電工電子課件

1、背景知識(shí)背景知識(shí)教學(xué)導(dǎo)航教學(xué)導(dǎo)航實(shí)物圖實(shí)物圖煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院器材與元件器材與元件自測(cè)題自測(cè)題考核要求考核要求操作指導(dǎo)操作指導(dǎo)教學(xué)導(dǎo)航教學(xué)導(dǎo)航返回返回?zé)熍_(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院教教知識(shí)重點(diǎn)知識(shí)重點(diǎn)1. 1. 磁場(chǎng)的主要物理量及磁性材料磁化性質(zhì)；磁場(chǎng)的主要物理量及磁性材料磁化性質(zhì)；2. 2. 磁路和磁路歐姆定律；磁路和磁路歐姆定律；3. 3. 變壓器結(jié)構(gòu)及工作原理；變壓器結(jié)構(gòu)及工作原理；4. 4. 三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理、電磁轉(zhuǎn)矩三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理、電磁轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性；與機(jī)械特性；5. 5. 單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理；單相異步電動(dòng)機(jī)的

2、結(jié)構(gòu)和工作原理；6. 6. 特種電機(jī)工作原理；特種電機(jī)工作原理；知識(shí)難點(diǎn)知識(shí)難點(diǎn)1. 1. 磁路歐姆定律磁路歐姆定律2. 2. 變壓器變換電壓、變換電流、變換阻抗原理；變壓器變換電壓、變換電流、變換阻抗原理；3. 3. 三相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生原理；三相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生原理；4. 4. 單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理；單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理；5. 5. 特種電機(jī)工作原理。特種電機(jī)工作原理。推薦教學(xué)推薦教學(xué)方式方式注重磁場(chǎng)基本概念與性質(zhì)，注重變壓器、電動(dòng)機(jī)注重磁場(chǎng)基本概念與性質(zhì)，注重變壓器、電動(dòng)機(jī)的外在工作特性分析。的外在工作特性分析。建議學(xué)時(shí)建議學(xué)時(shí)2424學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)教學(xué)導(dǎo)航教學(xué)導(dǎo)航煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)

3、工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回學(xué)學(xué)推薦學(xué)推薦學(xué)習(xí)方法習(xí)方法牢固掌握磁場(chǎng)基本概念與性質(zhì)，并將其運(yùn)用牢固掌握磁場(chǎng)基本概念與性質(zhì)，并將其運(yùn)用于變壓器、電動(dòng)機(jī)工作原理與特性的理解。于變壓器、電動(dòng)機(jī)工作原理與特性的理解。必須掌必須掌握的理握的理論知識(shí)論知識(shí)1. 1. 磁場(chǎng)的主要物理量及關(guān)系；磁場(chǎng)的主要物理量及關(guān)系；2. 2. 磁性材料的磁化性質(zhì)；磁性材料的磁化性質(zhì)；3. 3. 三相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生及三相異步電動(dòng)機(jī)的三相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生及三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理；轉(zhuǎn)動(dòng)原理；4. 4. 三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系；5. 5. 三相異步電機(jī)的控制方法；三相異步電機(jī)的控制方法

4、；6. 6. 單相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理；單相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理；7. 7. 交流伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與控制電壓的關(guān)系；交流伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與控制電壓的關(guān)系；8. 8. 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與脈沖頻率的關(guān)系。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與脈沖頻率的關(guān)系。必須掌必須掌握的技握的技能能三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的拆卸與裝配。三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的拆卸與裝配。實(shí)物圖實(shí)物圖煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 三相異步電動(dòng)機(jī)是工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的動(dòng)力機(jī)械。它主要三相異步電動(dòng)機(jī)是工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的動(dòng)力機(jī)械。它主要由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。定子的作用是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。主要由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。定子的作用是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。主要包括定子鐵心

5、、定子繞組、機(jī)座等部件。轉(zhuǎn)子是電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)部包括定子鐵心、定子繞組、機(jī)座等部件。轉(zhuǎn)子是電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分，包括轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸等部件。分，包括轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸等部件。 返回返回器材與原件器材與原件煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院序號(hào)序號(hào)名稱名稱型號(hào)規(guī)格型號(hào)規(guī)格數(shù)量數(shù)量1 1三相異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī) Y-112M-4Y-112M-4一臺(tái)一臺(tái)2 2拉具拉具一套一套3 3呆扳手呆扳手7 7件套件套一套一套4 4套筒扳手套筒扳手6.3mm6.3mm一套一套5 5手錘手錘0.5kg0.5kg一把一把6 6紫銅棒紫銅棒300mm300mm一根一根7 7小盒（或紙盒）小盒（或紙盒）

6、一個(gè)一個(gè)返回返回背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.123.1 磁場(chǎng)的主要物理量磁場(chǎng)的主要物理量磁場(chǎng)的主要物理量磁場(chǎng)的主要物理量知識(shí)分布網(wǎng)絡(luò)知識(shí)分布網(wǎng)絡(luò)磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁通通磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁導(dǎo)磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁導(dǎo)率率安培環(huán)路定律安培環(huán)路定律 在電磁器件中通常是利用通電線圈來(lái)建立磁場(chǎng)。在電磁器件中通常是利用通電線圈來(lái)建立磁場(chǎng)。并且使線圈繞在閉合的或接近閉合的鐵芯上，圖并且使線圈繞在閉合的或接近閉合的鐵芯上，圖3-1-3-1-1 1所示。下面首先簡(jiǎn)要復(fù)習(xí)描述磁場(chǎng)的幾個(gè)物理量。所示。下面首先簡(jiǎn)要復(fù)習(xí)

7、描述磁場(chǎng)的幾個(gè)物理量。背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.123.1.1磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁通磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁通圖3-1-1 通電線圈磁場(chǎng)I圖312 磁通 磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度是表示磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，其單位是表示磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，其單位名稱為特斯拉，簡(jiǎn)稱名稱為特斯拉，簡(jiǎn)稱 特，用符號(hào)特，用符號(hào)T T表示。表示。 磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，其大小表示磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)弱，其磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，其大小表示磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)弱，其方向表示該點(diǎn)磁場(chǎng)方向。方向表示該點(diǎn)磁場(chǎng)方向。 磁場(chǎng)的分布通常用磁感線表示

8、，磁感線某點(diǎn)切線方向?yàn)樵摯艌?chǎng)的分布通常用磁感線表示，磁感線某點(diǎn)切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)磁場(chǎng)方向。點(diǎn)磁場(chǎng)方向。 1磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度 B背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.12 2 2磁通磁通 磁場(chǎng)中垂直穿過(guò)某面積的磁感應(yīng)強(qiáng)度的總和。如圖磁場(chǎng)中垂直穿過(guò)某面積的磁感應(yīng)強(qiáng)度的總和。如圖312312所示。所示。 當(dāng)磁場(chǎng)為均勻磁場(chǎng)，所取面積為平面且與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)當(dāng)磁場(chǎng)為均勻磁場(chǎng)，所取面積為平面且與磁場(chǎng)方向垂直時(shí) = =B BS S 式（式（3-1-13-1-1） 磁通量單位為韋伯，簡(jiǎn)稱韋，用磁通量單位為韋伯，

