第3章 磁路和變壓器.

1、 ddtNe HI 真空的磁導(dǎo)率為常數(shù)，用真空的磁導(dǎo)率為常數(shù)，用 0 0表示，有：表示，有：H/m10470 0r 0BB HH0 HB B HI 不成正比不成正比與與I HB l HNI IlH dSlNI mRF lB lS SlR mSlNIRF mSlR SlEREI nn2211lHlHlHNI nnSBBSB , . , S , 2211 niiilHNI1 有一環(huán)形鐵心線圈，其內(nèi)徑為有一環(huán)形鐵心線圈，其內(nèi)徑為10cm10cm，外徑為，外徑為5cm5cm，鐵心材料為鑄鋼。磁路中含有一空氣隙，其長(zhǎng)度等于鐵心材料為鑄鋼。磁路中含有一空氣隙，其長(zhǎng)度等于 0.2cm0.2cm。 設(shè)線圈中通

2、有設(shè)線圈中通有 1A 1A 的電流，如要得到的電流，如要得到 0.9T 0.9T 的磁感應(yīng)強(qiáng)度，試求線圈匝數(shù)。的磁感應(yīng)強(qiáng)度，試求線圈匝數(shù)。 A/m102 . 71049 . 057000 BH cm 390.2- 2391 .ll cm 23921510.l 例例1:1:A 16351951440110 lHHNI A 144010201027250 .H A 1951039500211 lH163511635 ININu(Ni)i ddtNe tNedd （磁通勢(shì)）（磁通勢(shì)）tiLdd 常常數(shù)數(shù) iNLuR=iReu 電感電感dtdiLe dtdNe eeRi u )(ddetiLRi )(

3、)(EEIRU ) )( (L Lj jEIIR uRu eeiR RLt, sinm )sin(ddddmttNtNe tN cosm )90t(sin2m fN)90(sinm tE mmm444222 fN.fNEE EU (V) 444444mmSfNB.fN.EU )(jEIXIRU Fe2cosPRIUIP 變壓器是一種常見(jiàn)的電氣設(shè)備，在電力系統(tǒng)和電變壓器是一種常見(jiàn)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。電力系統(tǒng)中：電力系統(tǒng)中：實(shí)現(xiàn)高壓輸電和低壓配電實(shí)現(xiàn)高壓輸電和低壓配電電子線路中：電子線路中：信號(hào)耦合及阻抗匹配信號(hào)耦合及阻抗匹配電量測(cè)量中：電量測(cè)量中：電壓互

4、感器，電流互感器電壓互感器，電流互感器 ： 在能量傳輸過(guò)程中，當(dāng)輸送功率在能量傳輸過(guò)程中，當(dāng)輸送功率P P = =UI UI coscos 及負(fù)載功率因數(shù)及負(fù)載功率因數(shù)coscos 一定時(shí)：一定時(shí)：電能損耗小電能損耗小節(jié)省金屬材料（經(jīng)濟(jì)）節(jié)省金屬材料（經(jīng)濟(jì)）U I P = I RlI S變電壓、變電流、變阻抗變電壓、變電流、變阻抗 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降壓降壓降壓降壓變壓器的磁路變壓器的磁路1u2uLZ1i2i單相變壓器單相變壓器+由高導(dǎo)磁硅鋼片疊成由高導(dǎo)磁硅鋼片疊成厚厚0.3

5、5mm 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鐵心鐵心變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器的結(jié)構(gòu)1u2uLZ1i2i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+ 11N2N 1u dd11tNe 1 dd111tiLe tNedd 22 i1 ( i1N1) i1i2 ( i2N2) 2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(shì)共繞組磁通勢(shì)共同產(chǎn)生的合成同產(chǎn)生的合成磁通。磁通。 2i2+e2+e 2+u2 dd2tiLe22 t

6、)sin(tNtNm111 dddde tN cosm1 )90t(sinm1 E1m144.4NfE 222111mmfNEE 有效值有效值:同同 理：理：)90t(sinm22 Ee2m244. 4NfE t, sinm 由于電阻由于電阻 R1 和感抗和感抗 (或漏磁通或漏磁通)較小較小,其兩端其兩端的電壓也較小的電壓也較小,與主磁電動(dòng)勢(shì)與主磁電動(dòng)勢(shì) E 比較可忽略不計(jì)，比較可忽略不計(jì)，則則根據(jù)根據(jù)KVL：11111EjIRU L 與鐵芯線圈等效電路相似，變壓器等效電路如圖與鐵芯線圈等效電路相似，變壓器等效電路如圖1m1111444Nf.EUEU 1u1e1i1 1R R1L2 2R R2

