第6章磁路及鐵心線圈電路

1、2. 了解變壓器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、運(yùn)行特性和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了解三相電壓的變換方法;5. 了解電磁鐵的基本工作原理及其應(yīng)用知識。了解電磁鐵的基本工作原理及其應(yīng)用知識。1. 理解磁場的基本物理量的意義，會(huì)分析計(jì)算交流理解磁場的基本物理量的意義，會(huì)分析計(jì)算交流鐵心線圈電路鐵心線圈電路; 在很多電工設(shè)備（如變壓器、電機(jī)、電磁鐵、電在很多電工設(shè)備（如變壓器、電機(jī)、電磁鐵、電工測量儀器等）中，

2、不僅有電路的問題，同時(shí)還有磁工測量儀器等）中，不僅有電路的問題，同時(shí)還有磁路的問題。只有同時(shí)掌握了電路和磁路的基本理論，路的問題。只有同時(shí)掌握了電路和磁路的基本理論，才能對以上電工設(shè)備進(jìn)行全面分析。才能對以上電工設(shè)備進(jìn)行全面分析。 在電機(jī)、變壓器及各種鐵磁元件中常用磁性材在電機(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，或其它物質(zhì)的磁導(dǎo)率高的多，磁通的絕大部分經(jīng)過磁通的絕大部分經(jīng)過鐵心形成閉合通路，磁通的閉合路徑稱為磁路。鐵心形成閉合通路，磁通的閉合路徑稱為磁路。 磁路問題與磁場和磁介質(zhì)有關(guān)

3、，而磁場往往與磁路問題與磁場和磁介質(zhì)有關(guān)，而磁場往往與電流相關(guān)聯(lián)，所以本章將研究磁路和電路的關(guān)系及電流相關(guān)聯(lián)，所以本章將研究磁路和電路的關(guān)系及磁和電的關(guān)系。磁和電的關(guān)系。大拇指方向表示導(dǎo)線電流方向四指回轉(zhuǎn)方向表示磁感線方向。大拇指方向表示導(dǎo)線電流方向四指回轉(zhuǎn)方向表示磁感線方向。 ：大拇指方向表示導(dǎo)線電流方向四指回轉(zhuǎn)方向表示磁感線方向。大拇指方向表示導(dǎo)線電流方向四指回轉(zhuǎn)方向表示磁感線方向。 ： ：B = A Wb/m2 ABdA BA AB 、磁場強(qiáng)度、磁場強(qiáng)度 H BH單位：單位：A/m0 IHlRFm dtdNdtde Blve BlIF鐵心線圈分為兩種：鐵心線圈分為兩種：直流鐵心線圈通直流

4、來勵(lì)磁（如直流電機(jī)的勵(lì)磁直流鐵心線圈通直流來勵(lì)磁（如直流電機(jī)的勵(lì)磁線圈、電磁吸盤及各種直流電器的線圈）。因?yàn)榫€圈、電磁吸盤及各種直流電器的線圈）。因?yàn)閯?lì)磁是直流，則產(chǎn)生的磁通是恒定的，在線圈和勵(lì)磁是直流，則產(chǎn)生的磁通是恒定的，在線圈和鐵心中不會(huì)感應(yīng)出電動(dòng)勢來，在一定的電壓鐵心中不會(huì)感應(yīng)出電動(dòng)勢來，在一定的電壓U U下，下，線圈電流線圈電流I I只與線圈的只與線圈的R R有關(guān)，有關(guān)，P P也只與也只與I I2 2R R有關(guān)，有關(guān)，所以分析直流鐵心線圈比較簡單。本課不討論。所以分析直流鐵心線圈比較簡單。本課不討論。 交流鐵心線圈通交流電來勵(lì)磁交流鐵心線圈通交流電來勵(lì)磁 （如交流電機(jī)、變壓器及各種交

5、流電器（如交流電機(jī)、變壓器及各種交流電器 的線圈）。其電壓、電流等關(guān)系與直流的線圈）。其電壓、電流等關(guān)系與直流 不同，下面我們就來討論之。不同，下面我們就來討論之。u)( Nii ddtNe tNedd (磁通勢磁通勢)tiLdd 常常數(shù)數(shù) iNLeeRi u )(ddetiLRi )()(EEIRU )(jEIXIR )()(EEIRU )(jEIXIR t, sinm )sin(ddddmttNtNe tN cosm )90t(sin2m fN)90(sinm tE mmm444222 fN.fNEE )()(EEIRU )(jEIXIR mmm444222 fN.fNEE EU (V)

6、444444mmAfNB.fN.EU nmhhBVfKP nmeeBdKVfP22 由此可見由此可見ehFePPP 一般取一般取0.8-1.2T0.8-1.2T。2mBFe2PRIcosUIP 變壓器是一種常見的電氣設(shè)備，在電力系統(tǒng)和電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。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 及及負(fù)載功率因數(shù)負(fù)載功率因數(shù)cos 一定時(shí)：一定時(shí)：電能損耗小電能損耗小節(jié)省金

7、屬材料（經(jīng)濟(jì)）節(jié)省金屬材料（經(jīng)濟(jì)）U I P = I RlI A 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降壓降壓降壓降壓高燃點(diǎn)全密封變壓器高燃點(diǎn)全密封變壓器 變壓器的磁路變壓器的磁路由高導(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鐵心鐵心單相變壓器單相變壓器一次一次繞組繞組N1二次二次繞組繞組N2鐵心鐵心單相變壓器單相變壓器(1) 空載運(yùn)行情況空載運(yùn)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)開路。二次側(cè)開路。1u dd1

