電工電子技術(shù)課件四

第五章磁路與變壓器§5.1磁路的基本概念§5.2變壓器§5.3

特殊變壓器第五章磁路與變壓器一、磁感應(yīng)強(qiáng)度（磁通密度）與磁場(chǎng)方向相垂直的單位面積上通過(guò)的磁通（磁力線(xiàn)）。單位：韋伯1Tesla=104高斯B

的單位：特斯拉（Tesla）5.1磁路基本概念二、磁通單位：韋伯（Wb）B

單位：特斯拉（T）磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直與磁場(chǎng)方向的面積S的乘積，稱(chēng)為通過(guò)該面積的磁通。單位：伏秒三、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)度和導(dǎo)磁率之比。單位：B

：特斯拉：亨/米：安/米四、磁導(dǎo)率：表征各種材料導(dǎo)磁能力的物理量（亨/米）

真空中的磁導(dǎo)率()為常數(shù)一般材料的磁導(dǎo)率和真空中的磁導(dǎo)率之比，稱(chēng)為這種材料的相對(duì)磁導(dǎo)率，則稱(chēng)為磁性材料，則稱(chēng)為非磁性材料1.非線(xiàn)性大小BH(I)

2.磁飽和性HBBH

3.磁滯性根據(jù)磁性能，磁性材料又可分為三種：軟磁材料（磁滯回線(xiàn)窄長(zhǎng)。常用做磁頭、磁心等）；永磁材料（磁滯回線(xiàn)寬。常用做永久磁鐵）；矩磁材料（滯回線(xiàn)接近矩形?？捎米鲇洃浽?。5.1.1鐵磁材料的磁性能磁路：主磁通所經(jīng)過(guò)的閉合路徑。i線(xiàn)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(xiàn)圈5.1.2磁路基本定律磁路的基本概念一.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(xiàn)積分,等于通過(guò)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(wú)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(xiě)成：磁路長(zhǎng)度L線(xiàn)圈匝數(shù)NIHL：稱(chēng)為磁壓降。NI：稱(chēng)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(xiàn)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(chēng)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+_EI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5.2.1變壓器的用途、構(gòu)造和分類(lèi)發(fā)電廠(chǎng)1.05萬(wàn)伏輸電線(xiàn)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?jiǎn)蜗嘧儔浩麒F芯原邊繞組副邊繞組結(jié)構(gòu)：5.2.2變壓器基本原理變壓器符號(hào)：電磁關(guān)系：N1N2N1N2A空載運(yùn)行：原邊接入電源，副邊開(kāi)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）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)B、三負(fù)載三運(yùn)行三：Z副邊三帶負(fù)三載后三對(duì)磁三路的影響三：在三副邊三感應(yīng)三電壓三的作用三下，三副邊三線(xiàn)圈三中有三了電流i2。此電三流在三磁路三中也會(huì)三產(chǎn)生三磁通三，從三而影三響原三邊電三流i1。但當(dāng)三外加三電壓三、頻三率不三變時(shí)三，鐵三芯中三主磁三通的三最大三值在三變壓三器空三載或三有負(fù)三載時(shí)三基本三不變。帶負(fù)三載后磁動(dòng)三勢(shì)的三平衡三式為：結(jié)論三：原、三副邊三電流三與匝三數(shù)成三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)論三：變壓三器原三邊的三等效三負(fù)載三，為三副邊三所帶三負(fù)載三乘以變比三的平三方。C、三阻抗三變換例：揚(yáng)聲三器上三如何三得到三最大三輸出三功率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)載三上得三到的三功率解：（1）將負(fù)載直接接到信號(hào)源上，得到的輸出功率為：Rs（2三）將三負(fù)載三通過(guò)三變壓三器接三到信三號(hào)源三上。輸出功率為：設(shè)變比則：結(jié)論三：由三此可三見(jiàn)，三加入三變壓三器以三后，輸出三功率三提高三了很三多。原因三是滿(mǎn)三足了三電路三獲得最大三輸出三功率三的條件（RS=RL’）。副邊輸出電壓和輸出電流的關(guān)系。即：U2I2U20U20：原三邊加三額定三電壓三、副邊三開(kāi)路三時(shí)，三副邊三的輸出電三壓。一般三供電三系統(tǒng)三希望三要硬三特性三（隨I2的變?nèi)琔2變化三不多三）5.三2.三3三變壓三器的三外特三性A三變?nèi)龎浩魅念~三定值變壓三器正三常運(yùn)三行的三狀態(tài)三和條三件，三稱(chēng)為三變壓三器的三額定三工作三情況三，表三征變?nèi)龎浩魅~定三工作三情況三的電三壓、三電流三和功三率等三數(shù)值三，稱(chēng)三為變?nèi)龎浩魅念~三定值三，它三標(biāo)在三變壓三器的三銘牌三上，三稱(chēng)為三銘牌三值。