磁路與變壓器的詳細(xì)原理學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1磁路與變壓器的詳細(xì)磁路與變壓器的詳細(xì)(xingx)原理原理第一頁(yè)，共63頁(yè)。+NIfNSS51 磁路的基本知識(shí)磁路的基本知識(shí)磁路分為直流磁路和交流磁路。磁路分為直流磁路和交流磁路。第1頁(yè)/共62頁(yè)第二頁(yè)，共63頁(yè)。lIFB 第2頁(yè)/共62頁(yè)第三頁(yè)，共63頁(yè)。3、磁導(dǎo)率、磁導(dǎo)率表示物質(zhì)導(dǎo)磁性能的物理量表示物質(zhì)導(dǎo)磁性能的物理量。真空中的磁導(dǎo)率真空中的磁導(dǎo)率0=410-7H/m.相對(duì)磁導(dǎo)率相對(duì)磁導(dǎo)率r=/0單位：亨單位：亨/米米 H/m第3頁(yè)/共62頁(yè)第四頁(yè)，共63頁(yè)。 BH 三、鐵磁材料三、鐵磁材料根據(jù)磁導(dǎo)性能的好壞，自然界的物質(zhì)可分兩類：鐵根據(jù)磁導(dǎo)性能的好壞，自然界的物質(zhì)可分兩類：鐵磁性

2、的材料，如鐵、鈷、鎳、鋼等；另一類為非鐵磁性的材料，如鐵、鈷、鎳、鋼等；另一類為非鐵磁性的材料，如銅、鋁、紙、空氣等。磁性的材料，如銅、鋁、紙、空氣等。第4頁(yè)/共62頁(yè)第五頁(yè)，共63頁(yè)。第5頁(yè)/共62頁(yè)第六頁(yè)，共63頁(yè)。非鐵磁性的材料沒有磁疇結(jié)構(gòu)非鐵磁性的材料沒有磁疇結(jié)構(gòu)(jigu)，所以不具有磁化結(jié)構(gòu)，所以不具有磁化結(jié)構(gòu)(jigu)。第6頁(yè)/共62頁(yè)第七頁(yè)，共63頁(yè)。第7頁(yè)/共62頁(yè)第八頁(yè)，共63頁(yè)。第8頁(yè)/共62頁(yè)第九頁(yè)，共63頁(yè)。第9頁(yè)/共62頁(yè)第十頁(yè)，共63頁(yè)。第10頁(yè)/共62頁(yè)第十一頁(yè)，共63頁(yè)。第11頁(yè)/共62頁(yè)第十二頁(yè)，共63頁(yè)。lSlHlNI B IlH dSlNI mRF第1

3、2頁(yè)/共62頁(yè)第十三頁(yè)，共63頁(yè)。mRF 第13頁(yè)/共62頁(yè)第十四頁(yè)，共63頁(yè)。SlR mSlNIRF mSlR SlEREI 第14頁(yè)/共62頁(yè)第十五頁(yè)，共63頁(yè)。u(Ni)i ddtNe tNedd （磁通勢(shì)）（磁通勢(shì)）eeRi u 第15頁(yè)/共62頁(yè)第十六頁(yè)，共63頁(yè)。t, sinm )sin(ddddmttNtNe tN cosm )90t(sin2m fN)90(sinm tE mmm444222 fN.fNEE EU (V) 444444mmSfNB.fN.EU 第16頁(yè)/共62頁(yè)第十七頁(yè)，共63頁(yè)。第17頁(yè)/共62頁(yè)第十八頁(yè)，共63頁(yè)。第18頁(yè)/共62頁(yè)第十九頁(yè)，共63頁(yè)。Fe2

4、cosPRIUIP 第19頁(yè)/共62頁(yè)第二十頁(yè)，共63頁(yè)。 變壓器是利用電磁感應(yīng)原理傳輸電能或信號(hào)的器件，在電變壓器是利用電磁感應(yīng)原理傳輸電能或信號(hào)的器件，在電力系統(tǒng)力系統(tǒng)(din l x tn)和電子線路中應(yīng)用廣泛。和電子線路中應(yīng)用廣泛。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 在能量傳輸過程中，當(dāng)輸送功率在能量傳輸過程中，當(dāng)輸送功率P =UI cos 及負(fù)載功率及負(fù)載功率因數(shù)因數(shù)cos 一定時(shí)：一定時(shí)：電能損耗小電能損耗小節(jié)省金屬材料（經(jīng)濟(jì)）節(jié)省金屬材料（經(jīng)濟(jì)）U I P = I RlI S第20頁(yè)/共6

