3磁路与变压器.pptx

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1、 (2)通电螺线管的磁场-安培定则（右手螺旋定则）用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向与电流方向一致，大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向，也就是通电螺线管的N极。第2页/共35页第1页/共35页3.1 磁路基本知识 实际电路中有大量电感元件的线圈中有铁实际电路中有大量电感元件的线圈中有铁心。线圈通电后铁心就构成磁路，磁路又影响电心。线圈通电后铁心就构成磁路，磁路又影响电路。因此电工技术不仅有电路问题，同时也有磁路。因此电工技术不仅有电路问题，同时也有磁路问题。路问题。第3页/共35页第2页/共35页磁感应强度（B）1.磁感应强度磁感应强度磁感应强度B B是表征磁场中某点磁场强弱和方

2、向的物理量。均匀磁场中，与磁力线方向垂直的单位面积上的磁通，称为磁感应强度。单位：特斯拉（T T）方向：磁感线上某点的切线方向，就是该点磁感应强度的方向。第4页/共35页第3页/共35页磁通（）垂直磁力线方向的某一横截面上的磁感线的总数，称为通过该面积的磁通量，简称磁通。单位：韦伯（Wb）F第5页/共35页第4页/共35页磁导率 磁导率磁导率 表示物质的导磁性能，单位是亨表示物质的导磁性能，单位是亨/米米(H/m)(H/m)。真空的磁导率：真空的磁导率：非铁磁物质的磁导率与真空极为接近，铁磁物质的非铁磁物质的磁导率与真空极为接近，铁磁物质的磁导率远大于真空的磁导率。磁导率远大于真空的磁导率。相

3、对磁导率相对磁导率 r r ：物质磁导率与真空磁导率的比值物质磁导率与真空磁导率的比值。第6页/共35页第5页/共35页非磁性物质：非磁性物质：r1的物质，如铜、铝、橡胶、空气、塑料等。铁磁性物质：铁磁性物质：r1的物质，如铁、镍、钴、钢、合金钢、坡莫合金等。物质根据相对磁导率的不同可分为两大类物质根据相对磁导率的不同可分为两大类第7页/共35页第6页/共35页3.1.2 3.1.2 磁路的基本概念磁路的基本概念iu交流铁心线圈示意图交流铁心线圈示意图电路部分磁路部分电流通过电流通过N N匝线圈产生的磁动势：匝线圈产生的磁动势：磁动势是磁路中产生磁场的源头。磁动势是磁路中产生磁场的源头。F=N

4、 I 第8页/共35页第7页/共35页磁路欧姆定律：磁路欧姆定律：磁路欧姆定律可以用来定性的分析磁路的情况。磁路欧姆定律可以用来定性的分析磁路的情况。一个磁路中若有气隙存在，则气隙一个磁路中若有气隙存在，则气隙磁阻铁芯铁芯磁阻,磁磁路中应尽量减小非必要的空气隙路中应尽量减小非必要的空气隙.第9页/共35页第8页/共35页 具有 磁导率极高、磁化后只有正、负两个饱磁导率极高、磁化后只有正、负两个饱和状态和状态特点的铁磁材料。矩磁材料适用于制作各类存储适用于制作各类存储器记忆元件的磁芯器记忆元件的磁芯。具有 磁导率不太高、但一经磁化、能保留磁导率不太高、但一经磁化、能保留很大的剩磁且不易去磁很大的

5、剩磁且不易去磁 特点的铁磁材料。硬磁材料适用适用于制作各种人造磁体于制作各种人造磁体。如钨钢、铝镍钴合金等。具有 磁导率很高、易磁化、易去磁磁导率很高、易磁化、易去磁 特点的铁磁材料。软磁材料适用于制作各种电机电器的铁心适用于制作各种电机电器的铁心。如纯铁、硅钢等。铁磁材料的分类和用途 铁磁材料根据工程上用途的不同可分为三大类铁磁材料根据工程上用途的不同可分为三大类软磁材料软磁材料硬磁材料硬磁材料矩磁材料矩磁材料第10页/共35页第9页/共35页 磁滞现象使铁磁材料在交变磁化过程中产生磁滞损耗。铁磁材料反复磁化时，由于磁畴间相互摩擦发热而引起的能量损耗称为磁滞损耗磁滞损耗。3.2.3 3.2.