變壓三器的三主要三額定三值如三下：(1三)額三定容三量SN變壓三器的三額定三容量三指它三的額三定視三在功三率，三以伏三安(三V·三A)三或千三伏安三(k三V·三A)三為單三位。三在單三相變?nèi)龎浩魅校齋N＝U2NI2N，在三三相三變壓三器中三，SN=U2NI2N。(2三)額定三電壓三U1N和U2N原繞三組的三額定三電壓三U1N是指三原繞三組上三應(yīng)加三的電三源電三壓或三輸入三電壓三，副三繞組三的額三定電三壓U2N是指三原繞三組加三上額三定電三壓時(shí)三副繞三組的三空載三電壓三U20。在三三相變?nèi)龎浩魅懪迫辖o三出的三額定三電壓三U1N和U2N均為三線(xiàn)電三壓。(3三)額三定電三流I1N和I2N變壓三器的三額定三電流三I1N和I2N是根三據(jù)絕三緣材三料所三允許三的溫三度而三規(guī)定三的原三、副三繞組三中允三許長(zhǎng)三期通三過(guò)的三最大三電流三值。三在三三相變?nèi)龎浩魅校齀1N和I2N均指三線(xiàn)電三流。(4三)額三定頻三率fN我國(guó)三規(guī)定三標(biāo)準(zhǔn)三工業(yè)三頻率三為5三0三Hz三。變壓三器的三額定三值決三定于三變壓三器的三構(gòu)造三和所三用的三材料三。使三用變?nèi)龎浩魅龝r(shí)一三般不三能超三過(guò)其三額定三值，三除此三之外三，還三必須三注意三：工三作溫三度不三能過(guò)三高；三原、三副繞三組必三須分三清；三防止三變壓三器繞三組短三路，三以免三燒毀三變壓三器。B三變?nèi)龎浩魅耐馊匦宰儔喝鞯娜馓厝允侨鸽娙措娙龎篣1為額三定電三壓，三額定三頻率三，負(fù)三載功三率因三數(shù)c三os三Φ2三一定三時(shí)，三U2隨I2變化三的關(guān)三系曲三線(xiàn)，三即U2＝f三(I2)，三如圖三所示三。為防三止渦三流損三失，三鐵芯三一般三由一三片片三導(dǎo)磁三材料三疊成三(如三硅鋼三片)三。變壓器的損耗包括兩部分：銅損(PCU)：繞組導(dǎo)線(xiàn)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()：PFE5.三2.三4三變壓三器的三功率三與效三率A三變?nèi)龎浩魅墓θ首儔喝鞒跞?jí)的三輸入三功率三為式中三φ1三為原三邊電三壓與三電流三的相三位差三。變壓三器次三級(jí)的三輸出三功率三為式中φ2為副三邊電三壓與三電流三的相三位差三。輸入三功率三與輸三出功三率的三差就三是變?nèi)龎浩魅鶕p三耗的三功率三，即變壓三器的三功率三損耗三，包三括鐵三損三△三PFe(磁三滯損三耗和三渦流三損耗三)和三銅損三△Pcu(線(xiàn)三圈導(dǎo)三線(xiàn)電三阻的三損耗三)。三即鐵損三和銅三損可三以用三試驗(yàn)三方法三測(cè)量三或計(jì)三算求三出，三銅損三(三+三)三與負(fù)三載大三小(三正比三于電三流的三平方三)有三關(guān)，三是可三變損三耗；三而鐵三損與三負(fù)載三大小三無(wú)關(guān)三，當(dāng)三外加三電壓三和頻三率確三定后三，一三般是三常數(shù)三。B三變?nèi)龎浩魅男逝c機(jī)三械效三率的三意義三相似三，變?nèi)龎浩魅男室踩褪侨儔喝鬏斎龉θ逝c三輸入三功率三之比三的百三分值三，即變壓三器的三效率三較高三。大三容量三變壓三器在三額定三負(fù)載三時(shí)的三效率三可達(dá)三98三％～三99三％，三小型三電源三變壓三器的三效率三約為三70三％～三80三％。三變壓三器的三效率三還與三負(fù)載三有關(guān)三，輕三載時(shí)三效率三很低三，因三此應(yīng)三合理三選用三變壓三器的三容量三，避三免長(zhǎng)三期輕三載或三空載三運(yùn)行三。當(dāng)電三流流三入兩三個(gè)線(xiàn)三圈(三或流三出）三時(shí)，三若產(chǎn)生三的磁三通方三向相三同，則兩個(gè)三流入三端稱(chēng)三為同三極性三端（同三名端三）。三或者三說(shuō)，三當(dāng)鐵三芯中三磁通三變化三（增三大或三減小三）時(shí)三，在三兩線(xiàn)三圈中三產(chǎn)生三的感三應(yīng)電三動(dòng)勢(shì)三極性三相同三的兩三端為三同極三性端三。同極三性端三(同名三端)AXax**AXax**變壓三器繞三組的三極性電器三使用三時(shí)兩三種電三壓（三22三0V三/1三10三V）三的切三換：22三0V三：聯(lián)結(jié)三2三－三311三0V三：聯(lián)結(jié)三1三－三3，三2三－4線(xiàn)圈三的接三法1324**22三0V：聯(lián)三結(jié)三2三－3勵(lì)磁兩種三接法三下線(xiàn)三圈工三作情三況的三分析**132411三0V三：聯(lián)三結(jié)三1三－3三，2三－三41,32,422三0V三：聯(lián)三結(jié)三2三－31324**說(shuō)明：兩種接法下不變，所以鐵芯磁路的設(shè)計(jì)相同勵(lì)磁'問(wèn)題三1：在1三10三V情況三下，三如果三只用三一個(gè)三繞組三（N），三行不三行？答：不行三（兩三繞組三必須三并繞三）原邊三有兩三個(gè)相三同繞三組的三電源三變壓三器（三22三0三/三11三0）三，使三用中三應(yīng)注三意的三問(wèn)題三：**13241,32,4N若兩種接法鐵芯中的磁通相等，則：?jiǎn)栴}三2：如果三兩繞三組的三極性三端接三錯(cuò)，三結(jié)果三如何三？結(jié)論三：在極三性不三明確三時(shí)，三一定三要先三測(cè)定三極性三再通三電。答：有可三能燒三毀變?nèi)龎浩鲀蓚€(gè)線(xiàn)圈中的磁通抵消燒毀感應(yīng)電勢(shì)電流

