第六章：磁路与铁心线圈电路

1、返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页2/79返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页3/79 在很多电工设备（如变压器、电机、电磁铁、电在很多电工设备（如变压器、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，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。才能对以上电工设备进行全面分析。 在电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材在电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材料做成一定形状的铁心。铁心的磁导率比周围空气料做成一定形

2、状的铁心。铁心的磁导率比周围空气或其他物质的磁导率高得多，或其他物质的磁导率高得多，磁通的绝大部分经过磁通的绝大部分经过铁心形成闭合通路，磁通的闭合路径称为磁路。铁心形成闭合通路，磁通的闭合路径称为磁路。返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页4/79四极直流电机和交流接触器的磁路四极直流电机和交流接触器的磁路返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页5/79返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页6/79 H/m10470 HBmHmsmAsVmAmWb2 /位位的的单单0r 返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页7/79返回返

3、回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页8/79返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页9/79返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页10/79返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页11/79返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页12/79返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页13/79lAlBHlNI IlHd d返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页14/79mRF 式中：式中：F = NI 为磁通势，由其产生磁通；为磁通势，由其产生磁通； Rm 为磁阻，表示磁路对磁通的阻碍

4、作用；为磁阻，表示磁路对磁通的阻碍作用； l 为磁路的平均长度；为磁路的平均长度； A为磁路的截面积。为磁路的截面积。 若某磁路的磁通为若某磁路的磁通为 ，磁通势为磁通势为F ，磁阻为，磁阻为Rm，AlNI mRF 则则返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页15/79RmRm返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页16/79返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页17/79nnlHlHlHNI 2211 niiilHNI1 ,lH,lH2211返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页18/79 AB , . , AB , ABn

5、n 2211 niiilHNI1返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页19/79 NHlIA5 .13A30045. 09000 NHlIA39. 0A30045. 0260 返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页20/79返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页21/79 lcm2 .39cm21510 A195A102 . 02 .39500211 )(lH A/m102 . 7A/m1049 . 057000 BH 返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页22/79A1635A)1951440(110 lHHNI A14

6、40A102 . 0102 . 7250 H 163511635 ININ返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页23/79返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页24/79u)( Nii ddtNe tNedd (磁通势磁通势)tiLdd 常常数数 iNL返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页25/79eeRi u )(ddetiLRi )()(EEIRU )(jEIXIR 返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页26/79t, sinm )sin(ddddmttNtNe tN cosm )90(sin2m tfN )90(s

7、inm tE mmm4.44222fNNfEE EU (V) 444444mmAfNB.fN.EU 返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页27/79返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页28/79返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页29/79Fe2cosPRIUIP 返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页30/79返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页31/792Fe0IPR 2Fe0IQX IUIUXRZ 20200返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页32/791140422010

8、0cos.UIP 554220 IUZ 0R IPRRR 25. 64100220022220X6 .5425. 655XXX RZ返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页33/7922cm5 .27cm91. 02 .30 A 3001052721504442204444m .AfB.UNA1A3002106070022m NlHI 返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页34/79 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

9、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 A返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页35/79 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降压降压降压降压返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页36/79返回返回退出退出章目

10、录章目录 上一页上一页 下一页下一页37/79高燃点全密封变压器高燃点全密封变压器 返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页38/79返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页39/79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铁心铁心单相变压器单相变压器返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页40/79一次一次绕组绕组N1二次二次绕组绕组N2铁心铁心单相变压器单相变压器返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页41/79(1) 空载运

11、行情况空载运行情况一次侧接交流电源，一次侧接交流电源，二次侧开路。二次侧开路。 1 dd011tiLe 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磁通势组磁通势产生的。产生的。返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页42/79(2) 带负载运行情况带负载运行情况 一次侧接交流电源，一次侧接交流电源，二次侧二次侧。i2 ( i2N2) 1 dd111tiLe 2 dd2tiLe22 有载时，铁心有载时，铁心中主磁通中主磁通 是是由一次、二次由一次、二次绕组磁通势共绕组磁通势共同产生的合成同产生的合成磁通。磁通。返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一

12、页下一页43/79)sin(ddddm111ttNtNe tN cosm1 )90(sinm1 tE 1m144.4NfE 222m1m11 fNEE )90(sinm22 tEe 2m244. 4NfE t, sinm 返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页44/79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 绕组电阻绕组电阻 R1 和漏磁通较小和漏磁通较小, 其其两端的电压也较小两端的电压也较小, 忽略不计忽略不计, 则则2m220224440Nf.EUU,I KNNEEUU 2121201结论：改变匝数比，就能改变输出电压。结论

13、：改变匝数比，就能改变输出电压。返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页45/79返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页46/79返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页47/79高压绕组：高压绕组：U2、 V2 、 W2 末端末端U1、 V1 、 W1 首端首端低压绕组：低压绕组：u1 、v1 、w1 首端首端u2 、v2 、w2 末端末端/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0/YY 三相配电变压器三相配电变压器 Y / 动力供电系统（井下照明）动力供电系统（井下照明）/0Y 返回返回退出退出章目录章目