6、3 铁芯损耗铁芯损耗1.1.磁滞损耗磁滞损耗 铁损由铁损由磁滞损耗磁滞损耗和和涡流损耗涡流损耗组成，是线圈通以交流组成，是线圈通以交流电时线圈交变磁化时的铁心损耗。电时线圈交变磁化时的铁心损耗。第11页/共35页第10页/共35页1.涡流 在整块铁心的周围绕有线圈，当线圈中通以交变电流时，就会产生交变的磁场，处在该交变磁场中的铁心就要产生感应电动势和自成回路的感应电流，这种感应电流形如水中的漩涡，故称为涡流。2.涡流损耗涡流损耗涡流损耗 涡流在铁芯的电阻中造成的热量损耗。第12页/共35页第11页/共35页 根据电流的热效应，涡流通过铁芯将使铁芯发热，严重时会造成设备烧损。在交变磁场作用下，整

7、块铁芯中产生的旋涡状感应电流称为涡流涡流。涡流对电气设备有何影响？为减小涡流损耗，常用硅钢片叠压制成电机电器的铁芯。第13页/共35页第12页/共35页 涡流现象应用：高频感应炉、电度表第14页/共35页第13页/共35页3.3 变压器的基本结构和工作原理1、变压器变压器是一种能变换电压、变换电流、变换阻抗的“静止静止”电气设备电气设备。变压器在传递电能的过程中频率不变频率不变。3.3.1 变压器的基本结构变压器的基本结构2、变压器主要由、变压器主要由铁心铁心和和绕组绕组组成。铁心是变压器的磁路通路。组成。铁心是变压器的磁路通路。为了减小涡流和磁滞损耗，让更多的磁感线通过磁路，铁心为了减小涡流

8、和磁滞损耗，让更多的磁感线通过磁路，铁心用用导磁率较高而且相互绝缘的硅钢片导磁率较高而且相互绝缘的硅钢片叠装而成。叠装而成。绕组是变压器的电路部分。用具有良好绝缘性的漆包线、绕组是变压器的电路部分。用具有良好绝缘性的漆包线、纱包线或丝包线绕城的。纱包线或丝包线绕城的。为什么远距离输电采用高压输电？第15页/共35页第14页/共35页N1i10u1AXN2|ZL|u20Saxx由硅钢片叠压制成的变压器铁心磁路。变压器一次绕组（原线圈）变压器二次绕组（副线圈）变压器图形符号第16页/共35页第15页/共35页硅钢片硅钢片第17页/共35页第16页/共35页3.3.2 3.3.2 变压器的工作原理变

9、压器的工作原理（1 1）变压器的）变压器的空载空载运行与变换电压作用运行与变换电压作用N1i10u1AXN2|ZL|u20Saxx 变压器的一次侧接电源一次侧接电源，二次侧开二次侧开路路，这种运行状态称为空载空载。变压器空载时原边电流 i i1010很小很小，在铁心磁路中产生按正弦规律变化的磁通，当穿过两线圈时，分别感应电压：变压器原、副边电压变压器原、副边电压与感应电压的关系为：与感应电压的关系为：变压器原、副边电压变压器原、副边电压与感应电压的关系为：与感应电压的关系为：其中K 称为变压器的变比。显然：变压器通过改变原、通过改变原、副边的匝数即可变换电压副边的匝数即可变换电压。第18页/共

10、35页第17页/共35页（2）变压器的变压器的负载负载运行与变换电流作用运行与变换电流作用 变压器的一次侧接电源一次侧接电源，二次侧与二次侧与负载接通负载接通，这种运行状态称为负载运行负载运行。变压器负载运行时原边电流由 i i1010增增大至大至i i1 1。由恒磁通原理，负载、空载主磁通最大值不变，即前后磁动势不变为：变压器在能量传递的变压器在能量传递的过程中损耗甚小，因此：过程中损耗甚小，因此：因此因此：其中1/K 称为变压器的变流比。显然：变压器在在改改变电压的同时也改变了电变电压的同时也改变了电流，即变压器还可以变换流，即变压器还可以变换电流电流。N1i1u1AXN2|ZL|u2Sa

