电工电子技术基础-电子教案电工电子技术第4章磁路和变压器ppt课件

1、第第1章章第第1章章+(a) 电磁铁的磁路 (b) 变压器的磁路 (c) 直流电机的磁路 实践电路中有大量电感元件的线圈中有铁心。线实践电路中有大量电感元件的线圈中有铁心。线圈通电后铁心就构成磁路，磁路又影响电路。因此电工圈通电后铁心就构成磁路，磁路又影响电路。因此电工技术不仅有电路问题，同时也有磁路问题。技术不仅有电路问题，同时也有磁路问题。第第2页页iu电路部分电路部分磁路部分磁路部分 f 在铁芯中激发按正在铁芯中激发按正弦规律变化，沿铁芯弦规律变化，沿铁芯闭合的任务磁通闭合的任务磁通。 均匀磁场中磁通均匀磁场中磁通 等于磁感应强度等于磁感应强度B与与垂直于磁场方向的面积垂直于磁场方向的面

2、积S的乘积，单位是韦的乘积，单位是韦伯伯(Wb)。BS1Wb=108Mx第第2页页 磁导率磁导率表示物质的导磁性能，单位是表示物质的导磁性能，单位是亨亨/米米(H/m)。真空的磁导率：真空的磁导率：H/m10470 非铁磁物质的磁导率与真空极为接近，铁磁物质非铁磁物质的磁导率与真空极为接近，铁磁物质的磁导率远大于真空的磁导率。的磁导率远大于真空的磁导率。无量纲）（r0r 物质磁导率与真空磁导率的比值。物质磁导率与真空磁导率的比值。第第2页页第第2页页 1. 磁感应强度磁感应强度B是表征磁场中某点强弱和是表征磁场中某点强弱和方向的物理量。方向的物理量。B的大小与磁场周围介质的大小与磁场周围介质的

3、磁导率的磁导率有关；有关； 2. 磁场强度磁场强度H是表征电流的磁场强弱和方是表征电流的磁场强弱和方向的物理量。向的物理量。H的大小与磁场周围介质的的大小与磁场周围介质的磁导率磁导率无关。无关。磁路的截面积。磁路的长度；其中SlSlRRINRFmmm: 第第2页页 铁磁资料内部往往有相邻的几百个分子铁磁资料内部往往有相邻的几百个分子电流圈流向一致，因此在这些极小的区域内电流圈流向一致，因此在这些极小的区域内就构成了一个个天然的磁性区域就构成了一个个天然的磁性区域磁畴。磁畴。 铁磁资料内部的铁磁资料内部的磁畴陈列杂乱无章，磁畴陈列杂乱无章，磁性相互抵消，因此磁性相互抵消，因此对外不显示磁性。对外

4、不显示磁性。 铁磁资料之所以具有高导磁铁磁资料之所以具有高导磁性，是由于在它们的内部具有一性，是由于在它们的内部具有一种特殊的物质构造种特殊的物质构造磁畴。磁畴。磁畴是怎样磁畴是怎样构成的？构成的？ 磁畴因受外磁磁畴因受外磁场作用而顺着外磁场作用而顺着外磁场的方向发生归顺场的方向发生归顺性重新陈列，在内性重新陈列，在内部构成一个很强的部构成一个很强的附加磁场。附加磁场。第第2页页磁滞回线中磁滞回线中H为为零时零时B并不为零并不为零 的景象阐明铁的景象阐明铁磁资料具有剩磁资料具有剩磁性。磁性。BH0cbaoa段是线性段段是线性段ab段是上升段段是上升段bc段是磁化曲线的膝部段是磁化曲线的膝部C点

5、以后是饱和段点以后是饱和段起始磁化起始磁化曲线反映曲线反映了什么？了什么？起始磁化曲线的起始磁化曲线的ab段反映了铁磁资料的段反映了铁磁资料的高导磁性；高导磁性；c点以后阐明铁磁资料具有点以后阐明铁磁资料具有磁饱和性。磁饱和性。磁滞回线中磁滞回线中B的变化总的变化总是落后于是落后于H的变化阐明的变化阐明铁磁资料具有磁滞性；铁磁资料具有磁滞性；铁磁资料反复磁化一周铁磁资料反复磁化一周所构成的曲线称为磁滞所构成的曲线称为磁滞回线。回线。第第2页页 铁心线圈中经过交变电流时，铁心线圈中经过交变电流时，H的大的大小和方向都会改动，铁心在交变磁场中反复磁化的过小和方向都会改动，铁心在交变磁场中反复磁化的

