第六章磁路與鐵芯線圈課件

1、第6章 磁路與鐵心線圈電路6.3 變壓器6.4 電磁鐵 6.1 磁路及其分析方法6.2 交流鐵心線圈電路2. 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；3. 掌握變壓器電壓、電流和阻抗變換作用；4.了解三相電壓的變換方法；本章要求：第6章 磁路與鐵心線圈電路5. 了解電磁鐵的基本工作原理及其應(yīng)用知識(shí)。1. 理解磁場的基本物理量的意義，了解磁性材料的基本知識(shí)及磁路的基本定律，會(huì)分析計(jì)算交流鐵心線圈電路；6.1 磁路及其分析方法6.1.1 磁場的基本物理量1.磁感應(yīng)強(qiáng)度B : 表示磁場內(nèi)某點(diǎn)磁場強(qiáng)弱和方向的物理量。磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小:磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向: 與

2、電流的方向之間符合右手螺旋定則。磁感應(yīng)強(qiáng)度B的單位: 特斯拉(T)，1T = 1Wb/m2 均勻磁場: 各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同的 磁場，也稱勻強(qiáng)磁場。2.磁通磁通 ：穿過垂直于B方向的面積S中的磁力線總數(shù)。 說明: 如果不是均勻磁場，則取B的平均值。在均勻磁場中 = B S 或 B= /S 磁感應(yīng)強(qiáng)度B在數(shù)值上可以看成為與磁場方向垂直的單位面積所通過的磁通,故又稱磁通密度。磁通 的單位:韋伯(Wb) 1Wb =1Vs3. 磁場強(qiáng)度磁場強(qiáng)度H ：介質(zhì)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 與介質(zhì) 磁導(dǎo)率 之比。磁場強(qiáng)度H的單位 ：安培/米（A/m) 任意選定一個(gè)閉合回線的圍繞方向，凡是電流方向與閉合回

3、線圍繞方向之間符合右螺旋定則的電流作為正、反之為負(fù)。 式中： 是磁場強(qiáng)度矢量沿任意閉合 線(常取磁通作為閉合回線)的線積分；I 是穿過閉合回線所圍面積的電流的代數(shù)和。安培環(huán)路定律電流正負(fù)的規(guī)定：安培環(huán)路定律（全電流定律）I1HI2安培環(huán)路定律將電流與磁場強(qiáng)度聯(lián)系起來。 在均勻磁場中 Hl = IN 例: 環(huán)形線圈如圖，其中媒質(zhì)是均勻的， 試計(jì)算 線 圈內(nèi)部各點(diǎn)的磁場強(qiáng)度。解: 取磁通作為閉合回線，以 其方向作為回線的圍繞方向，則有：SxHxIN匝線圈匝數(shù)與電流的乘積NI ，稱為磁通勢，用字母 F 表示，則有 F = NI 磁通由磁通勢產(chǎn)生，磁通勢的單位是安培。式中：N 線圈匝數(shù)； lx=2x是

4、半徑為x的圓周長； Hx 半徑x處的磁場強(qiáng)度； NI 為線圈匝數(shù)與電流的乘積。故得：SxHxIN匝真空的磁導(dǎo)率為常數(shù)，用 0表示，有：4. 磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率 ：表示磁場媒質(zhì)磁性的物理量，衡量物質(zhì) 的導(dǎo)磁能力。相對磁導(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。磁導(dǎo)率 的單位：亨/米（H/m） 例：環(huán)形線圈如圖，其中媒質(zhì)是均勻的，磁導(dǎo)率為，試計(jì)算線圈內(nèi)部各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。解：半徑為x處各點(diǎn)的磁場強(qiáng)度為故相應(yīng)點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度為SxHxIN匝 由上例可見,磁場內(nèi)某點(diǎn)的磁場強(qiáng)度 H 只與電流大小、線圈匝數(shù)、以及該點(diǎn)的幾何位置有關(guān)，與磁場媒質(zhì)的磁性() 無關(guān)；而磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 與磁場媒質(zhì)的磁性有關(guān)。5