5、2頁(yè)第二十一頁(yè)，共63頁(yè)。 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(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)室380 / 220V降壓降壓變電站變電站 10kV降壓降壓降壓降壓第21頁(yè)/共62頁(yè)第二十二頁(yè)，共63頁(yè)。變壓器的磁路變壓器的磁路(c l)1u2uLZ1i2i單相變壓器單相變壓器+由高導(dǎo)磁硅鋼片疊成由高導(dǎo)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鐵心鐵心第22頁(yè)/共62頁(yè)第二十三頁(yè)，共63頁(yè)。第23頁(yè)/共62頁(yè)第二十四頁(yè)，共63頁(yè)。第24頁(yè)/共62頁(yè)第二十五頁(yè)，共63頁(yè)。1u2uLZ1i2i單相變壓器單相變壓器+一次一次繞組繞

6、組N1二次二次繞組繞組N2鐵心鐵心第25頁(yè)/共62頁(yè)第二十六頁(yè)，共63頁(yè)。一次側(cè)接交流電源，一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)開路二次側(cè)開路(kil)。0i02i1u+20u+2e+1e+1e+ 11N2N 1u dd11tNe i0 ( i0N1) tNedd 22 空載時(shí)，空載時(shí)，鐵心中主鐵心中主磁通磁通是是由一次繞由一次繞組組(roz)磁通勢(shì)產(chǎn)磁通勢(shì)產(chǎn)生的。生的。第26頁(yè)/共62頁(yè)第二十七頁(yè)，共63頁(yè)。根據(jù)根據(jù)(gnj)KVL：11111EEIRU變壓器一次側(cè)等效電路如圖變壓器一次側(cè)等效電路如圖1m1111444Nf.EUEU 由于電阻由于電阻 R1 和感抗和感抗(n kn) X1 (或漏磁通或漏

7、磁通)較小較小,其兩端的電壓也較小其兩端的電壓也較小,與主磁電動(dòng)勢(shì)與主磁電動(dòng)勢(shì) E1比較可忽略不比較可忽略不計(jì)，則計(jì)，則1E1R1I1U1E+一次側(cè)一次側(cè)第27頁(yè)/共62頁(yè)第二十八頁(yè)，共63頁(yè)。t)sin(tNtNm111 dddde tN cosm1 )90t(sinm1 E1m144.4NfE 222111mmfNEE 有效值有效值:同同 理：理：)90t(sinm22 Ee2m244. 4NfE t, sinm 第28頁(yè)/共62頁(yè)第二十九頁(yè)，共63頁(yè)。KNNEEUU 21212012m220224440Nf.EUU,I 結(jié)論：改變?cè)褦?shù)比，就能改變輸出結(jié)論：改變?cè)褦?shù)比，就能改變輸出(shc

8、h)電電壓。壓。2222UEIRE2+1u+1e+1e+1N2N+第29頁(yè)/共62頁(yè)第三十頁(yè)，共63頁(yè)。一次側(cè)接交流電源，一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)接負(fù)載二次側(cè)接負(fù)載(fzi)。1u+1e+1e+ 11N2N 1u dd11tNe tNedd 22 i1 ( i1N1) i1i2 ( i2N2) 有載時(shí)，鐵心中有載時(shí)，鐵心中主磁通主磁通是由一是由一次、二次繞組磁次、二次繞組磁通勢(shì)共同產(chǎn)生通勢(shì)共同產(chǎn)生(chnshng)的合的合成磁通。成磁通。 2i2+e2+e 2+u2第30頁(yè)/共62頁(yè)第三十一頁(yè)，共63頁(yè)。2222ZUIZ 1m11 44 4 Nf.EU m10 Nim2211 NiNi+|Z

9、|2i1u2e1i1e1N2N+2u第31頁(yè)/共62頁(yè)第三十二頁(yè)，共63頁(yè)。一般情況下：一般情況下：I0 (23)%I1N 很小可忽略。很小可忽略。2211 NiNi 所所以以或或2211NINI 2211NINI 所所以以KNNII11221 結(jié)論結(jié)論(jiln)：一次、二次側(cè)電流與匝數(shù)成反比。：一次、二次側(cè)電流與匝數(shù)成反比?；颍夯颍?21011NiNiNi 22Ni102211NiNiNi 空載空載(kn zi)磁勢(shì)磁勢(shì)有載磁勢(shì)有載磁勢(shì)第32頁(yè)/共62頁(yè)第三十三頁(yè)，共63頁(yè)。22IUZ 11IUZ ZKIUKKIKUIUZ22222211 ZKZ2 結(jié)論結(jié)論(jiln)： 變壓器一次側(cè)的等

