磁路與鐵芯線圈線路

1、1/79 在很多電工設(shè)備（如變壓器、電機(jī)、電磁鐵、電在很多電工設(shè)備（如變壓器、電機(jī)、電磁鐵、電工測量儀器等）中，不僅有電路的問題，同時還有磁工測量儀器等）中，不僅有電路的問題，同時還有磁路的問題。只有同時掌握了電路和磁路的基本理論，路的問題。只有同時掌握了電路和磁路的基本理論，才能對以上電工設(shè)備進(jìn)行全面分析。才能對以上電工設(shè)備進(jìn)行全面分析。 在電機(jī)、變壓器及各種鐵磁元件中常用磁性材在電機(jī)、變壓器及各種鐵磁元件中常用磁性材料做成一定形狀的鐵心。鐵心的磁導(dǎo)率比周圍空氣料做成一定形狀的鐵心。鐵心的磁導(dǎo)率比周圍空氣或其他物質(zhì)的磁導(dǎo)率高得多，或其他物質(zhì)的磁導(dǎo)率高得多，磁通的絕大部分經(jīng)過磁通的絕大部分經(jīng)過

2、鐵心形成閉合通路，磁通的閉合路徑稱為磁路。鐵心形成閉合通路，磁通的閉合路徑稱為磁路。四極直流電機(jī)和交流接觸器的磁路四極直流電機(jī)和交流接觸器的磁路H/m10470 HBmHmsmAsVmAmWb2 /位位的的單單0r lAlBHlNI IlHd dmRF 式中：式中：F = NI 為磁通勢，由其產(chǎn)生磁通；為磁通勢，由其產(chǎn)生磁通； Rm 為磁阻，表示磁路對磁通的阻礙作用；為磁阻，表示磁路對磁通的阻礙作用； l 為磁路的平均長度；為磁路的平均長度； A為磁路的截面積。為磁路的截面積。 若某磁路的磁通為若某磁路的磁通為 ，磁通勢為磁通勢為F ，磁阻為，磁阻為Rm，AlNI mRF 則則RmRmnnlH

3、lHlHNI 2211 niiilHNI1 ,lH,lH2211 AB , . , AB , ABnn 2211 niiilHNI1 NHlIA5 .13A30045. 09000 NHlIA39. 0A30045. 0260 lcm2 .39cm21510 A195A102 . 02 .39500211 )(lH A/m102 . 7A/m1049 . 057000 BH A1635A)1951440(110 lHHNI A1440A102 . 0102 . 7250 H 163511635 ININu)( Nii ddtNe tNedd (磁通勢磁通勢)tiLdd 常數(shù)常數(shù) iNLeeRi

4、 u )(ddetiLRi )()(EEIRU )(jEIXIR t, sinm )sin(ddddmttNtNe tN cosm )90(sin2m tfN )90(sinm tE mmm4.44222fNNfEE EU (V) 444444mmAfNB.fN.EU Fe2cosPRIUIP 2Fe0IPR 2Fe0IQX IUIUXRZ 2020011404220100cos.UIP 554220 IUZ 0R IPRRR 25. 64100220022220X6 .5425. 655XXX RZ22cm5 .27cm91. 02 .30 A 3001052721504442204444m

5、 .AfB.UNA1A3002106070022m NlHI 變壓器是一種常見的電氣設(shè)備，在電力系統(tǒng)和電變壓器是一種常見的電氣設(shè)備，在電力系統(tǒng)和電子線路中應(yīng)用廣泛。子線路中應(yīng)用廣泛。變電壓：變電壓：電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 變阻抗：變阻抗：電子線路中的阻抗匹配電子線路中的阻抗匹配變電流：變電流：電流互感器電流互感器 ： 在能量傳輸過程中，當(dāng)輸送功率在能量傳輸過程中，當(dāng)輸送功率P =UI cos 及及負(fù)載功率因數(shù)負(fù)載功率因數(shù)cos 一定時：一定時：電能損耗小電能損耗小節(jié)省金屬材料（經(jīng)濟(jì)）節(jié)省金屬材料（經(jīng)濟(jì)）U I P = I RlI A 發(fā)電廠發(fā)電廠10.5kV輸電線輸電線220kV升壓升壓儀器儀器36

