磁链和变压器.pptx

ChongqingUniversity 重庆大学 电机学习题课 磁路和变压器 周帆 ChongqingUniversity 重庆大学 1 1磁路的磁阻如何计算 磁阻的单位是什么 答 磁路的磁阻与磁路的几何形状 长度 面积 和材料的导磁性能有关 计算公式为 单位 ChongqingUniversity 重庆大学 1 2磁路的基本定律有哪几条 当铁心磁路上有几个磁动势同时作用时 磁路计算能否用叠加原理 为什么 磁路的基本定律包括安培环路定律 磁路的欧姆定律 磁通连续性定律 基尔霍夫第一定律和基尔霍夫第二定律 当铁心磁路上有几个磁动势同时作用时 分为两种情况考虑 当铁心不饱和时 可以采用叠加原理 当铁心饱和时 磁化曲线不再是一条直线 磁导率是变化的 H和B呈非线性关系 故不能采用叠加原理 ChongqingUniversity 重庆大学 1 3基本磁化曲线和起始磁化曲线有何区别 计算磁路时用哪一种磁化曲线 答 磁化曲线是磁感应强度 与磁场强度 的关系曲线 将一块未被磁化过的铁磁材料进行磁化 当磁场强度 由零逐渐增大时 磁感应强度 也随之增大 在测得对应于不同 值下的磁感应强度 后 便可逐点绘制出 曲线 这条曲线称为该铁磁材料的起始磁化曲线 对于同一铁磁材料 选择不同的磁场强度 将铁磁材料在 到 之间进行反复磁化 可得到一系列不同的磁滞回线 将各磁滞回线的顶点连接起来 所得到的曲线称为基本磁化曲线 计算磁路时使用的是基本磁化曲线 因为它更能反映磁路工作时的实际情况 涡流损耗 交变的磁场产生交变的电场 在铁心中形成环流 涡流 通过电阻产生的损耗 经验公式 与材料的铁心损耗系数 频率 磁通及铁心重量有关 答 磁滞损耗 铁磁材料置于交变磁场中 被反复交变磁化 磁畴间相互摩擦引起的损耗 经验公式 与铁磁材料的磁滞损耗系数 磁场交变的频率 铁心的体积及磁化强度有关 ChongqingUniversity 重庆大学 1 4铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的 它们各与哪些因素有关 规定的方向为参考正方向得合成磁动势 ChongqingUniversity 重庆大学 1 如图所示铁心线圈 线圈A为100匝 通入电流1 5A 线圈B为50匝 通入电流1 0A 铁心截面积均匀 求PQ两点间的磁位降 ChongqingUniversity 重庆大学 注意 两点间的磁位降大小根据磁通流动的方向而定 本题中磁通从P流向Q 所以从P到Q的磁位降为正值 方法二 本题不考虑饱和问题 可以采用叠加原理进行求解 ChongqingUniversity 重庆大学 注意 此处的FPQ2包括了R3上的磁压降以及磁动势F2两部分 所以等式右端为零 当两个电流同时作用时 答 变压器工作过程中 与原 副边同时交链的磁通叫主磁通 只与原边或副边绕组交链的磁通叫漏磁通 由感应电动势公式可知 空载或负载情况下 主磁通的大小取决于外加电压 频率和绕组匝数 ChongqingUniversity 重庆大学 2 1什么叫变压器的主磁通 什么叫漏磁通 空载和负载时 主磁通的大小取决于哪些因素 ChongqingUniversity 重庆大学 2 2一台60Hz的变压器接到50Hz的电源上运行时 若额定电压不变 问激磁电流 铁耗 漏抗会怎样变化 分析思路 列出与激磁电流 铁耗 漏抗相关的式子 分析当频率变化时 各个式子中相应量的变化 从而得出所求量的变化趋势 首先分析激磁电流 额定电压U不变 感应电动势E不变 由磁化曲线可知 ChongqingUniversity 重庆大学 对于铁耗 对于漏抗 ChongqingUniversity 重庆大学 2 3一台110V 220V的变压器 若误接到110V的直流电源 将产生什么后果 答 变压器的绕组电阻一般很小 若误接到直流电源 变压器初级相当于短路 可能会烧毁变压器和直流电源 次级无电压 答 因为变压器原 副边只有磁的联系 没有电的联系 两边电压 电流不匹配 必须通过归算 