磁鏈和變壓器

會(huì)計(jì)學(xué)1磁鏈和變壓器ChongqingUniversity重慶大學(xué)1-2

磁路的基本定律有哪幾條？當(dāng)鐵心磁路上有幾個(gè)磁動(dòng)勢(shì)同時(shí)作用時(shí)，磁路計(jì)算能否用疊加原理，為什么？磁路的基本定律包括安培環(huán)路定律、磁路的歐姆定律、磁通連續(xù)性定律、基爾霍夫第一定律和基爾霍夫第二定律。當(dāng)鐵心磁路上有幾個(gè)磁動(dòng)勢(shì)同時(shí)作用時(shí)，分為兩種情況考慮。當(dāng)鐵心不飽和時(shí)，可以采用疊加原理。當(dāng)鐵心飽和時(shí)，磁化曲線不再是一條直線，磁導(dǎo)率是變化的，H和B呈非線性關(guān)系，故不能采用疊加原理。第1頁/共30頁ChongqingUniversity重慶大學(xué)1-3基本磁化曲線和起始磁化曲線有何區(qū)別？計(jì)算磁路時(shí)用哪一種磁化曲線？答：磁化曲線是磁感應(yīng)強(qiáng)度Ｂ與磁場(chǎng)強(qiáng)度Ｈ的關(guān)系曲線。將一塊未被磁化過的鐵磁材料進(jìn)行磁化，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度Ｈ由零逐漸增大時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度Ｂ也隨之增大。在測(cè)得對(duì)應(yīng)于不同Ｈ值下的磁感應(yīng)強(qiáng)度Ｂ后，便可逐點(diǎn)繪制出Ｂ＝ｆ（Ｈ）曲線，這條曲線稱為該鐵磁材料的起始磁化曲線。對(duì)于同一鐵磁材料，選擇不同的磁場(chǎng)強(qiáng)度Ｈｍ，將鐵磁材料在－Ｈｍ到Ｈｍ之間進(jìn)行反復(fù)磁化，可得到一系列不同的磁滯回線，將各磁滯回線的頂點(diǎn)連接起來，所得到的曲線稱為基本磁化曲線。計(jì)算磁路時(shí)使用的是基本磁化曲線，因?yàn)樗芊从炒怕饭ぷ鲿r(shí)的實(shí)際情況。第2頁/共30頁

渦流損耗：交變的磁場(chǎng)產(chǎn)生交變的電場(chǎng)，在鐵心中形成環(huán)流（渦流），通過電阻產(chǎn)生的損耗。經(jīng)驗(yàn)公式

，與材料的鐵心損耗系數(shù)、頻率、磁通及鐵心重量有關(guān)。答：

磁滯損耗：鐵磁材料置于交變磁場(chǎng)中，被反復(fù)交變磁化，磁疇間相

互摩擦引起的損耗。經(jīng)驗(yàn)公式

。與鐵磁材料的磁滯損耗系數(shù)、磁場(chǎng)交變的頻率、鐵心的體積及磁化強(qiáng)度有關(guān)；

ChongqingUniversity重慶大學(xué)1-4鐵心中的磁滯損耗和渦流損耗是怎樣產(chǎn)生的，它們各與哪些因素有關(guān)？第3頁/共30頁規(guī)定的方向?yàn)閰⒖颊较虻煤铣纱艅?dòng)勢(shì)ChongqingUniversity重慶大學(xué)1-９

如圖所示鐵心線圈，線圈A為100匝，通入電流1.5A，線圈B為50匝，通入電流1.0A，鐵心截面積均勻，求PQ兩點(diǎn)間的磁位降。第4頁/共30頁ChongqingUniversity重慶大學(xué)注意：兩點(diǎn)間的磁位降大小根據(jù)磁通流動(dòng)的方向而定，本題中磁通從P流向Q

