磁路与变压器的详细原理学习教案

1、会计学1磁路与变压器的详细磁路与变压器的详细(xingx)原理原理第一页，共63页。+NIfNSS51 磁路的基本知识磁路的基本知识磁路分为直流磁路和交流磁路。磁路分为直流磁路和交流磁路。第1页/共62页第二页，共63页。lIFB 第2页/共62页第三页，共63页。3、磁导率、磁导率表示物质导磁性能的物理量表示物质导磁性能的物理量。真空中的磁导率真空中的磁导率0=410-7H/m.相对磁导率相对磁导率r=/0单位：亨单位：亨/米米 H/m第3页/共62页第四页，共63页。 BH 三、铁磁材料三、铁磁材料根据磁导性能的好坏，自然界的物质可分两类：铁根据磁导性能的好坏，自然界的物质可分两类：铁磁性

2、的材料，如铁、钴、镍、钢等；另一类为非铁磁性的材料，如铁、钴、镍、钢等；另一类为非铁磁性的材料，如铜、铝、纸、空气等。磁性的材料，如铜、铝、纸、空气等。第4页/共62页第五页，共63页。第5页/共62页第六页，共63页。非铁磁性的材料没有磁畴结构非铁磁性的材料没有磁畴结构(jigu)，所以不具有磁化结构，所以不具有磁化结构(jigu)。第6页/共62页第七页，共63页。第7页/共62页第八页，共63页。第8页/共62页第九页，共63页。第9页/共62页第十页，共63页。第10页/共62页第十一页，共63页。第11页/共62页第十二页，共63页。lSlHlNI B IlH dSlNI mRF第1

3、2页/共62页第十三页，共63页。mRF 第13页/共62页第十四页，共63页。SlR mSlNIRF mSlR SlEREI 第14页/共62页第十五页，共63页。u(Ni)i ddtNe tNedd （磁通势）（磁通势）eeRi u 第15页/共62页第十六页，共63页。t, sinm )sin(ddddmttNtNe tN cosm )90t(sin2m fN)90(sinm tE mmm444222 fN.fNEE EU (V) 444444mmSfNB.fN.EU 第16页/共62页第十七页，共63页。第17页/共62页第十八页，共63页。第18页/共62页第十九页，共63页。Fe2

4、cosPRIUIP 第19页/共62页第二十页，共63页。 变压器是利用电磁感应原理传输电能或信号的器件，在电变压器是利用电磁感应原理传输电能或信号的器件，在电力系统力系统(din l x tn)和电子线路中应用广泛。和电子线路中应用广泛。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 及负载功率及负载功率因数因数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 S第20页/共6

5、2页第二十一页，共63页。 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降压降压降压降压第21页/共62页第二十二页，共63页。变压器的磁路变压器的磁路(c l)1u2uLZ1i2i单相变压器单相变压器+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22页/共62页第二十三页，共63页。第23页/共62页第二十四页，共63页。第24页/共62页第二十五页，共63页。1u2uLZ1i2i单相变压器单相变压器+一次一次绕组绕

6、组N1二次二次绕组绕组N2铁心铁心第25页/共62页第二十六页，共63页。一次侧接交流电源，一次侧接交流电源，二次侧开路二次侧开路(kil)。0i02i1u+20u+2e+1e+1e+ 11N2N 1u dd11tNe i0 ( i0N1) tNedd 22 空载时，空载时，铁心中主铁心中主磁通磁通是是由一次绕由一次绕组组(roz)磁通势产磁通势产生的。生的。第26页/共62页第二十七页，共63页。根据根据(gnj)KVL：11111EEIRU变压器一次侧等效电路如图变压器一次侧等效电路如图1m1111444Nf.EUEU 由于电阻由于电阻 R1 和感抗和感抗(n kn) X1 (或漏磁通或漏

