電工電子技術(shù)第3章磁路與變壓器課件

第二部分電機(jī)與控制工程實(shí)用技術(shù)第二部分工程實(shí)用技術(shù)1變壓器電動(dòng)機(jī)繼電—接觸器控制工作原理電磁感應(yīng)定律和電磁力定律組成電路與磁路第三章磁路與變壓器磁性材料的磁性質(zhì)磁路的歐姆定律交流鐵心線圈電路變壓器的工作原理自耦變壓器變壓器的使用額定值主要內(nèi)容主要內(nèi)容變壓器電動(dòng)機(jī)繼電—接觸器控制工作原理23-1磁性材料的磁性質(zhì)一.磁場(chǎng)的基本物理量磁路限定在一定空間范圍內(nèi)的磁場(chǎng)磁場(chǎng)存在的一種特殊形式I磁場(chǎng)線表示磁場(chǎng)的分布情況磁場(chǎng)的方向和強(qiáng)弱Φ的單位韋[伯](Wb)通過(guò)與磁場(chǎng)線方向垂直的截面內(nèi)磁場(chǎng)線的總數(shù)磁通Φ磁通Φ磁感應(yīng)強(qiáng)度B表示磁場(chǎng)內(nèi)某點(diǎn)磁場(chǎng)方向和強(qiáng)弱的物理量3-1磁性材料的磁性質(zhì)一.磁場(chǎng)的基本物理量磁3磁感應(yīng)強(qiáng)度B磁通密度單位特[斯拉](T)在均勻磁場(chǎng)內(nèi)矢量方向與B同磁場(chǎng)強(qiáng)度HHI1I3I2dl全電流定律磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量沿任意閉合路徑的線積分只與產(chǎn)生它的電流有關(guān),而與磁場(chǎng)中的介質(zhì)無(wú)關(guān)磁場(chǎng)強(qiáng)度H的單位安[培]每米(A／m)磁感應(yīng)強(qiáng)度B磁通密度單位特[斯拉](T)在均勻磁場(chǎng)4磁導(dǎo)率μ表示介質(zhì)導(dǎo)磁能力的物理量B=μH磁導(dǎo)率μ的單位亨[利]每米(H／m)介質(zhì)的μ越大,導(dǎo)磁能力越強(qiáng)真空的磁導(dǎo)率相對(duì)磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率μ表示介質(zhì)導(dǎo)磁能力的物理量B=μH磁導(dǎo)率μ的單位5二.磁性材料的磁性質(zhì)非磁性材料在外界磁場(chǎng)的作用下,基本上不表現(xiàn)出磁性,不產(chǎn)生附加磁場(chǎng),磁導(dǎo)率μ≈μ0,相對(duì)磁導(dǎo)率μr≈1磁性材料在外界磁場(chǎng)的作用下,被強(qiáng)烈磁化,產(chǎn)生附加磁場(chǎng),并大大加強(qiáng)外磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B與磁場(chǎng)強(qiáng)度H之間B≈μ0HHB0具有線性正比關(guān)系二.磁性材料的磁性質(zhì)非磁性材料在外界磁場(chǎng)的作用下,基本上6外磁場(chǎng)磁疇常用的磁性材料鐵、鎳、鈷及其合金(一)高導(dǎo)磁性磁導(dǎo)率μ＞＞μ0相對(duì)磁導(dǎo)率μr＞＞

