[信息與通信]磁路和變壓器ppt課件

1、一、磁路的概念一、磁路的概念 在實(shí)際電路中，大量電感元件的線圈中都有在實(shí)際電路中，大量電感元件的線圈中都有鐵心。線圈通電后鐵心產(chǎn)生磁通，磁通分布集中鐵心。線圈通電后鐵心產(chǎn)生磁通，磁通分布集中的途徑稱為磁路。的途徑稱為磁路。 即磁路本質(zhì)上是局限在一定途徑內(nèi)的磁場(chǎng)，即磁路本質(zhì)上是局限在一定途徑內(nèi)的磁場(chǎng)，磁路又影響電路。因此電工技術(shù)不僅有電路問(wèn)磁路又影響電路。因此電工技術(shù)不僅有電路問(wèn)題，同時(shí)也有磁路問(wèn)題。題，同時(shí)也有磁路問(wèn)題。如：變壓器磁路如：變壓器磁路1u2ui鐵心鐵心導(dǎo)磁性能好導(dǎo)磁性能好 的磁性資料的磁性資料線圈線圈磁路：主磁通所經(jīng)過(guò)的閉合途徑磁路：主磁通所經(jīng)過(guò)的閉合途徑：主磁通：主磁通：漏磁：

2、漏磁通通二、交流鐵心線圈電路二、交流鐵心線圈電路1、電磁感應(yīng)定律：、電磁感應(yīng)定律：dtdNe式中 N 為線圈匝數(shù)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向由dtd的符號(hào)與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的參考方向比較而定出。當(dāng)0dtd，即穿過(guò)線圈的磁通增加時(shí)，0e，這時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與參考方向相反，表明感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)要阻止原磁場(chǎng)的 增 加 ； 當(dāng)0dtd， 即 穿過(guò) 線 圈 的 磁 通 減 少 時(shí) ，0e，這時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與參考方向相同，表明感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)要阻止原磁場(chǎng)的減少。 設(shè)線圈的電阻為設(shè)線圈的電阻為R，主磁電動(dòng)勢(shì)為主磁電動(dòng)勢(shì)為e和漏磁和漏磁電動(dòng)勢(shì)為電動(dòng)勢(shì)為e，由，由KVL，有：有：iReeu鐵心線圈的交流電路鐵心線圈的

3、交流電路)90sin(costEtNdtdNemmmmmfNNEE44. 422e 的有效值為：的有效值為：EU (V) SfNB44. 4fN44. 4EUmma、當(dāng)頻率、匝數(shù)一定時(shí)，m與U成正比。由上式可知，F(xiàn)eCuPPP 變壓器是一種常見(jiàn)的電氣設(shè)備，是基于變壓器是一種常見(jiàn)的電氣設(shè)備，是基于電磁感應(yīng)原理制成的靜止的電磁安裝，在電磁感應(yīng)原理制成的靜止的電磁安裝，在電力系統(tǒng)和電子線路中運(yùn)用廣泛。電力系統(tǒng)和電子線路中運(yùn)用廣泛。三、變壓器的定義三、變壓器的定義變壓器功能：變壓器功能：變電壓：電力系統(tǒng)變電壓：電力系統(tǒng) ，如輸電方面利用，如輸電方面利用變壓變壓 器實(shí)現(xiàn)高壓和低壓間的變換器實(shí)現(xiàn)高壓和低壓

4、間的變換變電流：電流互感器變電流：電流互感器 變阻抗：在電子線路中，除電源變變阻抗：在電子線路中，除電源變壓器壓器 外，變壓器還用來(lái)耦合電路，外，變壓器還用來(lái)耦合電路， 傳送信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。傳送信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。 如喇叭的輸出變壓器如喇叭的輸出變壓器 在能量傳輸過(guò)程中，當(dāng)保送功率在能量傳輸過(guò)程中，當(dāng)保送功率P =UI cos 以及負(fù)載功率因數(shù)以及負(fù)載功率因數(shù)cos 一定時(shí)：一定時(shí)：U I P = I RlI S電能損耗小電能損耗小節(jié)省金屬資料經(jīng)濟(jì)節(jié)省金屬資料經(jīng)濟(jì)變壓器運(yùn)用舉例 發(fā)電廠發(fā)電廠1.05萬(wàn)伏萬(wàn)伏輸電線輸電線22萬(wàn)伏萬(wàn)伏升壓升壓變電站變電站1萬(wàn)伏萬(wàn)伏降壓降壓降壓降壓實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)

5、室380 / 220伏伏降壓降壓儀器儀器36伏伏降壓降壓四、變壓器的分類四、變壓器的分類鐵心+繞組殼式殼式心式心式E型型原邊原邊繞組繞組副邊副邊繞組繞組鐵心鐵心單相變壓器單相變壓器1u2u1i2iLR五、變壓器的構(gòu)造五、變壓器的構(gòu)造N1 N2 與電源相連的為原邊，原邊初級(jí)、一次側(cè)繞與電源相連的為原邊，原邊初級(jí)、一次側(cè)繞組匝數(shù)為組匝數(shù)為N1N1，電壓，電壓u1u1，電流，電流i1i1， 與負(fù)載相連的為副邊，副邊次級(jí)、二次測(cè)繞與負(fù)載相連的為副邊，副邊次級(jí)、二次測(cè)繞組匝數(shù)為組匝數(shù)為N2 N2 ，電壓，電壓u2 u2 ，電流，電流i2 i2 。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