7、磁通)较小较小,其两端的电压也较小其两端的电压也较小,与主磁电动势与主磁电动势 E1比较可忽略不比较可忽略不计，则计，则1E1R1I1U1E+一次侧一次侧第27页/共62页第二十八页，共63页。t)sin(tNtNm111 dddde tN cosm1 )90t(sinm1 E1m144.4NfE 222111mmfNEE 有效值有效值:同同 理：理：)90t(sinm22 Ee2m244. 4NfE t, sinm 第28页/共62页第二十九页，共63页。KNNEEUU 21212012m220224440Nf.EUU,I 结论：改变匝数比，就能改变输出结论：改变匝数比，就能改变输出(shc

8、h)电电压。压。2222UEIRE2+1u+1e+1e+1N2N+第29页/共62页第三十页，共63页。一次侧接交流电源，一次侧接交流电源，二次侧接负载二次侧接负载(fzi)。1u+1e+1e+ 11N2N 1u dd11tNe tNedd 22 i1 ( i1N1) i1i2 ( i2N2) 有载时，铁心中有载时，铁心中主磁通主磁通是由一是由一次、二次绕组磁次、二次绕组磁通势共同产生通势共同产生(chnshng)的合的合成磁通。成磁通。 2i2+e2+e 2+u2第30页/共62页第三十一页，共63页。2222ZUIZ 1m11 44 4 Nf.EU m10 Nim2211 NiNi+|Z

9、|2i1u2e1i1e1N2N+2u第31页/共62页第三十二页，共63页。一般情况下：一般情况下：I0 (23)%I1N 很小可忽略。很小可忽略。2211 NiNi 所所以以或或2211NINI 2211NINI 所所以以KNNII11221 结论结论(jiln)：一次、二次侧电流与匝数成反比。：一次、二次侧电流与匝数成反比。或：或：221011NiNiNi 22Ni102211NiNiNi 空载空载(kn zi)磁势磁势有载磁势有载磁势第32页/共62页第三十三页，共63页。22IUZ 11IUZ ZKIUKKIKUIUZ22222211 ZKZ2 结论结论(jiln)： 变压器一次侧的等

10、效阻抗模，为二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次侧所带负载的阻抗模的K 2 倍。倍。 1U2U1I2IZ+1U1IZ +第33页/共62页第三十四页，共63页。：信号源信号源IER0RL+108800LL21 RRNNKIE1N2U2ILR2N+第34页/共62页第三十五页，共63页。 W548008008001202L2L0.RRREP 0LRR W1760888001202L2L0.RRREP （2）将负载直接）将负载直接(zhji)接到信号源上时，输出功率为：接到信号源上时，输出功率为：第35页/共62页第三十六页，共63页。6-4变压器的额定值和运行变压器的额定值和

11、运行(ynxng)特性特性一、变压器的额定值一、变压器的额定值第36页/共62页第三十七页，共63页。N2N2NIUSN2N2N3IUSN2N2NIUS容量：容量： 21PP 一次侧输入功率：一次侧输入功率： cos222IUP 输出功率：输出功率： 变压器运行变压器运行时的功率取时的功率取决于负载的决于负载的大小和性质大小和性质SN是指变压器二次侧额定电压和额定电流的乘积是指变压器二次侧额定电压和额定电流的乘积4、额定频率、额定频率第37页/共62页第三十八页，共63页。%100%20220 UUUU)(22IfU 2 U2I2U20I2N2 O是指变压器应接入的电源的频率。我国的是指变压器

12、应接入的电源的频率。我国的工频是工频是50HZ第38页/共62页第三十九页，共63页。 FeCu2212PPPPPP 第39页/共62页第四十页，共63页。KNNIIKNNUU112212121 ABP1u2u1i2iLR1N2N+第40页/共62页第四十一页，共63页。二、小功率二、小功率(gngl)电源变电源变压器压器 在各种仪器设备中提供所需电源电压的变压器，一在各种仪器设备中提供所需电源电压的变压器，一般般(ybn)容量和体积都比较小，称为小功率变压器。为容量和体积都比较小，称为小功率变压器。为了满足不同部件的需要，这种变压器常含有多个二次绕了满足不同部件的需要，这种变压器常含有多个二