6、V降壓降壓實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)室380 / 220V降壓降壓變電站變電站 10kV降壓降壓降壓降壓高燃點(diǎn)全密封變壓器高燃點(diǎn)全密封變壓器 變壓器的磁路變壓器的磁路由高導(dǎo)磁硅鋼片疊成由高導(dǎo)磁硅鋼片疊成厚厚0.35mm 或或 0.5mm鐵心鐵心一次一次繞組繞組N1二次二次繞組繞組N2鐵心鐵心單相變壓器單相變壓器一次一次繞組繞組N1二次二次繞組繞組N2鐵心鐵心單相變壓器單相變壓器(1) 空載運(yùn)行情況空載運(yùn)行情況一次側(cè)接交流電源，一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)開路。二次側(cè)開路。 1 dd011tiLe 空載時，空載時，鐵心中主鐵心中主磁通磁通 是是由一次繞由一次繞組磁通勢組磁通勢產(chǎn)生的。產(chǎn)生的。(2) 帶負(fù)載運(yùn)行情況帶

7、負(fù)載運(yùn)行情況 一次側(cè)接交流電源，一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)二次側(cè)。i2 ( i2N2) 1 dd111tiLe 2 dd2tiLe22 有載時，鐵心有載時，鐵心中主磁通中主磁通 是是由一次、二次由一次、二次繞組磁通勢共繞組磁通勢共同產(chǎn)生的合成同產(chǎn)生的合成磁通。磁通。)sin(ddddm111ttNtNe tN cosm1 )90(sinm1 tE 1m144.4NfE 222m1m11 fNEE )90(sinm22 tEe 2m244. 4NfE t, sinm 變壓器一次側(cè)等效電路如圖。變壓器一次側(cè)等效電路如圖。1m1111444Nf.EUEU 繞組電阻繞組電阻 R1 和漏磁通較小和漏磁通較

8、小, 其其兩端的電壓也較小兩端的電壓也較小, 忽略不計(jì)忽略不計(jì), 則則2m220224440Nf.EUU,I KNNEEUU 2121201結(jié)論：改變匝數(shù)比，就能改變輸出電壓。結(jié)論：改變匝數(shù)比，就能改變輸出電壓。高壓繞組：高壓繞組：U2、 V2 、 W2 末端末端U1、 V1 、 W1 首端首端低壓繞組：低壓繞組：u1 、v1 、w1 首端首端u2 、v2 、w2 末端末端/000YYYYYYYY、：高壓繞組接法高壓繞組接法低壓繞組接法低壓繞組接法0/YY 三相配電變壓器三相配電變壓器 Y / 動力供電系統(tǒng)（井下照明）動力供電系統(tǒng)（井下照明）/0Y 高壓側(cè)接成高壓側(cè)接成Y形，相電壓只有線電壓的

9、形，相電壓只有線電壓的 ，可以，可以降低每相繞組的絕緣要求。降低每相繞組的絕緣要求。3/ 1KUUUUUU 2P1P2P1P213311u1KKUUUUUU3332P1P2P1P21 低壓側(cè)接成低壓側(cè)接成 形，相電流只有線電流的形，相電流只有線電流的 ，可以，可以減小每相繞組的導(dǎo)線截面。減小每相繞組的導(dǎo)線截面。3/ 1U1V1W1u1v1w1m10 Nim2211 NiNi1m11 44 4 Nf.EU 一次側(cè)接交流電源，一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)二次側(cè)。102211NiNiNi 一般情況下，一般情況下， I0 為為 10%I1N 以內(nèi)，很小可忽略。以內(nèi)，很小可忽略。2211NINI 或或KNN

10、II11221 結(jié)論：一次、二次電流與匝數(shù)成反比。結(jié)論：一次、二次電流與匝數(shù)成反比。或或 221011NININI 102211NiNiNi 2211 NINI 所以所以ZKZ2 結(jié)論：結(jié)論： 變壓器一次側(cè)的等效阻抗模，為二次側(cè)所變壓器一次側(cè)的等效阻抗模，為二次側(cè)所帶負(fù)載的阻抗模的帶負(fù)載的阻抗模的K 2 倍。倍。 11IUZ ZKIUKKIKU222222 有一臺額定容量為有一臺額定容量為50 kVA、額定電壓為、額定電壓為 3300/220V的變壓器，高壓繞組為的變壓器，高壓繞組為 6000匝匝, 試求：試求：( (1) )低壓繞組匝數(shù)；低壓繞組匝數(shù)；( (2) )高壓側(cè)和低壓側(cè)額定電流高壓