9、簡(jiǎn)稱韋，用WbWb表示表示提示1磁通量是表示某范圍內(nèi)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。只能反映大小是標(biāo)量。而磁磁通量是表示某范圍內(nèi)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。只能反映大小是標(biāo)量。而磁感應(yīng)強(qiáng)度是表示磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)弱，即有大小又有方向，是矢量。感應(yīng)強(qiáng)度是表示磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)弱，即有大小又有方向，是矢量。2磁通量與磁感線之間的關(guān)系是：當(dāng)穿過(guò)某面積磁感線數(shù)量越多，磁通量與磁感線之間的關(guān)系是：當(dāng)穿過(guò)某面積磁感線數(shù)量越多，該面上的磁通量越大該面上的磁通量越大 3磁感應(yīng)強(qiáng)度又稱磁感應(yīng)強(qiáng)度又稱B為磁通密度為磁通密度背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.1

10、13.12312磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁導(dǎo)率磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁導(dǎo)率 實(shí)驗(yàn)（a）鐵芯 （b）銅芯圖313 不同芯子的通電線圈II 兩相同的通電線圈，兩相同的通電線圈，a a圖芯子為鐵棒圖芯子為鐵棒 ，b b圖芯子為圖芯子為銅棒。用鐵棒和銅棒分別吸引鐵屑，會(huì)發(fā)現(xiàn)二者吸力明銅棒。用鐵棒和銅棒分別吸引鐵屑，會(huì)發(fā)現(xiàn)二者吸力明顯不同。鐵棒吸力大于銅棒，說(shuō)明通電線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)的顯不同。鐵棒吸力大于銅棒，說(shuō)明通電線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)的強(qiáng)弱不僅與線圈尺寸、強(qiáng)弱不僅與線圈尺寸、 匝數(shù)匝數(shù) 、通入電流有關(guān)系，還與媒介質(zhì)材料、通入電流有關(guān)系，還與媒介質(zhì)材料有關(guān)有關(guān) 。為了表述這些因素對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)弱影響。為了表述這些因素對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)弱影響 ，引入兩個(gè)物理

11、量，磁，引入兩個(gè)物理量，磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁導(dǎo)率場(chǎng)強(qiáng)度和磁導(dǎo)率背景知識(shí)背景知識(shí)返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.12煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院1 1磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率 表示媒介質(zhì)對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)弱的影響的物理量，其單位為表示媒介質(zhì)對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)弱的影響的物理量，其單位為H/mH/m，實(shí)驗(yàn)測(cè)得，實(shí)驗(yàn)測(cè)得真空磁導(dǎo)率為真空磁導(dǎo)率為 式（式（3-1-23-1-2）為一常數(shù)。為一常數(shù)。 為了比較媒介質(zhì)對(duì)磁場(chǎng)的影響，把任一物質(zhì)的磁導(dǎo)率與真空磁導(dǎo)率為了比較媒介質(zhì)對(duì)磁場(chǎng)的影響，把任一物質(zhì)的磁導(dǎo)率與真空磁導(dǎo)率的比值稱為相對(duì)磁導(dǎo)率，用的比值稱為相對(duì)磁導(dǎo)率，用 表示表示 即：即：

12、式（式（3-1-33-1-3） 相對(duì)磁導(dǎo)率相對(duì)磁導(dǎo)率是一個(gè)純數(shù)，將自然界物質(zhì)按相對(duì)磁導(dǎo)率不同分成三類：是一個(gè)純數(shù)，將自然界物質(zhì)按相對(duì)磁導(dǎo)率不同分成三類： 順磁物質(zhì)，順磁物質(zhì)， 稍大于稍大于1 1 ，如：空氣、鋁、鉑等；，如：空氣、鋁、鉑等； 反磁物質(zhì)，反磁物質(zhì)， 稍小于稍小于1 1 ，如：氫、銅；，如：氫、銅； 鐵磁物質(zhì)，鐵磁物質(zhì)， 遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)大于1 1，可達(dá)到數(shù)百甚至數(shù)千以上（且不是一個(gè)常，可達(dá)到數(shù)百甚至數(shù)千以上（且不是一個(gè)常數(shù)），如鐵、鎳、鈷及其合金。數(shù)），如鐵、鎳、鈷及其合金。 順磁物質(zhì)和反磁物質(zhì)相對(duì)磁導(dǎo)率接近于順磁物質(zhì)和反磁物質(zhì)相對(duì)磁導(dǎo)率接近于1 1，近似認(rèn)為他們磁導(dǎo)率相同，近似認(rèn)為他們

13、磁導(dǎo)率相同，與真空磁導(dǎo)率一致，稱為非鐵磁物質(zhì)。與真空磁導(dǎo)率一致，稱為非鐵磁物質(zhì)。 鐵磁物質(zhì)，磁導(dǎo)率很高，在相同通電線圈激發(fā)下能產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場(chǎng)，鐵磁物質(zhì)，磁導(dǎo)率很高，在相同通電線圈激發(fā)下能產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場(chǎng)，在電磁器件中有很廣泛應(yīng)用。在電磁器件中有很廣泛應(yīng)用。m/10470r0rrrr背景知識(shí)背景知識(shí)返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.12 在通電線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)中，除了線圈芯子材料即媒介質(zhì)以外，在通電線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)中，除了線圈芯子材料即媒介質(zhì)以外，把其他因素：如線圈尺寸、匝數(shù)、通入電流等對(duì)磁場(chǎng)影響綜合成把其他因素：如線圈尺寸、匝數(shù)、通入電流等對(duì)磁場(chǎng)影響綜合成

14、一個(gè)物理量，即磁場(chǎng)強(qiáng)度一個(gè)物理量，即磁場(chǎng)強(qiáng)度H H。其單位為。其單位為A/mA/m，且是矢量。磁場(chǎng)強(qiáng)度，且是矢量。磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁導(dǎo)率共同決定磁場(chǎng)強(qiáng)弱。和磁導(dǎo)率共同決定磁場(chǎng)強(qiáng)弱。 式（3-1-4）B2磁場(chǎng)強(qiáng)度磁場(chǎng)強(qiáng)度 H背景知識(shí)背景知識(shí)返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.123 31 13 3安培環(huán)路定律安培環(huán)路定律 如圖如圖3-1-13-1-1環(huán)形磁場(chǎng)內(nèi)任取一條圓形磁感線，各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)環(huán)形磁場(chǎng)內(nèi)任取一條圓形磁感線，各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度相同。度、磁場(chǎng)強(qiáng)度相同。經(jīng)證明，磁場(chǎng)強(qiáng)度經(jīng)證明，磁場(chǎng)強(qiáng)度 式（式（3-1-53-1-5） 稱為稱為全電流定律全電流

