情景六 變壓器及應(yīng)用

1、情景六 變壓器及應(yīng)用 情景六、變壓器及應(yīng)用 單元一、磁路和電路的相關(guān)知識(shí) 單元二、單相變壓器 單元三、常見變壓器及應(yīng)用 單元一 磁路和電路的相關(guān)知識(shí) 一、磁路的基本知識(shí) 二、磁場的基本定律 三、交流鐵心線圈電路和電磁鐵 一、 磁路的基本知識(shí) （一）磁路的基本概念 磁路是磁通集中經(jīng)過的路徑，可在通電線圈的鐵心 中形成。 磁路也分為直流磁路和交流磁路 4 4 下圖所示是幾種常見電工設(shè)備的磁路 5 5 （二）磁路的基本物理量 1磁感應(yīng)強(qiáng)度 磁感應(yīng)強(qiáng)度 是表示磁場內(nèi)某點(diǎn)的磁場強(qiáng)弱和 方向的物理量。 磁感應(yīng)強(qiáng)度是一個(gè)矢量，它的方向與該點(diǎn)磁感 線切線方向一致，與產(chǎn)生該磁場的電流之間的方向 關(guān)系符合右螺旋法

2、則。它的大小可通過導(dǎo)體在磁場 中 所 受 的 力 來 衡 量 ， 即 B = F / I 。 如果磁場內(nèi)各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向 相同，則這樣的磁場稱為均勻磁場，它構(gòu)成的磁路 稱為均勻磁路。 6 6 2磁通 磁通 是指磁場在某一范圍內(nèi)的分布情況。它用磁感應(yīng) 強(qiáng)度 （如果不是均勻磁場，則取 的平均值）與垂直 于磁場方向的面積 的乘積來表示，即 7 7 3磁場強(qiáng)度 H 磁感應(yīng)強(qiáng)度 與磁場內(nèi)的介質(zhì)有關(guān)，為了簡化磁場的分析， 引入一個(gè)不考慮介質(zhì)影響的物理量也即輔助物理量，稱為 磁場強(qiáng)度 H，它也是一個(gè)矢量，其方向與 的方向相同， 即磁場的方向。 在通電線圈中， H只與電流的大小有關(guān)，而與磁介質(zhì)的

3、性質(zhì) 無關(guān)。 8 8 4磁導(dǎo)率 磁導(dǎo)率 又稱為導(dǎo)磁系數(shù)，用磁感應(yīng)強(qiáng)度B 與磁場強(qiáng)度 H 之比來表示，即 9 9 二 磁場的基本定律 （一）安培環(huán)路定律 安培環(huán)路定律是指在真空中的穩(wěn)恒電流磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng) 度B 沿任意閉合路徑 L的線積分（也稱為 B的環(huán)流）， 等于穿過該環(huán)路的所有電流強(qiáng)度 I的代數(shù)和的 倍，即 1010 （二）電磁感應(yīng)定律 電磁感應(yīng)定律是指當(dāng)穿過導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化時(shí)， 回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢于回路磁通量的時(shí)間變化率 成正比關(guān)系，即 1111 （三）磁路歐姆定律 1212 三 交流鐵心線圈電路和電磁鐵 （一）磁通與電壓、電流的關(guān)系 由基爾霍夫電壓定律可得鐵心線 圈中的電壓、

4、電流與電動(dòng)勢之 間的關(guān)系為 這就是交流鐵心線圈的電壓平衡 方程式。 1313 -+=u iRe e 由于線圈電阻上的電壓降 和漏磁電動(dòng)勢 都 很小，與主磁電動(dòng)勢e 比較，均可忽略不計(jì)，故 上式可寫成 設(shè)主磁通 ，則 1414 iR e ue m=sin t m m m m (sint) =- =-cos t =2sin( t90 ) =sin( t90 ) dd e=-NN dtdt N fN E （二）功率損耗 交流鐵心線圈電路的功率與一般交流電路相同。它的 功率有兩部分，一部分是線圈電阻上的功率損耗， 稱為銅損，即 ；另一部分是交流磁通 在鐵心中產(chǎn)生的功率損耗，稱為鐵損，即 。鐵損又包括磁

5、滯損耗和渦流損耗兩部分。 1磁滯損耗 磁性材料交變磁化的磁滯現(xiàn)象所產(chǎn)生的鐵損耗稱為磁 滯損耗 2渦流損耗 由渦流所產(chǎn)生的損耗稱為渦流損耗 綜上所述，交流鐵心線圈電路的功率損耗為 1515 h P e P 2 CaPRI FeP CaFeCahe = + = + + P （三）電磁鐵 利用通電線圈在鐵心里產(chǎn)生磁場來吸引銜鐵（動(dòng)鐵心 ）動(dòng)作的機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱為電磁鐵。 1、電磁鐵的結(jié)構(gòu) 電磁鐵的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，但若按產(chǎn)生吸力的原理 分，大體上可以分為三大類型，即拍合式、吸入式 和旋轉(zhuǎn)式。 1616 電磁鐵主要由線圈、鐵心 及銜鐵三部分組成，鐵心和 銜鐵一般用軟磁材料制成。 鐵心一般是靜止的，線圈總 是裝

