第6章-磁路与变压器.ppt

6.1磁路的基本概念和基本规律，6.2铁磁性材料，6.3铁心线圈，6.4变压器，6.5电磁铁，目录，6.1磁路的基本概念和基本规律，磁通、磁感应强度b、磁场强度h、磁路的基本物理量，一、磁路的基本概念，导磁率、磁通，垂直通过某面积s的磁单位：波纹Wb、磁感应强度b、磁感应强度是表示磁场中某点的磁场强弱和方向的物理量，用矢量b来表示。 通常，磁感应强度的大小用与该单位面积垂直的磁力线的疏密来反映。 特斯拉(T)磁场强度h，磁场强度用矢量h表示，方向与磁感应强度b相同。 h表示电流本身在真空中产生的磁场的强弱，其大小只与产生该磁场的电流的大小成比例，与介质的性质无关。 安/米(A/m)，磁导率，磁导率是测量物质磁导率的物理量，物质，磁导率，真空磁导率：非磁性物质，磁性物质，单位：亨利/米(H/m )，二，磁路的基本规律，磁路定义：缠绕在铁心上的线圈上的小电流(励磁电流) I，n匝，1 .磁路的安培环路定律(全电流定律)，基本内容：磁场中，磁场强度h的沿着任意闭合路径的线积分等于该闭合路径包围的电流的代数和，即电流方向和闭合路径的缠绕方向之间符合右螺旋定律的情况下，电流为正(定量)、I、n匝，如果某个环路线圈如图所示，则可以沿着Hl=NI，积分路径将磁路分成n级，并且，如果各级中的磁场强度h的大小不变化，则法则被表示为电动势、磁电压降，此式表示为磁2、磁路欧姆定律、磁阻、磁动势、磁路欧姆定律：(定性)、励磁电流在磁路中产生的磁通与磁动势f成正比，与磁路的磁阻成反比。 不是、常数，F=NI，磁路与电路的比较，磁路与电路的比较，6.2强磁性材料，1 .高磁导率磁性，2 .磁饱和性，磁性材料主要是指铁，镍，钴及其合金等。 通常，磁性材料的磁导率的比高达数百、数千、数万，这取决于它们的内部结构。 磁性物质的磁化曲线(即B-H曲线)如图所示通过实验测定。 另一方面，强磁性材料的特性、磁化曲线反映出强磁性物质的磁导率不是常数。 由于磁饱和现象的存在使磁路分析问题成为非线性问题，所以磁路分析比电路分析复杂得多。 另外，B-H磁化曲线的特征：在Oa分段：B中，h的增加是缓慢的，而在ab级：B中，bc分段：B的增加是缓慢的，而在cd分段：B中，h的增加很少，并且达到磁饱和。 磁化曲线：磁感应强度b和磁场强度h的关系曲线，通常通过实验方法得到。 几种常见的磁性物质的磁化曲线，a铸铁b铸钢c硅钢板，以下3种常用强磁性材料的B-H曲线，3 .滞后性：剩馀磁通，矫顽力，滞后现象：在铁心线圈中流过交流电流时，随着与电流成比例的磁场强度h的交变，磁感应强度b成为图示的闭曲线磁滞回线和磁化曲线因磁性物质而异。注：图中箭头表示重复磁化的过程，磁滞回线、二、强磁性材料的分类、强磁性材料、软磁性材料、硬磁性材料、力矩磁性材料、特征、磁化容易退磁、小矫顽力、磁滞环路窄、电动机、变压器、继电器、电表的铁心、磁滞永久磁铁、小矫顽力、大剩馀磁通、滞后环为矩形、稳定性好的存储元件、开关元件、逻辑元件、铸铁、硅钢、铁氧体、坡莫合金等碳钢、钴钢、稀土类钴等镁锰铁氧体等6.3铁直流铁心线圈的特征：(r是线圈的电阻)，衔铁的吸附前和吸附后两种稳定运转状态(不考虑衔铁的吸附过程)，励磁电流不变化，即磁路的变化不影响直流铁心线圈的励磁电流。 注意：衔铁，二，交流铁心线圈，1，电磁关系：(主磁通)，线圈，铁心，(泄漏磁通)，r，2，伏安电压的法则，铁心线圈电路的电压方程式为：线圈内阻r小，电磁关系为，线圈匝数n和电源频率注意、3、功率损失、总损失、铜损失、滞后损失、涡流损失、(1)铜损失、励磁线圈铜线电阻的功率损失、(2)铁损、交变磁通在铁心上产生的功率损失称为铁损，包括滞后损失和涡流损失。 滞后损失、滞后损失是由滞后现象引起的。(s为滞后环包围的面积)为了减小滞后损耗对铁心发热的影响，多使用滞后环狭窄的软磁性材料硅钢制造变压器和交流电动机的铁心。 涡流损耗、涡流损耗引起铁芯的发热，为了减小涡流损耗，常用的方法有两种： b .铁芯由相互绝缘的硅钢板层叠起来，如图所示。 a、采用电阻率高的铁心，如钢中混入半导体硅的硅钢的变压器，利用电磁感应作用传递交流电力和交流信号，广泛应用于电力系统和电子电路，三大功能：电压转换功能、电流转换功能、阻抗转换功能，一是变压器的结构和分类，变压器的符号、变压器的结构、 负载侧1 .变压器的结构、初级线圈、次级线圈、变压器的分类： 按用途、按相数、单相变压器、三相变压器、按制造方式、壳变压器、心式变压器、电力变压器(配电用)、计用变压器、整流变压器、2 .