5、. 物質(zhì)的磁性1. 非磁性物質(zhì) 非磁性物質(zhì)分子電流的磁場方向雜亂無章，幾乎不受外磁場的影響而互相抵消，不具有磁化特性。 非磁性材料的磁導(dǎo)率都是常數(shù)，有： 所以磁通 與產(chǎn)生此磁通的電流 I 成正比，呈線性關(guān)系。當(dāng)磁場媒質(zhì)是非磁性材料時(shí)，有：即 B與 H 成正比，呈線性關(guān)系。由于OHB 0 r 1B = 0 H ( )( I )2. 磁性物質(zhì) 磁性物質(zhì)內(nèi)部形成許多小區(qū)域，其分子間存在的一種特殊的作用力使每一區(qū)域內(nèi)的分子磁場排列整齊，顯示磁性，稱這些小區(qū)域?yàn)榇女牎?在外磁場作用下，磁疇方向發(fā)生變化，使之與外磁場方向趨于一致，物質(zhì)整體顯示出磁性來，稱為磁化。即磁性物質(zhì)能被磁化。磁疇外磁場 在沒有外磁場

6、作用的普通磁性物質(zhì)中，各個(gè)磁疇排列雜亂無章，磁場互相抵消，整體對外不顯磁性。磁疇6.1.2 磁性材料的磁性能1. 高導(dǎo)磁性 磁性材料的磁導(dǎo)率通常都很高，即 r 1 (如坡莫合金，其 r 可達(dá) 2105 ) 。 磁性材料能被強(qiáng)烈的磁化，具有很高的導(dǎo)磁性能。 磁性材料主要指鐵、鎳、鈷及其合金等。 磁性物質(zhì)的高導(dǎo)磁性被廣泛地應(yīng)用于電工設(shè)備中，如電機(jī)、變壓器及各種鐵磁元件的線圈中都放有鐵心。 磁性物質(zhì)的高導(dǎo)磁性被廣泛地應(yīng)用于電工設(shè)備中，如電機(jī)、變壓器及各種鐵磁元件的線圈中都放有鐵心。在這種具有鐵心的線圈中通入不太大的勵(lì)磁電流，便可以產(chǎn)生較大的磁通和磁感應(yīng)強(qiáng)度。磁性物質(zhì)由于磁化所產(chǎn)生的磁化磁場不會(huì)隨著外

7、磁場的增強(qiáng)而無限的增強(qiáng)。2. 磁飽和性BJ 磁場內(nèi)磁性物質(zhì)的磁化磁場 的磁感應(yīng)強(qiáng)度曲線；B0 磁場內(nèi)不存在磁性物質(zhì)時(shí)的 磁感應(yīng)強(qiáng)度直線；B BJ曲線和B0直線的縱坐標(biāo)相 加即磁場的 B-H 磁化曲線。OHBB0BJBab磁化曲線磁性物質(zhì)由于磁化所產(chǎn)生的磁化磁場不會(huì)隨著外磁場的增強(qiáng)而無限的增強(qiáng)。當(dāng)外磁場增大到一定程度時(shí)，磁性物質(zhì)的全部磁疇的磁場方向都轉(zhuǎn)向與外部磁場方向一致，磁化磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度將趨向某一定值。如圖。 B-H 磁化曲線的特征： Oa段：B 與H幾乎成正比地增加； ab段： B 的增加緩慢下來； b點(diǎn)以后：B增加很少，達(dá)到飽和。OHBB0BJBab 有磁性物質(zhì)存在時(shí)，B 與 H不成正

8、比，磁性物質(zhì)的磁導(dǎo)率不是常數(shù)，隨H而變。 有磁性物質(zhì)存在時(shí)，與 I 不成正比。 磁性物質(zhì)的磁化曲線在磁路計(jì)算上極為重要，其為非線性曲線，實(shí)際中通過實(shí)驗(yàn)得出。 OHB,B磁化曲線B和與H的關(guān)系3. 磁滯性 磁性材料在交變磁場中反復(fù)磁化，其B-H關(guān)系曲線是一條回形閉合曲線，稱為磁滯回線。磁滯性：磁性材料中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化總是滯后于 外磁場變化的性質(zhì)。磁滯回線OHBBrHc剩磁感應(yīng)強(qiáng)度Br (剩磁) ： 當(dāng)線圈中電流減小到零(H=0)時(shí)，鐵心中的磁感應(yīng)強(qiáng)度。矯頑磁力Hc： 使 B = 0 所需的 H 值。 磁性物質(zhì)不同，其磁滯回線和磁化曲線也不同。 幾種常見磁性物質(zhì)的磁化曲線a 鑄鐵 b 鑄鋼 c

