第6章：磁路與鐵心線圈電路

1、課程名稱電工學(xué)教 研 室電子信息中心更新日期2011/05/11 在很多電工設(shè)備（像變壓器、電機(jī)、電磁鐵電在很多電工設(shè)備（像變壓器、電機(jī)、電磁鐵電工測量儀器等）中，不僅有電路的問題，同時(shí)還有工測量儀器等）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磁路的問題。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。論，才能對以上電工設(shè)備進(jìn)行全面分析。 本章結(jié)合磁路和鐵心線圈電路的分析，討論變本章結(jié)合磁路和鐵心線圈電路的分析，討論變壓器和電磁鐵的工作原理，作為應(yīng)用實(shí)例。壓器和電磁鐵的工作原理，作為應(yīng)用實(shí)例。 磁路和電路往往是相關(guān)的，因此在這里要研究磁路和

2、電路往往是相關(guān)的，因此在這里要研究磁路和電路的關(guān)系以及磁和電的關(guān)系。磁路和電路的關(guān)系以及磁和電的關(guān)系。 FB lH d IlH dlINH 或或H/m10470 HBmHmsmAsVmAmWb /2位的單0r 0BB HH0 lSlHlNI B IlH dmRF SlNI mRF SlR mSl NIRFm SlR Sl EREI nn2211lHlHlHNI niiilHNI1 ,lH,lH2211nnSBBSB , . , S , 2211 niiilHNI1 A 5133004509000.NHlI A 390300450260.NHlI A/m102 . 71049 . 057000

3、BH cm 390.2- 2391 .ll cm 23921510.l A 16351951440110 lHHNI A 144010201027250 .H A 1951039500211 lH163511635 ININu(Ni)i ddtNe tNedd （磁通勢）（磁通勢）tiLdd 常常數(shù)數(shù) iNLeeRi u )(ddetiLRi )()(EEIRU )(jEIXIR t, sinm )sin(ddddmttNtNe tN cosm )90t(sin2m fN)90(sinm tE mmm444222 fN.fNEE EU (V) 444444mmSfNB.fN.EU )(jEIX

4、IRU Fe2cosPRIUIP eu eu 2Fe0IPR 2Fe0IQX IUIUXRZ 2020011404220100cos.UIP 554220 IUZ0RIPRRR 25. 64100220022220X 6 . 5425. 655RXXX Z2cm 527910230.S 3001052721504442204444m .SfB.UN A13002106070022 NlHIm 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

5、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)省金屬材料（經(jīng)濟(jì)）節(jié)省金屬材料（經(jīng)濟(jì)）U I P = I RlI S 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降壓降壓降壓降壓單相變壓器單相變壓器1u2u1i2i+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N

6、2鐵心鐵心變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器的結(jié)構(gòu)單相變壓器單相變壓器1u2u1i2i+一次一次繞組繞組N1二次二次繞組繞組N2鐵心鐵心(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。0i02i1u+20u+2e+1e+1e+ 11N2N 1u dd11tNe 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。(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+ 11N2N 1u dd11tNe 1 dd11

7、1tiLe 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、二次繞組磁通勢共繞組磁通勢共同產(chǎn)生的合成同產(chǎn)生的合成磁通。磁通。 2i2+e2+e 2+u2 dd2tiLe22 t)sin(tNtNm111 dddde tN cosm1 )90t(sinm1 E1m144.4NfE 222111mmfNEE )90t(sinm22 Ee2m244. 4NfE t, sinm 根據(jù)根據(jù)KVL：1111111111jEIXIREEIRU 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

8、 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)勢與主磁電動(dòng)勢 E 比較可忽略不計(jì)，比較可忽略不計(jì)，則則1E1R1I1U1E+一次側(cè)一次側(cè)一次側(cè)一次側(cè)KNNEEUU 2121201根據(jù)根據(jù)KVL：2m220224440Nf.EUU,I 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。222222222jUIXIRUEIRE 22U+1u+1e+1e+1N2N+高壓繞組：高壓繞組：U2、 V2 、W2 : 尾端尾端U1、 V1 、W1 : 首端首端低壓繞組：低壓繞組：u1、v1 、w1: 首端首端u2、

9、v2 、w2: 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)力供電系統(tǒng)（井下照明）動(dòng)力供電系統(tǒng)（井下照明）: Y0/U1U2u1u2V1V2v1v2W1W2w1w2KUUUUUU 2P1P2P1P2133U131U1U+V2W3K31UKUU12 w1+v1u1KUUUUUU3332P1P2P1P21 U1311PUU 1UKUUU312P2 +V1W1u1v1w12222ZUIZ 1m11 44 4 Nf.EU m10 Nim2211 NiNi+|Z|2i1u2e1i1e1N2N+2u一般情況下：一般情況

10、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)電流與匝數(shù)成反比?；颍夯颍?21011NiNiNi 22Ni102211NiNiNi 空載磁勢空載磁勢有載磁勢有載磁勢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 +：108800L21 LRRNN

11、K如圖，交流信號源的電動(dòng)如圖，交流信號源的電動(dòng)勢勢 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 I1N2U2IR0+2NRLE信號源信號源+R0ERLI W548008008001202L2L0.RRREP 0LRR W1760888001202L2L0.RRREP （

12、2，為：為：2cm 18901422.S 1920101811504443804444m11 .SfB.UN19038036051192005112112012 .UU.NUUNNA 39136502N2.USI A 130380501N1.USI JIddJI 4 , 42 mm250mm 2560521430.134411.JId取取 mm90mm 840521433914422.JId取取 變壓器額定容量變壓器額定容量(KVA)S:三相三相D:單相單相 N1N1N2N2NIUIUS N1N1N2N2N33IUIUS N1N1NIUS 容量：容量： 21PP 一次側(cè)輸入功率：一次側(cè)輸入功率

13、： 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 A 14440031010033N2NN2 USIA 629600031010033N1NN1.USI 0033CuFe22119724006001010010100.PPPP 00332169724002160010100211010021. 2 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 聯(lián)接聯(lián)接

14、 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)：NN1324NN1324 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)電勢感應(yīng)電勢0e1324NNi +uaxAaAXUUU、測量：測量： 若若 說明說明 A 與與 x 或或 X 與與 a 是是同極性端同極性端.axAXAaUUU axAXAaUUU VaAXxVAXu+Xx電流表電流表+_A a+SAXax+_S2e+KNNIIKNNUU112212121 ABP1u2u1i2iLR1N2N+電壓表電壓表被測電壓被測電壓=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（被測電壓）（被測電壓）電流表電流表被測電流被測電流=電流表讀數(shù)電流表讀數(shù) N2/N1（被測電流）（被測電流）AR