变压器分类、三相变压器、单相变压器、三相自耦合变压器、环变压器、三相干式变压器、油浸式变压器、自耦合变压器的外形图(一个可变式自耦合变压器)，二，变压器的工作原理，(1)变压器的无负荷运转：KVL有：原边：副边：小，铁心内的主磁通为：根据，上的KVL方程式，一次侧电压和二次侧电压的比，变比，K1降压， K1升压(2)变压器有负载运行，根据KVL :原边：副边：非常小，其中：泄漏感应电动势，泄漏感应电阻：同样，铁心内的主磁通为：则根据上述的KVL方程式，一次侧电压与二次侧电压的比，变压器无负载运行和负载运行双方三、变压器的功能、1 .电压转换、2 .电流转换、电动势平衡方程、变压器的工作原理、(负载运行时)、(无负载运行时)、变压器的工作原理、有、变(压)比、3 .阻抗转换、变换设定交流信号源的电压、内阻、负载，(1)将负载直接连接到信号源，负载能获得多少功率(2)通过变压器进行阻抗匹配，负载要求的最大功率是多少？变压器的比率是多少？选择变压器的适当的匝数比，负载I 这被称为阻抗匹配。变压器的变化比是：k、(1)负载直接与信号源连接时，负载得到的功率是、额定电压、额定电流、额定容量、原边额定电压U1N、正常时的原边线圈上施加的电压的有效值。副边额定电压U2N、原边电压U1N时，变压器无负载时，对应于副边侧的无负载电压有效值，即U20=U2N，对原边额定电流I1N、原边线圈施加额定电压，正常动作时原边线圈能长期通过的最大电流有效值。 副边额定电流I2N、对1次线圈施加额定电压，正常动作时副边线圈能够长期通过的最大电流有效值。 副边的输出额定为电力，即：4，(1)变压器的额定，变压器的额定容量仅反映该变压器的额定输出能力。 在实际运转中，变压器的输出功率的大小与负载电流和负载的功率因数有关。 (2)变压器的外特性、外特性：实际的变压器由于漏磁通和线圈电阻的存在，U2根据I2的变化而变化，它们的变化关系被称为外特性。、电压变化率、电压变化率反映电压U2的变化程度。 通常，U2变动越小越好，一般的变压器的电压变化率约为5%左右。 (电感性负载)、(1)变压器的损失，(2)变压器的效率，(电路中)、(总损失)、(磁路中)、(可变损失)、(不变损失)，变压器的效率是输出功率P2与输入功率P1之比，即：5，变压器的损失和效率，6，变压器线圈的极性和正确连接，现有的一个负载的额定电压为为了正确连接2个绕组，需要事先判明2个绕组的同极性端(同名端)。 某三绕组变压器如图所示。 在绕组中产生的感应电动势交变，一个绕组的一个瞬时电位为正时，另一个绕组的瞬时电位为正的对应端称为同名端。 判断同极性端时，请考虑(1)线圈的极性判断，(a )相同线圈、(b )反线圈、某负载额定电压为3V时，在上述两种情况下分别如何连接副边线圈，然后关闭开关s。 (2)绕组极性判定未知，变压器外的导线上没有明确记载极性时，用实验方法测量绕组极性。 介绍一般的直流测量法。 测定方法：关于多绕组的单相变压器，需要串联或并联使用2个以上的绕组时，必须注意它们的极性和各绕组的额定电流(串联)或额定电压(并联)。 注意，六，其他变压器，一.三相变压器，油浸式三相变压器的外形结构，三相变压器的原理图，以下是三相变压器绕组三种连接方式，(a)/Y0连接，(b)Y/Y0连接，(c)Y/连接，二.自耦合变压器，三相自耦合变压器的外形图，(自耦合式自耦合变压器、一次、二次绕组的电压与电流的关系：-抽头比，通常自耦合变压器的抽头比有73%、64%、55%或80%、60%等标准，变压器、实验室常用的变压器可以在0250V之间调整。 (1) .变压器、变压器的实物图、变压器的原理图、变压器使用时二次线圈不允许开路，这一点与一般变压器不同。 注意，3 .仪表用变压器，(2)变压器，变压器的实物图，变压器的原理图，使用时，变压器的二次侧必须接地，不能短路。 请注意。 钳位表是和电流表一起安装的，能够开闭磁路的变流器。 适用于要求不断打开流动作业和被测量电路进行电流测量的场所。 6.5电磁铁、电磁铁利用所通电线圈的电磁吸引力使电枢运动，是广泛应用于自动控制系统的致动器。根据励磁电流分为直流磁铁和交流磁铁。 铁心、衔铁、线圈、线圈、衔铁、铁心、衔铁、线圈、铁心、电磁铁的几种类型，一、直流磁铁、电磁吸引力的大小、直流磁铁线圈的励磁电流仅与施加电压和线圈电阻相关，与衔铁的运动过程无关，电磁吸引力随着气隙的减小而增大气隙变小，磁路的磁阻变小，磁动势不变，因此磁通变大，磁感应强度也变大，因此电磁力变大。 二、设定交流磁铁、磁感应强度时，从电磁吸引力的波形，吸引力在0和Fm之间脉动。 电枢以两倍的电源频率机械振动，在产生噪音的同时，接点容易破损。 为了防止阻尼环、振动，可以在铁心端面的一部分上安装阻尼环。 阻尼环一般采用