才能得到两边直接连接的等效电路 ChongqingUniversity 重庆大学 2 6在导出变压器的等效电路时 为什么要进行归算 归算是在什么条件下进行的 归算原则 1保持归算前后二次绕组的磁动势大小及空间分布不变 使得一次绕组的各种物理量在归算前后保持不变 2归算前后二次绕组的各种功率和损耗保持不变 ChongqingUniversity 重庆大学 2 7利用T型等效电路进行实际问题计算时 算出的一次和二次侧电压 电流和损耗 功率是否均为实际值 为什么 当归算到一次侧时 算出的一次侧电压 电流为实际值 二次侧电压 电流为归算值 其实际值应为 当归算到二次侧时 算出的二次侧电压 电流为实际值 一次侧电压 电流为归算值 其实际值应为 ChongqingUniversity 重庆大学 无论归算到哪一侧 算出的损耗和功率都为实际值 以归算到一次侧为例 因为一次侧均为实际值 所以功率和损耗为实际值 对二次侧而言 ChongqingUniversity 重庆大学 2 10三相变压器的标准联结组有几种 常用的有哪几种 为什么三相变压器不宜采用Yy联结 我国规定 Yyn0Yd11YNd11YNy0Yy0为标准联结组 其中前三种最为常用 Y y联结组 一 二次侧均无中线 3次谐波电流没有通路 励磁电流是正弦波 产生的磁通为平顶波 平顶波磁通中含有较大的3次谐波分量 如不能有效抑制 导致感应电势为尖顶波 对于三相变压器组 各相磁路独立 3次谐波磁通畅通无阻 也就是说 磁路结构对磁通中的3次谐波没有抑制 所以这种形式的变压器磁通为平顶波 相电势为尖顶波 相电势的幅值比基波幅值大 45 60 将危及变压器的绝缘 故电力系统中不宜采用这种Y y变压器组 基值一般取额定值 标幺值就是实际值与基值的比值 优点 1 计算方便 便于性能比较 不论变压器大小 形状 其两个主要性能指标的大小一般为I0 0 02 0 09 Uk 0 04 0 16 2 使用标幺值后 归算前后各量标幺值相同 无需折算 即 R2 R2 I2 I2 U2 U2 3 三相系统的线 相标幺值相等 4 直观明了 直接反映变压器运行状态 例如I1 1 5说明过载了 ChongqingUniversity 重庆大学 答 副边联结 2 17有一台三相变压器 额定容量 额定电压 Y d联结 试求 1 一次 二次侧的额定电流 2 一次 二次侧的额定相电压和相电流 ChongqingUniversity 重庆大学 2 原边Y联结 1 ChongqingUniversity 重庆大学 2 19 ChongqingUniversity 重庆大学 2 用T型等效电路计算 ChongqingUniversity 重庆大学 ChongqingUniversity 重庆大学 用简化等效电路计算 ChongqingUniversity 重庆大学 计算结果比较 经过比较可见两者差别很小 ChongqingUniversity 重庆大学 UB UA UC UB UC UA UB UC UA ChongqingUniversity 重庆大学 Y d7 2 20判断联结组的组别 1 ChongqingUniversity 重庆大学 2 20判断联结组的组别 2 Y d7 ChongqingUniversity 重庆大学 由联结组的组别画接线图 反出题 Y d7 ChongqingUniversity 重庆大学 2 21变压器在额定电压下进行开路试验和额定电流下进行短路试验时 电压加在高压侧所测得的P0和Pk与电压加在低压侧所测得的结果是否一样 电压加在高压侧所测得的P0和Pk与电压加在低压侧所测得的结果是一样的 因为绕组归算的前提条件就是原副边绕组的功率和磁动势不变 故无论将一次侧归算到二次侧还是二次侧归算到一次侧 测量同一个功率是不会改变的 在做空载试验时 为了便于试验和安全起见 通常在低压侧试验 测得低压侧的电流值I0和功率P0 进而计算激磁支路参数Rm Zm Xm 在做短路试验时 为了避免短路电流过大而造成线圈的损坏 通常是高压侧