11、側(cè)和低壓側(cè)額定電流; ( (3) )當(dāng)當(dāng)一次側(cè)保持額定電壓不變一次側(cè)保持額定電壓不變, 二次側(cè)達(dá)到額定電流二次側(cè)達(dá)到額定電流, 輸出功輸出功率為率為39kW, 功率因數(shù)為功率因數(shù)為 cos = 0.8 時的二次電壓時的二次電壓 U2。 (1)N2=N1U2NU1N= 4006 000 2203 300=( (3) ) P = U2I2Ncos I2N = K I1N =6 00040015.2 A = 228 API2N cos U2=391032280.8= V = 214 VSNU1N( (2) )I1N =A = 15.2 A=50 1033 30021N2N1NNUU 108800LL

12、21 RRNNK如圖如圖, 交流信號源的電交流信號源的電動勢動勢 E= 120V,內(nèi)阻內(nèi)阻R0=800 ,負(fù)負(fù)載為揚(yáng)聲器，其等效電阻為載為揚(yáng)聲器，其等效電阻為RL=8 。要求。要求: (1)當(dāng)當(dāng)RL折算到一折算到一次側(cè)的等效電阻次側(cè)的等效電阻 時，時，求變壓器的匝數(shù)比和信號源輸求變壓器的匝數(shù)比和信號源輸出的功率；（出的功率；（2）當(dāng)將負(fù)載直）當(dāng)將負(fù)載直接與信號源連接時接與信號源連接時,信號源輸信號源輸出多大功率？出多大功率？0LRR W5 . 4W8008008001202L2L0 RRREP 。0LRR W176. 0W8880012022L0 RRREPL (2) ， 變壓器額定容量變壓器

13、額定容量(kVA)S: 三相三相D: 單相單相 N1N1N2N2NIUIUS N1N1N2N2N33IUIUS N1N1NIUS 容量：容量： 21PP 一次側(cè)輸入功率：一次側(cè)輸入功率： cos222IUP 輸出功率：輸出功率： 變壓器運(yùn)行變壓器運(yùn)行時的功率取時的功率取決于負(fù)載的決于負(fù)載的性質(zhì)性質(zhì)122222)。%100%20220 UUUU)(22IfU 2 U2I2U20I2N2 OFeCu2212PPPPPP 輸出功率輸出功率輸入功率輸入功率AXax 同極性端用同極性端用“”表示表示。增加增加+ Aax+ 連接連接 2和和3 NfU244. 4220m 連接連接 1和和3， 2和和4 N

14、f.U444110m 當(dāng)電源電壓為當(dāng)電源電壓為220V時時220u+110u+電源電壓為電源電壓為110V時時NN1324NN1324 ii兩個線圈中的磁通抵消兩個線圈中的磁通抵消原因：原因：電流電流 很大很大11Rui 1111eiuR 感應(yīng)電勢感應(yīng)電勢0 e axAaAXUUU、測量：測量：說明說明 A 與與 x 或或 X 與與 a 是是同極性端同極性端。 axAXAaUUU VVAXu+axAXAaUUU 若若aAXxKNNIIKNNUU112212121 被測電壓被測電壓=電壓表讀數(shù)電壓表讀數(shù) N1/N2其中：其中：一次電壓一次電壓U1N是是電網(wǎng)的額定電壓電網(wǎng)的額定電壓, ,且已且已標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)化(如如10, ,35, 110，220, ,330, ,500kV等等), 二次電壓二次電壓U2N一般設(shè)計(jì)一般設(shè)計(jì)為為100V。U1N / U2N = K被測電壓被測電壓=電壓表讀數(shù)電壓表讀數(shù) N1/N2JDZ-15電壓互感器電壓互感器 JDZ2-1澆注式電壓互感器澆注式電壓互感器JDJ2-35油浸式電壓互感器油浸式電壓互感器JZW-12型型電壓互感器電壓互感器被測電流被測電流=電流表讀數(shù)電流表讀數(shù) N2/N1二次線圈額定電流二次線圈額定電流I2N一般為一般為5A。電流表電流表穿墻式電流互感器穿墻