磁路与铁心线圈电路91846PPT课件

1、 2021-11-41/103课程的简介与性质 第1页/共113页 2021-11-42/103第2页/共113页 2021-11-43/103教材与教学参考书第3页/共113页 2021-11-44/103第4页/共113页 2021-11-45/103课程任务课程任务第5页/共113页 2021-11-46/103课后辅导与答疑安排。第6页/共113页 2021-11-47/103课程教学的基本要求第7页/共113页 2021-11-48/103第8页/共113页 2021-11-49/103大纲要求大纲要求大纲要求第9页/共113页 2021-11-410/103 在很多电工设备（像变压

2、器、电机、电磁铁电工测量仪器等）中，不仅有电路的问题，同时还有磁路的问题。只有同时掌握了电路和磁路的基本理论，才能对以上电工设备进行全面分析。 本章结合磁路和铁心线圈电路的分析，讨论变压器和电磁铁的工作原理，作为应用实例。 磁路和电路往往是相关的，因此在这里要研究磁路和电路的关系以及磁和电的关系。第10页/共113页 2021-11-411/103第11页/共113页 2021-11-412/103磁路：主磁通所经过的闭合路径。1u2uis6.1.1. 磁路的基本概念 线圈通入电流后，产生磁通，分主磁通和漏磁通。s：主磁通：漏磁通铁心（导磁性能好 的磁性材料）线圈第12页/共113页 2021

3、-11-413/103BS第13页/共113页 2021-11-414/103第14页/共113页 2021-11-415/103lH dlINH 或或第15页/共113页 2021-11-416/103H/m10470 HBmHmsmAsVmAmWb /2位的单第16页/共113页 2021-11-417/1030r 0BB HH0 第17页/共113页 2021-11-418/103第18页/共113页 2021-11-419/103第19页/共113页 2021-11-420/103第20页/共113页 2021-11-421/103第21页/共113页 2021-11-422/103第

4、22页/共113页 2021-11-423/103第23页/共113页 2021-11-424/103第24页/共113页 2021-11-425/103lSlHlNI B IlH d第25页/共113页 2021-11-426/103mRF SlNI mRF 第26页/共113页 2021-11-427/103SlR mSl NIRFm SlR Sl EREI 第27页/共113页 2021-11-428/103第28页/共113页 2021-11-429/103 niiilHNI1 ,lH,lH2211第29页/共113页 2021-11-430/103nnSBBSB , . , S ,

5、2211 niiilHNI1第30页/共113页 2021-11-431/103 A 5133004509000.NHlI A 390300450260.NHlI 第31页/共113页 2021-11-432/103第32页/共113页 2021-11-433/103 A/m102 . 71049 . 057000 BH cm 390.2- 2391 .ll cm 23921510.l 第33页/共113页 2021-11-434/103A 16351951440110 lHHNI A 144010201027250 .H A 1951039500211 lH163511635 ININ第34

6、页/共113页 2021-11-435/103第35页/共113页 2021-11-436/103励磁电流：在磁路中用来产生磁通的电流励磁电流直流 - 直流磁路 交流 - 交流磁路磁路分析直流磁路交流磁路第36页/共113页 2021-11-437/103RUI IU一. 直流磁路的分析直流磁路的特点:直流磁路和电路中的恒压源类似直流电路中REI E 固定I 随 R 变化mR随 变化 直流磁路中mRF F 固定 U一定I一定磁动势 F=IN 一定)(mRF磁通和磁阻成反比（线圈中没有反电动势）（R 为线圈的电阻）第37页/共113页 2021-11-438/103u(Ni)i ddtNe tN

7、edd （磁通势）tiLdd 常数常数 iNL第38页/共113页 2021-11-439/103eeRi u )(ddetiLRi )()(EEIRU )(jEIXIR 第39页/共113页 2021-11-440/103t, sinm )sin(ddddmttNtNe tN cosm )90t(sin2m fN)90(sinm tE mmm444222 fN.fNEE EU (V) 444444mmSfNB.fN.EU )(jEIXIRU 第40页/共113页 2021-11-441/103mNfU44.4uLeeimRIN m一定时磁动势IN随磁阻 的变化而变化。mR当外加电压U、频率

8、f 与线圈匝数N一定时， 便确定下来。根据磁路欧姆定律 ，当 m 交流磁路的特点:交流磁路和电路中的恒流源类似直流磁路中：mRF 固定mRF随 变化直流电路中：RIUS IS固定U 随 R 变化第41页/共113页 2021-11-442/103交流磁路中磁阻 对电流的影响mR电磁铁吸合过程的分析： 在吸合过程中若外加电压不变, 则 基本不变。iumRmRIN 电磁铁吸合前(气隙大） 大 起动电流大 电磁铁吸合后(气隙小） 小 电流小mR 如果气隙中有异物卡住，电磁铁长时间吸不上，线圈中的电流一直很大，将会导致过热，把线圈烧坏。 注意：第42页/共113页 2021-11-443/103RUI

