電工電子技術(shù)全套課件40276.ppt

第3章 磁路與變壓器,3.2 交流鐵心線圈電路,3.3 變壓器(自學(xué)為主),3.1 磁路,3.1 磁路,+ u ,磁路：主磁通所經(jīng)過的閉合路徑。,磁場(chǎng)的特性可用磁通、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁導(dǎo)率等幾個(gè)物理量表示。,一、磁通 磁場(chǎng)中穿過某一截面積S 的磁感應(yīng)線數(shù)，稱為 通過該面積的磁通量。磁感應(yīng)線上每一點(diǎn)的切線方向 既為該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。,的單位：伏秒，通稱為韋伯 Wb 或麥克斯韋Mx 1Wb108Mx,3.1.1 磁場(chǎng)的基本物理量,如 磁場(chǎng)內(nèi)各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小相等，方向相同， 這樣的磁場(chǎng)則稱為均勻磁場(chǎng)。,二、磁感應(yīng)強(qiáng)度,與磁場(chǎng)方向相垂直的單位面積上通過的磁通（磁 力線），可表示磁場(chǎng)內(nèi)某點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向。,B的單位：特斯拉（T） 的單位：韋伯,矢量,BS,磁力線的疏密程度，反映了該處磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。,三、磁場(chǎng)強(qiáng)度,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。,H的單位：安米 的單位：亨米,矢量,真空中的磁導(dǎo)率為常數(shù),四、磁導(dǎo)率 磁導(dǎo)率 是一個(gè)用來表示磁場(chǎng)媒質(zhì)磁性和衡量物質(zhì)導(dǎo)磁能力的物理量。,一般材料的磁導(dǎo)率 和真空磁導(dǎo)率 0 的比值，稱為該物質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率 r,或,磁性材料的磁性能,一、高導(dǎo)磁性 指磁性材料的磁導(dǎo)率很高， r1，使其具有 被強(qiáng)烈磁化的特性。,3.1.2 磁性材料的磁性能,高導(dǎo)磁性、磁飽和性、磁滯性、非線性,磁性物質(zhì)的磁化,二、磁飽和性 當(dāng)外磁場(chǎng)（或勵(lì)磁電流）增大到一定值時(shí)，磁性材料的全部磁疇的磁場(chǎng)方向都轉(zhuǎn)向與磁場(chǎng)的方向一致，磁化磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度BJ達(dá)到飽和值。,磁化曲線,注:當(dāng)有磁性物質(zhì)存在時(shí)B與H不成比例,與I也不成比例。,B,，,B,H,O,三、磁滯性 當(dāng)鐵心線圈中通有交變電流（大小和方向都變化） 時(shí)，鐵心就受到交變磁化，電流變化時(shí)，B隨H而變化，當(dāng)H已減到零值時(shí)，但B未回到零，這種磁感應(yīng)強(qiáng)度滯后于磁場(chǎng)強(qiáng)度變化的性質(zhì)稱磁性物質(zhì)的磁滯性。,磁滯回線,剩磁：當(dāng)線圈中電流減到零 （H0），鐵心在磁化時(shí)所 獲的磁性還未完全消失，這 時(shí)鐵心中所保留的磁感應(yīng)強(qiáng) 度稱為剩磁感應(yīng)強(qiáng)度Br,Br,Br,Hc,H（I）,B(),0,鐵磁材料分類：,軟磁材料（磁滯回線窄長。常用做磁頭、磁心等）,永磁材料（磁滯回線寬。常用做永久磁鐵）,矩磁材料（磁滯回線接近矩形?？捎米鲇洃浽?。,安培環(huán)路定律（全電流定律）： 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。即,3.1.3 磁路及其分析,電流方向和磁場(chǎng)強(qiáng)度的方向 符合右手定則，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：,磁路的歐姆定律,對(duì)于環(huán)形線圈,磁路的 歐姆定律,說明,F=NI為磁通勢(shì) Rm為磁阻 l為磁路的平均長度 S為磁路的截面積,磁路和電路的比較（一）,磁 路,電 路,磁通,I,N,R,+,_,E,I,磁壓降,磁通勢(shì),U,基本定律,磁阻,磁感應(yīng) 強(qiáng)度,安培環(huán)路 定律,磁 路,I,N,歐姆定律,電阻,電流 強(qiáng)度,克氏 電壓定律,克氏 電流定律,磁路與電路的比較 (二),電 路,R,+,_,E,I,一.