14、录 上一页上一页 下一页下一页48/79 高压侧接成高压侧接成Y形，相电压只有线电压的形，相电压只有线电压的 ，可以，可以降低每相绕组的绝缘要求。降低每相绕组的绝缘要求。3/ 1KUUUUUU 2P1P2P1P213311u1K返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页49/79KUUUUUU3332P1P2P1P21 低压侧接成低压侧接成 形，相电流只有线电流的形，相电流只有线电流的 ，可以，可以减小每相绕组的导线截面。减小每相绕组的导线截面。3/ 1U1V1W1u1v1w1返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页50/79m10 Nim2211 NiNi1m1

15、1 44 4 Nf.EU 一次侧接交流电源，一次侧接交流电源，二次侧二次侧。102211NiNiNi 返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页51/79一般情况下，一般情况下， I0 为为 10%I1N 以内，很小可忽略。以内，很小可忽略。2211NINI 或或KNNII11221 结论：一次、二次电流与匝数成反比。结论：一次、二次电流与匝数成反比。或或 221011NININI 102211NiNiNi 2211 NINI 所以所以返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页52/79ZKZ2 结论：结论： 变压器一次侧的等效阻抗模，为二次侧所变压器一次侧的等效阻

16、抗模，为二次侧所带负载的阻抗模的带负载的阻抗模的K 2 倍。倍。 11IUZ ZKIUKKIKU222222 返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页53/79 有一台额定容量为有一台额定容量为50 kVA、额定电压为、额定电压为 3300/220V的变压器，高压绕组为的变压器，高压绕组为 6000匝匝, 试求：试求：( (1) )低压绕组匝数；低压绕组匝数；( (2) )高压侧和低压侧额定电流高压侧和低压侧额定电流; ( (3) )当当一次侧保持额定电压不变一次侧保持额定电压不变, 二次侧达到额定电流二次侧达到额定电流, 输出功输出功率为率为39kW, 功率因数为功率因数为

17、cos = 0.8 时的二次电压时的二次电压 U2。 (1)N2=N1U2NU1N= 4006 000 2203 300=( (3) ) P = U2I2Ncos I2N = K I1N =6 00040015.2 A = 228 API2N cos U2=391032280.8= V = 214 VSNU1N( (2) )I1N =A = 15.2 A=50 1033 30021N2N1NNUU 返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页54/79108800LL21 RRNNK如图如图, 交流信号源的电交流信号源的电动势动势 E= 120V,内阻内阻R0=800 ,负负载为扬

18、声器，其等效电阻为载为扬声器，其等效电阻为RL=8 。要求。要求: (1)当当RL折算到一折算到一次侧的等效电阻次侧的等效电阻 时，时，求变压器的匝数比和信号源输求变压器的匝数比和信号源输出的功率；（出的功率；（2）当将负载直）当将负载直接与信号源连接时接与信号源连接时,信号源输信号源输出多大功率？出多大功率？0LRR 返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页55/79W5 . 4W8008008001202L2L0 RRREP 。0LRR W176. 0W8880012022L0 RRREPL (2) ，返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页56/79 变压

19、器额定容量变压器额定容量(kVA)S: 三相三相D: 单相单相 返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页57/79 返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页58/79 N1N1N2N2NIUIUS N1N1N2N2N33IUIUS N1N1NIUS 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性质性质返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页59/79122222)。%100%20220 UUUU)(22IfU 2 U2I2U20I2

20、N2 O返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页60/79FeCu2212PPPPPP 输出功率输出功率输入功率输入功率返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页61/79AXax 同极性端用同极性端用“”表示表示。增加增加+ Aax+ 返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页62/79连接连接 2和和3 NfU244. 4220m 连接连接 1和和3， 2和和4 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NN1324NN1324 ii返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页

21、下一页下一页63/79两个线圈中的磁通抵消两个线圈中的磁通抵消原因：原因：电流电流 很大很大11Rui 1111eiuR 感应电势感应电势0 e 返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页64/79axAaAXUUU、测量：测量：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 VVAXu+axAXAaUUU 若若aAXx返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页65/79KNNIIKNNUU112212121 返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页66/79被测电压被测电压=电压表读数电压表读数 N1/N2其中：其中：一次电压一次电压U1N是是电网的额定电压电网的额定电压, ,且已且已标准化标准化(如如10, ,35, 110，220, ,330, ,500kV等等), 二次电压二次电压U2N一般设计一般设计为为100V。U1N / U2N = K返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页67/79被测电压被测电压=电压表读数电压表读数 N1/N2返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页68/79JDZ-15电压互感器电压互感器 JDZ2