1小電流產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)(磁感應(yīng)強(qiáng)度B=μH足夠大)磁性材料的磁性質(zhì)外磁場(chǎng)磁疇常用的磁性材料鐵、鎳、鈷及其合金(一)高導(dǎo)磁性磁導(dǎo)7（二）磁飽和性非線性關(guān)系磁化曲線B(Φ)--H(I)曲線B(Φ)H(I)0acbd飽和段cd0a段起始段ab段B–H有近似線性正比關(guān)系bc段B–H增加上升緩慢μ--H(I)關(guān)系曲線飽和段μ急劇減小μ（二）磁飽和性非線性關(guān)系磁化曲線B(Φ)--H(I)曲線B8(三)磁滯性交流電流i勵(lì)磁0HCHm--Hm--HCBr--BrBH磁滯回線基本磁化曲線i勵(lì)磁線圈環(huán)形鐵心磁滯損耗(三)磁滯性交流電流i勵(lì)磁0HCHm--Hm--HCBr--93-2磁路和磁路的歐姆定律一.磁路磁場(chǎng)線集中通過(guò)的路徑電氣設(shè)備中的導(dǎo)磁路徑小電流產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)磁路舉例p119圖3-2-1小段空氣隙也是磁路的組成部分二.磁路的歐姆定律揭示了磁路中磁通Φ與勵(lì)磁電流I之間的關(guān)系環(huán)形鐵心磁路勵(lì)磁電流IIr磁場(chǎng)線沿鐵心呈同心圓狀分布3-2磁路和磁路的歐姆定律一.磁路磁場(chǎng)線集中通過(guò)的路10磁場(chǎng)強(qiáng)度環(huán)形鐵心內(nèi)某點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)度只與勵(lì)磁電流I和線圈匝數(shù)N、與該點(diǎn)位置有關(guān)，而與磁介質(zhì)（μ）無(wú)關(guān)磁感應(yīng)強(qiáng)度磁通全電流定律環(huán)形磁路平均長(zhǎng)度N－勵(lì)磁線圈匝數(shù)磁場(chǎng)強(qiáng)度環(huán)形鐵心內(nèi)某點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)度只與勵(lì)磁電流I和線圈匝數(shù)N、與11磁通磁通或磁通勢(shì)F=NI產(chǎn)生磁場(chǎng)的激勵(lì)取磁阻磁路的歐姆定律磁通磁通或磁通勢(shì)F=NI產(chǎn)生磁場(chǎng)的激勵(lì)取磁阻磁路的123-3交流鐵心線圈電路i--++ueφ直流磁路交流磁路磁路直流磁路直流電流勵(lì)磁磁通Φ恒定不變,不在線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)線圈內(nèi)電流、電壓關(guān)系與一般直流電路相同交流磁路交流電流i勵(lì)磁，磁通φ變化，在線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e。勵(lì)磁線圈與磁路結(jié)合在一起，不可分割交流鐵心線圈電路3-3交流鐵心線圈電路i--++ueφ直流磁路交流磁路13一.各電磁量之間的關(guān)系注意正方向交流電壓u勵(lì)磁電流i磁通勢(shì)Ni主磁通φi--++ueφ感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)二.主磁通與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)外加電壓u是正弦電壓,主磁通φ按正弦規(guī)律變化主磁通φ=Φmsinωt一.各電磁量之間的關(guān)系交流電壓u勵(lì)磁電流i磁通勢(shì)Ni主磁14感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值上式是分析變壓器、交流電動(dòng)機(jī)中電壓、電流有效值U、I和主磁通最大值Φm關(guān)系的重要依據(jù)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值上式是分析變壓器、交流電動(dòng)機(jī)中電15i--++ueφ三.電壓平衡方程略去漏磁通(極小)和導(dǎo)線電阻(極小)的影響KVLu

