磁路與鐵心線圈電路修改PPT課件

1、第1頁(yè)/共71頁(yè) 在很多電工設(shè)備（像變壓器、電機(jī)、電磁鐵電工測(cè)量?jī)x器等）中，不僅有電路的問(wèn)題，同時(shí)還有磁路的問(wèn)題。只有同時(shí)掌握了電路和磁路的基本理論，才能對(duì)以上電工設(shè)備進(jìn)行全面分析。 本章結(jié)合磁路和鐵心線圈電路的分析，討論變壓器和電磁鐵的工作原理，作為應(yīng)用實(shí)例。 磁路和電路往往是相關(guān)的，因此在這里要研究磁路和電路的關(guān)系以及磁和電的關(guān)系。第2頁(yè)/共71頁(yè)第3頁(yè)/共71頁(yè)HB第4頁(yè)/共71頁(yè)第5頁(yè)/共71頁(yè)lH d IlH dlINH 或或第6頁(yè)/共71頁(yè)H/m10470 HBmHmsmAsVmAmWb /2位的單第7頁(yè)/共71頁(yè)0r 0BB HH0 第8頁(yè)/共71頁(yè)第9頁(yè)/共71頁(yè)第10頁(yè)/共7

2、1頁(yè)第11頁(yè)/共71頁(yè)第12頁(yè)/共71頁(yè)第13頁(yè)/共71頁(yè)第14頁(yè)/共71頁(yè)第15頁(yè)/共71頁(yè)lSlHlNI B IlH d第16頁(yè)/共71頁(yè)mRF SlNI mRF 第17頁(yè)/共71頁(yè)SlR mSl NIRFm SlR Sl EREI 第18頁(yè)/共71頁(yè)第19頁(yè)/共71頁(yè)nn2211lHlHlHNI niiilHNI1 ,lH,lH2211第20頁(yè)/共71頁(yè)nnSBBSB , . , S , 2211 niiilHNI1第21頁(yè)/共71頁(yè) A 5133004509000.NHlI A 390300450260.NHlI 第22頁(yè)/共71頁(yè)第23頁(yè)/共71頁(yè) A/m102.71049.0570

3、00 BH cm 390.2- 2391 .ll cm 23921510.l A 144010201027250 .H A 1951039500211 lHA 16351951440110 lHHNI 163511635 ININ第24頁(yè)/共71頁(yè)第25頁(yè)/共71頁(yè)u(Ni)i ddtNe tNedd （磁通勢(shì)）tiLdd 常常數(shù)數(shù) iNL第26頁(yè)/共71頁(yè)eeRi u )(ddetiLRi )()(EEIRU )(jEIXIR 第27頁(yè)/共71頁(yè)t, sinm )sin(ddddmttNtNe tN cosm )90t(sin2m fN)90(sinm tE mmm444222 fN.fNE

4、E EU (V) 444444mmSfNB.fN.EU )(jEIXIRU 第28頁(yè)/共71頁(yè)第29頁(yè)/共71頁(yè)第30頁(yè)/共71頁(yè)Fe2cosPRIUIP 第31頁(yè)/共71頁(yè)11404220100cos.UIP 554220 IUZ0RIPRRR 25. 64100220022220X 6 . 5425. 655RXXX Z第32頁(yè)/共71頁(yè)2cm 527910230.S 3001052721504442204444m .SfB.UN A13002106070022 NlHIm第33頁(yè)/共71頁(yè)變壓器功能：變電壓：電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 變阻抗：電子電路中的阻抗匹配電子電路中的阻抗匹配 （如喇叭的輸

5、出變壓器）（如喇叭的輸出變壓器） 變電流：電流互感器電流互感器 6.2 變壓器的工作原理變壓器的工作原理第34頁(yè)/共71頁(yè) 發(fā)電廠1.05萬(wàn)伏輸電線22萬(wàn)伏升壓變電站1萬(wàn)伏降壓 變壓器應(yīng)用舉例降壓實(shí)驗(yàn)室380 / 220伏降壓儀器36伏降壓第35頁(yè)/共71頁(yè)單相變壓器單相變壓器1u2uLR1i2i鐵芯原邊繞組副邊繞組一、變壓器的基本結(jié)構(gòu)第36頁(yè)/共71頁(yè)1u2uLR1i2i1u1i2u2iLR變壓器符號(hào)：2211iuiu工作過(guò)程：第37頁(yè)/共71頁(yè)第38頁(yè)/共71頁(yè)1. 空載運(yùn)行 原邊接入電源，副邊開(kāi)路。接上交流電源1u 原邊電流 i1等 于勵(lì) 磁電流 i10 dtdNedtdNe2211 產(chǎn)