9、 硅鋼片O0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0103H/(A/m)H/(A/m)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 103B/T1.81.61.41.21.00.80.60.40.2ababcc按磁性物質(zhì)的磁性能，磁性材料分為三種類型：(1)軟磁材料 具有較小的矯頑磁力，磁滯回線較窄。一般用來制造電機(jī)、電器及變壓器等的鐵心。常用的有鑄鐵、硅鋼、坡莫合金即鐵氧體等。(2)永磁材料 具有較大的矯頑磁力，磁滯回線較寬。一般用來制造永久磁鐵。常用的有碳鋼及鐵鎳鋁鈷合金等。(3)矩磁材料 具有較小的矯頑磁力和較大的剩磁，磁滯回線接近矩形，穩(wěn)定性良好。在計(jì)算

10、機(jī)和控制系統(tǒng)中用作記憶元件、開關(guān)元件和邏輯元件。常用的有鎂錳鐵氧體等。6.1.3 磁路的分析方法1. 磁路的概念 在電機(jī)、變壓器及各種鐵磁元件中常用磁性材料做成一定形狀的鐵心。鐵心的磁導(dǎo)率比周圍空氣或其它物質(zhì)的磁導(dǎo)率高的多，磁通的絕大部分經(jīng)過鐵心形成閉合通路，磁通的閉合路徑稱為磁路。+NIfNSS直流電機(jī)的磁路交流接觸器的磁路2. 磁路的歐姆定律磁路的歐姆定律是分析磁路的基本定律 環(huán)形線圈如圖，其中媒質(zhì)是均 勻的，磁導(dǎo)率為， 試計(jì)算線圈內(nèi)部 的磁通 。 解：根據(jù)安培環(huán)路定律，有設(shè)磁路的平均長度為 l，則有1. 引例SxHxIN匝式中：F=NI 為磁通勢，由其產(chǎn)生磁通； Rm 稱為磁阻，表示磁路

11、對磁通的阻礙作用； l 為磁路的平均長度； S 為磁路的截面積。2. 磁路的歐姆定律 若某磁路的磁通為，磁通勢為F ，磁阻為Rm，則即有：此即磁路的歐姆定律。3. 磁路與電路的比較 磁路磁通勢F磁通磁阻電路電動(dòng)勢 E電流密度 J 電阻磁感應(yīng)強(qiáng)度B電流 INI+_EIR4. 磁路分析的特點(diǎn)(1)在處理電路時(shí)不涉及電場問題，在處理磁路時(shí)離不開磁場的概念；(2)在處理電路時(shí)一般可以不考慮漏電流，在處理磁路時(shí)一般都要考慮漏磁通；(3)磁路歐姆定律和電路歐姆定律只是在形式上相似。由于 不是常數(shù)，其隨勵(lì)磁電流而變，磁路歐姆定律不能直接用來計(jì)算，只能用于定性分析；(4)在電路中，當(dāng) E=0時(shí)，I=0；但在磁

12、路中，由于有剩磁，當(dāng) F=0 時(shí)， 不為零；3. 磁路的分析計(jì)算主要任務(wù): 預(yù)先選定磁性材料中的磁通 (或磁感應(yīng)強(qiáng)度)，按照所定的磁通、磁路各段的尺寸和材料,求產(chǎn)生預(yù)定的磁通所需要的磁通勢F=NI ， 確定線圈匝數(shù)和勵(lì)磁電流。基本公式: 設(shè)磁路由不同材料或不同長度和截面積的 n 段組成，則基本公式為： 即基本步驟: （由磁通 求磁通勢F=NI ）(1) 求各段磁感應(yīng)強(qiáng)度 Bi 各段磁路截面積不同，通過同一磁通 ，故有：(2) 求各段磁場強(qiáng)度 Hi 根據(jù)各段磁路材料的磁化曲線 Bi=f ( Hi) ,求B1， B2 ，相對應(yīng)的 H1， H2 ，。(3) 計(jì)算各段磁路的磁壓降 （Hi li ） (