15、定律，該式表明磁場(chǎng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)經(jīng)歷的路徑成反比，該式表明磁場(chǎng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)經(jīng)歷的路徑成反比，因?yàn)槁窂皆介L(zhǎng)，磁場(chǎng)越分散，各點(diǎn)磁場(chǎng)越弱。所以在允許的情況因?yàn)槁窂皆介L(zhǎng)，磁場(chǎng)越分散，各點(diǎn)磁場(chǎng)越弱。所以在允許的情況下應(yīng)盡可能縮短磁場(chǎng)經(jīng)歷的路徑。下應(yīng)盡可能縮短磁場(chǎng)經(jīng)歷的路徑。lNI背景知識(shí)背景知識(shí)返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.1232磁性材料磁化性質(zhì)及磁路磁性材料磁化性質(zhì)及磁路磁性材料及磁路知識(shí)分布網(wǎng)絡(luò)鐵磁物質(zhì)非鐵磁物質(zhì)軟磁材料硬磁材料矩磁材料物質(zhì)磁路磁路歐姆定律磁路形成的條件背景知識(shí)背景知識(shí)返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.1

16、03.113.12321 鐵磁物質(zhì)與非鐵磁物質(zhì)鐵磁物質(zhì)與非鐵磁物質(zhì)背景知識(shí)背景知識(shí)返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.12 提示！提示！1 1鐵磁質(zhì)剩磁性可以用來(lái)制作永久磁鐵鐵磁質(zhì)剩磁性可以用來(lái)制作永久磁鐵2 2鐵磁質(zhì)不同材料，剩磁大小不同，據(jù)此將鐵磁質(zhì)分為三類，鐵磁質(zhì)不同材料，剩磁大小不同，據(jù)此將鐵磁質(zhì)分為三類，見(jiàn)表見(jiàn)表3-2-23-2-2表表背景知識(shí)背景知識(shí)返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.12322鐵磁物質(zhì)分類鐵磁物質(zhì)分類背景知識(shí)背景知識(shí)返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83

17、.93.103.113.12提示！提示！ 鐵磁質(zhì)之所以具有高導(dǎo)磁性，是因?yàn)殍F磁質(zhì)內(nèi)部分子鐵磁質(zhì)之所以具有高導(dǎo)磁性，是因?yàn)殍F磁質(zhì)內(nèi)部分子電流形成很多微小磁場(chǎng)，稱為磁疇。在沒(méi)有外磁場(chǎng)作用時(shí)，電流形成很多微小磁場(chǎng)，稱為磁疇。在沒(méi)有外磁場(chǎng)作用時(shí)，這些磁疇雜亂無(wú)章分布，磁性相互抵消，對(duì)外不顯磁性。這些磁疇雜亂無(wú)章分布，磁性相互抵消，對(duì)外不顯磁性。當(dāng)有外磁場(chǎng)作用時(shí)，這些磁疇逐步轉(zhuǎn)向外磁場(chǎng)方向，相互當(dāng)有外磁場(chǎng)作用時(shí)，這些磁疇逐步轉(zhuǎn)向外磁場(chǎng)方向，相互疊加形成一個(gè)很強(qiáng)的附加磁場(chǎng)。從而使鐵磁質(zhì)內(nèi)部具有很疊加形成一個(gè)很強(qiáng)的附加磁場(chǎng)。從而使鐵磁質(zhì)內(nèi)部具有很強(qiáng)的磁性。強(qiáng)的磁性。無(wú)外磁場(chǎng) 有外磁場(chǎng)圖3-2-1 磁性材料的

18、磁化背景知識(shí)背景知識(shí)返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.123.2.33.2.3磁路磁路 如圖如圖3-2-23-2-2所示通電線圈，其芯子為鐵磁質(zhì)。由于所示通電線圈，其芯子為鐵磁質(zhì)。由于鐵磁質(zhì)磁導(dǎo)率遠(yuǎn)大于空氣磁導(dǎo)率，使鐵芯內(nèi)鐵通遠(yuǎn)大鐵磁質(zhì)磁導(dǎo)率遠(yuǎn)大于空氣磁導(dǎo)率，使鐵芯內(nèi)鐵通遠(yuǎn)大于空氣中的漏磁通，忽略空氣漏磁通可近似認(rèn)為通電于空氣中的漏磁通，忽略空氣漏磁通可近似認(rèn)為通電線圈磁場(chǎng)幾乎全部集中在鐵芯內(nèi)線圈磁場(chǎng)幾乎全部集中在鐵芯內(nèi) ，這種集中在一定路，這種集中在一定路徑內(nèi)和磁場(chǎng)稱為磁路。顯然磁路形狀取決于鐵芯形狀，徑內(nèi)和磁場(chǎng)稱為磁路。顯然磁路形狀取決于鐵芯

19、形狀，幾種電磁設(shè)備的磁路如圖幾種電磁設(shè)備的磁路如圖3-2-33-2-3所示所示 圖3-2-2 磁路II（a）變壓器 （b）電動(dòng)機(jī) （c）繼電器圖323 不同的磁路II背景知識(shí)背景知識(shí)返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.12思考思考圖圖3-2-43-2-4思考思考如果圖如果圖3-2-33-2-3中芯子材料換作膠木，通電線圈的磁場(chǎng)會(huì)形成磁路中芯子材料換作膠木，通電線圈的磁場(chǎng)會(huì)形成磁路嗎？若芯子雖然是鐵芯但不是閉合的，如圖嗎？若芯子雖然是鐵芯但不是閉合的，如圖 3-2-43-2-4還會(huì)成為磁路還會(huì)成為磁路嗎？由此你可以總結(jié)出磁路形成的條件嗎？嗎？由此你可

20、以總結(jié)出磁路形成的條件嗎？圖3-2-4背景知識(shí)背景知識(shí)返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.12 3.2.43.2.4磁路歐姆定律磁路歐姆定律 如圖圓環(huán)形鐵芯，當(dāng)圓環(huán)半徑較小時(shí)可近似認(rèn)為圓環(huán)內(nèi)如圖圓環(huán)形鐵芯，當(dāng)圓環(huán)半徑較小時(shí)可近似認(rèn)為圓環(huán)內(nèi)磁場(chǎng)為均勻磁場(chǎng)，則其內(nèi)部磁通磁場(chǎng)為均勻磁場(chǎng)，則其內(nèi)部磁通mRINSlINlINSSHSB該式稱為該式稱為磁路歐姆定律磁路歐姆定律 稱為磁通勢(shì)，稱為磁通勢(shì)， 稱為磁阻。分別對(duì)應(yīng)電阻元件稱為磁阻。分別對(duì)應(yīng)電阻元件在電路中的電動(dòng)勢(shì)和電阻，磁通勢(shì)對(duì)應(yīng)電流，兩個(gè)在電路中的電動(dòng)勢(shì)和電阻，磁通勢(shì)對(duì)應(yīng)電流，兩個(gè)關(guān)系式相似，故稱此式

