第五磁路与变压器.ppt

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1、第五磁路与变压器现在学习的是第1页，共45页1.1.磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度 B 矢量矢量2.磁通磁通 标量标量 单位：单位：Wb4.4.磁场强度磁场强度磁场强度磁场强度 H 矢量矢量 定义：定义：H=B/3.磁导率磁导率磁导率磁导率 真空磁导率真空磁导率 0=410 7 H/m （亨（亨/米）米）均匀磁场均匀磁场 磁场内各点的磁场内各点的 B 大小相等，方向相同。大小相等，方向相同。对于均匀磁场对于均匀磁场 =B S相对磁导率相对磁导率 r=/0 对于铁磁材料对于铁磁材料 r=102 105单位：单位：A/m (安培安培/米米)单位：单位：T一、磁场的基本物理量一、磁场的基本

2、物理量一、磁场的基本物理量一、磁场的基本物理量第一节第一节 磁路概述磁路概述与磁场方向相垂直的单位面积上通过的磁通与磁场方向相垂直的单位面积上通过的磁通 磁场强度是计算磁场所用的物理量，其大小为磁磁场强度是计算磁场所用的物理量，其大小为磁感应强度和导磁率之比。感应强度和导磁率之比。现在学习的是第2页，共45页1.全电流定律：全电流定律：lH d l=II铁心线圈磁路的概念磁路的概念 磁路是研究局限于一定范围内的磁场问题。磁路与磁路是研究局限于一定范围内的磁场问题。磁路与电路一样，也是电工技术课程所研究的基本对象。电路一样，也是电工技术课程所研究的基本对象。二、二、磁路的基本定律磁路的基本定律磁

3、动势磁动势 Fm=N I 磁压降磁压降 Um=H l 均匀磁场现在学习的是第3页，共45页I1I2 N1N2 H l=N I=N1I1-N2I2l0l1现在学习的是第4页，共45页2.磁路的欧姆定律磁路的欧姆定律可与电路类比可与电路类比I1I2 1 2 3l3l2l1N1N2l0 =BS=HS=Hll S=FmRm S定义：定义：Rm=lUm=Rm 或或 Um=Fm=NIU =R IR =lSA单位单位：1/H (1/亨亨)由于由于 的非线性使得磁路欧姆定律不能用于定量计算的非线性使得磁路欧姆定律不能用于定量计算现在学习的是第5页，共45页1.1.高导磁性高导磁性2.2.磁饱和性磁饱和性3.磁

4、滞性磁滞性磁滞性磁滞性HmHmBHB-H -HbcBH a 三、磁性材料的磁性能三、磁性材料的磁性能相同的相同的H，则，则B1B2I1 1N1I2 2N2相同的相同的B，则，则H1H2-N1I1空载电流空载电流i0)二二.负载运行和负载运行和电流变换电流变换电流变换电流变换漏磁通忽略漏磁通忽略恒磁通原理现在学习的是第20页，共45页aSZLN1I1=N2 I2N1I1+N2 I2=N1I0 N1I1+N2 I2=0 N1I1=N2 I2N1N2AXxI1E2 U2 E1 U1 I2I1I2 =N2N11 K(I0 小小)结论结论产生主磁通产生主磁通 m的磁动势相等：的磁动势相等：有效值有效值I

5、0=I1N(3 8)1、变电流、变电流不适用于空载和轻载不适用于空载和轻载现在学习的是第21页，共45页I2nZLU2U1I1Z0Ecos =0.8cos =110U2/U2NI2/I2N11.损耗损耗 P=PCu+PFePCu=I1 R1+I2 R22 22.2.效率效率P2 P1=100%P2+PCu+PFeP2 =100%外特性外特性 U2=f(I2)=(90 99)%2 2.变压器的外特性变压器的外特性变压器的外特性变压器的外特性3 3、变压器的损耗与效率变压器的损耗与效率变压器的损耗与效率变压器的损耗与效率U2比比U20下降（下降（2-3）%现在学习的是第22页，共45页ZL=U1I

6、1I2nZLU2U1I1Z0ZL=U2I2ZL=nU2I2/n=n2 U2I2=n2 ZLZL=n2 ZLE结论结论三三.阻抗变换阻抗变换阻抗变换阻抗变换变压器原边的等效负载，为副边所带负载乘以变比的平方。变压器原边的等效负载，为副边所带负载乘以变比的平方。可利用变压器可利用变压器进行阻抗匹配进行阻抗匹配适用范围？适用范围？现在学习的是第23页，共45页阻抗变换举例：阻抗变换举例：扬声器上如何得到最大输出功率扬声器上如何得到最大输出功率RsRL信号源信号源设：设：信号电压的有效值信号电压的有效值:U1=50V;信号内阻：信号内阻：Rs=100 ;负载为扬声器，其等负载为扬声器，其等 效电阻：效

