。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滞回线的面积和磁场交变的频率 f。O OHB 磁滞损耗转化为热能，引起铁磁滞损耗转化为热能，引起铁磁滞损耗转化为热能，引起铁磁滞损耗转化为热能，引起铁心发热。心发热。心发热。心发热。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。变压器和电机选用磁滞回线狭小的磁性材料

31、制作铁心。变压器和电机选用磁滞回线狭小的磁性材料制作铁心。变压器和电机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。中使用的硅钢等材料的磁滞损耗较低。中使用的硅钢等材料的磁滞损耗较低。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。现在学习的是第25页，共55页(2)(2)涡流损耗（涡流损耗（涡流损耗（涡流损耗（Pe）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。涡流涡流涡流涡流：交变磁通在铁心内产生感应交变磁通在铁心内产生感应交变磁通在铁心内产生感应交变磁通在

32、铁心内产生感应电动势和电流，称为涡流。涡流在垂直电动势和电流，称为涡流。涡流在垂直电动势和电流，称为涡流。涡流在垂直电动势和电流，称为涡流。涡流在垂直于磁通的平面内环流。于磁通的平面内环流。于磁通的平面内环流。于磁通的平面内环流。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（通常由于硅提高铁心的电阻率（通常由于硅钢片）。铁心用彼此绝缘的钢片叠钢片）。铁心用彼此绝缘的钢片叠成，把涡流限制在较小的截面内。成，把涡流限制在较小的截

33、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：现在学习的是第26页，共55页6.3 变压器变压器 变压器是一种常见的电气设备，在电力系统和电子线路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。中应用广泛。变电压：变电压：电力系统电力系统 变阻抗：变阻抗：电子线路中的阻抗匹配电子线路中的阻抗匹配变电流：变电流：电流互感器电流互感器 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=UI cos 及负载功及负载功率因数率因

34、数cos 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）6.3.1 概述概述U I P =I RlI S现在学习的是第27页，共55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：发电厂发电厂10.5kV输电线输电线220kV升压升压仪器仪器36V降压降压实验室实验室380/220V降压降压变电站变电站 10kV降压降压降压降压现在学习的是

35、第28页，共55页单相变压器单相变压器+Z Z 变压器的结构变压器的结构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：一次绕组一次绕组二次绕组二次绕组由高导磁硅钢片叠成由高导磁硅钢片叠成厚厚0.35mm 或或 0.5mm铁心铁心变压器的电路变压器的电路一次一次绕组绕组N1二次二次绕组绕组N2铁心铁心现在学习的是第29页，共55页变压器的结构变压器的结构现在学习的是第30页，共55页变压器的分类变压器的分类电压互感器电压互感器 电流互感器电流互感器 按用途分按用途分电力变压器电力变压器(输配电用输配电用)仪用变压器仪用变压器 整流变压器整流变压器 按相数分按相数分三相变压器三相变压

36、器 单相变压器单相变压器 按制造方式按制造方式壳式壳式心式心式变压器符号变压器符号现在学习的是第31页，共55页6.3.2 变压器的工作原理变压器的工作原理 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。单相变压器单相变压器+Z Z 一次一次绕组绕组N1二次二次绕组绕组N2铁心铁心现在学习的是第32页，共55页(1)空载运行情况空载运行情况1.1.电磁关系电磁关系一次侧接交流电源，一次侧接交流电源，二次侧开路。二次侧开路。+1 i0(i0N1)1空载时，空载时，铁心中主铁心中主磁通磁通 是是由一次绕由一次绕组磁通势组磁通势产生的。产生的。现在学习的是第

37、33页，共55页(2)带负载运行情况带负载运行情况1.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。+1 1i1(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、二次绕组磁次、二次绕组磁通势共同产生的通势共同产生的合成磁通。合成磁通。2i2+e2+e 2+u2 Z Z 现在学习的是第34页，共55页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）有效值有效值有效值有效值:同同同同 理：理：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 则则(1)(1)一次、二次侧主磁通感应电动势

38、一次、二次侧主磁通感应电动势现在学习的是第35页，共55页根据根据KVL：变压器一次侧等效电路如图变压器一次侧等效电路如图 由于电阻由于电阻 R1 和感抗和感抗 X1 1(或漏磁通或漏磁通)较小较小,其两端的电其两端的电压也较小压也较小,与主磁电动势与主磁电动势 E1 1比较可忽略不计，比较可忽略不计，则则+(2)(2)一次、二次侧电压一次、二次侧电压一次、二次侧电压一次、二次侧电压式中式中式中式中 R1 为为一次侧一次侧绕组的电阻绕组的电阻;X1=L 1 1 为为一次侧一次侧绕组的感抗绕组的感抗绕组的感抗绕组的感抗(漏磁感抗，由漏磁产漏磁感抗，由漏磁产生生)。现在学习的是第36页，共55页（