10、效阻抗模，為二變壓器一次側(cè)的等效阻抗模，為二次側(cè)所帶負(fù)載的阻抗模的次側(cè)所帶負(fù)載的阻抗模的K 2 倍。倍。 1U2U1I2IZ+1U1IZ +第33頁(yè)/共62頁(yè)第三十四頁(yè)，共63頁(yè)。：信號(hào)源信號(hào)源IER0RL+108800LL21 RRNNKIE1N2U2ILR2N+第34頁(yè)/共62頁(yè)第三十五頁(yè)，共63頁(yè)。 W548008008001202L2L0.RRREP 0LRR W1760888001202L2L0.RRREP （2）將負(fù)載直接）將負(fù)載直接(zhji)接到信號(hào)源上時(shí)，輸出功率為：接到信號(hào)源上時(shí)，輸出功率為：第35頁(yè)/共62頁(yè)第三十六頁(yè)，共63頁(yè)。6-4變壓器的額定值和運(yùn)行變壓器的額定值和

11、運(yùn)行(ynxng)特性特性一、變壓器的額定值一、變壓器的額定值第36頁(yè)/共62頁(yè)第三十七頁(yè)，共63頁(yè)。N2N2NIUSN2N2N3IUSN2N2NIUS容量：容量： 21PP 一次側(cè)輸入功率：一次側(cè)輸入功率： cos222IUP 輸出功率：輸出功率： 變壓器運(yùn)行變壓器運(yùn)行時(shí)的功率取時(shí)的功率取決于負(fù)載的決于負(fù)載的大小和性質(zhì)大小和性質(zhì)SN是指變壓器二次側(cè)額定電壓和額定電流的乘積是指變壓器二次側(cè)額定電壓和額定電流的乘積4、額定頻率、額定頻率第37頁(yè)/共62頁(yè)第三十八頁(yè)，共63頁(yè)。%100%20220 UUUU)(22IfU 2 U2I2U20I2N2 O是指變壓器應(yīng)接入的電源的頻率。我國(guó)的是指變壓器

12、應(yīng)接入的電源的頻率。我國(guó)的工頻是工頻是50HZ第38頁(yè)/共62頁(yè)第三十九頁(yè)，共63頁(yè)。 FeCu2212PPPPPP 第39頁(yè)/共62頁(yè)第四十頁(yè)，共63頁(yè)。KNNIIKNNUU112212121 ABP1u2u1i2iLR1N2N+第40頁(yè)/共62頁(yè)第四十一頁(yè)，共63頁(yè)。二、小功率二、小功率(gngl)電源變電源變壓器壓器 在各種儀器設(shè)備中提供所需電源電壓的變壓器，一在各種儀器設(shè)備中提供所需電源電壓的變壓器，一般般(ybn)容量和體積都比較小，稱為小功率變壓器。為容量和體積都比較小，稱為小功率變壓器。為了滿足不同部件的需要，這種變壓器常含有多個(gè)二次繞了滿足不同部件的需要，這種變壓器常含有多個(gè)二

13、次繞組，可從二次側(cè)獲得多個(gè)不同的電壓。組，可從二次側(cè)獲得多個(gè)不同的電壓。各繞組各繞組(roz)所環(huán)鏈的主磁通都所環(huán)鏈的主磁通都是相同的，故各繞組是相同的，故各繞組(roz)之間之間的變壓比仍等于各匝數(shù)之比。的變壓比仍等于各匝數(shù)之比。112323112222112121UNNUUNNUUNNU第41頁(yè)/共62頁(yè)第四十二頁(yè)，共63頁(yè)。323232222212121ZUIZUIZUI321,zzz當(dāng)各二次繞組分別接入負(fù)載阻抗當(dāng)各二次繞組分別接入負(fù)載阻抗后，二次側(cè)電流分別為后，二次側(cè)電流分別為與雙繞組變壓器相似當(dāng)與雙繞組變壓器相似當(dāng)電源電源(dinyun)電壓和電壓和頻率不變時(shí)，主磁通保頻率不變時(shí)，主