6、在鐵心上。開關(guān)電器的 電磁鐵的銜鐵上還裝有彈簧 ，如圖所示. 1717 2、直流電磁鐵 由于直流電磁鐵中電流恒定，鐵心中無交變磁通產(chǎn) 生，能量損耗較小，其功率損耗只有銅損而沒有鐵損， 故其鐵心常用整塊軟鋼制成。直流電磁鐵的勵(lì)磁電流是 恒定不變的，其大小只取決于線圈上所加的直流電壓U 和線圈電阻 R的大小，即 I=U/R，所以磁動(dòng)勢IN 也是 恒定的。但是隨著銜鐵的吸合，空氣隙要變小，吸合后 空氣隙將消失，磁路的磁阻要顯著減小，因而磁通 要 增大。吸合后的電磁吸力要比吸合前大得多。其特性如 圖所示。 1818 3、交流電磁鐵 交流電磁鐵的勵(lì)磁電流是交變的，它所產(chǎn)生的磁場也 是交變的，因此電磁吸力

7、的大小也隨時(shí)間而變化 。 設(shè)電磁鐵空氣隙處的磁通為 可得電磁吸力為 1919 72 m 2 72 m mm 10 sin 8 101-cos2 = 82 11 =cos2 22 Ft A t A FFt m=sin t 交流電磁鐵吸合前的勵(lì)磁電流要比吸合后工作時(shí)的 勵(lì)磁電流大得多。交流電磁鐵的特性如圖所示 2020 單元二 單相變壓器 一、變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理 二、變壓器的額定值和運(yùn)行特性 三、變壓器的損耗和效率 L Z 鐵心：鐵心：由硅鋼片疊成由硅鋼片疊成 厚厚0.35mm至至 0.5mm i1 + u1 i2 + u2 N2N1 （一）變壓器的基本結(jié)構(gòu) 2 e1 e 1 N 2 N 1

8、u d d 11 t Ne d d 0 11 t i Le t Ne d d 22 i10 i2=0 + u20 + u1 1 e K N N E E U U 2 1 2 1 20 1 m m Nf.E Nf.E 22 11 444 444 1 e 2 e1 e 1 N 2 N i10 i2=0 + u20 + u1 0.018WbWb1015021 4 mm .SB 1502 018050444 6000 444 m 1 1 .f. U N 58 018050444 230 444 m 2 2 .f. U N 1 N 2 N + u1 i1 i2 1 e 1 e 1 u d d 11 t N

9、e d d 1 11 t i Le t Ne d d 22 2 td id Le 22 1 N 2 N + u1 u2 i1 i2 KN N I I1 1 2 2 1 1012211 INININ 0 2211 ININ )( 10 i 2211 ININ 空載磁勢空載磁勢有載磁勢有載磁勢 1 e 1 e 1 N 2 N + u1 u2 i1 i2 L Z 1 N 2 N + 1 U 1 I 2 I + 2 U L Z + 1 U 1 I L 2 L ZKZ L 2 21 212 221 1 1 L )( )( )( ZN/N IN/N UN/N I U Z L Z + L Z 1 N 2 N

10、 1 U + 1 U 1 I 2 I + 2 U 1 I 信號(hào)源信號(hào)源 S U R0 RL + I W1760 W8 8800 120 2 L 2 L0 S L 2 . R RR U RIP 信號(hào)源信號(hào)源 S U R0 RL + I 0L RR 10 8 800 L L 2 1 R R N N K W54W 800800 120 800 2 2 0 S2 L . RR U RIRP L L 信號(hào)源信號(hào)源 S U R0 RL + I L R + 2 U 1 N 2 N 1 I 2 I + S U RL 2N2N1N1NN IUIUS （理想）（理想） 12 2 U20 I2N U2 I2 O 2 2 % PPP P % P P 100 100 FeCu2 2 1 2 單元三 常見變壓器及應(yīng)用 一、三相變壓器 二、特殊變壓器 ：首端：首端 ：尾端：尾端 nn yD,、yY, Y，yn聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié):三相配電變壓器三相配電變壓器 K N N U U U U l l 2 1 2P 1P 2 1 3 3 K N N U U U U l l 3 1 33 2 1 2 1 P2 P1 D，yn聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié):變電站升、降壓用變電站升、降壓用 KN N I I K N N U U 1 1 2 2 1