21、為磁路歐姆定律關(guān)系式相似，故稱此式為磁路歐姆定律NImR背景知識(shí)背景知識(shí)返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.12思考思考1 1變壓器、電動(dòng)機(jī)等電工設(shè)備變壓器、電動(dòng)機(jī)等電工設(shè)備的磁路為什么都選用磁性材料制的磁路為什么都選用磁性材料制成？成？2 2如果在圖如果在圖3-2-53-2-5所示的環(huán)形鐵所示的環(huán)形鐵心上鋸下一小段，形成空氣隙，心上鋸下一小段，形成空氣隙，在磁通勢(shì)在磁通勢(shì)F F不變的條件下，磁通不變的條件下，磁通將如何變化？將如何變化？ 圖3-2-5I背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.33.43.53

22、.63.73.83.93.103.113.123.3交流鐵心線圈交流鐵心線圈交流鐵心線圈知識(shí)分布網(wǎng)絡(luò)磁通與線圈電壓關(guān)系磁滯損耗和渦流損耗電磁鐵直流電磁鐵交流電磁鐵背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.12 電磁設(shè)備中經(jīng)常用到交流鐵心線圈。比如交流電磁設(shè)備中經(jīng)常用到交流鐵心線圈。比如交流電動(dòng)機(jī)、變壓器以及各種繼電器，因此交流鐵心線電動(dòng)機(jī)、變壓器以及各種繼電器，因此交流鐵心線圈的電路性質(zhì)和磁路性質(zhì)非常重要。圖圈的電路性質(zhì)和磁路性質(zhì)非常重要。圖3-3-13-3-1為交流為交流鐵心線圈。鐵心線圈。圖33

23、1 交流鐵心線圈 背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.123.3.1 3.3.1 交流鐵心線圈的磁通交流鐵心線圈的磁通 當(dāng)電源電壓為正弦交流量，忽略線圈繞線電阻，漏磁通，當(dāng)電源電壓為正弦交流量，忽略線圈繞線電阻，漏磁通，則鐵心中磁通也應(yīng)為正弦規(guī)律則鐵心中磁通也應(yīng)為正弦規(guī)律設(shè)主磁通設(shè)主磁通 tmsin則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) )90sin()90sin(200tEtfNdtdNemm式中式中 是主磁感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值，其有效值為是主磁感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值，其有效值為mfNEm2mmNffNEmE44.

24、 4222據(jù)基爾霍夫定律據(jù)基爾霍夫定律 則電壓的有效值則電壓的有效值 eumNfU44. 4背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.12提示！提示！1 1 是分析變壓器、交流電機(jī)的重要依據(jù)。是分析變壓器、交流電機(jī)的重要依據(jù)。2 2由上述分析可以得出結(jié)論，當(dāng)電源電壓由上述分析可以得出結(jié)論，當(dāng)電源電壓U U一定的一定的 只要線圈匝只要線圈匝數(shù)數(shù)N N一定，其主磁通也一定，當(dāng)其他因素變化時(shí)，不應(yīng)隨之變化，一定，其主磁通也一定，當(dāng)其他因素變化時(shí)，不應(yīng)隨之變化，這也是一個(gè)非常重要的結(jié)論。這也是一個(gè)非常重要的

25、結(jié)論。mNfEU44. 4背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.123.3.2 3.3.2 磁滯損耗和渦流損耗磁滯損耗和渦流損耗 在交變磁場(chǎng)中，鐵心被反復(fù)磁化，據(jù)磁滯回線可知鐵心磁感在交變磁場(chǎng)中，鐵心被反復(fù)磁化，據(jù)磁滯回線可知鐵心磁感應(yīng)強(qiáng)度下降步調(diào)總是滯后于上升步調(diào)，這就使得鐵心線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度下降步調(diào)總是滯后于上升步調(diào)，這就使得鐵心線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度上升時(shí)，從電源吸收電能大于磁感應(yīng)強(qiáng)度下降時(shí)釋放出的應(yīng)強(qiáng)度上升時(shí)，從電源吸收電能大于磁感應(yīng)強(qiáng)度下降時(shí)釋放出的能量，即鐵心線圈損耗一部分電能。稱為能量，

26、即鐵心線圈損耗一部分電能。稱為磁滯損耗磁滯損耗。磁滯損耗與。磁滯損耗與磁滯回線包圍面積成正比。磁滯回線包圍面積成正比。渦流 （a）渦流大 （b）硅鋼片圖3-3-3 渦流1磁滯損耗渦流磁滯損耗渦流背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.122 2渦流損耗渦流損耗 交流鐵心線圈的交變磁場(chǎng)穿過(guò)鐵心，鐵心本身是導(dǎo)電的，交流鐵心線圈的交變磁場(chǎng)穿過(guò)鐵心，鐵心本身是導(dǎo)電的，在鐵心內(nèi)部產(chǎn)生旋渦狀的感應(yīng)電流。稱為渦流，圖在鐵心內(nèi)部產(chǎn)生旋渦狀的感應(yīng)電流。稱為渦流，圖3-3-33-3-3（a a）所示。渦流在鐵心內(nèi)循環(huán)

27、流動(dòng)，在鐵心電阻產(chǎn)生熱消耗。稱所示。渦流在鐵心內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，在鐵心電阻產(chǎn)生熱消耗。稱為渦流損耗。為渦流損耗。 在電機(jī)、變壓器等電磁設(shè)備中應(yīng)盡可能減小渦流損耗，在電機(jī)、變壓器等電磁設(shè)備中應(yīng)盡可能減小渦流損耗，采用硅鋼片疊起來(lái)做鐵心，如圖采用硅鋼片疊起來(lái)做鐵心，如圖4-3-34-3-3（b b）所示。一方面加）所示。一方面加長(zhǎng)渦流路徑，提高電阻減小渦流；另一方面加入硅提高鐵心長(zhǎng)渦流路徑，提高電阻減小渦流；另一方面加入硅提高鐵心電阻率。也有很多利用渦流工作的場(chǎng)合。工業(yè)生產(chǎn)中高頻感電阻率。也有很多利用渦流工作的場(chǎng)合。工業(yè)生產(chǎn)中高頻感應(yīng)爐利用渦流加熱、冶煉金屬；生活中電磁爐也是利用渦流應(yīng)爐利用渦流加熱、冶