39、匝比）（匝比）K为变比为变比对二次侧，对二次侧，对二次侧，对二次侧，根据根据KVL：结论：改变匝数比，就能改变输出电压。结论：改变匝数比，就能改变输出电压。式中式中 R2 为为二次二次绕组的电阻绕组的电阻;X2=L 2 2 为为二次二次绕组的感抗；绕组的感抗；为为二次二次绕组的端电压。绕组的端电压。变压器空载时变压器空载时:+u2+i1 1i2+e2+e 2 2式中式中式中式中U20为变压器空载电压。为变压器空载电压。故有故有现在学习的是第37页，共55页三相电压的变换三相电压的变换(1)(1)三相变压器的结构三相变压器的结构三相变压器的结构三相变压器的结构高压绕组：高压绕组：U2、V2、W2

40、:尾端尾端U1、V1、W1:首端首端低压绕组：低压绕组：u1、v1、w1:首端首端u2、v2、w2:尾端尾端(2)(2)三相变压器的联结方式三相变压器的联结方式三相变压器的联结方式三相变压器的联结方式联结方式联结方式联结方式联结方式：高压绕组接法高压绕组接法低压绕组接法低压绕组接法三相配电变压器三相配电变压器动力供电系统（井下照明）动力供电系统（井下照明）高压、超高压供电系统高压、超高压供电系统常用接法常用接法常用接法常用接法:U1U2u1u2V1V2v1v2W1W2w1w2现在学习的是第38页，共55页1)1)三相变压器三相变压器Y/Y0联结联结线电压之比：线电压之比：线电压之比：线电压之比

41、：U1+V2W3w1+v1u1现在学习的是第39页，共55页2)三相变压器三相变压器Y Y0/联结联结联结联结线电压之比：线电压之比：线电压之比：线电压之比：U1+V1W1u1v1w1现在学习的是第40页，共55页3.电流变换电流变换电流变换电流变换(一次、二次侧电流关系一次、二次侧电流关系一次、二次侧电流关系一次、二次侧电流关系)有载运行有载运行 即：铁心中主磁通的最大值即：铁心中主磁通的最大值即：铁心中主磁通的最大值即：铁心中主磁通的最大值 m在变压器空载和有载在变压器空载和有载时基本是恒定的。时基本是恒定的。不论变压器空载还是不论变压器空载还是有载，一次绕组上的阻有载，一次绕组上的阻抗压

42、降均可忽略，故有抗压降均可忽略，故有当当U1 1、f 不变，则不变，则 m m 基本不变，近于常数。基本不变，近于常数。空载：空载：有载：有载：+|Z|+现在学习的是第41页，共55页一般情况下：一般情况下：I0 (23)%I1N 很小可忽略。很小可忽略。或或结论：一次、二次侧电流与匝数成反比。结论：一次、二次侧电流与匝数成反比。或：或：1.1.提供产生提供产生提供产生提供产生 m的磁势的磁势的磁势的磁势2.提供用于补偿提供用于补偿 作用作用 的磁势的磁势可得磁势平衡式：可得磁势平衡式：空载磁势空载磁势有载磁势有载磁势现在学习的是第42页，共55页4.阻抗变换阻抗变换由图可知：由图可知：结论：

43、结论：变压器一次侧的等效阻抗模，为二次侧变压器一次侧的等效阻抗模，为二次侧所带负载的阻抗模的所带负载的阻抗模的K 2 倍。倍。+现在学习的是第43页，共55页(1)变压器的匝数比应为变压器的匝数比应为变压器的匝数比应为变压器的匝数比应为：解解解解:例例1:如图，交流信号源的电动如图，交流信号源的电动势势 E=120V，内阻，内阻 R 0=800，负载为扬声器，其等效电阻负载为扬声器，其等效电阻为为RL=8。要求。要求:(1)当当RL折算折算到原边的等效电阻到原边的等效电阻 时，时，求变压器的匝数比和信号源输求变压器的匝数比和信号源输出的功率；（出的功率；（2）当将负载直）当将负载直接与信号源联

44、接时接与信号源联接时,信号源输出信号源输出多大功率？多大功率？R0+RL信号源信号源+R0RL现在学习的是第44页，共55页信号源的输出功率：信号源的输出功率：电子线路中，常利用阻抗匹配实现最大输出功率。电子线路中，常利用阻抗匹配实现最大输出功率。电子线路中，常利用阻抗匹配实现最大输出功率。电子线路中，常利用阻抗匹配实现最大输出功率。结论：接入变压器以后，输出功率大大提高。结论：接入变压器以后，输出功率大大提高。结论：接入变压器以后，输出功率大大提高。结论：接入变压器以后，输出功率大大提高。原因：原因：满足了最大功率输出的条件：满足了最大功率输出的条件：（2）将负载直接接到信号源上时）将负载直