11、xi2第19页/共35页第18页/共35页（3）变压器的变换阻抗作用变压器的变换阻抗作用 变压器的副边所接负载为变压器的副边所接负载为|ZL|，原边，原边输入阻抗为输入阻抗为Z1时，有时，有：把变压比和变流比公式代入可得把变压比和变流比公式代入可得：变压器的阻抗变换作变压器的阻抗变换作用常用于电子电路中用常用于电子电路中。N1i1u1AXN2|ZL|u2Saxi2第20页/共35页第19页/共35页 已知某收音机输出已知某收音机输出变压器的原边匝数为变压器的原边匝数为600,副副边匝数为边匝数为30,副边接有副边接有16的扬声器，问：的扬声器，问：1.原边输入阻抗是多少原边输入阻抗是多少2.现

12、要改接成现要改接成4 扬声器，扬声器，求副绕组匝数求副绕组匝数N2应改为多应改为多少？少？例如：例如：N1i1u1AXN2|ZL|u2Saxi2第21页/共35页第20页/共35页4 4变压器的外特性变压器的外特性 输出电压随电流变化的规律输出电压随电流变化的规律为变压器的外为变压器的外特性。特性。变压器的外特性变压器的外特性就是描述输出电压u2随负载电流 i2变化的关系，即：u u2 2f f（i i2 2）u2U2Ni2I2N0cos(-2)=0.8超前超前cos2=1cos2=0.8滞后滞后输出电压随负载电流变化的程度可用输出电压随负载电流变化的程度可用电压调整率电压调整率表示：表示：电

13、压调整率电压调整率反映了变压器运行时输出电压的稳定性，是变压器的主要性能指标之一。第22页/共35页第21页/共35页 有一台变压器在接通负载后，副绕组的输出电压为有一台变压器在接通负载后，副绕组的输出电压为5700V，他电压调，他电压调整率为整率为4.8%。求二次绕组的额定电压。求二次绕组的额定电压U2N是多少？是多少？例如：例如：第23页/共35页第22页/共35页变压器的损耗和效率变压器的损耗和效率（1）损耗铁损耗铁损耗包括磁滞损耗磁滞损耗和涡流损耗涡流损耗。电力变压器的效率95%99%。（2）效率负载吸收的有功功率第24页/共35页第23页/共35页变压器的额定值变压器的额定值（1）额

14、定电压U1N、U2NU1N一次侧绕组电压的额定值。U2N一次侧绕组加额定电压，二次侧绕组的空载电压。三相变压器中，额定电压指线电压。（2）额定电流I1N、I2N在一次侧绕组额定电压U1N 的作用下，一次、二次绕组允许长期通过的最大电流值。三相变压器中，额定电流指线电流。（3）额定容量SN在额定工作状态下，变压器的最大输出能力，以视在功率表示。单相变压器的额定容量SN=U2NI2N三相变压器的额定容量 SN=3U2NI2N。第25页/共35页第24页/共35页 有一台有一台40kVA,6400/230单相变压器，测得铁损为单相变压器，测得铁损为450W,额定负载时铜损额定负载时铜损为为1430W

15、，供照明负载用电，满载时二次侧电压为，供照明负载用电，满载时二次侧电压为220V。求：。求：（1）额定电流（）额定电流（2）额定负载时的效率）额定负载时的效率例如：例如：第26页/共35页第25页/共35页补充：三相电力变压器讯号式温度计吸湿计储油柜安全气道油表气体继电器高压套管低压套管分接开关油箱铁芯绕组放油阀门 变压器主要由变压器主要由铁芯铁芯和和绕组绕组两大部分构成。铁芯两大部分构成。铁芯是它的磁路部分，绕组是它的电路部分。是它的磁路部分，绕组是它的电路部分。第27页/共35页第26页/共35页电力变压器的型号电力变压器的型号S7-500/10低损耗系列产品低损耗系列产品额定容量（额定容

16、量（KVA）高压绕组额定电压（高压绕组额定电压（KV）变压器的额定值变压器的额定值额定容量容量：三相变压器的总容量：额定电压电压：原、副边额定值均指线电压线电压数值。额定电流电流：I1N、I2N均指原、副边线线电流值。第28页/共35页第27页/共35页变压器同名端判别变压器同名端判别axAXAXAX是变压器的原边绕组axax是变压器的副边绕组AaAa是变压器一对同名端同名端绕向相同：绕向相同：绕向相反：绕向相反：电流同时由同名端同名端流入（或流出）时，它们所产生的磁场相互增强磁场相互增强，反之相互削弱。判别方法：判别方法：绕组同名端绕组同名端是绕组与绕组之间、绕组是绕组与绕组之间、绕组和其他