6、生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)二、變壓器的工作原理1u2e1i1e1N2N i10 產(chǎn)生磁通 （交變）（ 方向符合右手定則）、e第39頁(yè)/共71頁(yè)結(jié)論：改變?cè)褦?shù)比，就能改變輸出電壓。KNNEEUU212121K為變比10i1u20u2i1e2e原、副邊電壓關(guān)系mmNfENfE221144. 444. 4根據(jù)交流磁路的分析可得：202uu 02i時(shí) （變電壓）第40頁(yè)/共71頁(yè)2. 負(fù)載運(yùn)行1u2e1i1e1N2NZ2i 副邊帶負(fù)載后對(duì)磁路的影響：在副邊感應(yīng)電壓的作用下，副邊線圈中有了電流 i2 。此電流在磁路中也會(huì)產(chǎn)生磁通，從而影響原邊電流 i1。但當(dāng)外加電壓、頻率不變時(shí)，鐵芯中主磁通的最大值在變壓器空載或有負(fù)

7、載時(shí)基本不變 。帶負(fù)載后磁動(dòng)勢(shì)的平衡關(guān)系為：)44. 4(11mNfU NiNiNi102211第41頁(yè)/共71頁(yè)KNNII11221結(jié)論：原、副邊電流與匝數(shù)成反比1102211NiNiNi 由于變壓器鐵芯材料的導(dǎo)磁率高、空載勵(lì)磁電流 很小，可忽略 。即：02211NINI)(10i原、副邊電流關(guān)系 （變電流）2211NINI第42頁(yè)/共71頁(yè) （變阻抗）1i1u2u2i| Z1N2N原、副邊阻抗關(guān)系|2ZKZ 22|IUZ 從原邊等效：22222211|KZKIUKIKUIUZ 結(jié)論：變壓器原邊的等效負(fù)載，為副邊所帶負(fù)載乘以 變比的平方。 第43頁(yè)/共71頁(yè)阻抗變換舉例：揚(yáng)聲器上如何得到最大

8、輸出功率。i1uRsRL信號(hào)源設(shè)：信號(hào)電壓的有效值:U1= 50V;信號(hào)內(nèi)阻： Rs=100 ;負(fù)載為揚(yáng)聲器，其等 效電阻：RL=8 。求：負(fù)載上得到的功率解：（1）將負(fù)載直接接到信號(hào)源上，得到的輸出功 率為： W)(7 . 181085022LLSRRRUpL第44頁(yè)/共71頁(yè)1i1u2u2iLR1N2NRs（2）將負(fù)載通過(guò)變壓器接到信號(hào)源上。輸出功率為：W25. 698981005022LLSLRRRUp設(shè)變比 1:5 . 321NNK9885 . 32LR則：結(jié)論：由此例可見(jiàn)加入變壓器以后，輸出功率提高了 很多。原因是滿足了電路中獲得最大輸出的條 件（信號(hào)源內(nèi)、外阻抗差不多相等）。第45

9、頁(yè)/共71頁(yè) 額定電壓 變壓器副邊開(kāi)路（空載）時(shí)，原、副邊繞組允 許的電壓值。NNUU21 、 額定電流 變壓器滿載運(yùn)行時(shí)，原、副邊繞組允許的電流值。NNII21 額定容量 傳送功率的最大能力。NSNNNNNIUIUS2211（理想）6.3.1 變壓器的銘牌數(shù)據(jù)變壓器的銘牌數(shù)據(jù)（以單相變壓器為例） 6.3 變壓器的使用變壓器的使用第46頁(yè)/共71頁(yè)容量 SN 輸出功率 P2 原邊輸入功率 P1 輸出功率 P2注意：變壓器幾個(gè)功率的關(guān)系效率變壓器功率因數(shù)NNNIUS22容量：21PP 原邊輸入功率：cos222IUP 輸出功率： 第47頁(yè)/共71頁(yè)6.3.2 變壓器的效率變壓器的效率( )為防止

10、渦流損失，鐵芯一般由一片片導(dǎo)磁材料疊合而成。 變壓器的損耗包括兩部分：銅損 (PCU) ：繞組導(dǎo)線電阻所致。磁滯損失：磁滯現(xiàn)象引起鐵芯發(fā)熱， 造成的損失。渦流損失：交變磁通在鐵芯中產(chǎn)生 的感應(yīng)電流（渦流）， 造成的損失。鐵損( )：PFE1112PPPPPPFECU第48頁(yè)/共71頁(yè)6.3.3 變壓器的外特性變壓器的外特性副邊輸出電壓和輸出電流的關(guān)系。即：)(22IfU U2I2U20U20：原邊加額定電壓、副邊開(kāi)路時(shí)，副邊的輸出電壓。一般供電系統(tǒng)希望要硬特性（隨I2的變化，U2 變化不多）第49頁(yè)/共71頁(yè) 當(dāng)電流流入兩個(gè)線圈(或流出）時(shí)，若產(chǎn)生的磁通方向相同，則兩個(gè)流入端稱(chēng)為同極性端（同名

11、端）?；蛘哒f(shuō)，當(dāng)鐵芯中磁通變化（增大或減?。r(shí)，在兩線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)極性相同的兩端為同極性端。同極性端(同名端)AXax*6.3.4 變壓器繞組極性及連接方法變壓器繞組極性及連接方法AXax*第50頁(yè)/共71頁(yè)電器使用時(shí)兩種電壓（220V/110V）的切換：220V： 聯(lián)結(jié) 2 3110V： 聯(lián)結(jié) 1 3，2 4線圈的接法1324*第51頁(yè)/共71頁(yè)220V：聯(lián)結(jié) 2 3mNfU)2(44. 4220勵(lì)磁mNi210NfUm244. 4220兩種接法下線圈工作情況的分析*1324NN10i220U第52頁(yè)/共71頁(yè)110V：聯(lián)結(jié) 1 3，2 4NfUm244. 4220mNfU)(44.

