磁路與鐵心線圈電路90702課件

第6章

磁路與鐵心線圈電路6.2交流鐵心線圈電路6.3變壓器6.4電磁鐵6.1磁路及其分析方法1、了解變壓器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、運(yùn)行特性和繞組的同極性端，理解變壓器額定值的意義；2、掌握變壓器電壓、電流和阻抗變換作用；本章要求：3、了解電磁鐵的基本工作原理及其應(yīng)用知識(shí)。本章主要研究磁路問(wèn)題，在電工學(xué)中，磁路和電路是相互關(guān)聯(lián)的。電動(dòng)機(jī)為什么能轉(zhuǎn)動(dòng)——是因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的氣隙里有磁場(chǎng)，使得流導(dǎo)體受力的作用，從而驅(qū)使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。變壓器為什么能升高或降低電壓——是因?yàn)樽儔浩鞯蔫F心里有磁場(chǎng)，把原副線圈耦合起來(lái)，使其互相感應(yīng)，所以能夠變壓。接觸器為什么能動(dòng)作——是因?yàn)榻佑|器的氣隙里有磁場(chǎng)，把原副線圈耦合起來(lái)一，能夠吸引銜鐵，所以接觸器才動(dòng)作。由此可見(jiàn)，是大多數(shù)電機(jī)電器賴以工作的先決條件，所以我們有必要掌握磁場(chǎng)的基本規(guī)律。

2.磁通3、磁場(chǎng)強(qiáng)度H磁場(chǎng)強(qiáng)度是計(jì)算磁場(chǎng)所用的物理量，其大小為磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁導(dǎo)率之比。單位：B：特斯拉μ：亨/米H：安/米4、磁導(dǎo)率μ：表征各種材料導(dǎo)磁能力的物理量，磁導(dǎo)率

的單位：亨/米（H/m）真空的磁導(dǎo)率為常數(shù)，用0表示，有：μ0=4π×10-7H/m相對(duì)磁導(dǎo)率r：任一種物質(zhì)的磁導(dǎo)率

和真空的磁導(dǎo)率0的比值。，則稱為磁性材料，則稱為非磁性材料6.3

變壓器6.3.1概述

變壓器是一種改變交流電壓和交流電流，傳遞電功率的器件，它常用于電力網(wǎng)、收音機(jī)、電視機(jī)、收錄機(jī)、電子儀器、廣播通訊等處。主要特點(diǎn):交流電磁變換變壓器功能：電力變送：電力系統(tǒng)信號(hào)傳輸：電流互感器,電子電路阻抗變換：電子電路中的阻抗匹配（如喇叭的輸出變壓器）變壓器的基本結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的變壓器由兩個(gè)繞在公共鐵心上的線圈組成，線圈是變壓器的電路，鐵心是變壓器的磁路（由鐵磁物質(zhì)構(gòu)成，能使磁力線集中通過(guò)的整體稱為磁路厚0.35mm或0.5mm）。與電源相聯(lián)的線圈稱為原線圈（初級(jí)線圈），與負(fù)載相聯(lián)的線圈稱為副線圈（次級(jí)線圈）。+–+–Z變壓器符號(hào)1、變壓器的空載運(yùn)行變壓器的原線圈接在額定頻率、額定電壓的交流電源上，副線圈開(kāi)路，就是空載運(yùn)行，與鐵心線圈接在正弦交流電壓下的情況基本相同，只是多了一個(gè)開(kāi)路的副線圈。接上交流電源u1，原邊電流i1等于勵(lì)磁電流i10

i10產(chǎn)生交變磁通Φ產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，

（e、Φ方向符合右手定則）。10i1u20u2i1e2e10i1u20u2i1e2e10i1u20u2i1e2eN1N1N22根據(jù)交流磁路的分析，可得：i2=0時(shí)，u2=u20

此式是變壓器的基本公式之一，說(shuō)明在空載時(shí)，原、副邊電壓的比值近似等于原、副線圈的匝數(shù)的比值，匝數(shù)比是一個(gè)常數(shù)，稱為變比，它是變壓器的一個(gè)重要參數(shù)，只要適當(dāng)選擇變比，就能實(shí)現(xiàn)變換電壓的目的。2、變壓器負(fù)載運(yùn)行當(dāng)變壓器的副邊接上負(fù)載后，在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2的作用下，副邊線圈中有了電流i2

，因此就有電能輸出。磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式從能量轉(zhuǎn)換的觀點(diǎn)看，副邊有能量輸出，必然使原線圈從電源多吸取負(fù)載所需要的能量，通過(guò)全磁通傳給副線圈。當(dāng)電源電壓u1保持不變時(shí)，要使輸入能量增加，原邊電流必然增大，即從空載時(shí)的i10增加到i1。2、變壓器負(fù)載運(yùn)行

從電磁關(guān)系看，電流i2也會(huì)產(chǎn)生磁動(dòng)勢(shì)f2=i2N2,它作用在磁路上將使主磁通Φ發(fā)生變化主電勢(shì)E1發(fā)生變化，使原方回路的電壓達(dá)到新的平衡。所以，原、副線圈的磁動(dòng)勢(shì)在相位上近似相反，即副線圈的磁動(dòng)勢(shì)對(duì)原線圈的磁動(dòng)勢(shì)有去磁作用。原、副線圈在滿載時(shí)的數(shù)量關(guān)系為這也是變壓器的基本公式之一，它表明原、副線圈電流之比近似等于它們的匝數(shù)比的倒數(shù)，通過(guò)改變?cè)褦?shù)比可達(dá)到變換電流的目的。3、原、副邊阻抗關(guān)系(變阻抗)在電路中，通常希望負(fù)載能獲得最大的輸出功率，負(fù)載獲得最大功率的條件是負(fù)載阻抗等于電源內(nèi)阻，此時(shí)稱電路實(shí)現(xiàn)了阻抗匹配。在電子設(shè)備中，如揚(yáng)聲器線圈的阻抗是由制造廠規(guī)定的，不能任意改變，將它接入電子線路中，不一定能獲得最大的功率輸出。為了解決此問(wèn)題，可以通過(guò)變壓器來(lái)變換負(fù)載阻抗的數(shù)值以獲得最大的功率輸出。電路如圖。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。

6.3.3變壓器的外特性與效率1.變壓器的外特性——副邊輸出電壓和輸出電流的關(guān)系

U20：一次側(cè)加額定電壓、二次側(cè)開(kāi)路時(shí)，二次側(cè)的輸出電壓。cos2=0.8(感性）U2I2U20I2Ncos2=1O(2)滿載和半載時(shí)的效率6.3.4

變壓器繞組的極性在變壓器的電路分析中，不便畫出變壓器繞組的繞向與磁通的方向，常用變壓器的符號(hào)表示實(shí)際變壓器，所以要用到同名端的概念。1.同極性端(同名端)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)流入端稱為同極性端（同名端）。或者說(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。同極性端用“*”表示。同極性端和繞組的繞向有關(guān)。2.線圈的接法電器使用時(shí)兩種電壓（220V/110V）的切換：220V：聯(lián)結(jié)2－3串聯(lián)連接:擴(kuò)大電壓范圍110V：聯(lián)結(jié)1－3，2－4并聯(lián)連接:擴(kuò)大電流范圍1324**220V：聯(lián)結(jié)2

－3串聯(lián)連接:擴(kuò)大電壓范圍110V：聯(lián)結(jié)1－3，2－4并聯(lián)連接:擴(kuò)大電流范圍1324**13241324**說(shuō)明：兩種接法下Φm不變