電工電子技術(shù)課件四

第五章磁路與變壓器§5.1磁路的基本概念§5.2變壓器§5.3

特殊變壓器第五章磁路與變壓器一、磁感應(yīng)強(qiáng)度（磁通密度）與磁場方向相垂直的單位面積上通過的磁通（磁力線）。單位：韋伯1Tesla=104高斯B

的單位：特斯拉（Tesla）5.1磁路基本概念二、磁通單位：韋伯（Wb）B

單位：特斯拉（T）磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直與磁場方向的面積S的乘積，稱為通過該面積的磁通。單位：伏秒三、磁場強(qiáng)度H磁場強(qiáng)度是計(jì)算磁場所用的物理量，其大小為磁感應(yīng)強(qiáng)度和導(dǎo)磁率之比。單位：B

：特斯拉：亨/米：安/米四、磁導(dǎo)率：表征各種材料導(dǎo)磁能力的物理量（亨/米）

真空中的磁導(dǎo)率()為常數(shù)一般材料的磁導(dǎo)率和真空中的磁導(dǎo)率之比，稱為這種材料的相對(duì)磁導(dǎo)率，則稱為磁性材料，則稱為非磁性材料1.非線性大小BH(I)

2.磁飽和性HBBH

3.磁滯性根據(jù)磁性能，磁性材料又可分為三種：軟磁材料（磁滯回線窄長。常用做磁頭、磁心等）；永磁材料（磁滯回線寬。常用做永久磁鐵）；矩磁材料（滯回線接近矩形。可用做記憶元件）。5.1.1鐵磁材料的磁性能磁路：主磁通所經(jīng)過的閉合路徑。i線圈通入電流后，產(chǎn)生磁通，分主磁通和漏磁通。：主磁通：漏磁通鐵心（導(dǎo)磁性能好的磁性材料）線圈5.1.2磁路基本定律磁路的基本概念一.安培環(huán)路定律（全電流律）：

磁場中任何閉合回路磁場強(qiáng)度的線積分,等于通過這個(gè)閉合路徑內(nèi)電流的代數(shù)和。I1I2I3電流方向和磁場強(qiáng)度的方向符合右手定則的，電流取正；否則取負(fù)。

在無分支的均勻磁路（磁路的材料和截面積相同，各處的磁場強(qiáng)度相等）中，安培環(huán)路定律可寫成：磁路長度L線圈匝數(shù)NIHL：稱為磁壓降。NI：稱為磁動(dòng)勢。一般用F表示。F=NI總磁動(dòng)勢

在非均勻磁路（磁路的材料或截面積不同，或磁場強(qiáng)度不等）中，總磁動(dòng)勢等于各段磁壓降之和。例：IN對(duì)于均勻磁路磁路中的歐姆定律二.磁路的歐姆定律：則：INSL注：由于磁性材料是非線性的，磁路歐姆定律多用作定性分析，不做定量計(jì)算。令：Rm稱為磁阻磁路和電路的比較磁路電路磁通INR+_EI磁壓降磁動(dòng)勢電動(dòng)勢電流電壓降U基本定律磁阻磁感應(yīng)強(qiáng)度安培環(huán)路定律磁路IN歐姆定律電阻電流強(qiáng)度基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電流定律磁路與電路的比較電路R+_EI變壓器功能：變電壓：電力系統(tǒng)變阻抗：電子電路中的阻抗匹配（如喇叭的輸出變壓器）

變電流：電流互感器

5.2變壓器5.2.1變壓器的用途、構(gòu)造和分類發(fā)電廠1.05萬伏輸電線22萬伏升壓變電站1萬伏降壓變壓器應(yīng)用舉例…降壓實(shí)驗(yàn)室380/220伏降壓儀器36伏降壓單相變壓器鐵芯原邊繞組副邊繞組結(jié)構(gòu)：5.2.2變壓器基本原理變壓器符號(hào)：電磁關(guān)系：N1N2N1N2A空載運(yùn)行：原邊接入電源，副邊開路。接上交流電源原邊電流i1等于勵(lì)磁電流i10

