鐵心線圈與變壓器91042課件

第八章鐵心線圈與變壓器作者：GSQ

第八章鐵心線圈與變壓器第一節(jié)磁路的基本概念和定律第二節(jié)直流鐵心線圈與直流電磁鐵第三節(jié)交流鐵心線圈與交流電磁鐵第四節(jié)單相變壓器#

第八章鐵心線圈與變壓器本章介紹的基本物理量、基本定律以及磁性材料的磁性能。在此基礎(chǔ)上重點討論鐵心線圈電路和變壓器。第一節(jié)磁路的基本概念和定律電動機、繼電器、電磁鐵及變壓器等電器都是基于電磁耦合的原理工作的，我們已經(jīng)學過了電路，現(xiàn)在再來研究磁路。一、磁場的基本物理量1.磁通φ2.磁感應(yīng)強度B3.磁場強度H4.導磁系數(shù)μ#8-1磁動勢第一節(jié)磁路的基本概念和定律二、磁路的基本定律安培環(huán)路定律磁路歐姆定律與電路類似，磁路也有各種定律安培環(huán)路定律安培環(huán)路定律安培環(huán)路定律安培環(huán)路定律安培環(huán)路定律沿任一閉合路徑，H的線積分等于包圍在這閉合路徑內(nèi)各電流的代數(shù)和若磁場均勻則有磁路歐姆定律磁路歐姆定律磁路歐姆定律磁路歐姆定律磁路歐姆定律磁路歐姆定律磁路歐姆定律磁路歐姆定律磁路歐姆定律磁路歐姆定律磁路歐姆定律磁路歐姆定律磁路歐姆定律無分支磁路平均長l線圈N匝IN磁通Φ導磁系數(shù)μ截面積S根據(jù)得磁路歐姆定律磁阻Rm基爾霍夫定律#8-1二、磁路的基本定律安培環(huán)路定律磁路歐姆定律基爾霍夫定律基爾霍夫定律基爾霍夫定律基爾霍夫定律基爾霍夫定律基爾霍夫定律基爾霍夫定律基爾霍夫定律基爾霍夫定律有分支磁路I1N1I2N2φ1φ2φ31.磁路的基爾霍夫磁通定律在節(jié)點A處Aφ1+φ2-φ3=02.磁路的基爾霍夫磁壓降定律任一閉合回路中均有：或磁壓降的代數(shù)和等于磁動勢的代數(shù)和#8-1INH（I）B（φ）μμabcB鐵磁材料B-H，μ-H曲線從曲線上能明顯看出，μ不是常數(shù)導磁性工程上利用它來使磁通盡量地約束在有限的范圍內(nèi)，提高電磁設(shè)備的利用率，一般使用B-H曲線的ab段。磁滯B的變化滯后于H

的變化如曲線的oa段o磁飽和當H達到一定程度，B不再隨H而增加，此為磁飽和。如曲線的cs段。s若對鐵心線圈而言，磁飽和意為當電流I增加到一定程度，φ不再隨之增加。關(guān)于磁滯祥看請點擊#三、磁性材料的磁性能8-1第二節(jié)第二節(jié)直流鐵心線圈與直流電磁鐵一、直流鐵心線圈（磁路計算略）二、直流電磁鐵1.構(gòu)成鐵心鐵心線圈線圈銜鐵銜鐵8-22.工作原理通電的鐵心線圈對銜鐵會產(chǎn)生吸力請看通電演示3.吸力磁動勢主要降在空氣隙上磁動勢#電磁鐵應(yīng)用？直流電磁鐵的特點8-2勵磁電流是由勵磁線圈的外加電壓U