28、煉金屬；生活中電磁爐也是利用渦流加熱。加熱。背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.123.3.33.3.3交、直流電磁鐵交、直流電磁鐵 1 1交流電磁鐵交流電磁鐵 交流電磁鐵是很常用的一種電磁設(shè)備，如圖交流電磁鐵是很常用的一種電磁設(shè)備，如圖3-3-43-3-4、圖、圖3-3-53-3-5所示。其結(jié)構(gòu)組成包括線圈、鐵心（靜鐵心）和銜鐵（動(dòng)鐵所示。其結(jié)構(gòu)組成包括線圈、鐵心（靜鐵心）和銜鐵（動(dòng)鐵心）。圖心）。圖3-3-63-3-6所示。當(dāng)線圈與交流電源連接，在鐵心、銜鐵和所示。當(dāng)線圈與交流電源連接，在

29、鐵心、銜鐵和微小氣隙構(gòu)成的磁路中建立磁場(chǎng)。將鐵心、銜鐵磁化，在鐵心微小氣隙構(gòu)成的磁路中建立磁場(chǎng)。將鐵心、銜鐵磁化，在鐵心與銜鐵的端面上出現(xiàn)極性相異的磁極。彼此相吸。使銜鐵吸向與銜鐵的端面上出現(xiàn)極性相異的磁極。彼此相吸。使銜鐵吸向鐵心從而帶動(dòng)某一機(jī)械結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。完成確定的機(jī)械動(dòng)作如起重；鐵心從而帶動(dòng)某一機(jī)械結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。完成確定的機(jī)械動(dòng)作如起重；制動(dòng)；吸持（吸盤(pán)）；開(kāi)閉閥門(mén)等。制動(dòng)；吸持（吸盤(pán)）；開(kāi)閉閥門(mén)等。背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.12 直流電磁鐵是線圈接直流電，由于其電壓、電流恒定，在直

30、流電磁鐵是線圈接直流電，由于其電壓、電流恒定，在線圈兩端沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。在電源電壓線圈兩端沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。在電源電壓U U作用下，線圈中電流，作用下，線圈中電流，當(dāng)當(dāng)U U一定，電流一定，電流I I一定一定, ,R R為線圈線電阻，一般很小，當(dāng)為線圈線電阻，一般很小，當(dāng)U U很大時(shí)很大時(shí)直流鐵心線圈電流直流鐵心線圈電流I I很大，可能因過(guò)熱造成損壞，直流電磁鐵很大，可能因過(guò)熱造成損壞，直流電磁鐵與交流電磁鐵各方面性質(zhì)比較如表與交流電磁鐵各方面性質(zhì)比較如表3-3-13-3-1背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.

31、103.113.12背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.12提示！提示！思考？思考？電磁鐵吸力與空氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁極面積成正比。電磁鐵吸力與空氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁極面積成正比。1 1交流電磁鐵銜鐵卡住，長(zhǎng)時(shí)間不能吸合，會(huì)燒毀線圈，你能說(shuō)出交流電磁鐵銜鐵卡住，長(zhǎng)時(shí)間不能吸合，會(huì)燒毀線圈，你能說(shuō)出原因嗎？原因嗎？2 2直流鐵心線圈和交流鐵心線圈一般不能換用這是為什么？直流鐵心線圈和交流鐵心線圈一般不能換用這是為什么？背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.3

32、3.43.53.63.73.83.93.103.113.123.4 3.4 變壓器工作原理變壓器工作原理變壓器知識(shí)分布網(wǎng)絡(luò)變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器工作原理變壓作用變流作用阻 抗 變換變壓器外特性背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.12變壓器的作用變壓器的作用變換電流主要用于電工測(cè)量變換阻抗主要用于電子技術(shù)領(lǐng)域變換電壓主要用于輸、配電電路 變壓器是一種變換交流電壓的電磁設(shè)備，這也是其變壓器是一種變換交流電壓的電磁設(shè)備，這也是其“變壓器變壓器”名稱的原因。但其實(shí)際起到的作用還有另外兩個(gè)名稱的原因。但其實(shí)

33、際起到的作用還有另外兩個(gè) 前面曾學(xué)過(guò)，交流電路中，輸送相同電功率時(shí)，電壓越高，線路前面曾學(xué)過(guò)，交流電路中，輸送相同電功率時(shí)，電壓越高，線路電流越低，線路損耗越小，同時(shí)對(duì)輸電線要求越低。所以在輸配電網(wǎng)電流越低，線路損耗越小，同時(shí)對(duì)輸電線要求越低。所以在輸配電網(wǎng)絡(luò)中，常采用高壓輸電，利用變壓器將發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電壓升高向絡(luò)中，常采用高壓輸電，利用變壓器將發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電壓升高向用戶輸送。電能被送到用電區(qū)后，再根據(jù)用戶不同需求，利用變壓器用戶輸送。電能被送到用電區(qū)后，再根據(jù)用戶不同需求，利用變壓器將電壓降低至用戶需求電壓。如工廠用電：大型動(dòng)力設(shè)備，將電壓降低至用戶需求電壓。如工廠用電：大型動(dòng)力設(shè)備

34、，10kV10kV、6KV6KV、3kV3kV；小型動(dòng)力設(shè)備和照明用電，；小型動(dòng)力設(shè)備和照明用電，380V380V、220V220V；特殊場(chǎng)合，；特殊場(chǎng)合，36V36V、24V24V、12V12V、6V6V。背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.12 變壓器種類很多，圖變壓器種類很多，圖3-4-13-4-1所示。按用途分：用于輸配所示。按用途分：用于輸配電的電力變壓器；用于電工測(cè)量的儀用互感器；用于電子電電的電力變壓器；用于電工測(cè)量的儀用互感器；用于電子電路的整流變壓器和阻抗變換器等。按電能變換

35、相數(shù)分為單相路的整流變壓器和阻抗變換器等。按電能變換相數(shù)分為單相變壓器和三相變壓器。變壓器和三相變壓器。背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.123.4.1 3.4.1 變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器的結(jié)構(gòu)a)心式變壓器 b)殼式變壓器圖3-4-2 變壓器結(jié)構(gòu) 變壓器結(jié)構(gòu)主要包括鐵心和繞在鐵心上的兩個(gè)線圈或多個(gè)變壓器結(jié)構(gòu)主要包括鐵心和繞在鐵心上的兩個(gè)線圈或多個(gè)線圈組成。變壓器按其鐵心結(jié)構(gòu)形式分為殼式和心式兩種如圖線圈組成。變壓器按其鐵心結(jié)構(gòu)形式分為殼式和心式兩種如圖3-4-23-4-2所示。所示。 殼式一般