很大原因：**1324’方法三一：三交流三法AXax若說(shuō)明A與a

或X

與

x為同極性端。把兩個(gè)線(xiàn)圈的任意兩端(X-x)連接,然后在AX

上加一小電壓u。測(cè)量：若三說(shuō)三明A與x或X與a是同極性三端；結(jié)論三：同極三性端三的測(cè)三定方三法方法三二：三直流三法mA表+_AXaxK+-**AXax+_K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A－a為同極性端;如果當(dāng)K閉合時(shí)，mA表反偏，則A－x為同極性端結(jié)論：5.三3.三1三自耦三變壓三器ABP使用三時(shí)，三改變?nèi)瑒?dòng)三端的三位置三，便三可得三到不三同的三輸出三電壓三。實(shí)三驗(yàn)室三中用三的調(diào)三壓器三就是三根據(jù)三此原三理制三作的三。注意三：原三、副三邊千三萬(wàn)不三能對(duì)三調(diào)使三用，以防三變壓三器損三壞。三因?yàn)槿齆變?nèi)r(shí)三，磁三通增三大，三電流三會(huì)迅三速增三加。5.三3三特三殊變?nèi)龎浩?.三3.三2三儀用三互感三器用于三測(cè)量三用的三變壓三器稱(chēng)三為儀三用互三感器三，簡(jiǎn)三稱(chēng)互三感器三。采三用互三感器三的主三要目三的是三擴(kuò)大三測(cè)量三儀表三的量三程，三使測(cè)三量?jī)x三表與三大電三流或三高電三壓電三路隔三離。按用三途分三，互三感器三分為三電流三互感三器和三電壓三互感三器兩三種。A.三電流三互感三器：三用低三量程三的電三流表三測(cè)大三電流（被測(cè)電流）N1（匝數(shù)少）N2（匝數(shù)多）ARi1i2電流表被測(cè)三電流三=電三流表三讀數(shù)N2/N11.副邊三不能三開(kāi)路，以防產(chǎn)三生高三電壓三；2.三鐵三心、三低壓三繞組三的一端三接三地，三以防三在絕緣三損壞三時(shí)，三在副邊出三現(xiàn)過(guò)三壓。使用三注意三事項(xiàng)三：B.三電壓三互感三器：三用低三量程三的電三壓表三測(cè)高