≈

-e相量表示式有效值U≈E=4.44fNΦm恒磁通原理電源電壓有效值U和頻率f保持不變,線圈的匝數(shù)N不變,主磁通的最大值φm就基本不變i--++ueφ三.電壓平衡方程略去漏磁通(極小)和導(dǎo)線電阻16φi減小渦流損耗鐵心用薄硅鋼片疊成(二)磁滯損耗磁滯損耗的大小正比于磁滯回線包圍的面積用硅鋼片疊成的鐵心磁滯回線四.渦流損耗和磁滯損耗鐵損渦流損耗和磁滯損耗銅損(一)渦流損耗φi渦流渦流和渦流損耗所包圍的面積小,磁滯損耗小φi減小渦流損耗鐵心用薄硅鋼片疊成(二)磁滯損耗磁滯損耗的大173-4變壓器的工作原理變壓器的主要功能是能夠把某一電壓數(shù)值的交流電變換為同頻率的另一電壓數(shù)值的交流電----變電壓主要用于輸電、配電系統(tǒng)除此之外，變壓器還具有變電流、變阻抗的作用，用于電工測(cè)量和電子技術(shù)領(lǐng)域一.變壓器的基本結(jié)構(gòu)p124鐵心磁路用硅鋼片交錯(cuò)疊裝或卷繞而成線圈（繞組）繞在鐵心上的兩個(gè)（或以上）線圈心式變壓器殼式變壓器3-4變壓器的工作原理變壓器的主要功能是能夠把某一電18交流電源負(fù)載凡表示二次繞組各量的字母均標(biāo)注下標(biāo)“2”如二次繞組電壓（有效值）U2二次繞組電流（有效值）I2二次繞組匝數(shù)N2凡表示一次繞組各量的字母均標(biāo)注下標(biāo)“1”如一次繞組電壓（有效值）U1一次繞組電流（有效值）I1一次繞組匝數(shù)N1圖形符號(hào)U2U1－＋＋－二次繞組（副方繞組、次級(jí)繞組）外接負(fù)載一次繞組（原方繞組、初級(jí)繞組）外接交流電源交流電源負(fù)載凡表示二次繞組各量的字母均標(biāo)注下標(biāo)“2”如二次繞19二.變壓器的工作原理以電磁感應(yīng)定律為基礎(chǔ),通過(guò)磁路(磁場(chǎng))將兩個(gè)(或以上)的繞組耦合起來(lái),進(jìn)行交流電能的傳送與轉(zhuǎn)換-+i0-+-+-+u1e2φu20i2=0ZLe1(一)空載運(yùn)行狀態(tài)---變電壓作用一次繞組外加額定電壓,二次繞組開(kāi)路,i2=0一次繞組—-空載電流,用i0表示此時(shí)的變壓器就相當(dāng)于是一個(gè)交流鐵心線圈升壓變壓器U1＜U2降壓變壓器U1＞

U2二.變壓器的工作原理以電磁感應(yīng)定律為基礎(chǔ),通過(guò)磁路(磁場(chǎng))將20u1i0N1i0主磁通φ-+i0-+-+-+u1e2φu20i2=0ZLe1電磁量之間的關(guān)系一次繞組u1≈-e1E1=4.44fN1ΦmU1≈E1=4.44fN1Φm二次繞組E2=4.44fN2Φmu1i0N1i0主磁通φ-+i0-+-+-+u1e2φu2021一次繞組U1≈E1=4.44fN1Φm二次繞組E2=4.44fN2Φm空載狀態(tài)u20≈e2U20≈E2=4.44fN2Φm變電壓作用-+i0-+-+-+u1e2φu20i2=0ZLe1變比K一次繞組U1≈E1=4.44fN1Φm二次繞組22電源電壓U1固定,改變一、二次繞組的匝數(shù)N1和N2，即可得到不同數(shù)值的二次繞組電壓U2，實(shí)現(xiàn)變換電壓的目的變壓器銘牌上的額定電壓用分?jǐn)?shù)表示的一、二次繞組的電壓數(shù)值U1N和U2N。其中U2N即為一次繞組加入額定電壓U1N后，二次繞組的空載（開(kāi)路）電壓例如6000／400V（K=15）變壓器在負(fù)載狀態(tài)下運(yùn)行，且達(dá)到滿載時(shí)，二次繞組的電壓U2較U2N通常降低（3～5）%電源電壓U1固定,改變一、二次繞組的匝數(shù)N1和N2，即可得23（二）負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)---變電流作用φu1ZL-+-+e1i1i2e2-+u2-+二次繞組接入負(fù)載,產(chǎn)生二次繞組電流i2,向負(fù)載輸出電功率空載電流i0的作用只是產(chǎn)生主磁通，又稱勵(lì)磁電流，數(shù)值很小，只占額定電流的百分之幾1.變壓器的變電流作用此時(shí)，一次繞組電流必定增加，由空載電流i0增加為i1（二）負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)---變電流作用φu1ZL-+-+e1i124負(fù)載運(yùn)行時(shí)，主磁通φ由一、二次繞組的磁通勢(shì)N1i1和N2i2共同作用產(chǎn)生(N1i1+N2i2)φu1ZL-+-+e1i1i2e2-+u2-+根據(jù)公式（3-13）U1≈E1=4.44fN1Φm當(dāng)U1、f、N1固定不變時(shí)，Φm也將固定不變由于空載運(yùn)行和負(fù)載運(yùn)行時(shí)主磁通基本不變，所以產(chǎn)生它們的激勵(lì)N1i0和（