和線圈電阻R

決定的2.無磁滯和渦流損耗，鐵心可以使用整塊的鑄鋼、軟鐵。電流是恒定的，無感應(yīng)電動勢產(chǎn)生。3.吸合后電磁力比吸合前大得多，但勵磁電流不變。（因磁動勢NI不變，磁阻Rm↓→B↑，所以吸力F↑）電流恒定，無感應(yīng)電動勢產(chǎn)生。無磁滯和渦流損耗，可使用整塊鐵心3.吸合后，勵磁電流不變，F(xiàn)↑↑#第三節(jié)交流鐵心線圈與交流電磁鐵8-3一、交流鐵心線圈的損耗P=△PCU+△Ph+△Pe總損耗銅損渦流損耗鐵損磁滯損耗銅損△PCU線圈電阻上的損耗△PCU=I2R磁滯損耗其大小與鐵心材料反復磁化后的磁滯回線面積成正比渦流損耗交變磁通穿過鐵心時，鐵心既導磁又導電，因鐵心在交變磁通作用下產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，從而在垂直于磁通方向的鐵心平面內(nèi)產(chǎn)生旋渦狀的感應(yīng)電流，叫渦流。渦流在鐵心內(nèi)電阻上產(chǎn)生的損耗稱渦流損耗。減小渦流損耗的辦法增大渦流通路的電阻即用薄的材料疊成鐵心減小磁滯損耗的辦法鐵心盡量采用軟磁材料##8-3二、電壓平衡方程式有效值忽略了漏磁感應(yīng)電動勢和線圈內(nèi)阻壓降后，方程變?yōu)椋夯蛑匾Y(jié)論外加電壓不變時，交流鐵心線圈的鐵心內(nèi)主磁通最大值幾乎是不變的。這是分析變壓器和交流電動機時的重要概念。注意8-3三、交流電磁鐵鐵心線圈銜鐵交流電磁鐵也是一種電磁器件，結(jié)構(gòu)形式與直流電磁鐵類似。在工業(yè)部門應(yīng)用極為廣泛。如冶金工業(yè)中用于提放鋼材的電磁吊車；夾持工件的電磁工作臺；傳遞動力的電磁離合器；液壓傳動中的電磁閥；交流接觸器及接觸器等。鐵心中的磁通是交變的，空氣隙處的磁感應(yīng)強度為：吸力平均值#8-3三、交流電磁鐵瞬時值有效值顯然f是交變的，存在過零值。會出現(xiàn)吸合不牢的現(xiàn)象。通常在尾端留一切口，套上銅環(huán)（或稱磁環(huán)），銅環(huán)產(chǎn)生的感應(yīng)電流阻礙φ的變化，致使穿過銅環(huán)的φ與其它φ存在一相位差，結(jié)果產(chǎn)生兩個相位不同的電磁吸力，平均后，不再有過零點。見教材P156交流電磁鐵特點1.吸力是交變的，鐵心需加分磁環(huán)。2.勵磁電流吸合前大，吸合后減小。前后吸力不變3.鐵心和銜鐵均由硅鋼片疊成，為減小鐵損。#8-4一、變壓器的用途、構(gòu)造和分類變壓器是基于電磁感應(yīng)原理而制成的靜止的電器設(shè)備用途變電壓，變電流，變阻抗構(gòu)造心式和殼式兩種心式變壓器殼式變壓器分類單相，三相，多相；升壓，降壓；儀用電壓、電流互感器；焊接變壓器，自藕變壓器。#有兩個繞組也有兩個繞組第四節(jié)單相變壓器8-4二、變壓器的工作原理原邊繞組N1名詞介紹幅邊繞組N2一次繞組N1二次繞組N2一次側(cè)二次側(cè)均指電源側(cè)均指負載側(cè)什么是變壓器任載運行？什么是變壓器空載運行？u~u~Z2Z2s一次側(cè)接電源二次側(cè)負載開路一次側(cè)接電源二次側(cè)接負載8-4二、變壓器的工作原理變壓器空載運行u~Z2sI0空載電流U1U20此時的變壓器相當于交流鐵心線圈變比二次側(cè)額定電壓空載運行的結(jié)論：原幅邊之比等于原幅邊匝數(shù)之比，等于常數(shù)k這就是變壓器的變電壓作用8-4二、變壓器的工作原理空載運行結(jié)論：任載運行結(jié)論：變電流作用變電壓作用變阻抗作用或總結(jié)變壓器的外特性和額定值2.額定值一般變壓器的額定值在其名牌上給出。額定電壓額定電流額定容量額定頻率一次額定電壓U1N正常時一次繞組所加電壓的有效值。二次額定電壓U2N一次電壓為U1N時，變壓器空載時對應(yīng)二次側(cè)的空載電壓有效值，即U20=U2N一次額定電流I1N一次繞組加額定電壓，正常工作時一次繞組允許長期通過的最大電流有效值。二次額定電流I2N一次繞組加額定電壓，正常工作時二次繞組允許長期通過的最大電流有效值。指二次側(cè)的輸出額定視在功率即：額定頻率50HZ8-4三、變壓器的外特性和額定值1.外特性電壓保持不變，變壓器任載后，由于一、二次側(cè)均有電流通過，必然在一次側(cè)、二次側(cè)內(nèi)阻抗上產(chǎn)生電壓降，從