14、磁通保持不變，故磁通勢(shì)保持持不變，故磁通勢(shì)保持不變即：不變即：231232212221121111023232222212111.INNINNINNINININININI第42頁(yè)/共62頁(yè)第四十三頁(yè)，共63頁(yè)。 AXax Aax 同極性端用同極性端用“”表示表示。增加增加+ 第43頁(yè)/共62頁(yè)第四十四頁(yè)，共63頁(yè)。聯(lián)接聯(lián)接(lin ji) 23 Nf.Um2444220 NN1324 NN1324 聯(lián)接聯(lián)接 13， 2 4ii Nf.U444110m 當(dāng)電源電壓為當(dāng)電源電壓為220V時(shí)：時(shí)：220u+110u+電源電壓為電源電壓為110V時(shí)：時(shí)：第44頁(yè)/共62頁(yè)第四十五頁(yè)，共63頁(yè)。axAa

15、AXUUU、測(cè)量：測(cè)量： 若若 說明說明 A 與與 x 或或 X 與與 a 是是同極性端同極性端.axAXAaUUU axAXAaUUU VaAXxVAXu+第45頁(yè)/共62頁(yè)第四十六頁(yè)，共63頁(yè)。Xx電流表電流表+_A a+SAXax+_S2e+第46頁(yè)/共62頁(yè)第四十七頁(yè)，共63頁(yè)。ABCXYZabczyx高壓高壓(goy)繞組：繞組：A-X B-Y C-ZX、Y 、Z ：尾端：尾端A、B、C ：首端首端低壓繞組：低壓繞組：a-x b-y c-za、b、c：首端：首端x、y、z：尾端：尾端/000YYYYYYYY、：高壓繞組接法高壓繞組接法低壓繞組接法低壓繞組接法:YY0/三相配電變壓器三

16、相配電變壓器: Y/動(dòng)力供電系統(tǒng)（井下照明）動(dòng)力供電系統(tǒng)（井下照明）: Y0/第47頁(yè)/共62頁(yè)第四十八頁(yè)，共63頁(yè)。A311PUU CB1UKUU312P bKUU12 ca+KUUUUUU 2P1P2P1P2133第48頁(yè)/共62頁(yè)第四十九頁(yè)，共63頁(yè)。A311PUU CB1UKUUU312P2 abc+KUUUUUUPPPP333212121 第49頁(yè)/共62頁(yè)第五十頁(yè)，共63頁(yè)。電壓表電壓表被測(cè)電壓被測(cè)電壓(diny)=電壓電壓(diny)表讀數(shù)表讀數(shù) N1/N2VR N1（匝數(shù)多（匝數(shù)多）保險(xiǎn)絲保險(xiǎn)絲 N2（匝數(shù)少（匝數(shù)少）u（被測(cè)電壓）（被測(cè)電壓）四、儀用互感器四、儀用互感器第50

17、頁(yè)/共62頁(yè)第五十一頁(yè)，共63頁(yè)。電流表電流表被測(cè)電流被測(cè)電流(dinli)=電流電流(dinli)表讀數(shù)表讀數(shù) N2/N1（被測(cè)電流）（被測(cè)電流）ARi1i2第51頁(yè)/共62頁(yè)第五十二頁(yè)，共63頁(yè)。A 14440031010033N2NN2 USIA 629600031010033N1NN1.USI 第52頁(yè)/共62頁(yè)第五十三頁(yè)，共63頁(yè)。0033CuFe22119724006001010010100.PPPP 00332169724002160010100211010021. 2 第53頁(yè)/共62頁(yè)第五十四頁(yè)，共63頁(yè)。第54頁(yè)/共62頁(yè)第五十五頁(yè)，共63頁(yè)。第55頁(yè)/共62頁(yè)第五十六頁(yè)，

18、共63頁(yè)。 NSS2727810810F第56頁(yè)/共62頁(yè)第五十七頁(yè)，共63頁(yè)。tsinm0 BB tcos2F21F21tsinFtsin 810810f222727mmmMSSN 1610F21tfT1F27T0SdMmO第57頁(yè)/共62頁(yè)第五十八頁(yè)，共63頁(yè)。第58頁(yè)/共62頁(yè)第五十九頁(yè)，共63頁(yè)。第59頁(yè)/共62頁(yè)第六十頁(yè)，共63頁(yè)。M3 第60頁(yè)/共62頁(yè)第六十一頁(yè)，共63頁(yè)。NSm6 .632105 . 2)102 . 0161021610F423727（例：一個(gè)交流電磁鐵，勵(lì)磁繞組的額定電壓例：一個(gè)交流電磁鐵，勵(lì)磁繞組的額定電壓U=380V，頻率，頻率f=50HZ，匝數(shù)，匝數(shù) N=8650，鐵心，鐵心面積面積2。求此電磁鐵的平均。求此電磁鐵的平均(pngjn)電磁吸力電磁吸力。主磁通的最大值主磁通的最大值WbfNUm3102 . 086505044. 438044. 4電磁電