8、1tNe i0 ( i0N1) 1 dd011tiLe 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磁通勢組磁通勢產(chǎn)生的。產(chǎn)生的。0i02 i1u+20u+2e+1e+ 1 1e+(2) 帶負(fù)載運(yùn)行情況帶負(fù)載運(yùn)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)。1u+1e+1e+ 1 1u dd11tNe 1 dd111tiLe tNedd 22 i1 ( i1N1) i1i2 ( i2N2) 2 2i2+e2+e 2+u2 dd2tiLe22 有載時(shí)，鐵心有載時(shí)，鐵心中主磁通中主磁通 是是由一次、二次由一次、二次繞組磁通勢共繞組磁通勢共同產(chǎn)生的合成

9、同產(chǎn)生的合成磁通。磁通。)sin(ddddm111ttNtNe tN cosm1 )90t(sinm1 E1m144.4NfE 222m1m11 fNEE)90t(sinm22 Ee2m244. 4NfE t, sinm 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 繞組電阻繞組電阻 R1 和漏磁通較小和漏磁通較小, 其其兩端的電壓也較小兩端的電壓也較小, 忽略不計(jì)忽略不計(jì), 則則2m220224440Nf.EUU,I KNNEEUU 2121201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。2222ZUIZ m10 Nim221

10、1 NiNi1m11 44 4 Nf.EU 102211NiNiNi 一般情況下：一般情況下： I0 一般一般為為 10%I1N 以內(nèi)很小可忽略。以內(nèi)很小可忽略。2211NINI 或或：KNNII11221 結(jié)論：一次、二次側(cè)電流與匝數(shù)成反比。結(jié)論：一次、二次側(cè)電流與匝數(shù)成反比?；颍夯颍?21011NININI 102211NiNiNi 2211 NINI 所以所以ZKZ2 結(jié)論：結(jié)論： 變壓器一次側(cè)的等效阻抗模，為二次側(cè)所變壓器一次側(cè)的等效阻抗模，為二次側(cè)所帶負(fù)載的阻抗模的帶負(fù)載的阻抗模的K 2 倍。倍。 11IUZ ZKIUKKIKU222222 108800L21 LRRNNK如圖如圖,

11、 交流信號源的電交流信號源的電動(dòng)勢動(dòng)勢 E= 120V,內(nèi)阻內(nèi)阻R 0=800 ,負(fù)載為揚(yáng)聲器，其等效電阻為負(fù)載為揚(yáng)聲器，其等效電阻為RL=8 。要求。要求: (1)當(dāng)當(dāng)RL折算到折算到原邊的等效電阻原邊的等效電阻 時(shí)，時(shí)，求變壓器的匝數(shù)比和信號源輸求變壓器的匝數(shù)比和信號源輸出的功率；（出的功率；（2）當(dāng)將負(fù)載直）當(dāng)將負(fù)載直接與信號源聯(lián)接時(shí)接與信號源聯(lián)接時(shí),信號源輸信號源輸出多大功率？出多大功率？0LRR W548008008001202L2L0.RRREP 0LRR W1760888001202L2L0.RRREP (2) ， 變壓器額定容量變壓器額定容量(KVA)S: 三相三相D: 單相單

12、相 N1N1N2N2NIUIUS N1N1N2N2N33IUIUS N1N1NIUS 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)載的性質(zhì)性質(zhì)122222)。%100%20220 UUUU)(22IfU 2 U2I2U20I2N2 OFeCu2212PPPPPP 輸出功率輸出功率輸入功率輸入功率AXax 同極性端用同極性端用“”表示表示。增加增加+ Aax+ 聯(lián)接聯(lián)接 23 Nf.Um2444220 聯(lián)接聯(lián)接 13， 2 4 Nf.U444110m 當(dāng)電源電壓為當(dāng)電源電壓為220V時(shí)

13、：時(shí)：220u+110u+電源電壓為電源電壓為110V時(shí)：時(shí)：NN1324NN1324 iiKNNIIKNNUU112212121 被測電壓被測電壓=電壓表讀數(shù)電壓表讀數(shù) N1/N2其中：其中：一次電壓一次電壓U1N是是電網(wǎng)的額定電壓電網(wǎng)的額定電壓, ,且已且已標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)化(如如10, ,35, 110，220, ,330, ,500千伏等千伏等), 二次電壓二次電壓U2N, ,一般設(shè)一般設(shè)計(jì)為計(jì)為100伏伏。U1N / U2N = K被測電壓被測電壓=電壓表讀數(shù)電壓表讀數(shù) N1/N2JDZ-15電壓互感器電壓互感器 JDZ2-1澆注式電壓互感器澆注式電壓互感器JDJ2-35油浸式電壓互感器油浸式電壓互感器JZW-12型型電壓互感器電壓互感器被測電流被測電流=電流表讀數(shù)電流表讀數(shù) N2/N1二次線圈額定電流二次線圈額定電流I2N一般為一般為5安。安。電流表電流表穿墻式電流互感器穿墻式電流互感器 NABF020781