產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢

i10產(chǎn)生磁通（交變）（方向符合右手定則）結(jié)論：改變匝數(shù)比，就能改變輸出電壓。K為變比根據(jù)交流磁路的分析可得：時(shí)B、三負(fù)載三運(yùn)行三：Z副邊三帶負(fù)三載后三對(duì)磁三路的影響三：在三副邊三感應(yīng)三電壓三的作用三下，三副邊三線圈三中有三了電流i2。此電三流在三磁路三中也會(huì)三產(chǎn)生三磁通三，從三而影三響原三邊電三流i1。但當(dāng)三外加三電壓三、頻三率不三變時(shí)三，鐵三芯中三主磁三通的三最大三值在三變壓三器空三載或三有負(fù)三載時(shí)三基本三不變。帶負(fù)三載后磁動(dòng)三勢的三平衡三式為：結(jié)論三：原、三副邊三電流三與匝三數(shù)成三反比由于變壓器鐵芯材料的導(dǎo)磁率高、空載勵(lì)磁電流很小，可忽略。即：從原邊等效：結(jié)論三：變壓三器原三邊的三等效三負(fù)載三，為三副邊三所帶三負(fù)載三乘以變比三的平三方。C、三阻抗三變換例：揚(yáng)聲三器上三如何三得到三最大三輸出三功率RsRL信號(hào)源設(shè)：信號(hào)電壓的有效值:U1=50V;信號(hào)內(nèi)阻：Rs=100;負(fù)載為揚(yáng)聲器，其等效電阻：RL=8。求：負(fù)載三上得三到的三功率解：（1）將負(fù)載直接接到信號(hào)源上，得到的輸出功率為：Rs（2三）將三負(fù)載三通過三變壓三器接三到信三號(hào)源三上。輸出功率為：設(shè)變比則：結(jié)論三：由三此可三見，三加入三變壓三器以三后，輸出三功率三提高三了很三多。原因三是滿三足了三電路三獲得最大三輸出三功率三的條件（RS=RL’）。副邊輸出電壓和輸出電流的關(guān)系。即：U2I2U20U20：原三邊加三額定三電壓三、副邊三開路三時(shí)，三副邊三的輸出電三壓。一般三供電三系統(tǒng)三希望三要硬三特性三（隨I2的變?nèi)?，U2變化三不多三）5.三2.三3三變壓三器的三外特三性A三變?nèi)龎浩魅念~三定值變壓三器正三常運(yùn)三行的三狀態(tài)三和條三件，三稱為三變壓三器的三額定三工作三情況三，表三征變?nèi)龎浩魅~定三工作三情況三的電三壓、三電流三和功三率等三數(shù)值三，稱三為變?nèi)龎浩魅念~三定值三，它三標(biāo)在三變壓三器的三銘牌三上，三稱為三銘牌三值。變壓三器的三主要三額定三值如三下：(1三)額三定容三量SN變壓三器的三額定三容量三指它三的額三定視三在功三率，三以伏三安(三V·三A)三或千三伏安三(k三V·三A)三為單三位。三在單三相變?nèi)龎浩魅校齋N＝U2NI2N，在三三相三變壓三器中三，SN=U2NI2N。(2三)額定三電壓三U1N和U2N原繞三組的三額定三電壓三U1N是指三原繞三組上三應(yīng)加三的電三源電三壓或三輸入三電壓三，副三繞組三的額三定電三壓U2N是指三原繞三組加三上額三定電三壓時(shí)三副繞三組的三空載三電壓三U20。在三三相變?nèi)龎浩魅懪迫辖o三出的三額定三電壓三U1N和U2N均為三線電三壓。(3三)額三定電三流I1N和I2N變壓三器的三額定三電流三I1N和I2N是根三據(jù)絕三緣材三料所三允許三的溫三度而三規(guī)定三的原三、副三繞組三中允三許長三期通三過的三最大三電流三值。三在三三相變?nèi)龎浩魅?，三I1N和I2N均指三線電三流。(4三)額三定頻三率fN我國三規(guī)定三標(biāo)準(zhǔn)三工業(yè)三頻率三為5三0三Hz三。變壓三器的三額定三值決三定于三變壓三器的三構(gòu)造三和所三用的三材料三。使三用變?nèi)龎浩魅龝r(shí)一三般不三能超三過其三額定三值，三除此三之外三，還三必須三注意三：工三作溫三度不三能過三高；三原、三副繞三組必三須分三清；三防止三變壓三器繞三組短三路，三以免三燒毀三變壓三器。