电工基础与电气测量.ppt
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1、电工基础n n第一章第一章第一章第一章 基础知识基础知识基础知识基础知识 n n第二章第二章第二章第二章 直流电路直流电路直流电路直流电路n n第三章第三章第三章第三章 正弦交流电路正弦交流电路正弦交流电路正弦交流电路n n第四章第四章第四章第四章 三相电路三相电路三相电路三相电路n n第五章第五章第五章第五章 磁路与变压器磁路与变压器磁路与变压器磁路与变压器上一页下一页返 回http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 第第5 5章章 磁路与变压器磁路与变压器n n5.1 5.1 变压器的工作原理变压器的工作原理n n5.2 5.2 变压器的应用变压器的应用n n5.4 5.4 磁路
2、在其他方面的应用磁路在其他方面的应用上一页下一页返 回http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 实例引入:市电给实例引入:市电给6V6V小灯泡供电方案小灯泡供电方案(a)电阻器分压供电方案电阻器分压供电方案 (b)变压器降压供电方案变压器降压供电方案 图图5.1 两种供电方案两种供电方案上一页下一页返 回http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 5.1 5.1 变压器的工作原理变压器的工作原理n n5.1.1 5.1.1 分类及型号分类及型号n n1.1.按电压的升降分类:有升压变压器和降压变按电压的升降分类:有升压变压器和降压变压器两种。压器两种。n n2.2.按相数
3、分类:有单相变压器、三相变压器及按相数分类:有单相变压器、三相变压器及多相变压器。多相变压器。上一页下一页返 回http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 n n3.3.按用途分类:有用于供配电系统中的电力变压器;有按用途分类:有用于供配电系统中的电力变压器;有用于测量和继电保护的仪用变压器(电压互感器和电用于测量和继电保护的仪用变压器(电压互感器和电流互感器);有产生高电压供电设备的耐压试验用的流互感器);有产生高电压供电设备的耐压试验用的试验变压器;有电炉变压器、电焊变压器和整流变压试验变压器;有电炉变压器、电焊变压器和整流变压器等特殊用途的变压器。器等特殊用途的变压器。n n4
4、.4.按冷却方式及冷却的介质分类:有以空气冷却的干式按冷却方式及冷却的介质分类:有以空气冷却的干式变压器;有以油冷却的油浸变压器;有以水冷却的水变压器;有以油冷却的油浸变压器;有以水冷却的水冷式变压器。冷式变压器。上一页下一页返 回http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 目前我国生产的中小型变压器主要目前我国生产的中小型变压器主要有有S S5 5、SLSL5 5、SFSF5 5、SZSZ5 5、SZLSZL5 5等系列。这些符号的含义是:等系列。这些符号的含义是:SS三相;三相;DD单相;单相;FF风冷;风冷;WW水冷;水冷;ZZ有载调压;有载调压;LL铝线圈变压器。铝线圈变压器
5、。例如某变压器型号为例如某变压器型号为S S L L 7 7500500/1010 高压侧电压高压侧电压10kV10kV 额定容量额定容量S SN N=500kVA=500kVA 设计序号为设计序号为7 7 铝线圈铝线圈 三相变压器三相变压器上一页下一页返 回http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 5.1.2 5.1.2 变压器的结构变压器的结构(a)结构示意图结构示意图 (b)符号符号图图5.2 变压器结构示意图及表示符号变压器结构示意图及表示符号上一页下一页返 回http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛(a)口型口型 (b)EI型型 (c)F型型 (d)C型型 图
6、图5.3 变压器的铁芯变压器的铁芯上一页下一页返 回http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 (a)芯式变压器芯式变压器 (b)壳式变压器壳式变压器图图5.4 变压器的结构形式变压器的结构形式上一页下一页返 回http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 5.1.3 5.1.3 变压器的额定值变压器的额定值 变压器的额定值是保证变压器能够长期可变压器的额定值是保证变压器能够长期可靠地运行工作,并且有良好的工作性能的技术靠地运行工作,并且有良好的工作性能的技术限额,它也是厂家设计制造和试验变压器的依限额,它也是厂家设计制造和试验变压器的依据,其内容包括以下几个方面:据,其内容
7、包括以下几个方面:上一页下一页返 回http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 1.1.额定电压额定电压U U1N1N/U/U2N2Nn nU U1N1N、U U2N2N分别为原、副边额定电压,是指变压分别为原、副边额定电压,是指变压器空载时端电压的保证值,以有效值表示,对器空载时端电压的保证值,以有效值表示,对三相变压器来说,均指线电压,单位三相变压器来说,均指线电压,单位是是V V或或kVkV。上一页下一页返 回http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 2.2.额定电流额定电流I I1N1N/I/I2N2Nn nI I1N1N和和I I2N2N分别为原、副边额定电流,
8、是指变压器分别为原、副边额定电流,是指变压器连续运行时原、副绕组允许通过的最大电流有连续运行时原、副绕组允许通过的最大电流有效值。三相变压器的额定电流是指线电流,单效值。三相变压器的额定电流是指线电流,单位为位为A A。上一页下一页返 回http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 3.3.额定容量额定容量S SNNn nS SN N是变压器在额定状态下的电功率输出能力。单是变压器在额定状态下的电功率输出能力。单位以位以V V A A或或kVkV A A表示。表示。n n对于单相变压器对于单相变压器S SN N=U=U1N1NI I1N1N=U=U2N2NI I2N2N (5-15-1