6、 0.5mm鐵心鐵心變壓器的磁路變壓器的磁路變壓器符號(hào)變壓器符號(hào)1i2i1u2uLR或用T替代mfNEU444111.六、變壓器的功能六、變壓器的功能重點(diǎn)空載時(shí)副繞組電流02I，電壓220EUmfNEU4442220.k稱為變壓稱為變壓器的變比器的變比結(jié)論：改動(dòng)匝數(shù)比，就能改動(dòng)輸出電壓。結(jié)論：改動(dòng)匝數(shù)比，就能改動(dòng)輸出電壓。K NN21EE 21UU201102211NiNiNi 由由U1E1=4.44N1fm可知，可知，U1和和f不變不變時(shí)，時(shí)，E1和和m也都根本不變。因此，有負(fù)載也都根本不變。因此，有負(fù)載時(shí)產(chǎn)生主磁通的原、副繞組的合成磁動(dòng)勢(shì)時(shí)產(chǎn)生主磁通的原、副繞組的合成磁動(dòng)勢(shì)i1N1+i2N

7、2和空載時(shí)產(chǎn)生主磁通的原繞和空載時(shí)產(chǎn)生主磁通的原繞組的磁動(dòng)勢(shì)組的磁動(dòng)勢(shì)i0N1根本相等，即：根本相等，即：102211NININI空載電流空載電流i0很小，可忽略不計(jì)。很小，可忽略不計(jì)。2211 NiNi 所以所以2211NINI 所以所以或或2211NINI 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II21K1 NN12 即，變壓器在有載義務(wù)的輸入、輸出即，變壓器在有載義務(wù)的輸入、輸出電流比等于初、次級(jí)繞組變比的反比電流比等于初、次級(jí)繞組變比的反比22IUZ 11IUZ ZKZ2 結(jié)論：結(jié)論： 變壓器一次側(cè)的等效阻抗模，為二次變壓器一次側(cè)的等效阻抗模，為二次側(cè)所帶

8、負(fù)載的阻抗模的側(cè)所帶負(fù)載的阻抗模的K 2 倍。倍。 1U2U1I2IZ+1U1IZ +ZK2UIK222 KI2KU2 IUZ11 即，變壓器的負(fù)載阻抗的模折算到輸入即，變壓器的負(fù)載阻抗的模折算到輸入電路的等效阻抗的模為其原始值的變比電路的等效阻抗的模為其原始值的變比的平方。的平方。 選擇適宜的匝數(shù)比將負(fù)載變選擇適宜的匝數(shù)比將負(fù)載變換到所需求的、比較適宜的數(shù)值，這便換到所需求的、比較適宜的數(shù)值，這便是變壓器的阻抗變換功能，這種做法稱是變壓器的阻抗變換功能，這種做法稱為阻抗匹配。為阻抗匹配。阻抗匹配：阻抗匹配： 理想變壓器如以下圖，知原邊繞組匝數(shù)理想變壓器如以下圖，知原邊繞組匝數(shù)N1=1000N

9、1=1000匝，副邊匝，副邊N2=500N2=500匝，匝，U1=100VU1=100V，那么原邊，那么原邊等效電阻等效電阻R R= ,= ,原邊電流原邊電流I1= A I1= A 。 典型例：例： N1N2理想變壓器：繞組的內(nèi)阻可忽略理想變壓器：繞組的內(nèi)阻可忽略 磁通全部經(jīng)過(guò)鐵心，不存在漏磁通磁通全部經(jīng)過(guò)鐵心，不存在漏磁通 勵(lì)磁電流很小可以忽略勵(lì)磁電流很小可以忽略 忽略鐵損和鐵心的磁飽和忽略鐵損和鐵心的磁飽和 如圖，交流信號(hào)源的電動(dòng)勢(shì)如圖，交流信號(hào)源的電動(dòng)勢(shì) E= 120V，內(nèi)阻內(nèi)阻 R 0=800 ，負(fù)載為揚(yáng)聲器，其等效電，負(fù)載為揚(yáng)聲器，其等效電阻為阻為RL=8 。信號(hào)源信號(hào)源IER0RL

10、+例：2當(dāng)當(dāng)RL折算到原邊的等折算到原邊的等效電阻效電阻 時(shí)，求變壓時(shí)，求變壓器的匝數(shù)比和信號(hào)源輸出的器的匝數(shù)比和信號(hào)源輸出的功率。功率。0LRR 求求:1當(dāng)將負(fù)載直接與信號(hào)源聯(lián)當(dāng)將負(fù)載直接與信號(hào)源聯(lián)接時(shí)接時(shí),信號(hào)源輸出多大功率？信號(hào)源輸出多大功率？IE1N2U2ILR2N+800RR0L1將負(fù)載直接接到信號(hào)源上時(shí)，輸出功率為：將負(fù)載直接接到信號(hào)源上時(shí)，輸出功率為： W1760888001202L2L0.RRREP 0LRR 108800LL21 RRNNK W548008008001202L2L0.RRREP 同極性端用同極性端用“表示。表示。 + AXx+a + AXax當(dāng)電源電壓為當(dāng)電源電壓為220V時(shí)：時(shí)：聯(lián)接聯(lián)接 23 NN1324i220u+電源電壓為電源電壓為110V時(shí)：時(shí)： 聯(lián)接聯(lián)接 13， 2 4NN1324i110u+1324NNi +u3、同極性端的測(cè)定、同極性端的測(cè)定U13=U12U34時(shí)時(shí)1和和3是是同極性端；同極性端； U13=U12U34時(shí)時(shí)1和和4是同極性端。是同極性端。(b) 交流法 1 3 2 4V 1 3 2 4mA(a) 直流法毫安表的指針正偏毫安表的指針正偏1和和3是同極性端；反是同極性端；反偏