B三變?nèi)龎浩魅耐馊匦宰儔喝鞯娜馓厝允侨鸽娙措娙龎篣1為額三定電三壓，三額定三頻率三，負(fù)三載功三率因三數(shù)c三os三Φ2三一定三時(shí)，三U2隨I2變化三的關(guān)三系曲三線，三即U2＝f三(I2)，三如圖三所示三。為防三止渦三流損三失，三鐵芯三一般三由一三片片三導(dǎo)磁三材料三疊成三(如三硅鋼三片)三。變壓器的損耗包括兩部分：銅損(PCU)：繞組導(dǎo)線電阻所致。磁滯損失：磁滯現(xiàn)象引起鐵芯發(fā)熱，造成的損失。渦流損失：交變磁通在鐵芯中產(chǎn)生的感應(yīng)電流（渦流），造成的損失。鐵損()：PFE5.三2.三4三變壓三器的三功率三與效三率A三變?nèi)龎浩魅墓θ首儔喝鞒跞?jí)的三輸入三功率三為式中三φ1三為原三邊電三壓與三電流三的相三位差三。變壓三器次三級(jí)的三輸出三功率三為式中φ2為副三邊電三壓與三電流三的相三位差三。輸入三功率三與輸三出功三率的三差就三是變?nèi)龎浩魅鶕p三耗的三功率三，即變壓三器的三功率三損耗三，包三括鐵三損三△三PFe(磁三滯損三耗和三渦流三損耗三)和三銅損三△Pcu(線三圈導(dǎo)三線電三阻的三損耗三)。三即鐵損三和銅三損可三以用三試驗(yàn)三方法三測量三或計(jì)三算求三出，三銅損三(三+三)三與負(fù)三載大三小(三正比三于電三流的三平方三)有三關(guān)，三是可三變損三耗；三而鐵三損與三負(fù)載三大小三無關(guān)三，當(dāng)三外加三電壓三和頻三率確三定后三，一三般是三常數(shù)三。B三變?nèi)龎浩魅男逝c機(jī)三械效三率的三意義三相似三，變?nèi)龎浩魅男室踩褪侨儔喝鬏斎龉θ逝c三輸入三功率三之比三的百三分值三，即變壓三器的三效率三較高三。大三容量三變壓三器在三額定三負(fù)載三時(shí)的三效率三可達(dá)三98三％～三99三％，三小型三電源三變壓三器的三效率三約為三70三％～三80三％。三變壓三器的三效率三還與三負(fù)載三有關(guān)三，輕三載時(shí)三效率三很低三，因三此應(yīng)三合理三選用三變壓三器的三容量三，避三免長三期輕三載或三空載三運(yùn)行三。當(dāng)電三流流三入兩三個(gè)線三圈(三或流三出）三時(shí)，三若產(chǎn)生三的磁三通方三向相三同，則兩個(gè)三流入三端稱三為同三極性三端（同三名端三）。三或者三說，三當(dāng)鐵三芯中三磁通三變化三（增三大或三減小三）時(shí)三，在三兩線三圈中三產(chǎn)生三的感三應(yīng)電三動(dòng)勢三極性三相同三的兩三端為三同極三性端三。同極三性端三(同名三端)AXax**AXax**變壓三器繞三組的三極性電器三使用三時(shí)兩三種電三壓（三22三0V三/1三10三V）三的切三換：22三0V三：聯(lián)結(jié)三2三－三311三0V三：聯(lián)結(jié)三1三－三3，三2三－4線圈三的接三法1324**22三0V：聯(lián)三結(jié)三2三－3勵(lì)磁兩種三接法三下線三圈工三作情三況的三分析**132411三0V三：聯(lián)三結(jié)三1三－3三，2三－三41,32,422三0V三：聯(lián)三結(jié)三2三－31324**說明：兩種接法下不變，所以鐵芯磁路的設(shè)計(jì)相同勵(lì)磁'問題三1：在1三10三V情況三下，三如果三只用三一個(gè)三繞組三（N），三行不三行？答：不行三（兩三繞組三必須三并繞三）原邊三有兩三個(gè)相三同繞三組的三電源三變壓三器（三22三0三/三11三0）三，使三用中三應(yīng)注三意的三問題三：**13241,32,4N若兩種接法鐵芯中的磁通相等，則：問題三2：如果三兩繞三組的三極性三端接三錯(cuò)，三結(jié)果三如何三？結(jié)論三：在極三性不三明確三時(shí)，三一定三要先三測定三極性三再通三電。答：有可三能燒三毀變?nèi)龎浩鲀蓚€(gè)線圈中的磁通抵消燒毀感應(yīng)電勢電流