電磁關(guān)系,鐵心線圈的交流電路,3.2 交流鐵心線圈電路,電路方程：,一般情況下 很小,二、交流磁路的分析,：主磁通,：漏磁通,u,i,- +,- +,+ -,假設(shè),則,有效值,變壓器是變換各種交流電壓的電器。它是利用電磁感應(yīng)定律并通過磁路的耦合作用, 把某一個(gè)數(shù)量級(jí)的交流電壓，變換成同頻率的另一個(gè)數(shù)量級(jí)的交流電壓的能量變換裝置。,3.3 變壓器,S9-M-400/10配電變壓器,變壓器的分類,N1,變壓器的基本結(jié)構(gòu),一次、二次繞組互不相連，能量的傳遞靠磁耦合。,設(shè)變壓器空載運(yùn)行,一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)開路。,空載時(shí)，鐵心中主磁通是由一次繞組磁通勢(shì)產(chǎn)生的。,1.電壓變換,3.3.1 變壓器的工作原理,結(jié)論：改變?cè)褦?shù)比，就能改變輸出電壓。,K為變比,原、副邊電壓關(guān)系,根據(jù)交流鐵心線圈電路的分析可得：,時(shí),（變電壓）,帶負(fù)載運(yùn)行情況,一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)接負(fù)載。,有載時(shí)，鐵心中主磁通是由一次、二次繞組磁通勢(shì)共同產(chǎn)生的合成磁通。,2. 電流變換,由上式，若U1、 f 不變，則 m 基本不變，近于常數(shù)。,空載磁勢(shì)：,有載磁勢(shì)：,=,磁勢(shì)平衡式：,或,結(jié)論：一次、二次側(cè)電流與匝數(shù)成反比。,+,+,由圖可知：,結(jié)論： 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K 2 倍。,3. 阻抗變換,阻抗變換舉例：揚(yáng)聲器上如何得到最大輸出功率。,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，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：,（2）將負(fù)載通過變壓器接到信號(hào)源上。,輸出功率為：,結(jié)論：由此例可見加入變壓器以后，輸出功率提高了 很多。原因是滿足了電路中獲得最大輸出的條 件（信號(hào)源內(nèi)、外阻抗差不多相等）。, 額定電壓 變壓器副邊開路（空載）時(shí)，原、副邊繞組允 許的電壓值。, 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。,二、變壓器的銘牌數(shù)據(jù)（以單相變壓器為例）,U2N應(yīng)比滿載運(yùn)行時(shí)的輸出電壓U2高出510%, 額定容量 傳送功率的最大能力。,（理想）,二、變壓器的銘牌數(shù)據(jù),三相變壓器,單相變壓器,（理想）,3.3 .2 變壓器的等值電路及外特性,1 .變壓器的等值電路,（1） 空載運(yùn)行等值電路,（2） 負(fù)載運(yùn)行等值電路,XS1 漏磁感抗,Xm 勵(lì)磁感抗,I2,n,ZL,U2,U1,I1,Z0,cos=0.8,cos=1,1,0,U2 /U2N,I2 /I2N,1,外特性 U2= f (I2),2 .變壓器的外特性,1. 損耗 P = PCu+ PFe,2. 效率, 通常大于 95%,3 .3.3 變壓器的損耗與效率,P2 變壓器的輸出功率,P1 變壓器的輸入功率,注意：變壓器幾個(gè)功率的關(guān)系,變壓器的功率因數(shù),變壓器的效率,1、 自耦變壓器,3.3.4 特殊變壓器簡(jiǎn)介,使用時(shí)，改變滑動(dòng)端的位置，便可得到不同的輸出電壓。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、副邊千萬不能對(duì)調(diào)使用，以防變壓器損壞。,2.電流互感器 用低量程的電流表測(cè)大電流,被測(cè)電流=電流表讀數(shù) N2/N1,1. 副邊不能開路，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)過壓。,使