天津大学电工.pptx

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1、2、磁场的各个基本物理量也适合磁路。B、H、Rm3磁路与电路往往是相关联的，因此我们也要研究磁路和电路的 关系及磁和电的关系。5作为应用实例讨论变压器和电磁铁。4分析与计算磁路的基本方法。磁化过程相当复杂 并具有明显的非线性6讨论三相异步电动机的结构与特性。7低压控制电器和基本继电控制电路。第1页/共34页15-1 磁 路一、概念励磁电流空气隙铁芯磁路：磁通集中的局部空间主磁通经过铁芯、空气气隙而形成的闭合通路为磁路漏磁通：散布在外的磁通主磁通：集中的磁通线圈Niu_+二、安培环路定律对于一般环路：对于线圈：录:i 磁化磁带放:e i第2页/共34页三、磁路的欧姆定律材料一样、面积一样磁路是由

2、若干段均匀磁场组合而成。Niu-磁阻第k段磁路:-磁动势-磁路欧姆定律第3页/共34页iu_+N=NIRm1+Rm2+Rm3+Rm4=mFNI=11lH22lH13H24H=+kmkRNI=(磁路 KVL)=0(磁路 KCL)N3N2N11 磁路节点2 3 第4页/共34页铸钢铸铁硅钢片0.21.4200120040060080010000.40.60.81.01.2H(安/米)B(特斯拉)三种导磁材料的磁化曲线i受交变磁势激励时的导磁材料的磁化曲线BHBrHc-Hc-Br空心线圈铁心线圈NI第5页/共34页四、磁阻概念的应用1.电感线圈所以，有铁芯的线圈无铁芯的线圈2.空气气隙的影响铁芯：空

3、气隙：则LiLuL+_+_eL第6页/共34页15-2 铁芯线圈线圈-电路问题 铁芯-磁路问题一、直流励磁INU_+1 电路问题2磁路问题I 不变*对电路无影响U一定 I一定（由于线圈做好后，R一定），N一定*Fm=IN恒定特性：第7页/共34页3.例 直流电磁铁通电瞬间：通电后(吸合后)：所以吸合后：所以 直流电磁铁动作平稳，适合动作频繁的机构。IHB省电IU_+(牛顿)N第8页/共34页二、交流励磁1 恒磁通特性达到电平衡。iNu_+e+_忽略R，则有 N一定，f 一定，当U 一定时，m 一定 电流I为非正弦第9页/共34页2.例 交流电磁铁通电瞬间：通电后(吸合后)：所以吸合后：所以 交

4、流不适合动作频繁的机构。衔铁长时间受阻线圈就会烧毁。Niu_+(牛顿)dRmFmi第10页/共34页3交流励磁功率P1)磁滞损耗Ph2)涡流损耗PePe=Ke f 2Bm2Ph=Kh fBmn硅钢 硅钢片感应式仪表4)铁芯线圈交流电路的有用功率PP=IUcos=Pcu+PFe=I2R+PFe3)铁芯损耗-铁损PFePFe=P h+Pe第11页/共34页直流电磁铁 和交流电磁铁 第12页/共34页ZL15-3 变压器一、结构原理1.工作原理 理想变压器（忽略损耗、磁饱和、漏磁通）P1=P 2i2N2i2u1i1i1N1同名端(同极端):1与3、2与4 为合成磁通SN11243N2u1_+e1 +

5、_ i1 原边副边e2 +_u2_+i22.变压比(电压变换)第13页/共34页3.变流比磁势平衡方程式：其相量形式:变压器中电流的大小由负载确定ZLSN11243N2u1_+e1 +_ i1 原边副边e2 +_u2_+i2第14页/共34页4.阻抗比 通过变压器的变换阻抗的作用，可实现“阻抗匹配”I1I2I1U1+_U2+_U1+_RL*第15页/共34页 一正弦信号源的电动势US=5V，RS=1000,负载电阻RL=40.举例1)负载若直接与信号源连接RL=4%RSU1 4%US=0.19VP=0.001W_+_+2)通过变压器将信号源与负载连在一起_+i)若 Ku=10则 RL*=100

6、 RL=4RSU1=4V P1=0.04Wii)若Ku=100，则 RL*=1002 RL U1 5V但 P1=0.0625mW考虑P则 RL*=RS 阻抗匹配Ku若Pmax_+第16页/共34页二、变压器的额定值1.额定电流I1N、I2N：长期通过的最大电流2.额定电压U1N:在额定运行条件下,原边正常工作电压3.额定容量SN：SN=INUNSN表征变压器的传输能力变压器没有额定功率额定电压 U2N：在U1N条件下,副边的空载电压。受铁心饱和度的限制.配置变压器S!第17页/共34页三、变压器的运行特性1.U2随负载I2的增大而降低2.功率与效率 P1=P2+PFe+PCu 副边开路1)功率

7、U1=U1N时，测得原边侧功率为铁损 副边短路I2=I2N，原边侧功率为满载下的铜损铁损可看为常数2)效率 PCu=PFe时，maxZLN1N2u1_+i1 原边副边u2_+i2第18页/共34页3.举例 一个40KVA的单相变压器，副边开路，原边侧的输入功率为2KW，当副边短路，满载下的功率为4KW，计算下列条件下变压器的效率。1)满载 2)50%负载，功率因数为0.8(滞后)解：PFe=2KW，PCu=4KW (满负荷)1)cos 2=1 P2=401=40KW2)cos 2=0.8 P2=400.5 0.8=16KWPCu=0.52 4=1 KWX2 4=2X=0.707当负载为满载的7

