第7 磁路和变压器201306

1、第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器第第7 7章章 磁路和变压器磁路和变压器7.1 7.1 磁路的基本物理量和基本性质磁路的基本物理量和基本性质7.2 7.2 铁磁材料铁磁材料7.3 7.3 磁路的概念及磁路的基本定律磁路的概念及磁路的基本定律7.4 7.4 直流磁路计算直流磁路计算7.5 7.5 交流磁路与交流铁心线圈交流磁路与交流铁心线圈 _ _7.6 7.6 电磁铁电磁铁7.7 7.7 变压器变压器前一页 后一页 节目录退出第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器前一页 后一页 节目录退出第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器 在很多电工设备（像变压器、电机、电磁铁电在很多电工设备（像变压器、

2、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。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。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。磁路和电路的关系以及磁和电的关系。前一页 后一页 节目录退出第第

3、7章章 磁路和磁路和变压器变压器7.1 7.1 磁路的基本物理量和基本性质磁路的基本物理量和基本性质前一页 后一页 节目录退出（磁通密度）（磁通密度）第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器 sBs 第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器H/m10470 HBmHmsmAsVmAmWb /2位的单第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器 d0sBs 第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器7.2 铁磁材料第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器7.2 铁磁材料第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器1r1.1.磁导率高磁导率高2.2.磁饱和现象

4、磁饱和现象前一页 后一页 节目录退出第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器磁滞现象磁滞现象前一页 后一页 节目录退出第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器7.3 7.3 磁路的概念及磁路的基本定律磁路的概念及磁路的基本定律一、磁路的概念一、磁路的概念磁路磁路约束在铁心所限定的范围内的磁通约束在铁心所限定的范围内的磁通路径。路径。前一页 后一页 节目录退出第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器二、磁路的基本定律二、磁路的基本

5、定律 (1)(1)安培环路定律安培环路定律 磁通势磁通势 (2)(2)磁路欧姆定律磁路欧姆定律均匀磁路：均匀磁路： 磁阻磁阻m1d nklkHlIFHSBSlINHllH dm /INlINRlSS 前一页 后一页 节目录退出第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器m332211312dFNIlHlHlHlHlHkkkl1111HSB2222HSB30303HSBBnkknkkknkkkkkFRSl1m1m1313103322211103022211122kmkkkkkmRSlSlSlSllBlBlBF前一页 后一页 节目录退出第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器7.4 7.4 直流磁路计算直流磁

6、路计算直流磁路直流磁路直流电励磁，外加电压不变，直流电励磁，外加电压不变，电流不变，励磁线圈中不产生感应电动势。电流不变，励磁线圈中不产生感应电动势。两种磁路计算两种磁路计算（1 1）已知磁路的结构和磁路中的磁通，求产）已知磁路的结构和磁路中的磁通，求产生磁通的磁通势。生磁通的磁通势。（2 2）已知磁路的结构和磁通势，求磁路中的）已知磁路的结构和磁通势，求磁路中的磁通。磁通。前一页 后一页 节目录退出第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器（1 1）求各段磁路的平均长度和截面积）求各段磁路的平均长度和截面积（2 2）通过磁通求磁感应强度）通过磁通求磁感应强度（3 3）根据）根据B B通过通过B B

7、H H曲线查曲线查H H200mm20005040 mm632Sl211mm190095. 05040 mm360)240120(2)2402200(Sl222mm15005030 mm160)2402200(Sl233mm20005040 mm302302SlT05. 1 T110BBT1 T33. 132BB A/m1062.794000BH A/m1037. 031H A/m1033. 232H A/m107 . 033H前一页 后一页 节目录退出第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器A2 .5304 218 .3722 .1332 .4777 30mkkklHNIF（4 4）应用安培环路

8、定律求磁通势）应用安培环路定律求磁通势前一页 后一页 节目录退出第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器7.5 7.5 交流磁路与交流铁心线圈交流磁路与交流铁心线圈一、磁通与电压、电流的关系一、磁通与电压、电流的关系 KVL:KVL: 设设结论：交流磁路中的磁通不受结论：交流磁路中的磁通不受磁路变化磁路变化的影响，的影响，只与只与电路参数电路参数有关。有关。 tNeddtNeddiReeutNeuddt sinm)90 sin(mtNum44. 4fNU前一页 后一页 节目录退出第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器Fe2cos

9、PRIUIP 第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器三、交直流磁路的对比三、交直流磁路的对比磁阻磁阻 磁通磁通 磁通势磁通势 磁路变化磁路变化 直流磁路直流磁路 由电路参由电路参数决定，数决定，不受磁路不受磁路影响。影响。 影响磁阻和影响磁阻和磁通磁通，不影不影响响磁通势磁通势和和电流。电流。交流磁路交流磁路 由电路决参由电路决参数定，基本数定，基本不受磁路的不受磁路的影响。影响。 影响磁阻、影响磁阻、磁通势磁通势和电和电流，不影响流，不影响磁通磁通。SlR mmmmRNIRF RUNF mSlR mfNU44. 4m mmFN I R前一页 后一页 节目录退出第第7章章 磁路和磁路和变压器变压