9、)n n对于三相变压器对于三相变压器 S SN N=U=U1N1NI I1N1N=U=U2N2NI I2N2N(5-25-2)上一页下一页返 回http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 4.4.额定频率额定频率f fNNn n是指变压器应接入的电源频率。我国电力系统是指变压器应接入的电源频率。我国电力系统的标准频率为的标准频率为50Hz50Hz。上一页下一页返 回http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 例例例例5-15-1 某照明变压器的额定容量为某照明变压器的额定容量为500V500V A A,额定电压为额定电压为220V/36V220V/36V。求:求:(1 1)
10、原、副边的额定电流;)原、副边的额定电流;(2 2)在副边最多可接)在副边最多可接36V36V、100W100W的白炽灯几盏?的白炽灯几盏?解解解解:(1 1)原边额定电流)原边额定电流 I I1N1N=S=SN N/U/U1N1N=500/220=2.27A=500/220=2.27A 副边额定电流副边额定电流 I I2N2N=S=SN N/U/U2N2N=500/36=13.9A=500/36=13.9A (2 2)每盏白炽灯的额定电流每盏白炽灯的额定电流 I IN N=P/U=100/36=2.78A=P/U=100/36=2.78A 最多允许接白炽灯的盏数为最多允许接白炽灯的盏数为13
11、.9/2.78=513.9/2.78=5盏盏上一页下一页返 回http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 5.1.4 5.1.4 工作原理工作原理1 1磁动磁动势势F F F=N F=N1 1i i1 1 (5-35-3)磁通就是由它产生的,它的单位是安培磁通就是由它产生的,它的单位是安培(A A)。)。2 2磁通磁通 磁通是指通过与磁场方向垂直的某一面积上的磁力线磁通是指通过与磁场方向垂直的某一面积上的磁力线总数,它的国际单位是总数,它的国际单位是WbWb,以前在工程上有时用电磁以前在工程上有时用电磁制单位制单位MMX X,则有他们之间的换算公式则有他们之间的换算公式 1Wb=10
12、1Wb=108 8MMX X =F/=F/R Rmm (5-45-4)式(式(5-45-4)在形式上与电路的欧姆定律相似,式)在形式上与电路的欧姆定律相似,式中中R Rmm为为磁阻。磁阻。上一页下一页返 回http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 表表5-15-1磁路与电路的对比磁路与电路的对比 磁路磁路电路电路磁动势F=IN电动势E磁通电流I磁感应强度B=/S电流密度J=I/S磁阻Rm=l/S电阻R=l/S磁导率电阻率上一页下一页返 回http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 3 3磁感应强度磁感应强度B BB=B=/S /S (5-55-5)如果磁场内各点的磁感应强
13、度如果磁场内各点的磁感应强度B B大小相等,大小相等,方向相同,这样的磁场则称为均匀磁场。方向相同,这样的磁场则称为均匀磁场。上一页下一页返 回http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 4 4磁导率磁导率 n n磁导率磁导率 是表征物质导磁能力的物理量,它表是表征物质导磁能力的物理量,它表明了物质对磁场的影响程度。明了物质对磁场的影响程度。表5-2 主要导磁物质的相对磁导率 物质r(H/m)物质r(H/m)空气1000 000 365硅钢片103铝1000 214坡莫合金104上一页下一页返 回http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 5 5磁场强度磁场强度H Hn n
14、磁场强度磁场强度H H也是表征磁场强弱和方向的物理量,也是表征磁场强弱和方向的物理量,但它不包括磁介质因磁化而产生的磁场,它的但它不包括磁介质因磁化而产生的磁场,它的国际单位国际单位是是A/mA/m。故故 H=B/H=B/(5-75-7)上一页下一页返 回http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 图5.5 磁性媒质的磁化曲线 上一页下一页返 回http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 5.1.5 5.1.5 铁磁材料的磁性能铁磁材料的磁性能n n1 1高导磁性高导磁性 (a)磁化前磁化前 (b)磁化后磁化后图图5.6 铁磁材料的磁化铁磁材料的磁化上一页下一页返 回htt
15、p:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 n n2 2磁饱和性磁饱和性n n3 3磁滞性磁滞性图图5.7 磁滞回线磁滞回线上一页下一页返 回http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 5.2 5.2 变压器的应用变压器的应用n n5.2.1 5.2.1 空载运行和电压变换空载运行和电压变换 图图5.8 变压器的空载运行变压器的空载运行上一页下一页返 回http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 n n由法拉第电磁感应定律可得由法拉第电磁感应定律可得 ,(5-85-8)n ne e1 1,e e2 2的有效值分别为的有效值分别为n n E E1 1=4.44fN=4.4
16、4fN1 1mm,E E2 2=4.44fN=4.44fN2 2m m (5-95-9)n n式中式中f f为交流电源的频率为交流电源的频率,mm为主磁通的最大值。为主磁通的最大值。上一页下一页返 回http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 若略去漏磁通的影响,不考虑绕组上电阻若略去漏磁通的影响,不考虑绕组上电阻的压降,则可认为原、副绕组上电动势的有效的压降,则可认为原、副绕组上电动势的有效值近似等于原、副绕组上电压的有效值,即值近似等于原、副绕组上电压的有效值,即 U U1 1EE1 1,U U2020EE2 2将式(将式(5-95-9)代入,得)代入,得 (5-105-10)上
17、一页下一页返 回http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 由式(由式(5-105-10)可见,变压器空载运行时,原、)可见,变压器空载运行时,原、副绕组上电压的比值等于两者的匝数比,这个比副绕组上电压的比值等于两者的匝数比,这个比值值K K称为变压器的变压比或变比。当原、副绕组称为变压器的变压比或变比。当原、副绕组匝数不同时,变压器就可以把某一数值的交流电匝数不同时,变压器就可以把某一数值的交流电压变换为同频率的另一数值的电压,这就是变压压变换为同频率的另一数值的电压,这就是变压器的电压变换作用。当原绕组匝数器的电压变换作用。当原绕组匝数N N1 1比副绕组匝比副绕组匝数数N N2
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