很大原因：**1324’方法三一：三交流三法AXax若說明A與a

或X

與

x為同極性端。把兩個(gè)線圈的任意兩端(X-x)連接,然后在AX

上加一小電壓u。測量：若三說三明A與x或X與a是同極性三端；結(jié)論三：同極三性端三的測三定方三法方法三二：三直流三法mA表+_AXaxK+-**AXax+_K設(shè)K閉合時(shí)增加。感應(yīng)電動(dòng)勢的方向，阻止的增加。如果當(dāng)

K閉合時(shí)，mA表正偏，則A－a為同極性端;如果當(dāng)K閉合時(shí)，mA表反偏，則A－x為同極性端結(jié)論：5.三3.三1三自耦三變壓三器ABP使用三時(shí)，三改變?nèi)瑒?dòng)三端的三位置三，便三可得三到不三同的三輸出三電壓三。實(shí)三驗(yàn)室三中用三的調(diào)三壓器三就是三根據(jù)三此原三理制三作的三。注意三：原三、副三邊千三萬不三能對(duì)三調(diào)使三用，以防三變壓三器損三壞。三因?yàn)槿齆變?nèi)r(shí)三，磁三通增三大，三電流三會(huì)迅三速增三加。5.三3三特三殊變?nèi)龎浩?.三3.三2三儀用三互感三器用于三測量三用的三變壓三器稱三為儀三用互三感器三，簡三稱互三感器三。采三用互三感器三的主三要目三的是三擴(kuò)大三測量三儀表三的量三程，三使測三量儀三表與三大電三流或三高電三壓電三路隔三離。按用三途分三，互三感器三分為三電流三互感三器和三電壓三互感三器兩三種。A.三電流三互感三器：三用低三量程三的電三流表三測大三電流（被測電流）N1（匝數(shù)少）N2（匝數(shù)多）ARi1i2電流表被測三電流三=電三流表三讀數(shù)N2/N11.副邊三不能三開路，以防產(chǎn)三生高三電壓三；2.三鐵三心、三低壓三繞組三的一端三接三地，三以防三在絕緣三損壞三時(shí)，三在副邊出三現(xiàn)過三壓。使用三注意三事項(xiàng)三：B.三電壓三互感三器：三用低三量程三的電三壓表三測高