13、4) 根據(jù)下式求出磁通勢（ NI ） 例1:一個(gè)具有閉合的均勻的鐵心線圈，其匝數(shù)為300， 鐵心中的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 0.9T，磁路的平均長度為 45cm，試求： (1)鐵心材料為鑄鐵時(shí)線圈中的電 流; (2)鐵心材料為硅鋼片時(shí)線圈中的電流。解： （1）查鑄鐵材料的磁化曲線， 當(dāng) B=0.9 T 時(shí)，(2)查硅鋼片材料的磁化曲線，當(dāng) B=0.9 T 時(shí)， 磁場強(qiáng)度 H=9000 A/m，則磁場強(qiáng)度 H=260 A/m，則結(jié)論：如果要得到相等的磁感應(yīng)強(qiáng)度，采用磁導(dǎo)率高的鐵心材料，可以降低線圈電流，減少用銅量。 如線圈中通有同樣大小的電流0.39A，則鐵心中的磁場強(qiáng)度是相等的，都是260 A/m。查磁

14、化曲線可得， 在例1(1)，(2)兩種情況下，如線圈中通有同樣大小的電流0.39A，要得到相同的磁通 ，鑄鐵材料鐵心的截面積和硅鋼片材料鐵心的截面積，哪一個(gè)比較??？【分析】 B硅鋼是B鑄鐵的17倍。 因 =BS，如要得到相同的磁通 ，則鑄鐵鐵心的截面積必須是硅鋼片鐵心的截面積的17倍。B鑄鐵 = 0.05T、 B硅鋼 =0.9T,結(jié)論：如果線圈中通有同樣大小的勵(lì)磁電流，要得到相等的磁通，采用磁導(dǎo)率高的鐵心材料，可使鐵心的用鐵量大為降低。 查鑄鋼的磁化曲線， B=0.9 T 時(shí)，磁場強(qiáng)度 H1=500 A/m例2: 有一環(huán)形鐵心線圈，其內(nèi)徑為10cm，外徑為 5cm，鐵心材料為鑄鋼。磁路中含有一

15、空氣隙， 其長度等于 0.2cm。 設(shè)線圈中通有 1A 的電流， 如要得到 0.9T 的磁感應(yīng)強(qiáng)度，試求線圈匝數(shù)。 解:空氣隙的磁場強(qiáng)度鑄鋼鐵心的磁場強(qiáng)度，鐵心的平均長度磁路的平均總長度為 對各段有 總磁通勢為 線圈匝數(shù)為 磁路中含有空氣隙時(shí)，由于其磁阻較大，磁通勢幾乎都降在空氣隙上面。結(jié)論：當(dāng)磁路中含有空氣隙時(shí)，由于其磁阻較大，要得到相等的磁感應(yīng)強(qiáng)度，必須增大勵(lì)磁電流（設(shè)線圈匝數(shù)一定）。6.2 交流鐵心線圈電路6.2.1 電磁關(guān)系+e+e+uNi（磁通勢）主磁通 ：通過鐵心閉合的磁通。漏磁通：經(jīng)過空氣或其它非導(dǎo)磁媒質(zhì)閉合的磁通。線圈鐵心 i，鐵心線圈的漏磁電感 與i不是線性關(guān)系。6.2.2

16、電壓電流關(guān)系根據(jù)KVL:+eeuNi式中：R是線圈導(dǎo)線的電阻 L 是漏磁電感 當(dāng) u 是正弦電壓時(shí)，其它各電壓、電流、電動(dòng)勢可視作正弦量，則電壓、電流關(guān)系的相量式為：設(shè)主磁通 則有效值 由于線圈電阻 R 和感抗X（或漏磁通）較小，其電壓降也較小，與主磁電動(dòng)勢 E 相比可忽略，故有式中：Bm是鐵心中磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值，單位T； S 是鐵心截面積，單位m2。6.2.3 功率損耗 交流鐵心線圈的功率損耗主要有銅損和鐵損兩種。1. 銅損（Pcu） 在交流鐵心線圈中, 線圈電阻R上的功率損耗稱銅損，用Pcu 表示。 Pcu = RI2式中：R是線圈的電阻；I 是線圈中電流的有效值。2. 鐵損（PFe）

