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文檔簡(jiǎn)介
第五章
磁路和變壓器5.1磁路磁性材料2.磁性材料軟磁:電工軟鐵、硅鋼片、鐵鎳合金硬磁:碳綱、鐵、鎳鋁鈷合金矩磁材料:鐵氧體、坡莫合金1.磁化曲線B-H曲線磁性材料主要是指鐵、鎳、鈷及其合金。
磁滯現(xiàn)象
當(dāng)磁化電流為交變電流時(shí),設(shè)磁性材料沒有被磁化過:H0BBrBmHm-Hm-Br-BmH=Hm→0
B=Bm→Br
H=0→Hm
B=0→Bm
H=0→-Hm
B=Br→-Bm
H=-Hm→0
B=-Bm→-BrH=0→Hm
B=-Br→Bm
可見,磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化總是滯后于磁場(chǎng)強(qiáng)度H的變化,這種現(xiàn)象叫做磁滯現(xiàn)象。描述上述過程的閉合曲線叫磁滯回線。H0BH0B0HB永磁材料
矩磁材料軟磁材料磁路:主磁通所經(jīng)過的閉合路徑。i
線圈通入電流后,產(chǎn)生磁通,分主磁通和漏磁通。:主磁通:漏磁通鐵心(導(dǎo)磁性能好的磁性材料)線圈磁路及其基本定律磁路的基本概念1.安培環(huán)路定律(全電流律):
磁場(chǎng)中任何閉合回路磁場(chǎng)強(qiáng)度的線積分,等于通過這個(gè)閉合路徑內(nèi)電流的代數(shù)和。I1I2I3電流方向和磁場(chǎng)強(qiáng)度的方向符合右手定則的,電流取正;否則取負(fù)。
在無分支的均勻磁路(磁路的材料和截面積相同,各處的磁場(chǎng)強(qiáng)度相等)中,安培環(huán)路定律可寫成:磁路長(zhǎng)度L線圈匝數(shù)NIHL:稱為磁壓降。NI:稱為磁動(dòng)勢(shì)。一般用F
表示。F=NI總磁動(dòng)勢(shì)
在非均勻磁路(磁路的材料或截面積不同,或磁場(chǎng)強(qiáng)度不等)中,總磁動(dòng)勢(shì)等于各段磁壓降之和。例:IN對(duì)于均勻磁路磁路中的歐姆定律二.磁路的歐姆定律:則:INSL注:由于磁性材料是非線性的,磁路歐姆定律多用作定性分析,不做定量計(jì)算。令:Rm
稱為磁阻磁路和電路的比較磁路電路磁通INR+_EI磁壓降磁動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)電流電壓降U基本定律
磁阻磁感應(yīng)強(qiáng)度安培環(huán)路定律磁路IN歐姆定律電阻電流強(qiáng)度基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電流定律磁路與電路的比較電路R+_EI5.1.3二.交流磁路的分析(交流鐵心線圈電路):主磁通:漏磁通ui1.電磁關(guān)系電路方程:一般情況下很小交流激勵(lì)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì):主磁通:漏磁通ui的感應(yīng)電勢(shì)
和產(chǎn)生2.電壓電流關(guān)系假設(shè)則最大值有效值ui變壓器功能:變電壓:電力系統(tǒng)變阻抗:電子電路中的阻抗匹配(如喇叭的輸出變壓器)
變電流:電流互感器
5.2變壓器
發(fā)電廠1.05萬伏輸電線22萬伏升壓變電站1萬伏降壓
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?jiǎn)蜗嘧儔浩麒F芯原邊繞組副邊繞組結(jié)構(gòu):變壓器的工作原理變壓器符號(hào):電磁關(guān)系:N1N2N1N2空載運(yùn)行:原邊接入電源,副邊開路。接上交流電源
原邊電流i1等于勵(lì)磁電流i10
產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
i10
產(chǎn)生磁通(交變)(
方向符合右手定則)1.電壓變換結(jié)論:改變?cè)褦?shù)比,就能改變輸出電壓。K為變比根據(jù)交流磁路的分析可得:時(shí)負(fù)載運(yùn)行:Z
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)載時(shí)基本不變
。帶負(fù)載后磁動(dòng)勢(shì)的平衡式為:2.電流變換結(jié)論:原、副邊電流與匝數(shù)成反比
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:從原邊等效: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。
3.阻抗變換
變壓器的阻抗變換
例:揚(yáng)聲器上如何得到最大輸出功率RsRL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:Rs(2)將負(fù)載通過變壓器接到信號(hào)源上。輸出功率為:設(shè)變比則:結(jié)論:由此可見,加入變壓器以后,輸出功率提高了很多。原因是滿足了電路獲得最大輸出功率的條件(RS=RL’)。變壓器的工作特性1.電壓調(diào)整率
電壓變化率反映電壓U2的變化程度。通常希望U2的變動(dòng)愈小愈好,一般變壓器的電壓變化率約在5%左右。為防止渦流損失,鐵芯一般由一片片導(dǎo)磁材料疊成(如硅鋼片)。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():PFE2.變壓器的損耗與
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