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环型铁芯参数计算教材 编写 吴成文审核 聂中朝日期 2006 10 21 第一章概述 第一节变压器的一般原理a 电路系统 电源 音频 脉冲 b 磁路系统 铁芯磁路 c 绝缘系统 铁芯外绝缘 层间绝缘 组间绝缘 外包绝缘等 变压器原理 环型变压器的构成 a 初级线圈 接电源并对铁芯励磁 b 感应产生磁通 把电能转化为磁能 起转换传递作用 c 次级线圈 接用电设备 电路 电气 总称为负载 电源变压器由图示三部分组成 什么叫变压器 铁芯在变压器中起何作用 由铁芯和线包组成 用来改变电压 电流 电阻的器件叫变压器 铁芯在变压器中起导磁作用 用环型铁芯制成的变压器叫环型变压器 变压器是用什么方法来改变电压高低的 变压器的基本关系式是什么 变压器是用改变初级和次级线圈圈数 又称匝数 的方法来改变电压高低的 变压器的基本关系式 WUWU式中 W1 初级匝数W2 次级匝数U1 初级电压U2 次级电压 1 2 2 1 第二节铁芯的结构参数Sc 铁芯的有效导磁面积 D d 2 bKc 式中Kc为占空系数 Sc 为什么有效导磁面积小于几何面积 这是因为a 铁芯上有绝缘涂层 b 加工的铁芯片有毛刺存在 c 铁芯片不平 瓢曲带来间隙 基于这些原因 铁芯截面中参与导磁的面积小于几何面积 实际参与导磁的面积称为铁芯的有效截面积Sc 铁芯占空系数Kc 有效导磁面积 几何面积 占空系数通常与铁芯材料的厚度有关注 1 表中为A片数据 2 B片占空系数应低于A片 环型铁芯设计程序我司定为0 935 例1 25X47X90铁芯计算 Lc表示铁芯平均磁路长度 磁力线在铁芯中环绕一周 在各部分行走的路径长度不一 内圈路径短 外圈路径长 我们在计算时取其内外圈磁力线长度的平均值 称之为平均磁路长度Lc 它等于几何中心线的长度 Lc 2 D d 例2 25X47X90Gc表示铁芯重量Gc 材料比重XScXLcX10 KG 硅钢材料比重 又称理论密度 7 65 g cm 磁通 垂直穿过某一平面磁力线的总条数叫磁通 单位是韦伯wb m磁通密度B 单位面积上的磁通量叫磁通密度 简称磁密 又称磁感应强度 B 单位 特斯拉 T 高斯 Gs 1T 10000Gs 3 3 2 Sc 磁动势Fm 要想使铁芯产生磁通 必须在铁芯上绕上匝数 W 并通以交变电流 I 可见WI是铁芯产生磁通的局外磁化力 我们称WI为磁动势 简称磁势Fm 它相当于电路中的电动势 Fm WI磁场强度H 单位磁路长度上的磁动势叫磁场强度 H Fm Lc WI Lc式中 H 磁场强度 A m A Cm Fm 磁动势Lc 磁路长度 米 厘米 W 匝数I 激磁电流 A 第二章磁化曲线第一节什么叫磁化曲线磁化曲线是描述铁芯中磁密B与外磁场H之间的关系的曲线 初始磁化曲线铁芯从磁中性状态开始 受到一个从0起单调增加的磁场作用 此时磁密B随磁场强度H而变化的曲线 称初始磁化曲线 Oa段B与H成线性关系 ab段B随H的增加缓慢称为磁饱和 退磁曲线 当H从O到Hm时 B从O到Bm当H从Hm到O时 铁芯中的磁通将不按起始磁化曲线bao退回 而是沿bcd曲线退磁 当H 0 B不为0 而B Br 称Br为剩磁 磁化曲线的作用 磁化曲线反应了铁磁材料的实际磁化情况 通过磁化曲线我们就不难了解该材料的基本磁性能好坏 也可以得出铁芯加工工艺的到位情况 第二节磁化曲线的绘制 设B值已知 求在不同B值下的电压 用计算电压测出铁芯的空流和损耗 然后绘制出B H磁化曲线和P B损耗磁化曲线 B H磁化曲线 P B磁化曲线 测试电压U的计算公式 U 4 44fWBScX10式中 U为测试电压f为频率N为匝数B为磁密 T Sc截面积 cm 磁化曲线是铁芯计算的重要依据 一般B的取值应在饱和B值以内 磁密B的计算 UX10B T 4 44fWSc 4 2 4 第三章铁芯电磁性能第一节空载电流Io什么叫空载电流 它与哪些因素有关 当初级接上220V电源 在不带负载的情况下 测得电流I 1A 电流I 1A叫空载电流 它的大小与材料 轧制方法 含硅量 结构特点 料厚 电源 频率 B值大小 材料电阻率 绝缘涂层好坏 晶粒大小 热处理工艺 接头和气隙等有关 空载电流的计算公式 HLcIo W1式中 Io为铁芯空流H为磁场强度Lc为平均磁路长度W1为初级匝数 第二节铁芯损耗Pc铁芯损耗包括磁滞损耗和涡流损耗1 磁滞损耗 在交变磁场作用下 磁畴不断随外磁场的变化而不停转动 由于磁粘性 磁畴活动受到阻碍 在转动中由于相互碰撞而生热 这种生热现象叫磁滞损耗 它与交变磁场的频率 饱和磁感 导磁体积 晶粒大小等因素有关 降低磁滞损耗的方法 增大含硅量 增大晶粒 按纹向下料和捲挠等 2 涡流损耗 在交变磁场中存在于导磁体 横截面积上成涡状分布的感应电流 在磁体中产生热量 并减弱导磁性能 这种损耗形式叫涡流损耗 它与磁场频率 导磁材料的厚度 层间绝缘 电阻率等有关 铁芯损耗Pc P涡流 P磁带 3 影响铁芯损耗的因素有以下几点a 铁芯料厚 频率 Bm 工作最大磁密 p 材料电阻率 b 机械应力使晶粒扭曲 切损 使损耗上升 c 热处理工艺的好坏 消除机械应力 降低Pc d 片间绝缘 涂层脱落或不良会使损耗上升 e 毛刺 毛刺的存在会造成片间短路 使涡流损耗增大 f 纹向 磁通 工作与纹向夹角为0时 Pc最小 夹角成55度时最大 4 铁芯损耗Pc 铁芯重量GX单位铁损 第四章伊戈尔公司环型铁芯电磁性能计算方法第一节铁芯空流计算Io Io1XN 150式中Io为铁芯空流Io1为初级空流N为初级匝数150为测试台定值环型铁芯空流测试电压计算公式UI V1 W1X5X1 016式中V1为初级电压W1为初级匝数5为测试匝数1 016为系数修正值UI为测试电压 第二节环型铁芯损耗测试电压的计算Uc U1 W155X1 1X 1 02 1 06 式中Uc为环型铁芯损耗测试电压U1为初级电压W1为初级匝数1 1为系数修正值 1 02 1 06 为保险系数取值 B值在1 58T以下取1 02 在1 58 1 6之间取1 05 1 65以上取1 06 测试功率大的铁芯取系数1 00 1 02 一般为1 04 例 80W25X47X90铁芯初级电压230V 初级匝数1220匝 初级空流25mAUI 230 1220X5X1 016 0 958Uc 230 1220X55X1 1X1 02 11 63 第三节根