，所以從P到Q的磁位降為正值。

方法二：本題不考慮飽和問題，可以采用疊加原理進(jìn)行求解。第5頁/共30頁ChongqingUniversity重慶大學(xué)注意：此處的FPQ2包括了R3上的磁壓降以及磁動(dòng)勢(shì)F2兩部分，所以等式右端為零。當(dāng)兩個(gè)電流同時(shí)作用時(shí)，第6頁/共30頁答：變壓器工作過程中，與原、副邊同時(shí)交鏈的磁通叫主磁通，只與原邊或副邊繞組交鏈的磁通叫漏磁通。由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式可知，空載或負(fù)載情況下，主磁通的大小取決于外加電壓、頻率和繞組匝數(shù)。ChongqingUniversity重慶大學(xué)2-1什么叫變壓器的主磁通，什么叫漏磁通？空載和負(fù)載時(shí)，主磁通的大小取決于哪些因素？第7頁/共30頁ChongqingUniversity重慶大學(xué)2-2一臺(tái)60Hz的變壓器接到50Hz的電源上運(yùn)行時(shí)，若額定電壓不變，問激磁電流、鐵耗、漏抗會(huì)怎樣變化？分析思路：列出與激磁電流、鐵耗、漏抗相關(guān)的式子，分析當(dāng)頻率變化時(shí)，各個(gè)式子中相應(yīng)量的變化，從而得出所求量的變化趨勢(shì)。

首先分析激磁電流額定電壓U不變感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E不變由磁化曲線可知第8頁/共30頁ChongqingUniversity重慶大學(xué)對(duì)于鐵耗對(duì)于漏抗第9頁/共30頁ChongqingUniversity重慶大學(xué)2-3一臺(tái)110V/220V的變壓器，若誤接到110V的直流電源，將產(chǎn)生什么后果？答：變壓器的繞組電阻一般很小，若誤接到直流電源，變壓器初級(jí)相當(dāng)于短路，可能會(huì)燒毀變壓器和直流電源，次級(jí)無電壓。第10頁/共30頁

答：因?yàn)樽儔浩髟?、副邊只有磁的?lián)系，沒有電的聯(lián)系，兩邊電壓、電流不匹配，必須通過歸算，才能得到兩邊直接連接的等效電路；

ChongqingUniversity重慶大學(xué)2-6在導(dǎo)出變壓器的等效電路時(shí)，為什么要進(jìn)行歸算？歸算是在什么條件下進(jìn)行的？歸算原則：1保持歸算前后二次繞組的磁動(dòng)勢(shì)大小及空間分布不變，使得一次繞組的各種物理量在歸算前后保持不變。2歸算前后二次繞組的各種功率和損耗保持不變。第11頁/共30頁ChongqingUniversity重慶大學(xué)2-7利用T型等效電路進(jìn)行實(shí)際問題計(jì)算時(shí)，算出的一次和二次側(cè)電壓、電流和損耗、功率是否均為實(shí)際值，為什么？當(dāng)歸算到一次側(cè)時(shí)，算出的一次側(cè)電壓、電流為實(shí)

際值，二次側(cè)電壓、電流為歸算值，其實(shí)際值應(yīng)為

當(dāng)歸算到二次側(cè)時(shí)，算出的二次側(cè)電壓、電流為實(shí)際值，一次側(cè)電壓、電流為歸算值，其實(shí)際值應(yīng)為

第12頁/共30頁ChongqingUniversity重慶大學(xué)無論歸算到哪一側(cè)，算出的損耗和功率都為實(shí)際值。以歸算到一次側(cè)為例，因?yàn)橐淮蝹?cè)均為實(shí)際值，所以功率和損耗為實(shí)際值，對(duì)二次側(cè)而言，第13頁/共30頁ChongqingUniversity重慶大學(xué)2.10三相變壓器的標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組有幾種？常用的有哪幾種？為什么三相變壓器不宜采用Yy聯(lián)結(jié)？我國(guó)規(guī)定：

Yyn0

Yd11

YNd11

YNy0

Yy0為標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組，其中前三種最為常用。Y,y聯(lián)結(jié)組：一、二次側(cè)均無中線，3次諧波電流沒有通路，勵(lì)磁電流是正弦波，產(chǎn)生的磁通為平頂波，平頂波磁通中含有較大的3次諧波分量，如不能有效抑制，導(dǎo)致感應(yīng)電勢(shì)為尖頂波。