7、L2e2i2uL LZ ZKNNEEUU 2121201根據(jù)根據(jù)KVL：2m220224440Nf.EUU,I 結(jié)論：改變?cè)褦?shù)比，就能改變輸出電壓。結(jié)論：改變?cè)褦?shù)比，就能改變輸出電壓。22222ULjIRE 1u1e1i1 1R R1L2 2R R2L2e2i2uR RABCXYZabczyx高壓繞組：高壓繞組：A-X B-Y C-ZX、Y 、Z ：尾端：尾端A、B、C ：首端首端低壓繞組：低壓繞組：a-x b-y c-za、b、c：首端：首端x、y、z：尾端：尾端/000YYYYYYYY、：高壓繞組接法高壓繞組接法低壓繞組接法低壓繞組接法:YY0/三相配電變壓器三相配電變壓器: Y/動(dòng)力供電

8、系統(tǒng)（井下照明）動(dòng)力供電系統(tǒng)（井下照明）: Y0/A311PUU CB1UKUU312P bKUU12 ca+KUUUUUU 2P1P2P1P2133A311PUU CB1UKUUU312P2 abc+KUUUUUUPPPP333212121 2222ZUIZ 1m11 44 4 Nf.EU m10 Nim2211 NiNi+|Z |2i1u2e1i1e1N2N+2u一般情況下：一般情況下：I0 (23)%I1N 很小可忽略。很小可忽略。2211 NiNi 所所以以或或2211NINI 2211NINI 所所以以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

9、匝數(shù)成反比?；颍夯颍?21011NiNiNi 22Ni102211NiNiNi 空載磁勢(shì)空載磁勢(shì)有載磁勢(shì)有載磁勢(shì)22IUZ 11IUZ ZKIUKKIKUIUZ22222211 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 +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)負(fù)載為揚(yáng)聲器，其等效電阻為載為揚(yáng)聲器，其等效電阻為RL=8 。要求。要求: （1）當(dāng)）當(dāng)RL折折算到原邊的等效電阻算到原邊的等效電阻 時(shí)，求變壓

10、器的匝數(shù)比和信號(hào)時(shí)，求變壓器的匝數(shù)比和信號(hào)源輸出的功率；（源輸出的功率；（2）當(dāng)將負(fù)）當(dāng)將負(fù)載直接與信號(hào)源聯(lián)接時(shí)載直接與信號(hào)源聯(lián)接時(shí),信號(hào)信號(hào)源輸出多大功率？源輸出多大功率？0LRR ：信號(hào)源信號(hào)源IER0RL+108800LL21 RRNNKIE1N2U2ILR2N+例 1 W548008008001202L2L0.RRREP 0LRR W1760888001202L2L0.RRREP （2，為：為：122222)。%100%20220 UUUU)(22IfU 2 U2I2U20I2N2 O FeCu2212PPPPPP A 14440031010033N2NN2 USIA 62960003

11、1010033N1NN1.USI 例 30033CuFe22119724006001010010100.PPPP 00332169724002160010100211010021. 2 KNNIIKNNUU112212121 ABP1u2u1i2iLR1N2N+電壓表電壓表被測(cè)電壓被測(cè)電壓=電壓表讀數(shù)電壓表讀數(shù) N1/N2VR N1（匝數(shù)多（匝數(shù)多）保險(xiǎn)絲保險(xiǎn)絲 N2（匝數(shù)少（匝數(shù)少）u（被測(cè)電壓）（被測(cè)電壓）電流表電流表被測(cè)電流被測(cè)電流=電流表讀數(shù)電流表讀數(shù) N2/N1（被測(cè)電流）（被測(cè)電流）ARi1i2 AXax Aax 同極性端用同極性端用“”表示表示。增加增加+ 聯(lián)接聯(lián)接 23 Nf.Um2444220 NN1324 NN1324 聯(lián)接聯(lián)接 13， 2 4ii Nf.U444110m 當(dāng)電源電壓為當(dāng)電源電壓為220V時(shí)：時(shí)：220u+110u+電源電壓為電源電壓為110V時(shí)：時(shí)：不行（兩繞組必須并接）不行（兩繞組必須并接）iuNN1324 Ni2220 Ni 1102220110 ii+兩個(gè)線圈中的磁通抵消兩個(gè)線圈中的磁通抵消原因：原因：電流電流 很大很大11Rui 1111eRiu 感應(yīng)電勢(shì)感應(yīng)電勢(shì)0e1324NNi +u N8100207SBF N8100207SBF N8100207SBF tsinm0 BB tFFtFtSBSBf cos22121sins