17、电气元件之间正确连接的依据。和其他电气元件之间正确连接的依据。绕组极性绕组极性指绕组在任一瞬时两端产生指绕组在任一瞬时两端产生的感应电动势的瞬时极性。的感应电动势的瞬时极性。同名端同名端是原、副绕组瞬时极性相同的是原、副绕组瞬时极性相同的端点。端点。实验的方法：包括直流法直流法和交流法交流法。第29页/共35页第28页/共35页特点：特点：副绕组是原绕组的一部分，原、副压绕组不副绕组是原绕组的一部分，原、副压绕组不但有但有磁磁磁磁的耦合，也有的耦合，也有电电电电的联系。的联系。3.4 3.4 特殊变压器特殊变压器1 1自耦变压器自耦变压器u1u2自耦变压器的工作原理工作原理和普通双绕组变压器一

18、样一样，因此变比相同变比相同自耦变压器也称为自耦调压器自耦调压器，它的最大特点特点就是可以通过转动手柄来获得原、副边所需要的各种电压各种电压。u1u2自耦变压器的电路图符号自耦变压器的电路图符号第30页/共35页第29页/共35页电压互感器：电压互感器的原绕组匝数很很多多，并并联联于待测电路两端；副绕组匝数较较少少，与电压表及电度表、功率表、继电器的电压线圈并并联联。用于将高电压变换成低电压。使用时副绕组不允许短路副绕组不允许短路。L1L2N1N2V 电压互感器使用时，二次侧并联阻抗不得太小阻抗不得太小，否则影响测影响测量精度量精度。电压互感器二次侧表头额定值为标准值标准值100V100V。2

19、 2仪用互感器仪用互感器第31页/共35页第30页/共35页电电流流互互感感器器：原绕组线径较较粗粗，匝数很很少少，与被测电路负载串串联联；副绕组线径较较细细，匝数很很多多，与电流表及功率表、电度表、继电器的电流线圈串串联联。用于将大电流变换为小电流。使用时副绕组电路不允许开路副绕组电路不允许开路。AN2N1 电流互感器二次侧所接仪表的阻抗不得大于规定值不得大于规定值！电流互感器二次侧表头额定值为标准值标准值5A5A（或1A）。第32页/共35页第31页/共35页3 3电焊变压器电焊变压器电电焊焊变变压压器器：交流弧焊机实质是一种特殊的降压变压器，因此也称为电焊变压器。靠靠电电弧弧放放电电的的

20、热热量量来来融融化化焊条和金属以达到焊接金属的目的焊条和金属以达到焊接金属的目的。交流电焊机示意图交流电焊机示意图u1u26080Vi2手柄手柄电抗器电抗器变压器变压器可动铁心可动铁心焊钳焊钳2530V工件工件第33页/共35页第32页/共35页电焊变压器必须满足下列要求：电焊变压器必须满足下列要求：3.为了适应不同的焊接要求，要求电焊变压器的焊焊接电流能够在较大的范围内进行调节接电流能够在较大的范围内进行调节，而且工作电流要比工作电流要比较稳定。较稳定。1.具有较高的起弧电压。起弧电压起弧电压应达到6070V，额定负载时约为额定负载时约为30V30V；2.起弧以后，要求电压能够迅速下降迅速下

21、降，同时在短路时（如焊条碰到工件上，副边输出电压为零）次级电流也不要过大，一般不超过额定值的两倍。也就是说，电焊变压器要具有陡降的外特性具有陡降的外特性。第34页/共35页第33页/共35页自耦变压器为什么不能用作安全变压器使用？因为自耦变压器的原、因为自耦变压器的原、副边副边存在电的联系存在电的联系存在电的联系存在电的联系，高，高压侧如果出现故障，必压侧如果出现故障，必然波及到低压侧，低压然波及到低压侧，低压侧直接与设备相连，因侧直接与设备相连，因此是不安全的，故自耦此是不安全的，故自耦变压器不能当作安全变变压器不能当作安全变压器使用。压器使用。何谓变压器绕组的同极性端？如何判断同极性端？由同一电流产生的感应电动势由同一电流产生的感应电动势的的极性始终保持一致的端子称极性始终保持一致的端子称极性始终保持一致的端子称极性始终保持一致的端子称为同名端为同名端为同名端为同名端。判断同名端可以用。判断同名端可以用实验的方法，包括实验的方法，包括直流法直流法直流法直流法和和交交交交流法流法流法流法。第35页/共35页第34页/共35页谢谢您的观看！第35页/共35页