13、次绕组，可从二次侧获得多个不同的电压。组，可从二次侧获得多个不同的电压。各绕组各绕组(roz)所环链的主磁通都所环链的主磁通都是相同的，故各绕组是相同的，故各绕组(roz)之间之间的变压比仍等于各匝数之比。的变压比仍等于各匝数之比。112323112222112121UNNUUNNUUNNU第41页/共62页第四十二页，共63页。323232222212121ZUIZUIZUI321,zzz当各二次绕组分别接入负载阻抗当各二次绕组分别接入负载阻抗后，二次侧电流分别为后，二次侧电流分别为与双绕组变压器相似当与双绕组变压器相似当电源电源(dinyun)电压和电压和频率不变时，主磁通保频率不变时，主

14、磁通保持不变，故磁通势保持持不变，故磁通势保持不变即：不变即：231232212221121111023232222212111.INNINNINNINININININI第42页/共62页第四十三页，共63页。 AXax Aax 同极性端用同极性端用“”表示表示。增加增加+ 第43页/共62页第四十四页，共63页。联接联接(lin ji) 23 Nf.Um2444220 NN1324 NN1324 联接联接 13， 2 4ii Nf.U444110m 当电源电压为当电源电压为220V时：时：220u+110u+电源电压为电源电压为110V时：时：第44页/共62页第四十五页，共63页。axAa

15、AXUUU、测量：测量： 若若 说明说明 A 与与 x 或或 X 与与 a 是是同极性端同极性端.axAXAaUUU axAXAaUUU VaAXxVAXu+第45页/共62页第四十六页，共63页。Xx电流表电流表+_A a+SAXax+_S2e+第46页/共62页第四十七页，共63页。ABCXYZabczyx高压高压(goy)绕组：绕组：A-X B-Y C-ZX、Y 、Z ：尾端：尾端A、B、C ：首端首端低压绕组：低压绕组：a-x b-y c-za、b、c：首端：首端x、y、z：尾端：尾端/000YYYYYYYY、：高压绕组接法高压绕组接法低压绕组接法低压绕组接法:YY0/三相配电变压器三

16、相配电变压器: Y/动力供电系统（井下照明）动力供电系统（井下照明）: Y0/第47页/共62页第四十八页，共63页。A311PUU CB1UKUU312P bKUU12 ca+KUUUUUU 2P1P2P1P2133第48页/共62页第四十九页，共63页。A311PUU CB1UKUUU312P2 abc+KUUUUUUPPPP333212121 第49页/共62页第五十页，共63页。电压表电压表被测电压被测电压(diny)=电压电压(diny)表读数表读数 N1/N2VR N1（匝数多（匝数多）保险丝保险丝 N2（匝数少（匝数少）u（被测电压）（被测电压）四、仪用互感器四、仪用互感器第50

17、页/共62页第五十一页，共63页。电流表电流表被测电流被测电流(dinli)=电流电流(dinli)表读数表读数 N2/N1（被测电流）（被测电流）ARi1i2第51页/共62页第五十二页，共63页。A 14440031010033N2NN2 USIA 629600031010033N1NN1.USI 第52页/共62页第五十三页，共63页。0033CuFe22119724006001010010100.PPPP 00332169724002160010100211010021. 2 第53页/共62页第五十四页，共63页。第54页/共62页第五十五页，共63页。第55页/共62页第五十六页，

18、共63页。 NSS2727810810F第56页/共62页第五十七页，共63页。tsinm0 BB tcos2F21F21tsinFtsin 810810f222727mmmMSSN 1610F21tfT1F27T0SdMmO第57页/共62页第五十八页，共63页。第58页/共62页第五十九页，共63页。第59页/共62页第六十页，共63页。M3 第60页/共62页第六十一页，共63页。NSm6 .632105 . 2)102 . 0161021610F423727（例：一个交流电磁铁，励磁绕组的额定电压例：一个交流电磁铁，励磁绕组的额定电压U=380V，频率，频率f=50HZ，匝数，匝数 N=8650，铁心，铁心面积面积2。求此电磁铁的平均。求此电磁铁的平均(pngjn)电磁吸力电磁吸力。主磁通的最大值主磁通的最大值WbfNUm3102 . 086505044. 438044. 4电磁电