對(duì)于三相變壓器組：各相磁路獨(dú)立，3次諧波磁通暢通無阻，也就是說，磁路結(jié)構(gòu)對(duì)磁通中的3次諧波沒有抑制，所以這種形式的變壓器磁通為平頂波，相電勢(shì)為尖頂波。相電勢(shì)的幅值比基波幅值大(45~60）%，將危及變壓器的絕緣，故電力系統(tǒng)中不宜采用這種Y,y變壓器組。第14頁/共30頁基值一般取額定值，標(biāo)幺值就是實(shí)際值與基值的比值。優(yōu)點(diǎn)：（1）計(jì)算方便，便于性能比較。不論變壓器大小、形狀，其兩個(gè)主要性能指標(biāo)的大小一般為I0*=0.02~0.09，Uk*=0.04~0.16.（2）使用標(biāo)幺值后，歸算前后各量標(biāo)幺值相同，無需折算，即：R2*=R2'*，I2*=I2'*，U2*=U2'*（3）三相系統(tǒng)的線、相標(biāo)幺值相等（4）直觀明了，直接反映變壓器運(yùn)行狀態(tài)，例如I1*=1.5

說明過載了。ChongqingUniversity重慶大學(xué)答：第15頁/共30頁副邊聯(lián)結(jié)：2-17有一臺(tái)三相變壓器，額定容量，額定電壓，Y,d聯(lián)結(jié)，試求：（1）一次、二次側(cè)的額定電流；（2）一次、二次側(cè)的額定相電壓和相電流。ChongqingUniversity重慶大學(xué)（2）原邊Y聯(lián)結(jié)：（1）第16頁/共30頁ChongqingUniversity重慶大學(xué)2-19第17頁/共30頁ChongqingUniversity重慶大學(xué)（2）用T型等效電路計(jì)算I’2·I1·U’2·U1··E1=E’2·Im·第18頁/共30頁ChongqingUniversity重慶大學(xué)第19頁/共30頁ChongqingUniversity重慶大學(xué)用簡(jiǎn)化等效電路計(jì)算U’2·U1·I1·I’2·第20頁/共30頁ChongqingUniversity重慶大學(xué)計(jì)算結(jié)果比較53.43∠143.2°A21271.9∠-177.2°V簡(jiǎn)化等效電路54.58∠142.1°A21274.3∠-177.3°VT型等效電路經(jīng)過比較可見兩者差別很小。第21頁/共30頁ChongqingUniversity重慶大學(xué)ABCXYZABCXYZABCXYZUAB·UAB·UAB·UBUAUCUBUCUAUBUCUA第22頁/共30頁ChongqingUniversity重慶大學(xué)UA·ABUB·UAB·UBC·UCA·Y,d7CUC·2-20判斷聯(lián)結(jié)組的組別(1)第23頁/共30頁ChongqingUniversity重慶大學(xué)2-20判斷聯(lián)結(jié)組的組別(2)UA·ABUB·UAB·UBC·UCA·Y,d7CUC·第24頁/共30頁ChongqingUniversity重慶大學(xué)由聯(lián)結(jié)組的組別畫接線圖（反出題）Y,d7UA·AUCA·CUC·BUB·UAB·UBC·第25頁/共30頁ChongqingUniversity重慶大學(xué)2-21變壓器在額定電壓下進(jìn)行開路試驗(yàn)和額定電流下進(jìn)行短路試驗(yàn)

時(shí)，電壓加在高壓側(cè)所測(cè)得的P0和Pk與電壓加在低壓側(cè)所測(cè)得

的結(jié)果是否一樣？

電壓加在高壓側(cè)所測(cè)得的P0和Pk與電壓加在低壓側(cè)所測(cè)得的結(jié)果是一樣的。因?yàn)槔@組歸算的前提條件就是原副邊繞組的功率和磁動(dòng)勢(shì)不變。故無論將一次側(cè)歸算到二次側(cè)還是二次側(cè)歸算到一次側(cè)，測(cè)量同一個(gè)功率是不會(huì)改變的。在做空載試驗(yàn)時(shí)，為了便于試驗(yàn)和安全起見，通常在低壓側(cè)試驗(yàn)，測(cè)得低壓側(cè)的電流值I0和功率P0，進(jìn)而計(jì)算激磁支路參數(shù)Rm，Zm，Xm。在做短路試驗(yàn)時(shí)，為了避免短路電流過大而造成線圈的損壞，通常是高壓側(cè)接電源，低