45、接接到信号源上时，输出功率输出功率为：为：现在学习的是第45页，共55页1)变压器的型号变压器的型号5.变压器的铭牌和技术数据变压器的铭牌和技术数据变压器的铭牌和技术数据变压器的铭牌和技术数据S J L 1000/10 变压器额定容量变压器额定容量(KVA)铝线圈铝线圈 冷却方式冷却方式J:油浸自冷式油浸自冷式F:风冷式风冷式相数相数S:三相三相D:单相单相 高压绕组的额定电压高压绕组的额定电压(KV)现在学习的是第46页，共55页2)2)额定值额定值额定电压额定电压额定电压额定电压 U U1N、U2N2N 变压器二次侧开路（空载）时，一次、二次侧绕组变压器二次侧开路（空载）时，一次、二次侧绕

46、组允许的电压值允许的电压值单相：单相：U1N，一次侧电压，一次侧电压，U2N，二次侧空载时的电压，二次侧空载时的电压三相：三相：U1N、U2N，一次、二次侧的线电压，一次、二次侧的线电压 额定电流额定电流额定电流额定电流 I1N1N、I I2N 变压器满载运行时，一次、二次侧绕组允许的电流值。变压器满载运行时，一次、二次侧绕组允许的电流值。变压器满载运行时，一次、二次侧绕组允许的电流值。变压器满载运行时，一次、二次侧绕组允许的电流值。单相：一次、二次侧绕组允许的电流值单相：一次、二次侧绕组允许的电流值三相：一次、二次侧绕组线电流三相：一次、二次侧绕组线电流现在学习的是第47页，共55页 额定容

47、量额定容量 S SN 传送功率的最大能力。传送功率的最大能力。传送功率的最大能力。传送功率的最大能力。单相：单相：三相：三相：容量容量 S SN 输出功率输出功率输出功率输出功率 P P2 2 一次侧输入功率一次侧输入功率 P1 输出功率输出功率输出功率输出功率 P P2注意：变压器几个功率的关系注意：变压器几个功率的关系(单相单相单相单相)效率效率容量：容量：一次侧输入功率：一次侧输入功率：输出功率：输出功率：变压器运行变压器运行时的功率取时的功率取决于负载的决于负载的性质性质2)额定值额定值现在学习的是第48页，共55页6.3.3 变压器的外特性与变压器的外特性与效率效率1.1.变压器的外

48、特性变压器的外特性 当一次侧电压当一次侧电压 U U1和负载功率因数和负载功率因数和负载功率因数和负载功率因数 cos 2保持不变时，二保持不变时，二保持不变时，二保持不变时，二次侧输出电压次侧输出电压次侧输出电压次侧输出电压 U U2和输出电流和输出电流 I2的关系，的关系，的关系，的关系，U2=f f(I I2)。U U20：一次侧加额定电：一次侧加额定电压、二次侧开路时，二压、二次侧开路时，二次侧的输出电压。次侧的输出电压。一般供电系统希望要硬特性（随一般供电系统希望要硬特性（随一般供电系统希望要硬特性（随一般供电系统希望要硬特性（随I2的变化，的变化，的变化，的变化，U2 2 变化不变

49、化不大），电压变化率约在大），电压变化率约在5%5%左右。左右。左右。左右。电压变化率：电压变化率：电压变化率：电压变化率：coscos 2=0.8=0.8(感性）感性）感性）感性）U2I2U20I2Ncoscos 2=1=1O现在学习的是第49页，共55页2.变压器的效率变压器的效率变压器的效率变压器的效率()变压器的损耗包括两部分：变压器的损耗包括两部分：铜损铜损铜损铜损 (P PCu)：绕组导线电阻的损耗。与负载大小（正比绕组导线电阻的损耗。与负载大小（正比绕组导线电阻的损耗。与负载大小（正比绕组导线电阻的损耗。与负载大小（正比于电流平方）有关。于电流平方）有关。于电流平方）有关。于电流

50、平方）有关。铁损铁损铁损铁损(P PFe)：变压器的效率为变压器的效率为变压器的效率为变压器的效率为一般一般一般一般 95959595%,负载为额定负载的负载为额定负载的(50(50(50(5075)%时时时时,最大。最大。最大。最大。输出功率输出功率输出功率输出功率输入功率输入功率输入功率输入功率磁滞损耗：磁滞损耗：涡流损耗涡流损耗它与铁心内磁感应强度的它与铁心内磁感应强度的最大值最大值B Bm的平方成正比。与的平方成正比。与的平方成正比。与的平方成正比。与负载大小无关。负载大小无关。负载大小无关。负载大小无关。现在学习的是第50页，共55页例例:有一带电阻负载的三相变压器，其额定数据如下：