中职教育-电工技术高教版课件：第六章第二、三、四节席时达-编.课件

第二节交流铁心线圈电路一、电磁关系二、功率损耗2第二节交流铁心线圈电路铁心线圈直流铁心线圈交流铁心线圈

直流铁心线圈：由直流电励磁，磁通恒定，线圈中的电流由外加电压和线圈本身的电阻决定，功率损耗只有线圈电阻R上的损耗，分析比较简单。

交流铁心线圈：由交流电励磁，磁通是交变的，其电磁关系和功率损耗比较复杂。概述3第二节交流铁心线圈电路一、电磁关系

–+e–+e

+–uNi（磁通势）

主磁通

：通过铁心闭合的磁通(大部分)。

漏磁通

：经过空气闭合的磁通(很小部分)。线圈铁心

与i不是线性关系。4第二节交流铁心线圈电路

–+e–+e

+–uNi

与i成线性。漏磁电感:

与i不成线性。主磁电感L不是常数，随激励电流而变。铁心线圈是非线性电感元件根据基尔霍夫定律

线圈电阻

R

和漏感抗X

较小，所产生的电压降Ri和漏磁通电动势e

与主磁电动势E相比可忽略则有：5第二节交流铁心线圈电路设主磁通则有效值则有

–+e–+e

+–uNi6第二节交流铁心线圈电路式中：Em是铁心中磁感应强度的最大值，单位[T]。

S是铁心截面积，单位[m2]。可见，外加电压的相位超前于铁心中磁通900，而外加电压的有效值为：

当线圈匝数N、外加电压U和频率ƒ一定时，铁心中的磁通最大值Φm将保持不变Φm单位是韦[伯]（Wb）。f单位是赫[兹]（Hz）。7第二节交流铁心线圈电路二、功率损耗第1种：铜损（

Pcu）

线圈电阻R上的功率损耗称铜损，用

Pcu表示。

Pcu=RI2第2种：铁损（

PFe）

铁心内的功率损耗称铁损，用

PFe

表示。

+–ui

交流铁心线圈的功率损耗:铜损铁损磁滞损耗涡流损耗铁损（

PFe）8第二节交流铁心线圈电路（一）磁滞损耗（

Ph）由磁滞产生的铁损称为磁滞损耗（

Ph）。

1.大小

单位体积内的磁滞损耗正比于磁滞回线的面积。OHB

2.产生原因铁磁材料内部磁畴反复转向，磁畴间相互摩擦引起铁心发热所造成的损耗。

3.减少磁滞损耗的措施

选用软磁材料制作铁心。9第二节交流铁心线圈电路（二）涡流损耗（

Pe）

2.涡流损耗:

涡流使铁心发热所产生的功率损耗。

1.涡流：交变磁通在铁心内产生的感应电动势和电流。感应电流在垂直于磁通的平面内呈螺旋状。涡流10第二节交流铁心线圈电路3.减少涡流损耗措施

①提高铁心的电阻率，减小涡流。②铁心用彼此绝缘的硅钢片叠成，把涡流限制在较小的截面内。交流铁心线圈电路的功率损耗为：综上所述：硅钢片第三节电磁铁一、直流电磁铁二、交流电磁铁12第三节电磁铁五、电磁铁（一）概述

电磁铁是利用通电线圈铁心吸引衔铁而工作的一种电器。

电磁铁又是构成各种电磁型开关、电磁阀门和继电器的基本部件

常用来操纵、牵引机械装置，或保持某种机械零件、工件于固定位置。13（二）基本结构铁心衔铁衔铁

有时是机械零件、工件充当衔铁。FFFF线圈线圈衔铁铁心线圈铁心线圈铁心衔铁第三节电磁铁14根据使用电源类型分为：直流电磁铁：用直流电源励磁。交流电磁铁：用交流电源励磁。

工作时，线圈通入励磁电流，在铁心中产生磁场，衔铁被吸引。（四）工作原理（三）分类断电时，磁场消失，衔铁即被释放。第三节电磁铁15

电磁铁线圈通电后，铁心吸引衔铁的力。Φ：空气隙中的磁通，单位是特[斯拉]。

S：空气隙的有效面积，单位是平方米。2.直流电磁铁

随衔铁的吸合，空气隙变小，磁阻减小，磁通增大。所以，直流电磁铁的吸合后的电磁力比吸合前大。计算公式:1.电磁吸力单位：牛[顿](N)