7、电阻：RL=8。求：负载上得到的功率求：负载上得到的功率解：解：（1）将负载直接接到信号源上）将负载直接接到信号源上，得到的输出功，得到的输出功 率为：率为：现在学习的是第24页，共45页Rs（2）将负载通过变压器接到信号源上。）将负载通过变压器接到信号源上。输出功率为：输出功率为：设变比设变比 则：则：结论：由此例可见加入变压器以后，输出功率提高了结论：由此例可见加入变压器以后，输出功率提高了 很多。原因是满足了电路中获得最大输出的条很多。原因是满足了电路中获得最大输出的条 件（信号源内、外阻抗差不多相等）。件（信号源内、外阻抗差不多相等）。现在学习的是第25页，共45页 当电流流入两个线圈

8、当电流流入两个线圈(或流出）时，若产生的磁通方向相或流出）时，若产生的磁通方向相同，则两个流入端称为同极性端（同名端）。或者说，同，则两个流入端称为同极性端（同名端）。或者说，当铁芯中磁通变化（增大或减小）时，在两线圈中产生当铁芯中磁通变化（增大或减小）时，在两线圈中产生的感应电动势极性相同的两端为同极性端。的感应电动势极性相同的两端为同极性端。一、同极性端一、同极性端(同名端同名端)AXax*AXax*第四节第四节 变压器绕组的极性变压器绕组的极性现在学习的是第26页，共45页AXaxAXaxii 1 2AXaxii 1 2AXax同名端同名端同名端同名端现在学习的是第27页，共45页电器使

9、用时两种电压（电器使用时两种电压（220V/110V）的切换：）的切换：220V：联结联结 2 3110V：联结联结 1 3，2 4二、线圈的接法二、线圈的接法1324*现在学习的是第28页，共45页220V：联结：联结 2 3励磁励磁两种接法下线圈工作情况的分析两种接法下线圈工作情况的分析*1324现在学习的是第29页，共45页110V：联结：联结 1 3，2 41,32,4220V：联结：联结 2 31324*说明：两种接法下说明：两种接法下 不变，不变，所以铁芯磁路的设计相同所以铁芯磁路的设计相同励磁励磁现在学习的是第30页，共45页问题问题1：在在110V 情况下，如果只用一个绕组（情

10、况下，如果只用一个绕组（N），行不行？），行不行？答：答：不行（两绕组必须并绕）不行（两绕组必须并绕）原边有两个相同绕组的电源变压器（原边有两个相同绕组的电源变压器（220/110220/110），使用），使用中应注意的问题：中应注意的问题：*13241,32,4N若两种接法铁芯中的磁通相等，则：若两种接法铁芯中的磁通相等，则：现在学习的是第31页，共45页问题问题2：如果两绕组的极性端接错，结果如何？如果两绕组的极性端接错，结果如何？结论：结论：在极性不明确时，一定要先测定极性再通电。在极性不明确时，一定要先测定极性再通电。答：答：有可能烧毁变压器有可能烧毁变压器两个线圈中的磁通抵消两个线圈

11、中的磁通抵消烧毁烧毁感应电势感应电势电流电流 很大很大原因：原因：*1324 现在学习的是第32页，共45页第五节第五节 三相变压器三相变压器一、三相变压器的结构一、三相变压器的结构U1U2u1u2V1V2v1v2W2W1w1w2N1N2N1N2=K现在学习的是第33页，共45页二、三相变压器绕组的接法二、三相变压器绕组的接法U1 V1 W1u1 v1 w1NU1 V1 W1u1 v1 w1现在学习的是第34页，共45页1.1.额定容量额定容量额定容量额定容量 SNSN=U1NI1N=U2NI2N三相变压器三相变压器单相变压器单相变压器SN=U1NI1N=U2NI2N 2.2.额定电压额定电压

12、 U1N和和 U2N3.3.额定电流额定电流 I1N和和和和 I2N4.4.额定频率额定频率额定频率额定频率 fNU2N原方加原方加U1N时，副方绕组的开路电压时，副方绕组的开路电压U2N应比满载运行时的输出电压应比满载运行时的输出电压U2高出高出2 3%第六节第六节 变压器的额定值变压器的额定值线电压，线电流现在学习的是第35页，共45页容量容量 SN 输出功率输出功率 P2 原边输入功率原边输入功率 P1 输出功率输出功率 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效率效率决定于负载决定于负载功率因数功率因数容量：容量：原边输入功率：原边输入功率：输出功率：输出功率：现在学习

