第四章 磁路與鐵心線圈電路2

1、 變壓器是通過線圈間的電磁感應實現(xiàn)交流電壓變壓器是通過線圈間的電磁感應實現(xiàn)交流電壓 變換的設(shè)備。變換的設(shè)備。 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 ： 如：在能量傳輸過程中，當輸送功率如：在能量傳輸過程中，當輸送功率P =UI cos 及負載功率因數(shù)及負載功率因數(shù)cos 一定時：一定時： 電能損耗小電能損耗小 節(jié)省金屬材料（經(jīng)濟）節(jié)省金屬材料（經(jīng)濟） U I P = I Rl I S 、儀器設(shè)備、儀器設(shè)備 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 實驗室

2、實驗室 380 / 220V 降壓降壓 變電站變電站 10kV 降壓降壓 變壓器的磁路變壓器的磁路 1 u 2 u L Z 1 i 2 i 單相變壓器單相變壓器 + + 由高導磁硅鋼片疊成由高導磁硅鋼片疊成 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 具有具有公共公共 磁通磁通的回的回 路，由兩路，由兩 組以上的組以上的 線圈組合線圈組合 而成。而成。 變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器的結(jié)構(gòu) 變壓器常用的鐵心形狀一般有殼型變壓器常用的鐵心形狀一般有殼型(E)和心型和心型(C)鐵心。鐵心。 繞組包圍鐵芯繞組包圍鐵芯(C)鐵芯包圍繞組鐵芯包圍繞組(

3、E) 電力變壓器電力變壓器 工用原理是基于電磁感應現(xiàn)象工用原理是基于電磁感應現(xiàn)象。 一次繞組一次繞組 二次繞組二次繞組 當一次繞組中的電流變化時，磁通發(fā)生相應的變化，從當一次繞組中的電流變化時，磁通發(fā)生相應的變化，從 而使線圈中出現(xiàn)感應電勢，只要一、二次繞組的匝數(shù)不同，而使線圈中出現(xiàn)感應電勢，只要一、二次繞組的匝數(shù)不同， 就能達到改變電壓的目的。就能達到改變電壓的目的。 (1) 空載運行情況空載運行情況 一次繞組接交流一次繞組接交流 電源，二次繞組電源，二次繞組 開路。開路。 0 i 0 2 i 1 u + 20 u + 2 e + 1 e + 1 e+ 1 1 N 2 N 1 u d d 1

4、1 t Ne i0 ( i0N1) 1 d d 0 11 t i Le t Ne d d 22 空載時，空載時， 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) 帶負載運行情況帶負載運行情況 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)。 1 u + 1 e + 1 e+ 1 1 N 2 N 1 u d d 11 t Ne 1 t d i d Le 1 11 t d d Ne 22 i1 ( i1N1) i1 i2 ( i2N2) 2 有載時，鐵心中有載時，鐵心中 主磁通主磁通 是是由一由一 次、二次繞組磁次、二次繞組磁 通勢共同產(chǎn)生的通勢

5、共同產(chǎn)生的 合成磁通。合成磁通。 2 i2 + e2+ e 2 + u2 d d 2 t i Le 22 1、電壓變換、電壓變換 電壓比電壓比 2 1 2 1 02 1 N N E E U U k m111 fN44. 4EU 一次繞組電壓方程一次繞組電壓方程 m2202 fN44. 4EU 二次繞組電壓方程二次繞組電壓方程 在空載狀態(tài)下（二次繞在空載狀態(tài)下（二次繞 組開路）組開路）， 二次繞組電流二次繞組電流0I 2 則：則： 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。 202 UE 變壓器等效電路變壓器等效電路 一次一次繞組的電壓與二次繞組的空載電壓之比。繞組

6、的電壓與二次繞組的空載電壓之比。 規(guī)定規(guī)定: : 當當 U1 = U1N 時時, U1N U2N U20 = U2N 如銘牌上標注如銘牌上標注:電壓電壓 6 000 / 400V 2 1 2 1 02 1 N N E E U U k 變壓器的變比變壓器的變比 注意：注意： 例：某單相變壓器的額定電壓為例：某單相變壓器的額定電壓為10000/230V， 求變壓器的電壓比及空載電壓。求變壓器的電壓比及空載電壓。 解：變壓器的變壓比解：變壓器的變壓比 543 230 10000 2 1 . U U k N N 空載電壓為空載電壓為230V 根據(jù)恒磁通原理：空載及負載條件下，主磁通最大根據(jù)恒磁通原理：

7、空載及負載條件下，主磁通最大 值值m基本維持不變?？山⒋磐▌萜胶夥匠袒揪S持不變?？山⒋磐▌萜胶夥匠?2、電流變換、電流變換 0 2211 ININ 2211 ININ 有效值式有效值式 012211 INININ 電流比電流比 k 1 N N I I 1 2 2 1 由于變壓器鐵芯材料的導磁率高、空載勵磁電流由于變壓器鐵芯材料的導磁率高、空載勵磁電流 很小，可忽略很小，可忽略 。即：。即：)( 0 i 單相變壓器的單相變壓器的 額定容量額定容量 N2N2N IUS 結(jié)論：原、副邊電流與匝數(shù)成反比結(jié)論：原、副邊電流與匝數(shù)成反比 N1N1 IU 2 2 I U Z 1 1 I U Z 1 1

8、 I U Z ZKZ 2 1 U 2 U 1 I 2 I Z + + 1 U 1 I Z + 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)所帶負載的阻抗模的側(cè)所帶負載的阻抗模的 倍。倍。 2 K K I KU 2 2 2 2 2 I U KZK 2 ： 信號源信號源 I E R0 RL + 10 8 800 R R N N K 2 1 L L I E 1 N 2 U 2 I L R 2 N + + 如圖，交流信號源的如圖，交流信號源的 電動勢電動勢 E= 120V，內(nèi)阻，內(nèi)阻 R 0=8 00 ，負載負載RL=8 。要求。要求: （1） 當當RL折算到原邊

9、的等效電阻折算到原邊的等效電阻 時，時， 求變壓器的匝數(shù)比求變壓器的匝數(shù)比 和信號源輸出的功率；（和信號源輸出的功率；（2） 當將負載直接與信號源聯(lián)接時當將負載直接與信號源聯(lián)接時, 信號源輸出多大功率？信號源輸出多大功率？ 0 RR L W54800 800800 120 2 L 2 L0 .R RR E P 0L RR W17608 8800 120 2 L 2 L0 .R RR E P （2，為：為： FeCu2 2 1 2 PPP P P P 2N2NN IUS 容量：容量： 2 1 P P 一次側(cè)輸入功率：一次側(cè)輸入功率： cos 222 IUP 輸出功率：輸出功率： 變壓器運行時的功率取決于負載的性質(zhì)變壓器運行時的功率取決于負載的性質(zhì) 一變壓器容量為一變壓器容量為 10 kVA，鐵耗為，鐵耗為 300 W， 滿載時的銅耗為滿載時的銅耗為 400 W。求該變壓器在滿載時向功。求該變壓器在滿載時向功 率因數(shù)為率因數(shù)為 0.8 的負載供電時輸入和輸出的有功功率的負載供電時輸入和輸出的有功功率 及效率。及效率。 解解 例例 忽略電壓變化率，則忽略電壓變化率，則 P2 = SN cos 2= 101030.8 W = 8 kW P = PCu + PFe= (300 + 400) W = 0.7 kW P1 = P2 + P = (8 + 0.7) kW = 8.7 kW P1