9、 (U不变，I不变）mRIN mRIN ( I 随 Rm 变化）fNUm44. 4m（ U不变时， 基本不变）直流磁路交流磁路磁路小结（随Rm变化）第43页/共113页 2021-11-444/103第44页/共113页 2021-11-445/103第45页/共113页 2021-11-446/103Fe2cosPRIUIP 第46页/共113页 2021-11-447/103eu 第47页/共113页 2021-11-448/103eu 2Fe0IPR 2Fe0IQX IUIUXRZ 20200第48页/共113页 2021-11-449/103补充知识第49页/共113页 2021-11

10、-450/103有功功率的符号用P表示，单位有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)。补充知识第50页/共113页 2021-11-451/103补充知识第51页/共113页 2021-11-452/103 无功功率决不是无用功率，其的作用。 补充知识第52页/共113页 2021-11-453/103 视在功率：在具有电阻和电抗的电路内，电压与电流的乘积叫视在功率。 以字母S S或符号P P表示，单位为千伏安（kVAkVA）。补充知识第53页/共113页 2021-11-454/103 电网中的电力负荷如电动机、变压器等，属于既有电阻又有电感的电感性负载。 电感性负载的电压和电流的相量间存在着

11、一个相位差，通常用相位角的余弦coscos来表示。coscos称为功率因数，又叫力率。 功率因数是反映电力用户用电设备合理使用状况、电能利用程度和用电管理水平的一项重要指标 补充知识第54页/共113页 2021-11-455/103功率因数 cos功率因数；P有功功率，kW；Q无功功率,kVar；S视在功率,kV。A；U用电设备的额定电压,V；I用电设备的运行电流,A 补充知识第55页/共113页 2021-11-456/10311404220100cos.UIP 554220 IUZ0RIPRRR 25. 64100220022220X 6 . 5425. 655RXXX Z第56页/共1

12、13页 2021-11-457/1032cm 527910230.S 3001052721504442204444m .SfB.UN A13002106070022 NlHIm第57页/共113页 2021-11-458/103 变压器是一种常见的电气设备，在电力系统和电子线路中应用广泛。变电压：电力系统 变阻抗：电子线路中的阻抗匹配变电流：电流互感器 ： 在能量传输过程中，当输送功率P =UI cos 及负载功率因数cos 一定时：电能损耗小节省金属材料（经济）U IP = I RlI S第58页/共113页 2021-11-459/103第59页/共113页 2021-11-460/103

13、第60页/共113页 2021-11-461/103变压器的结构变压器的结构第61页/共113页 2021-11-462/103第62页/共113页 2021-11-463/103第63页/共113页 2021-11-464/103(1) 空载运行情况一次侧接交流电源，二次侧开路。0i02i1u+20u+2e+1e+1e+11N2N1u dd11tNe i0 ( i0N1) 1 dd011tiLe tNedd 22 空载时，铁心中主磁通是由一次绕组磁通势产生的。第64页/共113页 2021-11-465/103(2) 带负载运行情况一次侧接交流电源，二次侧。1u+1e+1e+11N2N1u

14、dd11tNe 1 dd111tiLe tNedd 22 i1 ( i1N1) i1i2 ( i2N2) 2有载时，铁心中主磁通是由一次、二次绕组磁通势共同产生的合成磁通。2i2+e2+e2+u2 dd2tiLe22 第65页/共113页 2021-11-466/103t)sin(tNtNm111 dddde tN cosm1 )90t(sinm1 E1m144.4NfE 222111mmfNEE )90t(sinm22 Ee2m244. 4NfE t, sinm 第66页/共113页 2021-11-467/103根据KVL：1111111111jEIXIREEIRU 变压器一次侧等效电路如

15、图1m1111444Nf.EUEU 由于电阻 R1 和感抗 (或漏磁通)较小,其两端的电压也较小,与主磁电动势 E 比较可忽略不计，则1E1R1I1U1E+一次侧一次侧第67页/共113页 2021-11-468/103KNNEEUU 2121201根据KVL：2m220224440Nf.EUU,I 结论：改变匝数比，就能改变输出电压。222222222jUIXIRUEIRE 22U+1u+1e+1e+1N2N+第68页/共113页 2021-11-469/103高压绕组：U2、 V2 、W2 : 尾端U1、 V1 、W1 : 首端低压绕组：u1、v1 、w1: 首端u2、v2 、w2: 尾端

16、/000YYYYYYYY、：高压绕组接法低压绕组接法:YY0/三相配电变压器: Y /动力供电系统（井下照明）: Y0/U1U2u1u2V1V2v1v2W1W2w1w2第69页/共113页 2021-11-470/103KUUUUUU 2P1P2P1P2133U131U1U+V2W3K31UKUU12 w1+v1u1第70页/共113页 2021-11-471/103KUUUUUU3332P1P2P1P21 U1311PUU 1UKUUU312P2 +V1W1u1v1w1第71页/共113页 2021-11-472/1032222ZUIZ 1m11 44 4 Nf.EU m10 Nim2211