6、过程中，程中，B的变化总是滞后于的变化总是滞后于H的变化，这种景象称为磁的变化，这种景象称为磁滞性；当滞性；当H减为零时减为零时B并不为零。并不为零。 磁导率可达102104，由铁磁资料组成的磁路磁阻很小，在线圈中通入较小的电流即可获得较大的磁通。 B不会随H的加强而无限加强，H增大到一定值时，B不能继续加强。第第2页页 涡流在铁芯中呵斥的热量损耗。 根据电流的热效应，涡流经过铁芯将使铁芯发热，严重时会呵斥设备烧损。 铁磁资料反复磁化时，内部磁畴的极性取向随着外磁场的交变来回翻转，在翻转的过程中，由于磁畴间相互摩擦而引起的能量损耗称为磁滞损耗。在交变磁场作用下，整块铁芯中产在交变磁场作用下，整

7、块铁芯中产生的旋涡状感应电流称为涡流。生的旋涡状感应电流称为涡流。涡流对电涡流对电气设备有气设备有何影响？何影响？为减小涡流损耗，常用硅钢片叠为减小涡流损耗，常用硅钢片叠压制成电机电器的铁芯。压制成电机电器的铁芯。第第2页页 具有具有 磁导率极高、磁化后只需正、负两个饱和形状特磁导率极高、磁化后只需正、负两个饱和形状特点的铁磁资料。矩磁资料适用于制造各类存储器记忆元件的磁芯。点的铁磁资料。矩磁资料适用于制造各类存储器记忆元件的磁芯。 具有具有 磁导率不太高、但一经磁化、能保管很大的剩磁磁导率不太高、但一经磁化、能保管很大的剩磁且不易去磁且不易去磁 特点的铁磁资料。硬磁资料适用于制造各种人造磁体

8、。特点的铁磁资料。硬磁资料适用于制造各种人造磁体。 具有具有 磁导率很高、易磁化、易去磁磁导率很高、易磁化、易去磁 特点的铁磁资料。特点的铁磁资料。软磁资料适用于制造各种电机电器的铁心。软磁资料适用于制造各种电机电器的铁心。第第2页页 由主磁通原理可知，发活力械缺点时电源电压由主磁通原理可知，发活力械缺点时电源电压和电源频率并没有发生变化，因此磁路中的主磁通和电源频率并没有发生变化，因此磁路中的主磁通应根本维持不变。应根本维持不变。例：例： 一个交流电磁铁，由于机械缺点呵斥通电后不一个交流电磁铁，由于机械缺点呵斥通电后不能吸合，结果把线圈烧坏，试分析缘由。能吸合，结果把线圈烧坏，试分析缘由。分

9、析分析 根据磁路欧姆定律根据磁路欧姆定律：mRiN 由式可得：交流电磁铁由于卡住而不能吸合，空气隙增由式可得：交流电磁铁由于卡住而不能吸合，空气隙增大呵斥磁路中的磁阻大大添加，而主磁通又要维持不变，因大呵斥磁路中的磁阻大大添加，而主磁通又要维持不变，因此电流此电流 i 将大大添加，结果使线圈烧损。将大大添加，结果使线圈烧损。 铁损包括磁滞损耗和涡流损耗。铁损不仅呵斥能量损耗，还可呵斥电机、电器的铁芯发热，假设发热严重时将呵斥设备绝缘的永久性损坏。何谓铁损何谓铁损？铁损对？铁损对电器有何电器有何影响？影响？第第2页页例例：有一铁心线圈，接到V 220U、Hz 50f的交流电源上，测得电流A 2I

10、，功率 W50P。（1）不计线圈电阻及漏磁通，试求铁心线圈等效电路的Ro及Xo；（2）若线圈电阻1R，试计算该线圈的铜损及铁损。解解：（1）由cosUIP，得：5 .83222050arccosarccosUIP阻抗：3 .1095 .125 .831105 .832220oojIUjXRZ5 .12oR，3 .109oX（2）铜损： W41222CuRIP铁损： W46450CuFePPP或： W46) 15 .12(22o2FeRIP第第2页页TrN1i 10u1AXN2|ZL|ZL|u20Saxx由硅钢片叠由硅钢片叠压制成的变压制成的变压器铁心磁压器铁心磁路。路。变压器变压器一次侧一次侧