N1i1+N2i2）應(yīng)該近似相等N1i1+N2i2≈

N1i0負(fù)載運(yùn)行時(shí)，主磁通φ由一、二次繞組的磁通勢(shì)N1i1和N225N1i1+N2i2≈

N1i0相量表示式磁通式平衡方程變換可得瞬時(shí)值表示式負(fù)載運(yùn)行時(shí)一次繞組電流由兩部分組成勵(lì)磁分量與負(fù)載電流成正比,但相位相反數(shù)值很小,可以近似略去負(fù)載分量N1i1+N2i2≈N1i0相量表示式磁通式平衡方程變26有效值表示式或變電流作用在額定工作狀態(tài)下,一、二次繞組額定電流之比等于其變比K的倒數(shù)2.變壓器的外特性和電壓調(diào)整率外特性U2=f(I2)條件保持電源電壓U1、負(fù)載的功率因數(shù)λ2=cosφ2不變U2I2U20I2N0U2感性負(fù)載的外特性有效值表示式或變電流作用在額定工作狀態(tài)下,一、二次繞27△U%表示供電電壓的穩(wěn)定性一般電力變壓器的△U%在3%～5%之間電壓調(diào)整率變壓器從空載（I2=0）到額定工作狀態(tài)（I2N），二次繞組電壓變化量與空載電壓U20之比U2I2U20I2N0U2△U%表示供電電壓的穩(wěn)定性一般電力變壓器的△U%在3%～528等效負(fù)載阻抗（三）變壓器的變換阻抗作用ZL-++-+-U1≈

E1=4.44fN1ΦmU2≈

E2=4.44fN2Φm負(fù)載阻抗等效負(fù)載阻抗（三）變壓器的變換阻抗作用ZL-++-+-U129一次側(cè)等效負(fù)載阻抗變換化簡(jiǎn)公式(3-19)ZL-++-+-一次側(cè)等效負(fù)載阻抗變換化簡(jiǎn)公式(3-19)ZL-++-+-30阻抗匹配在電子電路中,為了使負(fù)載得到最大功率輸出,要求負(fù)載的阻抗與信號(hào)源的阻抗之間滿足確定的要求以下詳見(jiàn)例題3-3