10、器7.6 7.6 电磁铁电磁铁电磁铁的应用：电磁铁的应用： 起重电磁铁，控制和保护用的电磁铁，电磁吸盘起重电磁铁，控制和保护用的电磁铁，电磁吸盘等。等。按励磁电流分类：按励磁电流分类：一、直流电磁铁一、直流电磁铁直流电磁铁的特点直流电磁铁的特点 ： （1 1）直流电磁铁线圈的励磁电流，与衔铁的运动过）直流电磁铁线圈的励磁电流，与衔铁的运动过程无关，即与气隙程无关，即与气隙大小无关。大小无关。（2 2）电磁吸力与衔铁的运动行程有关。）电磁吸力与衔铁的运动行程有关。（3 3）直流电磁铁动作平稳，工作可靠，适于动作频）直流电磁铁动作平稳，工作可靠，适于动作频繁的机构。繁的机构。前一页 后一页 节目录

11、退出第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器特点：特点：（1 1）交流电磁铁是用交流电励磁，磁感应强度）交流电磁铁是用交流电励磁，磁感应强度是是随时间变化的函数。随时间变化的函数。（2 2）当励磁电压为定值时，）当励磁电压为定值时，基本不变，与行程无基本不变，与行程无关。关。（3 3）励磁电流与运动行程有关。）励磁电流与运动行程有关。（4 4）电磁力是角频率的函数。）电磁力是角频率的函数。 tBB sinm2) cos2-(1mtFF前一页 后一页 节目录退出二、交流电磁铁二、交流电磁铁第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器 变压器是一种常见的电气设备，在电力系统和电变压器是一种常见的电气设备，在电

12、力系统和电子线路中应用广泛。子线路中应用广泛。变电压：变电压：电力系统电力系统 变阻抗：变阻抗：电子线路中的阻抗匹配电子线路中的阻抗匹配变电流：变电流：电流互感器电流互感器 ： 在能量传输过程中，当输送功率在能量传输过程中，当输送功率P =UI cos 及及负载功率因数负载功率因数cos 一定时：一定时：电能损耗小电能损耗小节省金属材料（经济）节省金属材料（经济）U I P = I RlI S7.7 7.7 变压器变压器第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器 发电厂发电厂10.5kV输电线输电线220kV升压升压仪器仪器36V降压降压实验室实验室380 / 220V降压降压变电站变电站 10kV

13、降压降压降压降压第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器单相变压器单相变压器1u2u1i2i+变压器的磁路变压器的磁路由高导磁硅钢片叠成由高导磁硅钢片叠成厚厚0.35mm 或或 0.5mm铁心铁心一次一次绕组绕组N1二次二次绕组绕组N2铁心铁心第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器变压器的结构变压器的结构第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器单相变压器单相变压器1u2u1i2i+一次一次绕组绕组N1二次二次绕组绕组N2铁心铁心第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器1N000001 31III10NItNedd11tNedd22t sinm)90 sin(m11tNe2

14、211 EUEUm11 44. 4NfUm22 44. 4NfUuKNNUU2121电压变换电压变换前一页 后一页 节目录退出一、工作原理一、工作原理（一）（一）空载运行空载运行忽略漏磁通和线圈电阻压降忽略漏磁通和线圈电阻压降电磁感应定律电磁感应定律设设变压比变压比第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器（二）带载运行（二）带载运行2211NINI22110221110)(NINIINININI 12211NNIIIuiKKNNII112212211 EUEU变流比变流比忽略漏磁通和线圈电阻压降忽略漏磁通和线圈电阻压降前一页 后一页 节目录退出第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器（三）变换阻抗（三

15、）变换阻抗 11IUZZKIUKIKUKuuiu222222前一页 后一页 节目录退出应用变压器阻抗变换作用，可以实现电路阻抗匹配。应用变压器阻抗变换作用，可以实现电路阻抗匹配。第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器二、运行特性二、运行特性 1.1.外特性和电压调整率外特性和电压调整率2.2.损耗和效率损耗和效率002022000100UUUUFeCuPPP222121IRIRehPPCuN2P0P1CuN201112)(-1 PPPPPPpP铜损耗铜损耗铁损耗铁损耗前一页 后一页 节目录退出第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器三、变压器绕组的同极性端三、变压器绕组的同极性端)()(211eeu

16、10u 前一页 后一页 节目录退出1、3或或2、4为同极性端，为同极性端， 用用“”表示，同极性端表示，同极性端也称为同名端。也称为同名端。1、6也为同极性端也为同极性端 绕组极性连接错近似于短路：绕组极性连接错近似于短路： 绕组极性连接正确：绕组极性连接正确：第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器1L1P12L22P33uUUNKUNU1L1P12L2P2333uUUNKUUN1L1P12L2P2333uKUUNUUN前一页 后一页 节目录退出 Y / Y 或或 Y / Y0Y / Y四、三相变压器四、三相变压器第第7章章 磁路和磁路和变压器变压器五、额定值五、额定值1.1.额定电压额定电压 1000 V / 400 V1000 V / 400 V高压一侧的（线）电压高压一侧的（线）电压 低压一侧的（线）电压低压一侧的（线）电压2.2.额定电流额定电流原边接额定电压时原、副边允许长时间通过的原边接额定电压时原、副边允许长时间通过的最大（线）电流。最大（线）电流。3.3.额定容量额定容量4.4.温升温升kV