17、在交流鐵心線圈中，處于交變磁通下的鐵心內(nèi)的功率損耗稱鐵損，用PFe 表示。鐵損由磁滯和渦流產(chǎn)生。+ui（1）磁滯損耗（Ph）由磁滯所產(chǎn)生的能量損耗稱為磁滯損耗（Ph）。 磁滯損耗的大?。?單位體積內(nèi)的磁滯損耗正比與磁滯回線的面積和磁場交變的頻率 f。OHB 磁滯損耗轉(zhuǎn)化為熱能，引起鐵心發(fā)熱。 減少磁滯損耗的措施： 選用磁滯回線狹小的磁性材料制作鐵心。變壓器和電機(jī)中使用的硅鋼等材料的磁滯損耗較低。 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)適當(dāng)選擇值以減小鐵心飽和程度。(2)渦流損耗（Pe）渦流損耗: 由渦流所產(chǎn)生的功率損耗。 渦流：交變磁通在鐵心內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和電流，稱為渦流。渦流在垂直于磁通的平面內(nèi)環(huán)流。渦流損耗轉(zhuǎn)化為熱能

18、，引起鐵心發(fā)熱。減少渦流損耗措施： 提高鐵心的電阻率。鐵心用彼此絕緣的鋼片疊成，把渦流限制在較小的截面內(nèi)。鐵心線圈交流電路的有功功率為： 先將實(shí)際鐵心線圈的線圈電阻R、漏磁感抗X分出，得到用理想鐵心線圈表示的電路； +uiRX +uRu實(shí)際鐵心線圈電路理想鐵心線圈電路線圈電阻漏磁感抗+eeui*6.2.4 等效電路 用一個(gè)不含鐵心的交流電路來等效替代鐵心線圈交流電路。 等效條件：在同樣電壓作用下，功率、電流及各量之間的相位關(guān)系保持不變。理想鐵心線圈的等效電路 理想鐵心線圈有能量的損耗和儲(chǔ)放，可用具有電阻R0和感抗X0串聯(lián)的電路等效。+uiRX +uRuX0 R0 式中： PFe為鐵損， QFe

19、為鐵心儲(chǔ)放能量的無功功率。故有：+eeu理想鐵心線圈的等效電路 理想鐵心線圈有能量的損耗和儲(chǔ)放，可用具有電阻R0和感抗X0串聯(lián)的電路等效。其中：電阻R0是和鐵心能量損耗(鐵損)相應(yīng)的等效電阻，感抗X0是和鐵心能量儲(chǔ)放相應(yīng)的等效感抗。其參數(shù)為：等效電路 例1: 有一交流鐵心線圈，電源電壓 U= 220 V電路中電流 I=4 A，功率表讀數(shù)P=100W，頻率f=50Hz，漏磁通和線圈電阻上的電壓降可忽略不計(jì)，試求:(1)鐵心線圈的功率因數(shù)；（2）鐵心線圈的等效電阻和感抗。解:(1)(2) 鐵心線圈的等效阻抗模為等效電阻為等效感抗為 例2: 要繞制一個(gè)鐵心線圈，已知電源電壓 U= 220 V，頻率

20、f=50Hz ，今量得鐵心截面為30.2 cm2,鐵心由硅鋼片疊成，設(shè)疊片間隙系數(shù)為0.91 (一般取0.90.93)。（1）如取 Bm=1.2T，問線圈匝數(shù)應(yīng)為多少? (2)如磁路平均長度為 60cm,問勵(lì)磁電流應(yīng)多大?鐵心的有效面積為(1)線圈匝數(shù)為(2)查磁化曲線圖，B=1.2T時(shí),=700 ，則解:6.3 變壓器 變壓器是一種常見的電氣設(shè)備，在電力系統(tǒng)和電子線路中應(yīng)用廣泛。變電壓：電力系統(tǒng) 變阻抗：電子線路中的阻抗匹配變電流：電流互感器 變壓器的主要功能有： 在能量傳輸過程中，當(dāng)輸送功率P =UI cos 及負(fù)載功率因數(shù)cos 一定時(shí)：電能損耗小節(jié)省金屬材料（經(jīng)濟(jì)）6.3.1 概述U