12、 4110NfUm44.41101,32,4220V：聯(lián)結(jié) 2 31324*110U10i說(shuō)明：兩種接法下 不變， 所以鐵芯磁路的設(shè)計(jì)相同m勵(lì)磁mNi10第53頁(yè)/共71頁(yè)問(wèn)題1：在110V 情況下，如果只用一個(gè)繞組（N），行不行？答：不行（兩繞組必須并繞）原邊有兩個(gè)相同繞組的電源變壓器（220 / 110），使用中應(yīng)注意的問(wèn)題：*1324NN220i220U1,32,4110iN若兩種接法鐵芯中的磁通相等，則： Ni2220Ni11021110220ii第54頁(yè)/共71頁(yè)問(wèn)題2：如果兩繞組的極性端接錯(cuò)，結(jié)果如何？結(jié)論：在極性不明確時(shí)，一定要先測(cè)定極性再通電。答：有可能燒毀變壓器兩個(gè)線圈中的磁

13、通抵消燒毀感應(yīng)電勢(shì)0e電流 很大11Rui 1111eRiu原因：*1324NN10i220U 第55頁(yè)/共71頁(yè)方法一：交流法AXaxu同極性端的測(cè)定方法若 說(shuō)明 A 與 a 或 X 與 x 為同 極性端。 axAXAaUUU把兩個(gè)線圈的任意兩端 (X - x)連接,然后在 AX 上加一小電壓 u 。AaaxAXUUU、測(cè)量：axAXAaUUU 若 說(shuō)明 A 與 x 或 X 與 a 是同 極性端；結(jié)論：第56頁(yè)/共71頁(yè)方法二：直流法mA表+_AXaxK+-*AXax+_K2e設(shè)K閉合時(shí) 增加。 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向，阻止 的增加。如果當(dāng) K 閉合時(shí)，mA 表正偏，則 Aa 為同極性端;如果當(dāng)

14、K 閉合時(shí)，mA 表反偏，則 Ax 為同極性端結(jié)論：第57頁(yè)/共71頁(yè) 變壓器設(shè)計(jì)中的一些概念(1)11IUSN1U一定額定容量定鐵芯窗口定導(dǎo)線直徑1I定定mN1UIS mfNU1144. 4則 （銅多、鐵少）mN則 （銅少、鐵多）mN( , 一定時(shí), )SBBS第58頁(yè)/共71頁(yè)在同樣變比情況下，匝數(shù)多好，還是少好？mfNU1144. 4m（省銅）N（費(fèi)鐵）截面積 A AB 變壓器設(shè)計(jì)中的一些概念(2)第59頁(yè)/共71頁(yè)6.4.1 自耦變壓器自耦變壓器KNNIIKNNUU112212121ABP1u2u1i2iLR1N2N6.4 特殊變壓器簡(jiǎn)介特殊變壓器簡(jiǎn)介 使用時(shí)，改變滑動(dòng)端的位置，便可得

15、到不同的輸出電壓。實(shí)驗(yàn)室中用的調(diào)壓器就是根據(jù)此原理制作的。注意：原、副邊千萬(wàn)不能對(duì)調(diào)使用，以防變壓器損壞。因?yàn)镹變小時(shí)，磁通增大，電流會(huì)迅速增加。第60頁(yè)/共71頁(yè)6.4.2 電壓互感器電壓互感器 用低量程的電壓表測(cè)高電壓1. 副邊不能短路，以 防產(chǎn)生過(guò)流；2. 鐵心、低壓繞組的 一端接地，以防在 絕緣損時(shí)，在副邊 出現(xiàn)高壓。使用注意：VR N1（匝數(shù)多）保險(xiǎn)絲 N2（匝數(shù)少）u（被測(cè)電壓）電壓表被測(cè)電壓=電壓表讀數(shù) N1/N2第61頁(yè)/共71頁(yè)6.4.3 電流互感器電流互感器 用低量程的電流表測(cè)大電流（被測(cè)電流）N1（匝數(shù)少）N2（匝數(shù)多）ARi1i2電流表被測(cè)電流=電流表讀數(shù) N2/N11. 副邊不能開(kāi)路，以 防產(chǎn)生高電壓；2. 鐵心、低壓繞組的 一端 接地，以防在 絕緣損壞時(shí)，在副 邊出現(xiàn)過(guò)壓。使用注意事項(xiàng)：第62頁(yè)/共71頁(yè)第63頁(yè)/共71頁(yè)第64頁(yè)/共71頁(yè) N8100207SBF 第65頁(yè)/共71頁(yè)tsinm0 BB tFFtFtSBSBf cos22121s