p130變壓器變換阻抗作用的應(yīng)用阻抗匹配阻抗匹配在電子電路中,為了使負(fù)載得到最大功率313-5變壓器的額定值一.額定電壓U1N和U2N二.額定電流I1N和I2N三.額定容量SNSN=U2NI2N二次繞組的額定視在功率單位VA或KVA四.額定頻率fN例題3-1自學(xué)3-5變壓器的額定值一.額定電壓U1N和U2N二.32例題3-2p129解(1)一次繞組的額定電流二次繞組的額定電流(2)每盞日光燈的電流變壓器滿載時(shí)可接入的日光燈數(shù)盞例題3-2p129解(1)一次繞組的額定電流二次繞組33例題3-3信號(hào)源RL+-R0(1)揚(yáng)聲器直接與信號(hào)源連接負(fù)載獲得的功率(2)負(fù)載獲得最大功率的條件R0利用變壓器的變換阻抗作用+-信號(hào)源RL代入數(shù)據(jù)例題3-3信號(hào)源RL+-R0(1)揚(yáng)聲器直接與信號(hào)源連接負(fù)載34變壓器一次繞組的電流負(fù)載得到的功率實(shí)現(xiàn)阻抗匹配變壓器一次繞組的電流負(fù)載得到的功率實(shí)現(xiàn)阻抗匹配353-8特殊用途的變壓器一.自耦變壓器特點(diǎn)輸出電壓可以根據(jù)需要連續(xù)、均勻的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)只有一個(gè)繞組，繞組上有一個(gè)滑動(dòng)抽頭-+ΦmN1N2-+aN2N1++--a一、二次側(cè)共用一個(gè)繞組，一、二次繞組既有磁的耦合，又有電的直接聯(lián)系3-8特殊用途的變壓器一.自耦變壓器特點(diǎn)輸出36-+ΦmN1N2-+aN2N1++--a一次繞組加入電源電壓U1→工作磁通Φm→一、二次繞組中產(chǎn)生E1、

E2空載時(shí)-+ΦmN1N2-+aN2N1++--a一次繞組加入電源電壓37略去繞組內(nèi)部導(dǎo)線電阻等的影響，負(fù)載狀態(tài)下可用于升壓N2＞

N1安全操作正確接線外殼接地略去繞組內(nèi)部導(dǎo)線電阻等的影響，負(fù)載狀態(tài)下可用于升壓N38

本章結(jié)束本章結(jié)束39第二部分電機(jī)與控制工程實(shí)用技術(shù)第二部分工程實(shí)用技術(shù)40變壓器電動(dòng)機(jī)繼電—接觸器控制工作原理電磁感應(yīng)定律和電磁力定律組成電路與磁路第三章磁路與變壓器磁性材料的磁性質(zhì)磁路的歐姆定律交流鐵心線圈電路變壓器的工作原理自耦變壓器變壓器的使用額定值主要內(nèi)容主要內(nèi)容變壓器電動(dòng)機(jī)繼電—接觸器控制工作原理413-1磁性材料的磁性質(zhì)一.磁場(chǎng)的基本物理量磁路限定在一定空間范圍內(nèi)的磁場(chǎng)磁場(chǎng)存在的一種特殊形式I磁場(chǎng)線表示磁場(chǎng)的分布情況磁場(chǎng)的方向和強(qiáng)弱Φ的單位韋[伯](Wb)通過(guò)與磁場(chǎng)線方向垂直的截面內(nèi)磁場(chǎng)線的總數(shù)磁通Φ磁通Φ磁感應(yīng)強(qiáng)度B表示磁場(chǎng)內(nèi)某點(diǎn)磁場(chǎng)方向和強(qiáng)弱的物理量3-1磁性材料的磁性質(zhì)一.磁場(chǎng)的基本物理量磁42磁感應(yīng)強(qiáng)度B磁通密度單位特[斯拉](T)在均勻磁場(chǎng)內(nèi)矢量方向與B同磁場(chǎng)強(qiáng)度HHI1I3I2dl全電流定律磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量沿任意閉合路徑的線積分只與產(chǎn)生它的電流有關(guān),而與磁場(chǎng)中的介質(zhì)無(wú)關(guān)磁場(chǎng)強(qiáng)度H的單位安[培]每米(A／m)磁感應(yīng)強(qiáng)度B磁通密度單位特[斯拉](T)在均勻磁場(chǎng)43磁導(dǎo)率μ表示介質(zhì)導(dǎo)磁能力的物理量B=μH磁導(dǎo)率μ的單位亨[利]每米(H／m)介質(zhì)的μ越大,導(dǎo)磁能力越強(qiáng)真空的磁導(dǎo)率相對(duì)磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率μ表示介質(zhì)導(dǎo)磁能力的物理量B=μH磁導(dǎo)率μ的單位44二.磁性材料的磁性質(zhì)非磁性材料在外界磁場(chǎng)的作用下,基本上不表現(xiàn)出磁性,不產(chǎn)生附加磁場(chǎng),磁導(dǎo)率μ≈μ0,相對(duì)磁導(dǎo)率μr≈1磁性材料在外界磁場(chǎng)的作用下,被強(qiáng)烈磁化,產(chǎn)生附加磁場(chǎng),并大大加強(qiáng)外磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B與磁場(chǎng)強(qiáng)度H之間B≈μ0HHB0具有線性正比關(guān)系二.磁性材料的磁性質(zhì)非磁性材料在外界磁場(chǎng)的作用下,基本上45外磁場(chǎng)磁疇常用的磁性材料鐵、鎳、鈷及其合金(一)高導(dǎo)磁性磁導(dǎo)率μ＞＞μ0相對(duì)磁導(dǎo)率μr＞＞