11、绕组绕组原边原边变压器变压器二次侧二次侧绕组绕组副边副边变压器图变压器图形符号形符号 变压器是一种能变换电压、变换电流、变换阻抗的变压器是一种能变换电压、变换电流、变换阻抗的“静止电气静止电气设备。变压器在传送电能的过程中频率不变。设备。变压器在传送电能的过程中频率不变。1. 变压器的根本构造变压器的根本构造第第2页页N1i 10u1AXN2|ZL|ZL|u20Saxx 变压器的一次侧接电源，二次侧开变压器的一次侧接电源，二次侧开路，这种运转形状称为空载。路，这种运转形状称为空载。变压器空载时原边电流变压器空载时原边电流 i10很小，在铁很小，在铁心磁路中产生按正弦规律变化的磁通心磁路中产生按

12、正弦规律变化的磁通，当，当穿过两线圈时，分别感应电压：穿过两线圈时，分别感应电压：m2M2m1L144. 444. 4fNUfNUm2M220m1L1144.444.4fNUUfNUU 变压器原、副边电压变压器原、副边电压与感应电压的关系为：与感应电压的关系为： 变压器原、副边电压变压器原、副边电压与感应电压的关系为：与感应电压的关系为：kNNfNUUUUML21m2m1212014.44fN44. 4 其中其中k 称为变压器的变比。称为变压器的变比。显然：变压器经过改动原、显然：变压器经过改动原、副边的匝数即可变换电压。副边的匝数即可变换电压。第第2页页2变压器的负载运转与变换电流作用变压器

13、的负载运转与变换电流作用 变压器的一次侧接电源，二次侧与变压器的一次侧接电源，二次侧与负载接通，这种运转形状称为负载运转。负载接通，这种运转形状称为负载运转。 变压器负载运转时由于副边电流存变压器负载运转时由于副边电流存在的去磁作用，因此原边电流由在的去磁作用，因此原边电流由 i10增增大至大至i1。原边磁动势添加的数值恰好等。原边磁动势添加的数值恰好等于二次侧负载所需求的磁动势。即：于二次侧负载所需求的磁动势。即：2211011NININI221121 IUIUPP或： 变压器在能量传送的变压器在能量传送的过程中损耗甚小，因此：过程中损耗甚小，因此：因此：因此：kNUUII1N121221

14、其中其中1/k 称为变压器的变称为变压器的变流比。显然：变压器在改流比。显然：变压器在改动电压的同时也改动了电动电压的同时也改动了电流，即变压器还可以变换流，即变压器还可以变换电流。电流。N1i1u1AXN2|ZL|ZL|u2Saxi2第第2页页 知某收音机输出变知某收音机输出变压器的原边匝数为压器的原边匝数为600,副边副边匝数为匝数为30,原边原接有原边原接有16的扬声器，现要改接成的扬声器，现要改接成4 扬声器，求扬声器，求N2应改为多少应改为多少？3变压器的变换阻抗作用变压器的变换阻抗作用 变压器的副边所接负载为变压器的副边所接负载为|ZL|，原边，原边输入阻抗为输入阻抗为Z1时，有：

15、时，有：把变压比和变流比公式代入可得：把变压比和变流比公式代入可得：；22LIUZL222222111ZkIUkkIkUIUZ 变压器的阻抗变换作变压器的阻抗变换作用常用于电子电路中。用常用于电子电路中。例如：例如：匝所以：则，扬声器后改接成解：1540600 40 160046400 464001620 2030600122L2L2121kNNkkZZkZNNkN1i1u1AXN2|ZL|ZL|u2Saxi2111IUZ 第第2页页例例：设交流信号源电压V 100U，内阻800oR，负载8LR。（1）将负载直接接至信号源，负载获得多大功率？（2）经变压器进行阻抗匹配，求负载获得的最大功率是多

16、少？变压器变比是多少？解解：（1）负载直接接信号源时，负载获得功率为： W123. 08880010022o2LLLRRRURIP（2）最大输出功率时，LR折算到原绕组应等于800oR。负载获得的最大功率为： W125. 380080080010022o2maxLLLRRRURIP变压器变比为：108800RLo21RNNk第第2页页u2U2Ni2I 2N0cos(-2)=0.8超前超前cos2=1cos2=0.8滞后滞后%100%20N220UUUU1损耗损耗222121CuFeCu RIRIPPPP其中：第第2页页讯号式温度计吸湿计储油柜平安气道油表气体继电器高压套管低压套管分接开关油箱铁