21、IP = I RlI S 電力工業(yè)中常采用高壓輸電低壓配電，實(shí)現(xiàn)節(jié)能并保證用電安全。具體如下： 發(fā)電廠10.5kV輸電線220kV升壓儀器36V降壓實(shí)驗(yàn)室380 / 220V降壓變電站 10kV降壓降壓變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器的磁路繞組：一次繞組二次繞組單相變壓器+由高導(dǎo)磁硅鋼片疊成厚0.35mm 或 0.5mm鐵心變壓器的電路一次繞組N1二次繞組N2鐵心變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器的分類電壓互感器 電流互感器 按用途分電力變壓器 (輸配電用)儀用變壓器 整流變壓器 按相數(shù)分三相變壓器 單相變壓器 按制造方式殼式心式變壓器符號6.3.1 變壓器的工作原理單相變壓器+一次繞組N1二次繞組N2鐵心 一次、二次繞組

22、互不相連，能量的傳遞靠磁耦合。(1) 空載運(yùn)行情況1. 電磁關(guān)系一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)開路。+1i0 ( i0N1) 1空載時(shí)，鐵心中主磁通是由一次繞組磁通勢產(chǎn)生的。(2) 帶負(fù)載運(yùn)行情況1. 電磁關(guān)系一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)接負(fù)載。+11i1 ( i1N1) i1i2 ( i2N2) 2有載時(shí)，鐵心中主磁通是由一次、二次繞組磁通勢共同產(chǎn)生的合成磁通。2i2+e2+e2+u2Z 2. 電壓變換（設(shè)加正弦交流電壓）有效值:同 理：主磁通按正弦規(guī)律變化，設(shè)為 則(1) 一次、二次側(cè)主磁通感應(yīng)電動(dòng)勢根據(jù)KVL：變壓器一次側(cè)等效電路如圖 由于電阻 R1 和感抗 X1 (或漏磁通)較小,其兩端的電壓也

23、較小,與主磁電動(dòng)勢 E1比較可忽略不計(jì)，則+(2) 一次、二次側(cè)電壓式中 R1 為一次側(cè)繞組的電阻; X1=L1 為一次側(cè)繞組的感抗(漏磁感抗，由漏磁產(chǎn)生)。（匝比）K為變比對二次側(cè)，根據(jù)KVL：結(jié)論：改變匝數(shù)比，就能改變輸出電壓。式中 R2 為二次繞組的電阻; X2=L2 為二次繞組的感抗； 為二次繞組的端電壓。變壓器空載時(shí):+u2+i1i2+e2+e2式中U20為變壓器空載電壓。故有三相電壓的變換ABCXYZabczyx1) 三相變壓器的結(jié)構(gòu)高壓繞組：A-X B-Y C-ZX、Y 、Z ：尾端A、B、C ：首端低壓繞組：a-x b-y c-za、b、c：首端x、y、z：尾端2) 三相變壓器

24、的聯(lián)結(jié)方式聯(lián)結(jié)方式：高壓繞組接法低壓繞組接法三相配電變壓器動(dòng)力供電系統(tǒng)（井下照明）高壓、超高壓供電系統(tǒng)常用接法: 我國生產(chǎn)的電力配電變壓器均采用Y/Y0-12或Y/三角形-11這兩種標(biāo)準(zhǔn)結(jié)線方法。數(shù)子12和11表示原繞組和副繞組線電壓的相位差,也就是所謂變壓器的結(jié)線組別。（1）三相變壓器Y/Y0聯(lián)結(jié)線電壓之比：ACBbca+（2）三相變壓器Y0/聯(lián)結(jié)線電壓之比：ACBabc+3. 電流變換(一次、二次側(cè)電流關(guān)系)有載運(yùn)行 可見，鐵心中主磁通的最大值m在變壓器空載和有載時(shí)近似保持不變。即有 不論變壓器空載還是有載，一次繞組上的阻抗壓降均可忽略，故有由上式，若U1、 f 不變，則 m 基本不變，近