36、用于小容量變壓器，心式一般用于大容量。殼式一般用于小容量變壓器，心式一般用于大容量。背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.12 圖圖3-4-23-4-2為單相雙繞組變壓器的原理結(jié)構(gòu)示意圖及其表示符為單相雙繞組變壓器的原理結(jié)構(gòu)示意圖及其表示符號(hào)。其中與電源連接線圈（繞組）稱為原繞組、初級(jí)繞組或一號(hào)。其中與電源連接線圈（繞組）稱為原繞組、初級(jí)繞組或一次繞組。對(duì)應(yīng)電壓和匝數(shù)分別用次繞組。對(duì)應(yīng)電壓和匝數(shù)分別用U1U1、N1N1表示；與負(fù)載連接的線表示；與負(fù)載連接的線圈成為付繞組、次級(jí)繞組或二次繞組，對(duì)應(yīng)

37、電壓和匝數(shù)分別用圈成為付繞組、次級(jí)繞組或二次繞組，對(duì)應(yīng)電壓和匝數(shù)分別用U2U2、N2N2表示。表示。提示提示為防止變壓器內(nèi)部短路，繞組與繞組、繞組與鐵心之間要良好絕緣。為防止變壓器內(nèi)部短路，繞組與繞組、繞組與鐵心之間要良好絕緣。背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.123.4.2 3.4.2 變壓器工作原理變壓器工作原理 在圖在圖3-4-23-4-2中，原方繞組從接交流電源，在鐵心內(nèi)建立交變磁場(chǎng)，中，原方繞組從接交流電源，在鐵心內(nèi)建立交變磁場(chǎng)，該交變磁場(chǎng)在原繞組和付繞組中分別產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)該交變

38、磁場(chǎng)在原繞組和付繞組中分別產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e1e1、e2e2；電動(dòng)勢(shì)；電動(dòng)勢(shì)e2e2作用于負(fù)載，實(shí)現(xiàn)電能由電源向負(fù)載的傳輸。作用于負(fù)載，實(shí)現(xiàn)電能由電源向負(fù)載的傳輸。圖3-4-2 變壓器空載運(yùn)行狀態(tài) 圖3-4-3 變壓器符號(hào)背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.121 1空載運(yùn)行狀態(tài)（變壓器變壓作用）空載運(yùn)行狀態(tài)（變壓器變壓作用） 圖圖3-4-23-4-2中負(fù)載開(kāi)路時(shí)，為變壓器空載運(yùn)行狀態(tài)，付繞組電中負(fù)載開(kāi)路時(shí)，為變壓器空載運(yùn)行狀態(tài)，付繞組電流流i2i2為為0 0，原繞組，原繞組i10i10稱為空載

39、電流。為分析簡(jiǎn)便，忽略繞組繞稱為空載電流。為分析簡(jiǎn)便，忽略繞組繞線電阻，鐵心損耗，磁路漏磁通以及磁飽和等影響，即變壓器線電阻，鐵心損耗，磁路漏磁通以及磁飽和等影響，即變壓器為理想變壓器。為理想變壓器。dtdNeu111變壓器付邊電壓變壓器付邊電壓原付邊電壓之比原付邊電壓之比此式也可用于電此式也可用于電壓相量形式壓相量形式dtdNeu222021201NNuu21201NNUU變壓器原邊電壓變壓器原邊電壓背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.12提示提示1 1由上式可知，變壓器原付邊電壓在如圖參考

40、方向時(shí)，互為反相由上式可知，變壓器原付邊電壓在如圖參考方向時(shí)，互為反相關(guān)系。關(guān)系。2 2原付邊電壓有效值之比為原付邊電壓有效值之比為kNNUU2121式中式中N1 N1 原繞組匝數(shù)，原繞組匝數(shù)，N2N2付繞組匝數(shù)，付繞組匝數(shù)，kk變比系數(shù)變比系數(shù)當(dāng)，當(dāng)， 為升壓變壓器；為升壓變壓器；當(dāng)，當(dāng)， 為降壓變壓器。為降壓變壓器。12NN 12NN 背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.122.2.負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)負(fù)載運(yùn)行狀態(tài) 變壓器付繞組接有負(fù)載時(shí)，為負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)，變壓變壓器付繞組接有負(fù)載時(shí)，為負(fù)載運(yùn)

41、行狀態(tài)，此時(shí)，變壓器原、付繞組電流分別為器原、付繞組電流分別為 、 。1i2i、 變壓器在帶載運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，當(dāng)電源電壓與空載時(shí)相同時(shí)，變壓器在帶載運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，當(dāng)電源電壓與空載時(shí)相同時(shí)，據(jù)公式，據(jù)公式， 則鐵心中主磁通不變。付繞組則鐵心中主磁通不變。付繞組電壓不變，即空載運(yùn)行狀態(tài)時(shí)變壓公式可用于負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)。電壓不變，即空載運(yùn)行狀態(tài)時(shí)變壓公式可用于負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)。mNfU1144. 4 相對(duì)于空載運(yùn)行狀態(tài)，由于鐵心中主磁通沒(méi)變，鐵心磁相對(duì)于空載運(yùn)行狀態(tài)，由于鐵心中主磁通沒(méi)變，鐵心磁阻也沒(méi)有變化，則線圈磁動(dòng)勢(shì)也不變，即阻也沒(méi)有變化，則線圈磁動(dòng)勢(shì)也不變，即2211101iNiNiN背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工

42、程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.12 由于鐵心磁導(dǎo)率很高，在鐵心中建立一定強(qiáng)度的磁場(chǎng)，由于鐵心磁導(dǎo)率很高，在鐵心中建立一定強(qiáng)度的磁場(chǎng)，需電流很小，近似分析可認(rèn)為空載電流需電流很小，近似分析可認(rèn)為空載電流i10i10是是0 0，則有，則有02211iNiNkNNii11221此式也適用于電流相量的形式此式也適用于電流相量的形式 kNNII11221其有效值之比為其有效值之比為kNNII11221圖3-4-4 變壓器負(fù)載運(yùn)行背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.33.43.