17、芯绕组放油阀门第第2页页低损耗系列产品低损耗系列产品额定容量额定容量KVA高压绕组额定电压高压绕组额定电压KV额定容量：三相变压器的总容量：额定容量：三相变压器的总容量：SN=3I2NU2N额定电压：原、副边额定值均指线电压数值。额定电压：原、副边额定值均指线电压数值。额定电流：额定电流：I1N、I2N均指原、副边线电流值均指原、副边线电流值。axAX由同一电流感应的电动势，极性由同一电流感应的电动势，极性一直坚持一致的端子为同名端。一直坚持一致的端子为同名端。电流同时由同名端流入或流电流同时由同名端流入或流出时，它们所产生的磁场相出时，它们所产生的磁场相互加强，反之相互减弱。互加强，反之相互

18、减弱。第第2页页S闭合时：毫伏表指示闭合时：毫伏表指示正值，那么正值，那么1和和3是同极是同极性端，假设指针反偏，性端，假设指针反偏，那么那么1和和4是同极性端。是同极性端。S翻开时指针偏转情况翻开时指针偏转情况相反。相反。先将两线圈的一对端子先将两线圈的一对端子相联，构成串联衔接。相联，构成串联衔接。U13=U12U34时，时，1和和3是同极性端；是同极性端； U13=U12U34时，时，1和和4是同极性端。是同极性端。3412S US34uS12第第2页页 三相变压器的联接组别较多，为了制造和运用的三相变压器的联接组别较多，为了制造和运用的方便，国家规范规定，三相双绕组电力变压器的规范方便

19、，国家规范规定，三相双绕组电力变压器的规范联接组别有五种：联接组别有五种：Y Y，yn0yn0；YNYN，y0y0；Y Y，y0y0；Y Y，d11d11；YNYN，d11d11。其中大写字母。其中大写字母Y Y表示高压绕组为星形联接方表示高压绕组为星形联接方式，后面加式，后面加N N表示带有中线；小写字母表示带有中线；小写字母y y或或d d，表示低压，表示低压绕组联接为星形或三角形，星形有中线引出时，后面绕组联接为星形或三角形，星形有中线引出时，后面加字母加字母n n0 0表示指表示指0 0点。点。 abcxyzabcaUcUbUcUbUaUAUABCXYZCABBUCUAUBUCUABU

20、第第2页页ACBacbNACBacbNACBacbN将两台或两台以上将两台或两台以上变压器的原、副绕变压器的原、副绕组分别并联到原边组分别并联到原边和副边的公共母线和副边的公共母线上，共同向负载供上，共同向负载供电的方式，称为变电的方式，称为变压器的并联运转。压器的并联运转。1.并联运转的变压器，其衔接组别标号必需一样；并联运转的变压器，其衔接组别标号必需一样；2.并联运转的变压器，其变比该当相等；并联运转的变压器，其变比该当相等；3.并联运转的变压器，其短路电压该当相等。并联运转的变压器，其短路电压该当相等。第第2页页kNNUU2121kNNII11221u1u2自耦变压器的任务原理和普通双

21、自耦变压器的任务原理和普通双绕组变压器一样，因此变比一样绕组变压器一样，因此变比一样自耦变压器也称为自耦调压器自耦变压器也称为自耦调压器，它的最大特点就是可以经过，它的最大特点就是可以经过转动手柄来获得原、副边所需转动手柄来获得原、副边所需求的各种电压。求的各种电压。u1u2自耦变压器的电路图符号自耦变压器的电路图符号第第2页页u1u26080Vi2手柄手柄电抗器电抗器变压器变压器可动铁心可动铁心焊钳焊钳2530V工件工件第第2页页 3. 为了顺应不同的焊接要求，要求电焊变压器的焊为了顺应不同的焊接要求，要求电焊变压器的焊接电流可以在较大的范围内进展调理，而且任务电流要比接电流可以在较大的范围内进展调理，而且任务电流要比较稳定。较稳定。 1. 具有较高的起弧电压。起弧电压应到达具有较高的起弧电压。起弧电压应到达6070V，额定负载时约为额定负载时约为30V； 2. 起弧以后，要求电压可以迅速下降，同时在短路时起弧以后，要求电压可以迅速下降，同时在短路时如焊条碰到工件上，副边输出电压为零次级电流也不如焊条碰到工件上，副边输出电压为零次级电流也不要过大，普通不超越额定值的两倍。也就是说，电焊变压要过大，普通不超越额定值的两倍。也就是说，电焊变压器要具