1小電流產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)(磁感應(yīng)強(qiáng)度B=μH足夠大)磁性材料的磁性質(zhì)外磁場(chǎng)磁疇常用的磁性材料鐵、鎳、鈷及其合金(一)高導(dǎo)磁性磁導(dǎo)46（二）磁飽和性非線性關(guān)系磁化曲線B(Φ)--H(I)曲線B(Φ)H(I)0acbd飽和段cd0a段起始段ab段B–H有近似線性正比關(guān)系bc段B–H增加上升緩慢μ--H(I)關(guān)系曲線飽和段μ急劇減小μ（二）磁飽和性非線性關(guān)系磁化曲線B(Φ)--H(I)曲線B47(三)磁滯性交流電流i勵(lì)磁0HCHm--Hm--HCBr--BrBH磁滯回線基本磁化曲線i勵(lì)磁線圈環(huán)形鐵心磁滯損耗(三)磁滯性交流電流i勵(lì)磁0HCHm--Hm--HCBr--483-2磁路和磁路的歐姆定律一.磁路磁場(chǎng)線集中通過(guò)的路徑電氣設(shè)備中的導(dǎo)磁路徑小電流產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)磁路舉例p119圖3-2-1小段空氣隙也是磁路的組成部分二.磁路的歐姆定律揭示了磁路中磁通Φ與勵(lì)磁電流I之間的關(guān)系環(huán)形鐵心磁路勵(lì)磁電流IIr磁場(chǎng)線沿鐵心呈同心圓狀分布3-2磁路和磁路的歐姆定律一.磁路磁場(chǎng)線集中通過(guò)的路49磁場(chǎng)強(qiáng)度環(huán)形鐵心內(nèi)某點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)度只與勵(lì)磁電流I和線圈匝數(shù)N、與該點(diǎn)位置有關(guān)，而與磁介質(zhì)（μ）無(wú)關(guān)磁感應(yīng)強(qiáng)度磁通全電流定律環(huán)形磁路平均長(zhǎng)度N－勵(lì)磁線圈匝數(shù)磁場(chǎng)強(qiáng)度環(huán)形鐵心內(nèi)某點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)度只與勵(lì)磁電流I和線圈匝數(shù)N、與50磁通磁通或磁通勢(shì)F=NI產(chǎn)生磁場(chǎng)的激勵(lì)取磁阻磁路的歐姆定律磁通磁通或磁通勢(shì)F=NI產(chǎn)生磁場(chǎng)的激勵(lì)取磁阻磁路的513-3交流鐵心線圈電路i--++ueφ直流磁路交流磁路磁路直流磁路直流電流勵(lì)磁磁通Φ恒定不變,不在線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)線圈內(nèi)電流、電壓關(guān)系與一般直流電路相同交流磁路交流電流i勵(lì)磁，磁通φ變化，在線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e。勵(lì)磁線圈與磁路結(jié)合在一起，不可分割交流鐵心線圈電路3-3交流鐵心線圈電路i--++ueφ直流磁路交流磁路52一.各電磁量之間的關(guān)系注意正方向交流電壓u勵(lì)磁電流i磁通勢(shì)Ni主磁通φi--++ueφ感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)二.主磁通與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)外加電壓u是正弦電壓,主磁通φ按正弦規(guī)律變化主磁通φ=Φmsinωt一.各電磁量之間的關(guān)系交流電壓u勵(lì)磁電流i磁通勢(shì)Ni主磁53感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值上式是分析變壓器、交流電動(dòng)機(jī)中電壓、電流有效值U、I和主磁通最大值Φm關(guān)系的重要依據(jù)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值上式是分析變壓器、交流電動(dòng)機(jī)中電54i--++ueφ三.電壓平衡方程略去漏磁通(極小)和導(dǎo)線電阻(極小)的影響KVLu