25、于常數(shù)?？蛰d：有載：+|Z |+一般情況下：I0 (23)%I1N 很小可忽略?；蚪Y(jié)論：一次、二次側(cè)電流與匝數(shù)成反比?；颍?.提供產(chǎn)生m的磁勢2.提供用于補(bǔ)償 作用 的磁勢磁勢平衡式：空載磁勢有載磁勢4. 阻抗變換由圖可知： 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。 +(1) 變壓器的匝數(shù)比應(yīng)為：信號源R0RL+R0+解:例1: 如圖，交流信號源的電動(dòng)勢 E= 120V，內(nèi)阻 R 0=800，負(fù)載為揚(yáng)聲器，其等效電阻為RL=8。要求: （1）當(dāng)RL折算到原邊的等效電阻 時(shí)，求變壓器的匝數(shù)比和信號源輸出的功率；（2）當(dāng)將負(fù)載直接與信號源聯(lián)接時(shí),信號源輸出多大功率？

26、信號源的輸出功率：電子線路中，常利用阻抗匹配實(shí)現(xiàn)最大輸出功率。 結(jié)論：接入變壓器以后，輸出功率大大提高。原因：滿足了最大功率輸出的條件：（2）將負(fù)載直接接到信號源上時(shí)，輸出功率為：1） 變壓器的型號5.變壓器的銘牌和技術(shù)數(shù)據(jù)S J L 1000/10 變壓器額定容量(KVA) 鋁線圈 冷卻方式J:油浸自冷式F:風(fēng)冷式相數(shù)S:三相D:單相 高壓繞組的額定電壓(KV)2） 額定值 額定電壓 U1N、U2N 變壓器二次側(cè)開路（空載）時(shí)，一次、二次側(cè)繞組允許的電壓值單相：U1N ，一次側(cè)電壓， U2N，二次側(cè)空載時(shí)的電壓三相：U1N、U2N，一次、二次側(cè)的線電壓 額定電流 I1N、I2N 變壓器滿載運(yùn)

27、行時(shí)，一次、二次側(cè)繞組允許的電流值。單相：一次、二次側(cè)繞組允許的電流值三相：一次、二次側(cè)繞組線電流 額定容量 SN 傳送功率的最大能力。單相：三相：容量 SN 輸出功率 P2 一次側(cè)輸入功率 P1 輸出功率 P2注意：變壓器幾個(gè)功率的關(guān)系（單相）效率容量：一次側(cè)輸入功率：輸出功率： 變壓器運(yùn)行時(shí)的功率取決于負(fù)載的性質(zhì)2) 額定值6.3.2 變壓器的外特性變壓器的外特性 當(dāng)一次側(cè)電壓 U1和負(fù)載功率因數(shù) cos2保持不變時(shí)，二次側(cè)輸出電壓 U2和輸出電流 I2的關(guān)系，U2 = f (I2)。 U20：一次側(cè)加額定電壓、二次側(cè)開路時(shí)，二次側(cè)的輸出電壓。 一般供電系統(tǒng)希望要硬特性（隨I2的變化，U2

28、 變化不大），電壓變化率約在5%左右。電壓變化率：cos2 =0.8(感性）U2I2U20I2Ncos2 =1OI2增加即負(fù)載增加6.3.3 變壓器的損耗與效率()為減少渦流損耗，鐵心一般由導(dǎo)磁鋼片疊成。變壓器的損耗包括兩部分：銅損 (PCu) ：繞組導(dǎo)線電阻的損耗。渦流損耗：交變磁通在鐵心中產(chǎn)生的感 應(yīng)電流(渦流)造成的損耗。磁滯損耗：磁滯現(xiàn)象引起鐵心發(fā)熱，造 成的損耗。鐵損(PFe )：變壓器的效率為一般 95% ,負(fù)載為額定負(fù)載的(5075)%時(shí)，最大。輸出功率輸入功率例2: 有一帶電阻負(fù)載的三相變壓器，其額定數(shù)據(jù)如下：SN=100kVA, U1N=6000V, f=50Hz。 U2N=