17、 NiNi+|Z|2i1u2e1i1e1N2N+2u第72页/共113页 2021-11-473/103一般情况下：I0 (23)%I1N 很小可忽略。2211 NiNi 所所以以或2211NINI 2211NINI 所所以以KNNII11221 结论：一次、二次侧电流与匝数成反比。或：221011NiNiNi 22Ni102211NiNiNi 空载磁势有载磁势第73页/共113页 2021-11-474/10322IUZ 11IUZ ZKIUKKIKUIUZ22222211 ZKZ2 结论： 变压器一次侧的等效阻抗模，为二次侧所带负载的阻抗模的K 2 倍。 1U2U1I2IZ+1U1IZ +

18、第74页/共113页 2021-11-475/103：108800L21 LRRNNK如图，交流信号源的电动势 E= 120V，内阻 R 0=800，负载为扬声器，其等效电阻为RL=8。要求: (1)当RL折算到原边的等效电阻 时，求变压器的匝数比和信号源输出的功率；（2）当将负载直接与信号源联接时,信号源输出多大功率？0LRR I1N2U2IR0+2NRLE信号源+R0ERLI第75页/共113页 2021-11-476/103 W548008008001202L2L0.RRREP 0LRR W1760888001202L2L0.RRREP （2，为：第76页/共113页 2021-11-4

19、77/1032cm 18901422.S 1920101811504443804444m11 .SfB.UN第77页/共113页 2021-11-478/10319038036051192005112112012 .UU.NUUNNA 39136502N2.USI A 130380501N1.USI JIddJI 4 , 42 第78页/共113页 2021-11-479/103 mm250mm 2560521430.134411.JId取取 mm90mm 840521433914422.JId取取 第79页/共113页 2021-11-480/103 变压器额定容量(KVA)S:三相D:单相

20、 第80页/共113页 2021-11-481/103第81页/共113页 2021-11-482/103N1N1N2N2NIUIUS N1N1N2N2N33IUIUS N1N1NIUS 容量： 21PP 一次侧输入功率： cos222IUP 输出功率： 变压器运行时的功率取决于负载的性质第82页/共113页 2021-11-483/103122222)。%100%20220 UUUU)(22IfU 2 U2I2U20I2N2 O第83页/共113页 2021-11-484/103FeCu2212PPPPPP 第84页/共113页 2021-11-485/103A 14440031010033

21、N2NN2 USIA 629600031010033N1NN1.USI 第85页/共113页 2021-11-486/1030033CuFe22119724006001010010100.PPPP 00332169724002160010100211010021. 2 第86页/共113页 2021-11-487/103 AXax Aax 同极性端用“”表示。增加+ 第87页/共113页 2021-11-488/103联接 23 Nf.Um2444220 联接 13， 2 4ii Nf.U444110m 当电源电压为220V时：220u+110u+电源电压为110V时：NN1324NN1324

22、 第88页/共113页 2021-11-489/103不行（两绕组必须并接）iuNN1324 Ni2220 Ni 1102220110 ii+第89页/共113页 2021-11-490/103两个线圈中的磁通抵消原因：电流 很大11Rui 1111eRiu 感应电势0e1324NNi+u第90页/共113页 2021-11-491/103 第91页/共113页 2021-11-492/103axAaAXUUU、测量： 若 说明 A 与 x 或 X 与 a 是同极性端.axAXAaUUU axAXAaUUU VaAXxVAXu+第92页/共113页 2021-11-493/103Xx电流表+_

23、A a+SAXax+_S2e+第93页/共113页 2021-11-494/103KNNIIKNNUU112212121 ABP1u2u1i2iLR1N2N+第94页/共113页 2021-11-495/103电压表被测电压=电压表读数 N1/N2VR N1（匝数多）保险丝 N2（匝数少）u（被测电压）第95页/共113页 2021-11-496/103电流表被测电流=电流表读数 N2/N1（被测电流）ARi1i2第96页/共113页 2021-11-497/1031 1、电流互感器一次被测电流磁势I1N1I1N1在铁芯产生磁通11； 2 2、电流互感器二次测量仪表电流磁势I2N2I2N2在铁

24、芯产生磁通22； 3 3、电流互感器铁芯合磁通： = 1 + 2 = 1 + 2； 4 4、因为11、22方向相反，大小相等，互相抵消，所以 = = 0 0； 5 5、若二次开路，即 I2 = 0 I2 = 0 ，则： = 1 = 1，电流互感器铁芯磁通很强，饱和，铁心发热，烧坏绝缘，产生漏电； 6 6、若二次开路，即 I2 = 0 I2 = 0 ，则： = 1 = 1，在电流互感器二次线圈N2N2中产生很高的感生电势e e，在电流互感器二次线圈两端形成高压，危及操作人员生命安全； 7 7、电流互感器二次线圈一端接地，就是为了防止高压危险而采取的保护措施； 因此，电流互感器副边回路中不许接熔断器，也不允许在运行时未经旁路就拆下电流表、继电器等设备。第97页/共113页 2021-11-498/103第98页/共113页 2021-11-499/103第99页/共113页 2021-11-4100/103 N8100207SBF 第100页/共113页 2021-11-4101/103tsinm0 BB tFFtFtSBSBf cos22121sinsin 810810mm2m202m70207 81002m7mSBF