≈

-e相量表示式有效值U≈E=4.44fNΦm恒磁通原理電源電壓有效值U和頻率f保持不變,線圈的匝數(shù)N不變,主磁通的最大值φm就基本不變i--++ueφ三.電壓平衡方程略去漏磁通(極小)和導(dǎo)線電阻55φi減小渦流損耗鐵心用薄硅鋼片疊成(二)磁滯損耗磁滯損耗的大小正比于磁滯回線包圍的面積用硅鋼片疊成的鐵心磁滯回線四.渦流損耗和磁滯損耗鐵損渦流損耗和磁滯損耗銅損(一)渦流損耗φi渦流渦流和渦流損耗所包圍的面積小,磁滯損耗小φi減小渦流損耗鐵心用薄硅鋼片疊成(二)磁滯損耗磁滯損耗的大563-4變壓器的工作原理變壓器的主要功能是能夠把某一電壓數(shù)值的交流電變換為同頻率的另一電壓數(shù)值的交流電----變電壓主要用于輸電、配電系統(tǒng)除此之外，變壓器還具有變電流、變阻抗的作用，用于電工測(cè)量和電子技術(shù)領(lǐng)域一.變壓器的基本結(jié)構(gòu)p124鐵心磁路用硅鋼片交錯(cuò)疊裝或卷繞而成線圈（繞組）繞在鐵心上的兩個(gè)（或以上）線圈心式變壓器殼式變壓器3-4變壓器的工作原理變壓器的主要功能是能夠把某一電57交流電源負(fù)載凡表示二次繞組各量的字母均標(biāo)注下標(biāo)“2”如二次繞組電壓（有效值）U2二次繞組電流（有效值）I2二次繞組匝數(shù)N2凡表示一次繞組各量的字母均標(biāo)注下標(biāo)“1”如一次繞組電壓（有效值）U1一次繞組電流（有效值）I1一次繞組匝數(shù)N1圖形符號(hào)U2U1－＋＋－二次繞組（副方繞組、次級(jí)繞組）外接負(fù)載一次繞組（原方繞組、初級(jí)繞組）外接交流電源交流電源負(fù)載凡表示二次繞組各量的字母均標(biāo)注下標(biāo)“2”如二次繞58二.變壓器的工作原理以電磁感應(yīng)定律為基礎(chǔ),通過(guò)磁路(磁場(chǎng))將兩個(gè)(或以上)的繞組耦合起來(lái),進(jìn)行交流電能的傳送與轉(zhuǎn)換-+i0-+-+-+u1e2φu20i2=0ZLe1(一)空載運(yùn)行狀態(tài)---變電壓作用一次繞組外加額定電壓,二次繞組開(kāi)路,i2=0一次繞組—-空載電流,用i0表示此時(shí)的變壓器就相當(dāng)于是一個(gè)交流鐵心線圈升壓變壓器U1＜U2降壓變壓器U1＞