13、的是第36页，共45页U1N1N2ZLU21.1.工作原理工作原理2.2.优点优点3.使用注意事项使用注意事项第七节第七节 自耦变压器自耦变压器-结构简单结构简单 使用时，改变滑动端的位置，便可得到不同的输出电压。使用时，改变滑动端的位置，便可得到不同的输出电压。实验室中用的调压器就是根据此原理制作的。实验室中用的调压器就是根据此原理制作的。注意：原、副注意：原、副边千万不能对调使用，边千万不能对调使用，以防变压器损坏。因为以防变压器损坏。因为N变小时，磁通增变小时，磁通增大，电流会迅速增加。大，电流会迅速增加。现在学习的是第37页，共45页一、电压互感器：用低量程的电压表测高电压一、电压互感

14、器：用低量程的电压表测高电压1.副边不能短路，以副边不能短路，以 防产生过流；防产生过流；2.铁心、低压绕组的铁心、低压绕组的 一端接地，以防在一端接地，以防在 绝缘损时，在副边绝缘损时，在副边 出现高压。出现高压。使用注意：使用注意：VR N1（匝数多）（匝数多）保险丝保险丝 N2（匝数少）（匝数少）u（被测电压）（被测电压）电压表电压表被测电压被测电压=电压表读数电压表读数 N1/N2第八节第八节 仪用互感器仪用互感器现在学习的是第38页，共45页二、电流互感器：用低量程的电流表测大电流二、电流互感器：用低量程的电流表测大电流（被测电流）（被测电流）N1（匝数少）（匝数少）N2（匝数多）（

15、匝数多）ARi1i2电流表电流表被测电流被测电流=电流表读数电流表读数 N2/N1 铁心、低压绕组的铁心、低压绕组的 一端一端 接地，以防在接地，以防在 绝缘损坏时，在副绝缘损坏时，在副 边出现过压。边出现过压。使用注意事项：使用注意事项：现在学习的是第39页，共45页例：分析电磁铁工作状态例：分析电磁铁工作状态1.直流电磁铁直流电磁铁衔铁铁心铁心线圈线圈衔铁F=S0B02 02(1)(1)结构特征结构特征结构特征结构特征(2)吸力吸力吸力吸力现在学习的是第40页，共45页 F对直流对直流 U=IR U不变时，不变时，I不变不变磁动势磁动势 Fm=IN=Um=Rm 也不变也不变Rm=Rm0+R

16、m1Rm=Rm1吸合吸合后后前前 在吸合后在吸合后F=S0B02 02B0A A不变不变不变不变 结论：结论：吸力变大！吸力变大！(3)(3)吸合前后的吸力吸合前后的吸力吸合前后的吸力吸合前后的吸力 变化变化现在学习的是第41页，共45页（2）吸力吸力（1）结构特征结构特征结构特征结构特征平均吸力：平均吸力：铁心由硅钢片叠成；铁心由硅钢片叠成；F=SBm4 02有分磁环有分磁环2.交流电磁铁交流电磁铁 1铁心 2短路铜环由于由于由于由于 1 1 与与与与 2 2 之间出现了之间出现了相位差，合成磁通所产生相位差，合成磁通所产生相位差，合成磁通所产生相位差，合成磁通所产生的电磁吸力就不会为零。的

17、电磁吸力就不会为零。的电磁吸力就不会为零。的电磁吸力就不会为零。现在学习的是第42页，共45页（4）吸合前后的吸力吸合前后的吸力 不不变变磁动势磁动势 Fm=i N=Um=RmRm=Rm0+Rm1Rm=Rm1吸合吸合后后前前 在吸合过程中在吸合过程中,吸力不变吸力不变,励磁电流由大励磁电流由大小小 结论：结论：根据根据 U=4.44 f N m当当 U,f,N不变不变,m不变不变Bm不变不变吸力吸力F不变不变大大i N 有效值有效值I大大 小小i N 有效值有效值I小小 吸力不变吸力不变,电流由大变小！电流由大变小！现在学习的是第43页，共45页1.直流磁路直流磁路U =4.44 f N m小结：小结：2.交流磁路交流磁路磁路与电路分开分析磁路与电路分开分析磁路与电路不能分开分析磁路与电路不能分开分析电路电路 U=IR电路电路 U=I R2+L2思考题：思考题：1.交流电磁铁接在直流电源上交流电磁铁接在直流电源上2.直流电磁铁接在交流电源上直流电磁铁接在交流电源上3.交流电磁铁卡住，吸合不上交流电磁铁卡住，吸合不上 烧线圈烧线圈 t烧线圈烧线圈 吸合不上吸合不上现在学习的是第44页，共45页第五章结 束现在学习的是第45页，共45页