《涡流与集肤效应》PPT课件.ppt

3 5涡流与集肤效应 一 涡流在具有铁心的线圈中通以交流电时 就有交变的磁通穿过铁心 在铁心内部必然形成感应电流 这种电流在铁心中自成闭合回路 称做涡流 如图 涡流 涡流流动时 由于铁心的电阻很小 所以涡流具有很大的数值 使铁心发热 造成不必要的损耗 如变压器通电时铁心发热等 涡流在铁芯的电阻上引起功率损耗称为涡流损耗 为了减小涡流 通常是用增大涡流回路电阻的方法 如图常把相互绝缘的硅钢片叠成铁心 将涡流的区域分割 涡流有利的一面 如高频熔炼炉和工频感应炉都是利用涡流产生高温使金属熔化的 如图此外 涡流对金属进行热处理等 二 集肤效应实践证明 直流电通过导线时 线的横截面积上各处的电流密度相等 而交流电通过导线时 导线横截面积上电流是不均匀的 越是靠近导线中心 电流密度越小 越是靠近导线表面 电流密度越大 这种交变电流在导线内趋于导线表面的想象称为集肤效应 也称表面效应或趋肤效应 如图所示不同频率的电流在导线中流动的示意图 集肤效应的影响 不利的一面和有利的一面 不利一面是 对传输高频电流是不利的 根据此想象 在高频电路中采用空心导线节省有色金属 有时则用多股相互绝缘的绞合导线或编织线以增大导线的表面积来减小电阻 如收音机天线 有利一面是 高频淬火一例 由于集肤效应工件表面发热中心几乎不热 就可达到使工件表面硬度高内部韧性好的目的 通常采用的电流频率是200 600KHZ 3 6变压器 一 变压器的用途及其基本结构1 变压器的用途变压器是改变交流电压而保持交流电频率不变的电器设备 2 变压器的基本结构如图 2 变压器的基本结构 3 2 1变压器的基本结构 a 芯式变压器 b 壳式变压器图3 6单相变压器的结构 2 2变压器的工作原理1 变压器的电压变换作用图5 7变压器空载运行示意图设一次 二次绕组的匝数分别为 N1 N2 变压器起降压作用 称为降压变压器 反之 N2 N1 称为升压变压器 由于一次侧 二次侧绕组同受主磁通作用 所以在两个绕组中产生的感应电动势e1和e2的频率与电源频率相同 若主磁通时间的变化率为 t 则由电磁感应定律可得 又感应电动势与感应电压反相 所以如不考虑相位 只考虑大小则有效值之间关系如右式式中U1 一次侧交流电有效值 VU2 二次侧交流电压有效值N1 一次侧绕组的匝数N2 二次侧绕组的匝数n 一次 二次的电压比 或匝数比 简称变比 上式表明 变压器一次侧 二次侧的绕组的电压比等于它们的匝数比n 当n 1时 N1 N2 U1 U2 这种变压器是降压变压器 当n 1时为升压变压器 可见 只要选择一次侧 二次侧绕组的匝数比就可实现升压和降压的目的 下面请看例题3 9一变压器的一次测绕组接在380v的输电线上 要求二次侧绕组输出36v电压 设一次测绕组的匝数为1652匝 求变压器的电压比和二次测绕组匝数N2 解 根据实际工作中 二次匝数应加5 10 有消耗 N2可取168匝 2 变压器的电流变换作用图5 8变压器负载运行在额定情况下 一 二次绕组的电流有效值近似地与其匝数成反比 变流原理在忽略损耗时 变压器的输出功率P2应与变压器从电源中获得的功率P1相等 即P1 P2 当变压器只有一个二次侧时 应有下述关系 下面请看例题3 10已知某变压器的匝数比n 5 其二次侧电流I2 60A 试计算一次侧电流 解根据可得 3 变压器的阻抗变换原理 作用 若把带负载的变压器 虚线框 看成是一个新的负载并以表示 而对于无损耗变压器说 只起功率传递作用 所以有图3 41变压器的阻抗变换 接在二次绕组的负载阻抗对一次侧的影响 可以用一个接于一次绕组的等效阻抗来代替 等效阻抗等于的倍 上试表明 负载接在变压器的二次侧上 从电源中获取的功率和负载直接接在电源上所获取的功率是完全相同的 也就是说 是在变压器一次侧中的交流效电阻 变压器的这种特性常用于电子电路中的阻抗匹配 使负载获得最大功率 4 变压器的几个参数 1 额定电压U1N和U2N一次侧绕组的额定电压是指加在一次侧绕组上的正常工作电压值 它是根据变压器的绝缘强度和允许发热等条件规定的 二次侧绕组的额定电压是指变压器在空载时 一次策绕组加上额定电压后 二次绕组两端的电压值 2 额定容量SN是指电压器在额定工作状态下二次侧的视在功率 单位为KVA 单相变压器的额定容量 SN U2NI2N 1000 KVA 三相变压器的额定容量 2 3三相变压器图5 11三相变压器结构三相变压器的高压绕组电压和低压绕组电压的比值 不仅与高 低压绕组的每相匝数有关 而且与绕组的接法有关 图5 12三相变压器绕组接线方式 6 2 4变压器特性1 变压器的外特性图6 13变压器的外特性曲线变压器一次电压为额定值时 二次侧的电压的关系曲线称为变压器的外特性 2 变压器的效率图5 14变压器效率曲线变压器的输出功率和输入功率之比称为变压器的效率 3 变压器技术参数1 额定电压2 额定电流3 额定容量4 空载电流5 空载损耗6 负载损耗7 短路阻抗8 短路损耗9 温升10 联结组标号 3 6特殊变压器 5 3 1仪表用互感器1 电磁式互感器1 电压互感器 a 外形 b 原理图图5 16电压互感器 2 电流互感器a 外形 b 原理