43、53.63.73.83.93.103.113.123. 3. 變壓器變換阻抗作用變壓器變換阻抗作用+-+-+- a)原理電路 b)等效電路圖3-4-5 變壓器阻抗變換作用 如圖如圖3-4-53-4-5負(fù)載經(jīng)變壓器與電源連接，相對(duì)于電源而負(fù)載經(jīng)變壓器與電源連接，相對(duì)于電源而言其負(fù)載言其負(fù)載 為為L(zhǎng)ZLLZkIUkIkUkIUZ222222111背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.12結(jié)論結(jié)論1 1變壓器原邊等效阻抗性質(zhì)與負(fù)載相同；變壓器原邊等效阻抗性質(zhì)與負(fù)載相同；2 2變壓器原邊等效阻抗，變壓器

44、原邊等效阻抗， 當(dāng)改變?cè)?、付繞組匝數(shù)，當(dāng)改變?cè)?、付繞組匝數(shù)，可改變變壓器原邊等效阻抗?？筛淖冏儔浩髟叺刃ё杩?。變壓器阻抗變換作用常用于電子電路的阻抗匹配。在電子放大電路變壓器阻抗變換作用常用于電子電路的阻抗匹配。在電子放大電路中，為有效驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作中，為有效驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作, ,常要求負(fù)載電阻與放大器等效內(nèi)阻相等常要求負(fù)載電阻與放大器等效內(nèi)阻相等（阻抗匹配），使負(fù)載從放大器中取用最大電功率。如實(shí)際負(fù)載不（阻抗匹配），使負(fù)載從放大器中取用最大電功率。如實(shí)際負(fù)載不符合匹配要求，可在負(fù)載與放大器輸出端之間連接變壓器，進(jìn)行阻符合匹配要求，可在負(fù)載與放大器輸出端之間連接變壓器，進(jìn)行阻抗變換。抗變換。LdZ

45、kZ21背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.124 4變壓器外特性變壓器外特性O(shè) I2圖3-4-6 變壓器外特性 U2U20U2N 理想變壓器當(dāng)外接負(fù)載發(fā)理想變壓器當(dāng)外接負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，付繞組電壓生變化時(shí)，付繞組電壓U2不不變，而實(shí)際變壓器由于繞組變，而實(shí)際變壓器由于繞組內(nèi)阻及漏磁通影響，當(dāng)負(fù)載內(nèi)阻及漏磁通影響，當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，變化時(shí)，U2隨之變化。隨之變化。 外特性是指保持電源電壓外特性是指保持電源電壓U1U1不變，不變，U2U2隨隨I2I2的變化關(guān)系，的變化關(guān)系，即，即，U2=f(I2)U2

46、=f(I2)一般用曲線表一般用曲線表示，如圖示，如圖3-4-63-4-6所示。在感性所示。在感性負(fù)載條件下，即負(fù)載條件下，即U2U2隨隨I2I2增加增加而略有下降。而略有下降。背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.123.5 3.5 繞組的同名端及繞組串聯(lián)和并聯(lián)繞組的同名端及繞組串聯(lián)和并聯(lián) 知識(shí)分布網(wǎng)絡(luò)繞組的同名端及串、并聯(lián)同名端繞組連接并聯(lián)串聯(lián) 如圖如圖3-5-13-5-1變壓器付邊有兩個(gè)相同的繞組，如每個(gè)繞變壓器付邊有兩個(gè)相同的繞組，如每個(gè)繞組可提供組可提供110V110V電壓，將兩個(gè)線圈正

47、確串聯(lián)可得到電壓，將兩個(gè)線圈正確串聯(lián)可得到220V220V電電壓以適應(yīng)不同負(fù)載的要求。兩線圈正確連接的第一步應(yīng)壓以適應(yīng)不同負(fù)載的要求。兩線圈正確連接的第一步應(yīng)先判明線圈的同名端。先判明線圈的同名端。背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.123.5.1 3.5.1 同名端同名端1 1同名端同名端 與同一磁通交鏈的兩線圈，在變動(dòng)磁通作用下產(chǎn)生電動(dòng)與同一磁通交鏈的兩線圈，在變動(dòng)磁通作用下產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的同極性端稱為同名端，用勢(shì)的同極性端稱為同名端，用“”、“”或或“”表示。表示。同名端判別方法同名端判別方

48、法 假設(shè)從兩線圈的任意兩端分別通入電流，如二電流產(chǎn)生假設(shè)從兩線圈的任意兩端分別通入電流，如二電流產(chǎn)生磁場(chǎng)方向一致，則這兩端為同名端，否則為異名端。如圖磁場(chǎng)方向一致，則這兩端為同名端，否則為異名端。如圖3-5-13-5-1所示所示圖3-5-1 繞組同名端S圖3-5-2 直流法判斷同名端+-背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.12提示！提示！ 這種方法只能用于繞組繞行方向已知的情況，對(duì)于不知道線圈繞這種方法只能用于繞組繞行方向已知的情況，對(duì)于不知道線圈繞行方向的兩線圈可用實(shí)驗(yàn)法測(cè)定。實(shí)驗(yàn)方法有交流

49、法和直接法兩種。行方向的兩線圈可用實(shí)驗(yàn)法測(cè)定。實(shí)驗(yàn)方法有交流法和直接法兩種?，F(xiàn)介紹直流法，如圖現(xiàn)介紹直流法，如圖3-5-23-5-2所示，當(dāng)合上開(kāi)關(guān)所示，當(dāng)合上開(kāi)關(guān)S S瞬間，如檢流計(jì)指示電瞬間，如檢流計(jì)指示電流向下，則流向下，則和和是同名端，若電流向上則是同名端，若電流向上則和和是同名端。是同名端。圖圖3-5-1 3-5-1 繞組同名端繞組同名端S S圖圖3-5-2 3-5-2 直流法判斷同名端直流法判斷同名端+ +- - 你能解釋這是為什么嗎？你能解釋這是為什么嗎？背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.10

50、3.113.123.5.2 3.5.2 繞組連接繞組連接（a）串聯(lián) （b）并聯(lián)圖3-5-3 變壓器繞組的串聯(lián)與并聯(lián) 繞組連接有兩種方式：串繞組連接有兩種方式：串聯(lián)、并聯(lián)，其正確連接方法是：聯(lián)、并聯(lián)，其正確連接方法是：串聯(lián)：兩線圈異名端接到一起，串聯(lián)：兩線圈異名端接到一起，剩余兩端接電源（一次繞組）剩余兩端接電源（一次繞組）或負(fù)載（二次繞組）。或負(fù)載（二次繞組）。并聯(lián)：兩線圈同名端分別接至并聯(lián)：兩線圈同名端分別接至一起，如圖一起，如圖3-5-33-5-3所所 思考？思考？?jī)衫@組串、并聯(lián)接錯(cuò)會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題？?jī)衫@組串、并聯(lián)接錯(cuò)會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題？背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返

51、回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.123.6 三相變壓器及特殊用途變壓器三相變壓器及特殊用途變壓器三相變壓器及特殊用途變壓器知識(shí)分布網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)接法自耦變壓器電流互感器電壓互感器三相變壓器特殊用途變壓器背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.123.6.1 3.6.1 三相變壓器三相變壓器 三相變壓器用于三相交流電的傳輸，其外形及結(jié)構(gòu)示三相變壓器用于三相交流電的傳輸，其外形及結(jié)構(gòu)示意圖如圖意圖如圖3-6-13-6-1。三相變壓器一般用于電力傳輸系統(tǒng)，容量。