第三节电磁铁163.交流电磁铁

交流电磁铁中磁场是交变的，电磁力大小也随时间而变。则吸力瞬时值为：吸力的波形吸力平均值为：tFmfO

交流电磁铁在吸合衔铁过程中，电磁吸力平均值不变。第三节电磁铁17

由于电磁吸力是脉动的，会引起衔铁振动，产生噪声。

通常在磁极的部分端面上套一个短路铜环，穿过铜环的磁通Φ1产生的感应电流，将阻碍Φ1的变化。于是Φ1和Φ2间产生相位差，使这两部分电磁引力不会同时为零（或达最大值），减弱了衔铁的振动，降低了噪声。未穿过铜环的磁通穿过铜环的磁通第三节电磁铁18直流电磁铁与交流电磁铁的特点比较直流电磁铁交流电磁铁铁心结构整块软钢制成，无短路环硅钢片叠成，有短路环吸合过程电流不变，吸力增大吸力基本不变，电流减少吸合后无振动有轻微振动吸合不好时线圈不会过热线圈会过热，可能烧毁第三节电磁铁第四节变压器的结构和工作原理一、变压器的结构二、变压器的工作原理20第四节变压器的结构和工作原理概述

变压器：利用电磁感应原理传输电能或信号的器件，具有变压、变流、变阻抗和隔离的作用。

应用：电力系统中远距离输电；实验室中改变电源电压；测量上扩大对交流电压、电流的测量范围；在电子设备中提供多种电压等。

种类：：种类很多，大小悬殊，用途各异，但基本结构和工作原理相同。21一、变压器的结构铁心：由硅钢片叠成厚0.35mm至0.5mmi1+–u1i2+–u2二次绕组N2变压器的符号结构示意图N1一次绕组

一次、二次绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合。第四节变压器的结构和工作原理22几种常见的铁心形状第四节变压器的结构和工作原理23按铁心和绕组的组合方式来分心式壳式第四节变压器的结构和工作原理24（一）空载运行

一次绕组接上交流电源，二次绕组侧开路，这种运行状态称为空载运行。+–+–

i0(i0N1)

1空载时，铁心中主磁通

是由一次绕组磁通势产生的i10i2=0+–u20+–u1二、变压器的工作原理+–

1第四节变压器的结构和工作原理25K为变压比根据交流磁路的分析可得：+–

1

电压变换作用：改变匝数比，就能改变输出电压+–+–

i10i2=0+–u20+–u1略去漏磁通影响第四节变压器的结构和工作原理26可见，变压器空载运行时：

1.一、二次绕组上电压的比值等于两者的匝数比。

2.一、二次绕组匝数不同时，变压器就可以把某一数值的交流电压变换成同频率的另一数值的电压，这就是变压器的电压变换作用。

3.当一次绕组匝数N1比二次绕组匝数N2多时，K＞1，此为降压变压器；反之，若N1＜N2，K＜1，则为升压变压器。第四节变压器的结构和工作原理27[例6-3-1]

变压器铁心截面积为150cm2，铁心中磁感应强度的最大值不能超过1.2T，若要用它把6000V工频交流电变换为230V的同频率交流电，则应配多少匝数的一、二次绕组？解:

铁心中磁通的最大值一次绕组的匝数为二次绕组的匝数为第四节变压器的结构和工作原理28

一次绕组接上交流电源，二次绕组侧接负载，这种运行状态称为负载运行。

+–e2（二）负载运行+–u1

ZL

i1i2

二次绕组侧接负载，在二次绕组感应电势e2的作用下，产生二次绕组i2，一次绕组的i10增大为i1。

因二次绕组有了电流i2

，二次侧磁通势也在铁心中产生磁通

。

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。第四节变压器的结构和工作原理29+–+–

1

1i1(i1N1)i2(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

2+–e2+–e2+–u1+–u2i1i2

ZL

第四节变压器的结构和工作原理30

由于变压器铁芯材料的导磁率高、空载励磁电流很小，可忽略。即：带负载后磁动势的平衡关系式：空载磁势有载磁势结论：一、二次侧电流与匝数成反比第四节变压器的结构和工作原理31可见，变压器负载运行时：1.一、二侧电流与匝数成反比。

2.改变一、二次绕组的匝数，可以改变一、二次绕组电流的比值，这就是变压器的电流变换作用。

3.二次绕组负载输出的电能越多，一次绕组向电源吸取的电能越多，因此，二次侧电流变化时，一次侧电流也会相应变化。

4.远距离输电，线路损耗Pl与电流的平方I2和线路电阻Rl的乘积成正比。所用电压越高，电流越小，输电线上的损耗越小。第四节变压器的结构和工作原理32一次侧接交流电源，二次侧接负载。（三）阻抗变换作用+–+–

1

2+–e2+–e2

Z

+–u1+–u2i1i2+–+–+–第四节变压器的结构和工作原理33由图可知：

阻抗变换作用：变压器一次侧的等效阻抗，为二次侧所带负载阻抗的K

2

倍

。通过选择合适的K，可把实际负载阻抗变换为所需的数值+–+–+–第四节变压器的结构和工作原理34[例6-3-2]

交流信号源的电压US=120V，内阻R0=800

，负载电阻为RL=8

。试求:（1）将负载与信号源直接联接时，信号源输出多大功率？（2）若要信号员输给负载的功率达到