8、0.7%时，变压器的 max设 max时的负载为满载的 X此时PCu=Pfe=2KW?负载为多大时，变压器的效率最高?第19页/共34页四、三相变压器某三相变压器，SN=50KVA，U1N=10000V，U2N=400V，绕组接法Y/，求：1)I1N，I2N ；2)I1P，I2P，U1P，U2P ；3)原、副边线电压之比1)理想变压器解：2)原边Y:副边:S1N=S2N=SN第20页/共34页3)原副边线电压之比Y/：Y/Yo：第21页/共34页1、三相电力变压器 N22、自耦变压器 N1N2N2N2N2第22页/共34页3、仪用交流互感器电流互感器电压互感器 图15-1-14 电流互感器原理

9、图 图15-1-15 电压互感器原理图第23页/共34页4、整流变压器 V/1u1MuoMuou2u1u2uouCuDkLR(a)电容滤波电路;(b)输入、输出波形第24页/共34页NiuN3N2N1磁路节点ZLN1N2u1_+i1 原边副边u2_+i2第25页/共34页思考题 1、有a、b、c三个几何尺寸相同的环形磁路，均绕有N匝线圈，线圈通入相同电流。磁路a由铸铁材料构成，磁路b由铸钢材料构成，磁路c由铸铁材料构成但留有一小段气隙，试问：(1)磁感应强度 Ba Bb ;磁感应强度B相等，磁场强度H不相等。(1)磁路a与磁路b中的磁感应强度是否相等？磁场强度是否相等？(3)相等，都是 NI。

10、Rmb Rma ma mc ;Bb Ba Bc(2)(2)磁路c铁心中的磁场强度与气隙中的磁场强度是否相等？磁感应强度相等？(3)沿三个磁路的中心线闭合环路对磁场强度的积分值各为何值？它们相等？解：+_U+_Ua 铸铁b 铸钢c 铸铁有气隙+_U磁场强度 Ha=Hb ;见P248第26页/共34页铸钢铸铁硅钢片0.21.4200120040060080010000.40.60.81.01.2H(安/米)B(特斯拉)三种导磁材料的磁化曲线第27页/共34页2、如图所示磁路，保持励磁电流的频率和电压不变试问：(1)励磁匝数不变，磁路的截面增大一倍，励磁电流有何变化？所以，励磁电流减为原来的一半。F

11、m =NI =HK lK =RmKiu_+N当f 一定，U 一定，N一定时，m 不变S 增大一倍，Rm减少一倍（1）（2）=B S当f 一定，U 一定时，N增加一倍，则 m 减为原来一半。（3）当f 一定，U 一定，N不变时，则 m 不变拉开气隙时，Rm 增大，磁动势Fm 亦增大，励磁电流 i亦增大。(2)励磁线圈匝数增加一倍，铁心中的磁通有何变化？(3)匝数不变，衔铁拉开一个空气隙，励磁电流如何变化？第28页/共34页3上述磁路如用直流电励磁，保持励磁电压和线圈匝数不变，当磁路的截面增大一倍，试问：(1)铁心的磁通有何变化？IU_+NFm =NI =HK lK =RmK当U 一定，N一定时，

12、则励磁电流 I、和磁动势 Fm 不变S 增大一倍，Rm减少一倍（1）（2）=B S有气隙时，S 增大，导致 Rm 增加很小，所以磁通m微量增加，几乎不变。磁通m 增大一倍。励磁电流 I、和磁动势 Fm 不变 (2)若磁路的铁心与衔铁之间原有较大的空气隙，磁通的变化与问(1)有何异同？第29页/共34页4交流电磁铁线圈匝数、电流电压及铁心尺寸不变时，若气隙加大，则磁通量和电流如何变化？(注：电磁铁系指由铁心、气隙、衔铁 组成的磁路)5在电源电压一定时，交流电磁铁的吸力和行程有关吗？当f 一定，U 一定，N一定时，m 不变气隙加大时，Rm 增大，磁动势Fm 亦增大，励磁电流 i 亦增大Fm =NI

13、 =HK lK =RmK吸力和行程无关，吸力与 Bm、m 、S 有关，励磁电流 i 与行程相关IU_+N第30页/共34页6在电源电压一定时，气隙变化时，直流电磁铁的励磁电流和磁通如何变化？IU_+NFm =NI =HK lK =RmK当U 一定，N一定时，则励磁电流 I、和磁动势 Fm 不变 =B S若 增大，Rm 亦增大，m 亦减小，则 I 不变。7直流电磁铁的吸力与行程有关吗？吸力和行程有关，与 Bm、m 、S 有关，励磁电流 I 与行程无关第31页/共34页8变压器的原、副边绕阻在电路上并没有接通，工作时，它们是如何 相互影响的？9如果把大小与原边绕阻额定电压相同的直流电压加在变压器上，会产生什么结果？ZLN1N2u1_+i1 原边副边u2_+i2设L R 烧毁变压器交流电流有效值直流电流i2N2i2u1i1i1N1 为合成磁通u1 u2i1 i2P1 P2磁耦合作用第32页/共34页第33页/共34页感谢您的观看。第34页/共34页