29、 U20=400V , 繞組連接成。由試驗(yàn)測得: PFe =600 W，額定負(fù)載時(shí)的 PCu =2400W 。 試求 (1) 變壓器的額定電流； (2) 滿載和半載時(shí)的效率。解:(1) 額定電流() 滿載和半載時(shí)的效率 當(dāng)電流流入(或流出）兩個(gè)線圈時(shí)，若產(chǎn)生的磁通方向相同，則兩個(gè)流入(或流出）端稱為同極性端。 AXax AXax1. 同極性端 ( 同名端 ) 或者說，當(dāng)鐵心中磁通變化時(shí)，在兩線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢極性相同的兩端為同極性端。 同極性端用“”表示。增加+ 同極性端和繞組的繞向有關(guān)。6.3.5 變壓器繞組的極性 聯(lián)接 23 變壓器原一次側(cè)有兩個(gè)額定電壓為 110V 的繞組：2. 線圈

30、的接法1324 1324 聯(lián)接 13， 2 4當(dāng)電源電壓為220V時(shí)：+電源電壓為110V時(shí)：問題1：在110V 情況下，如果只用一個(gè)繞組 （N），行不行？答：不行（兩繞組必須并接） 一次側(cè)有兩個(gè)相同繞組的電源變壓器(220/110)，使用中應(yīng)注意的問題：1324 若兩種接法鐵心中的磁通相等，則：+問題2：如果兩繞組的極性端接錯(cuò)，結(jié)果如何？結(jié)論：在同極性端不明確時(shí)，一定要先測定同極性端 再通電。答：有可能燒毀變壓器兩個(gè)線圈中的磁通抵消原因：電流 很大燒毀變壓器感應(yīng)電勢1324+方法一：交流法把兩個(gè)線圈的任意兩端 (X - x)連接, 然后在 AX 上加一低電壓 uAX 。測量： 若 說明 A

31、與 x 或 X 與 a 是同極性端.若 說明 A 與 a 或 X 與 x 為同極性端。 結(jié)論：VaAXxV3. 同極性端的測定方法+方法二：直流法設(shè)S閉合時(shí) 增加。 感應(yīng)電動(dòng)勢的方向，阻止 的增加。 如果當(dāng) S 閉合時(shí)，電流表正偏，則 A-a 為同極性端;結(jié)論：Xx電流表+_Aa+S 如果當(dāng) S 閉合時(shí)，電流表反偏，則 A-x 為同極性端。AXax+_S+ 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：一次、二次側(cè)千萬不能對調(diào)使用，以防變壓器損壞。因?yàn)镹變小時(shí)，磁通增大，電流會(huì)迅速增加。6.3.4 特殊變壓器1.自耦變壓器ABP+二次側(cè)不能短路

32、， 以防產(chǎn)生過流；2. 鐵心、低壓繞組的 一端接地，以防在 絕緣損壞時(shí)，在二次側(cè)出現(xiàn)高壓。使用注意事項(xiàng)：電壓表被測電壓=電壓表讀數(shù) N1/N22.電壓互感器 實(shí)現(xiàn)用低量程的電壓表測量高電壓VR N1（匝數(shù)多）保險(xiǎn)絲 N2（匝數(shù)少）u（被測電壓）電流表被測電流=電流表讀數(shù) N2/N1二次側(cè)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)，在二次側(cè)出現(xiàn)過壓。使用注意事項(xiàng)：3.電流互感器實(shí)現(xiàn)用低量程的電流表測量大電流（被測電流）N1（匝數(shù)少）N2（匝數(shù)多）ARi1i26.4 電磁鐵1. 概述 電磁鐵是利用通電的鐵心線圈吸引銜鐵或保持某種機(jī)械零件、工件于固定位置的一種電器。當(dāng)電源斷開時(shí)電磁鐵的磁性消失，銜鐵或其它零件即被釋放。電磁鐵銜鐵的動(dòng)作可使其它機(jī)械裝置發(fā)生聯(lián)動(dòng)。 根據(jù)使用電源類型分為：直流電磁鐵：用直流電源勵(lì)磁；交流電磁鐵：用交流電源勵(lì)磁。