U2二.變壓器的工作原理以電磁感應(yīng)定律為基礎(chǔ),通過(guò)磁路(磁場(chǎng))將59u1i0N1i0主磁通φ-+i0-+-+-+u1e2φu20i2=0ZLe1電磁量之間的關(guān)系一次繞組u1≈-e1E1=4.44fN1ΦmU1≈E1=4.44fN1Φm二次繞組E2=4.44fN2Φmu1i0N1i0主磁通φ-+i0-+-+-+u1e2φu2060一次繞組U1≈E1=4.44fN1Φm二次繞組E2=4.44fN2Φm空載狀態(tài)u20≈e2U20≈E2=4.44fN2Φm變電壓作用-+i0-+-+-+u1e2φu20i2=0ZLe1變比K一次繞組U1≈E1=4.44fN1Φm二次繞組61電源電壓U1固定,改變一、二次繞組的匝數(shù)N1和N2，即可得到不同數(shù)值的二次繞組電壓U2，實(shí)現(xiàn)變換電壓的目的變壓器銘牌上的額定電壓用分?jǐn)?shù)表示的一、二次繞組的電壓數(shù)值U1N和U2N。其中U2N即為一次繞組加入額定電壓U1N后，二次繞組的空載（開(kāi)路）電壓例如6000／400V（K=15）變壓器在負(fù)載狀態(tài)下運(yùn)行，且達(dá)到滿載時(shí)，二次繞組的電壓U2較U2N通常降低（3～5）%電源電壓U1固定,改變一、二次繞組的匝數(shù)N1和N2，即可得62（二）負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)---變電流作用φu1ZL-+-+e1i1i2e2-+u2-+二次繞組接入負(fù)載,產(chǎn)生二次繞組電流i2,向負(fù)載輸出電功率空載電流i0的作用只是產(chǎn)生主磁通，又稱勵(lì)磁電流，數(shù)值很小，只占額定電流的百分之幾1.變壓器的變電流作用此時(shí)，一次繞組電流必定增加，由空載電流i0增加為i1（二）負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)---變電流作用φu1ZL-+-+e1i163負(fù)載運(yùn)行時(shí)，主磁通φ由一、二次繞組的磁通勢(shì)N1i1和N2i2共同作用產(chǎn)生(N1i1+N2i2)φu1ZL-+-+e1i1i2e2-+u2-+根據(jù)公式（3-13）U1≈E1=4.44fN1Φm當(dāng)U1、f、N1固定不變時(shí)，Φm也將固定不變由于空載運(yùn)行和負(fù)載運(yùn)行時(shí)主磁通基本不變，所以產(chǎn)生它們的激勵(lì)N1i0和（

N1i1+N2i2）應(yīng)該近似相等N1i1+N2i2≈

N1i0負(fù)載運(yùn)行時(shí)，主磁通φ由一、二次繞組的磁通勢(shì)N1i1和N264N1i1+N2i2≈

N1i0相量表示式磁通式平衡方程變換可得瞬時(shí)值表示式負(fù)載運(yùn)行時(shí)一次繞組電流由兩部分組成勵(lì)磁分量與負(fù)載電流成正比,但相位相反數(shù)值很小,可以近似略去負(fù)載分量N1i1+N2i2≈N1i0相量表示式磁通式平衡方程變65有效值表示式或變電流作用在額定工作狀態(tài)下,一、二次繞組額定電流之比等于其變比K的倒數(shù)2.變壓器的外特性和電壓調(diào)整率外特性U2=f(I2)條件保持電源電壓U1、負(fù)載的功率因數(shù)λ2=cosφ2不變U2I2U20I2N0U2感性負(fù)載的外特性有效值表示式或變電流作用在額定工作狀態(tài)下,一、二次繞66△U%表示供電電壓的穩(wěn)定性一般電力變壓器的△U%在3%～5%之間電壓調(diào)整率變壓器從空載（I2=0）到額定工作狀態(tài)（I2N），二次繞組電壓變化量與空載電壓U20之比U2I2U20I2N0U2△