52、三相變壓器一般用于電力傳輸系統(tǒng)，容量大、電壓高。在結(jié)構(gòu)上為了使鐵心和繞組間良好絕緣和散大、電壓高。在結(jié)構(gòu)上為了使鐵心和繞組間良好絕緣和散熱，鐵心和繞組浸泡在裝有絕緣油的油箱內(nèi)，油箱外表面熱，鐵心和繞組浸泡在裝有絕緣油的油箱內(nèi)，油箱外表面裝有油管散熱器。裝有油管散熱器。背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.12 三相變壓器工作原理與單相變壓器相同，每相高、低壓三相變壓器工作原理與單相變壓器相同，每相高、低壓繞組繞在同一鐵心柱上，穿過(guò)同一磁通，通過(guò)電磁感應(yīng)進(jìn)行繞組繞在同一鐵心柱上，穿過(guò)同一磁通，通過(guò)

53、電磁感應(yīng)進(jìn)行電能傳輸。電能傳輸。 高低、壓繞組都有星形、三角形接法，相互組合可有六高低、壓繞組都有星形、三角形接法，相互組合可有六種接法。種接法。 其中最常用的有三種：其中最常用的有三種：Y yn ; Y, dY yn ; Y, d和和YN , d YN , d 。 Y , yn Y , yn接法即高壓繞組星形聯(lián)結(jié)，低壓繞組也是星形接法即高壓繞組星形聯(lián)結(jié)，低壓繞組也是星形聯(lián)結(jié)，且?guī)е行跃€；聯(lián)結(jié)，且?guī)е行跃€； Y, dY, d連接方式的特點(diǎn)是高壓繞組接連接方式的特點(diǎn)是高壓繞組接成星形，低壓繞組接成三角形；成星形，低壓繞組接成三角形；YNYN，d d接法是高壓繞組接成接法是高壓繞組接成星形且星形且

54、帶中性線，低壓繞組接成三角形。帶中性線，低壓繞組接成三角形。背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.123.6.2 3.6.2 特殊變壓器特殊變壓器 特殊變壓器常用的有自耦變壓器、電流互感器、電壓互感特殊變壓器常用的有自耦變壓器、電流互感器、電壓互感器。它們外形如圖所示，其特點(diǎn)與應(yīng)用如表器。它們外形如圖所示，其特點(diǎn)與應(yīng)用如表3-6-13-6-1所示。所示。背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.12負(fù)

55、載A被測(cè)電路背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.123.7 3.7 三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.123.7.13.7.1異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理和轉(zhuǎn)差率異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理和轉(zhuǎn)差率 圖圖3-7-13-7-1（a a）所示為異步電動(dòng)機(jī)模型機(jī)，圖）所示為異步電動(dòng)機(jī)模型機(jī)，圖3-7-13-7-1（b b）所示為異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理。手柄與磁極相連。手柄轉(zhuǎn)

56、動(dòng)，所示為異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理。手柄與磁極相連。手柄轉(zhuǎn)動(dòng)，磁極隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。磁極中間放置一個(gè)短路銅條做成的轉(zhuǎn)子，當(dāng)磁極隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。磁極中間放置一個(gè)短路銅條做成的轉(zhuǎn)子，當(dāng)手柄帶動(dòng)磁極轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)短路銅環(huán)隨磁極同方向旋轉(zhuǎn)。手柄帶動(dòng)磁極轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)短路銅環(huán)隨磁極同方向旋轉(zhuǎn)。背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.12提示！提示！為什么轉(zhuǎn)子會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)？為什么轉(zhuǎn)子會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)？當(dāng)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，銅條切割磁感線，在當(dāng)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，銅條切割磁感線，在銅條回路產(chǎn)生感應(yīng)電流，使銅

57、條成為載流導(dǎo)體，載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)銅條回路產(chǎn)生感應(yīng)電流，使銅條成為載流導(dǎo)體，載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)力作用下轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。力作用下轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向與磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向相同，但轉(zhuǎn)速總是低于磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向與磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向相同，但轉(zhuǎn)速總是低于磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速。 定義磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速。用表示定義磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速。用表示n1n1；轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為；轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為n,n,則則轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率111nnnnns轉(zhuǎn)差率是電機(jī)一個(gè)重要參數(shù)，其值范圍轉(zhuǎn)差率是電機(jī)一個(gè)重要參數(shù)，其值范圍 0 0S 1S 1背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.12

58、3.7.2 3.7.2 三相異步電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)三相異步電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 由上面模型機(jī)可知，磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)是電機(jī)旋轉(zhuǎn)的前提，在三相由上面模型機(jī)可知，磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)是電機(jī)旋轉(zhuǎn)的前提，在三相異步電機(jī)中，采用給三相定子繞組通入三相對(duì)稱交流電流產(chǎn)生旋異步電機(jī)中，采用給三相定子繞組通入三相對(duì)稱交流電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。U1V1W1U1V1W2U1U2連線圖3-7-2 三相異步電動(dòng)機(jī)定子鐵心與三相單匝繞組背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.12 三相異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)是定子和轉(zhuǎn)子。其中定子是固三相異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)是

59、定子和轉(zhuǎn)子。其中定子是固定的中空的鐵心，內(nèi)壁槽中對(duì)稱放置三相線圈繞組，三相繞定的中空的鐵心，內(nèi)壁槽中對(duì)稱放置三相線圈繞組，三相繞組與三相電源連接。如圖組與三相電源連接。如圖3-7-23-7-2所示。三相繞組接成星形，所示。三相繞組接成星形，如圖如圖3-7-33-7-3所示。所示。VU1U2V1V2W2W1W1W2V1V2U2iViWiWiVUWUVWU1iUiU圖3-7-3 三相繞組星形連接背景知識(shí)背景知識(shí)返回返回3.13.23.33.43.53.93.103.113.12三相電流分別是三相電流分別是tIimUsin120sintIimV120sintIimW三相繞組電流波形如圖三相繞組電流波

60、形如圖3-7-43-7-4iiUiViWO60120180240300360t圖3-7-4 三相交流電波形圖3.63.73.8背景知識(shí)背景知識(shí)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院返回返回3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.12 （a）=0 （b）=60 （c）=120 （d）=180V2U2W2V2U2W2V2U2W2V2U2W2U1W2V2W1U2V1U1W2V2W1U2V1U1W2V2W1U2V1U1W2V2W1U2V1SNNSNSNSU1V1W1U1V1W1U1V1W1U1V1W1圖3-7-5 三相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生 取不同時(shí)刻分析定子內(nèi)部磁場(chǎng)情況。