第五章磁路與變壓器

1、 在很多電工設(shè)備（像變壓器、電機(jī)、電磁鐵電在很多電工設(shè)備（像變壓器、電機(jī)、電磁鐵電工測量儀器等）中，不僅有電路的問題，同時(shí)還有工測量儀器等）中，不僅有電路的問題，同時(shí)還有磁路的問題。只有同時(shí)掌握了電路和磁路的基本理磁路的問題。只有同時(shí)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。論，才能對以上電工設(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。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)

2、系。磁路和電路的關(guān)系以及磁和電的關(guān)系。 IlH dlINH 或或H/m10470 HB0r 0BB HH0 lSlHlNI B IlH dmRF SlNI mRF SlR mSl NIRFm SlR Sl EREI u(Ni)i ddtNe tNedd （磁通勢）（磁通勢）tiLdd 常常數(shù)數(shù) iNLeeRi u )(ddetiLRi )()(EEIRU )(jEIXIR t, sinm )sin(ddddmttNtNe tN cosm )90t(sin2m fN)90(sinm tE mmm444222 fN.fNEE EU (V) 444444mmSfNB.fN.EU )(jEIXIRU

3、Fe2cosPRIUIP 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(shí)：一定時(shí)：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 S 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36V降壓降壓實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)室380 / 2

4、20V降壓降壓變電站變電站 10kV降壓降壓降壓降壓變電站變電站變電站中的變壓器變電站中的變壓器變電站內(nèi)部變電站內(nèi)部變電站全局變電站全局南橋南橋500kv交直流變電站交直流變電站人民廣場有亞洲第一大城市型地下變電站人民廣場有亞洲第一大城市型地下變電站世博園區(qū)地下變電站世博園區(qū)地下變電站世博園區(qū)地下變電站變壓器安裝世博園區(qū)地下變電站變壓器安裝10kv桿變桿變廂式變壓器廂式變壓器小區(qū)小區(qū)10kv變壓器變壓器單相變壓器單相變壓器1u2u1i2i+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鐵心鐵心變壓器

5、的結(jié)構(gòu)變壓器的結(jié)構(gòu)單相變壓器單相變壓器1u2u1i2i+一次一次繞組繞組N1二次二次繞組繞組N2鐵心鐵心(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。0i02i1u+20u+2e+1e+1e+ 11N2N 1u dd11tNe i0 ( i0N1) 1 dd011tiLe tNedd 22 空載時(shí)，空載時(shí)，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)。1u+1e+1e+ 11N2N 1u dd11tNe 1 dd111tiLe tN

6、edd 22 i1 ( i1N1) i1i2 ( i2N2) 2有載時(shí)，鐵心有載時(shí)，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。 2i2+e2+e 2+u2 dd2tiLe22 t)sin(tNtNm111 dddde tN cosm1 )90t(sinm1 E1m144.4NfE 222111mmfNEE )90t(sinm22 Ee2m244. 4NfE t, sinm 根據(jù)根據(jù)KVL：1111111111jEIXIREEIRU 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 由于電阻由于電

7、阻 R1 和感抗和感抗 (或漏磁通或漏磁通)較小較小,其兩端其兩端的電壓也較小的電壓也較小,與主磁電動(dòng)勢與主磁電動(dòng)勢 E 比較可忽略不計(jì)，比較可忽略不計(jì)，則則1E1R1I1U1E+一次側(cè)一次側(cè)一次側(cè)一次側(cè)KNNEEUU 2121201根據(jù)根據(jù)KVL：2m220224440Nf.EUU,I 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。222222222jUIXIRUEIRE 22U+1u+1e+1e+1N2N+2222ZUIZ 1m11 44 4 Nf.EU m10 Nim2211 NiNi+|Z|2i1u2e1i1e1N2N+2u一般情況下：一般情況下：I0 (23

8、)%I1N 很小可忽略。很小可忽略。2211 NiNi 所所以以或或2211NINI 2211NINI 所所以以KNNII11221 結(jié)論：一次、二次側(cè)電流與匝數(shù)成反比。結(jié)論：一次、二次側(cè)電流與匝數(shù)成反比?；颍夯颍?21011NiNiNi 22Ni102211NiNiNi 空載磁勢空載磁勢有載磁勢有載磁勢22IUZ 11IUZ ZKIUKKIKUIUZ22222211 ZKZ2 結(jié)論：結(jié)論： 變壓器一次側(cè)的等效阻抗模，為二次變壓器一次側(cè)的等效阻抗模，為二次側(cè)所帶負(fù)載的阻抗模的側(cè)所帶負(fù)載的阻抗模的K 2 倍。倍。 1U2U1I2IZ+1U1IZ +：108800L21 LRRNNK如圖，交流信號

9、源的電如圖，交流信號源的電動(dòng)勢動(dòng)勢 E= 120V，內(nèi)阻，內(nèi)阻 R 0=800 ，負(fù)載為揚(yáng)聲器，其等效電負(fù)載為揚(yáng)聲器，其等效電阻為阻為RL=8 。要求。要求: (1)當(dāng)當(dāng)RL折折算到原邊的等效電阻算到原邊的等效電阻 時(shí)，求變壓器的匝數(shù)比和信時(shí)，求變壓器的匝數(shù)比和信號源輸出的功率；（號源輸出的功率；（2）當(dāng)將）當(dāng)將負(fù)載直接與信號源聯(lián)接時(shí)負(fù)載直接與信號源聯(lián)接時(shí),信信號源輸出多大功率？號源輸出多大功率？0LRR I1N2U2IR0+2NRLE信號源信號源+R0ERLI W548008008001202L2L0.RRREP 0LRR W1760888001202L2L0.RRREP （2，為：為：N1

10、N1N2N2NIUIUS 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(shí)的功率取時(shí)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 AXax Aax 同極性端用同極性端用“”表示表示。增加增加+ 聯(lián)接聯(lián)接 23 Nf.Um2444220 聯(lián)接聯(lián)接 13， 2 4ii Nf.U444110m 當(dāng)電源電壓為當(dāng)電源電壓為220V時(shí)：時(shí)：220u+110u+電源電壓為電源電壓為110V時(shí)：時(shí)：NN1324NN1324 axAaAXUUU、測量：測量： 若若 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 axAXAaUUU VaAXxVAXu+Xx電流表電流表+_A a+SAXax+_S2e+K