7磁路与变压器(28-31).ppt

第七章磁路与铁心线圈电路 7 1磁场的基本物理量 7 2磁性材料的磁性能 7 3磁路及其基本定律 7 4交流铁心线圈电路 7 5变压器 第七章磁路与铁心线圈电路 与磁场方向相垂直的单位面积上通过的磁通 磁力线 7 1磁场的基本物理量 二 磁通 磁感应强度B与垂直与磁场方向的面积S的乘积 称为通过该面积的磁通 单位 伏秒 三 磁场强度H 磁场强度是计算磁场所用的物理量 其大小为磁感应强度和导磁率之比 四 磁导率 表征各种材料导磁能力的物理量 7 2磁性材料的磁性能 磁路 主磁通所经过的闭合路径 线圈通入电流后 产生磁通 分主磁通和漏磁通 7 3磁路及其基本定律 磁路的基本概念 一 安培环路定律 全电流律 磁场中任何闭合回路磁场强度的线积分 等于通过这个闭合路径内电流的代数和 电流方向和磁场强度的方向符合右手定则的 电流取正 否则取负 在无分支的均匀磁路 磁路的材料和截面积相同 各处的磁场强度相等 中 安培环路定律可写成 磁路长度L 线圈匝数N HL 称为磁压降 总磁动势 在非均匀磁路 磁路的材料或截面积不同 或磁场强度不等 中 总磁动势等于各段磁压降之和 例 对于均匀磁路 二 磁路的欧姆定律 磁路和电路的比较 磁路 电路 磁通 I N R E I 磁压降 磁动势 U 基本定律 磁阻 磁感应强度 安培环路定律 磁路 I N 欧姆定律 电阻 电流强度 基尔霍夫电压定律 基尔霍夫电流定律 磁路与电路的比较 电路 R E I 励磁电流 在磁路中用来产生磁通的电流 7 4交流铁心线圈电路 I U 直流磁路的特点 直流磁路和电路中的恒压源类似 R为线圈的电阻 一 直流磁路的分析 二 交流磁路的分析 交流铁心线圈电路 1 电磁关系 电路方程 一般情况下很小 主磁通 漏磁通 2 电压电流关系 假设 则 最大值 有效值 交流磁路的特点 交流磁路中磁阻对电流的影响 电磁铁吸合过程的分析 在吸合过程中若外加电压不变 则基本不变 i u U不变 I不变 I随Rm变化 U不变时 基本不变 直流磁路 交流磁路 磁路小结 随Rm变化 铁损 PFe 磁滞损耗 Ph 由于磁滞回线 交变磁化产生 涡流损耗 Pe 铁心中感应的电动势和电流 克服方法 1 磁滞损耗 选用软磁材料 2 涡流损耗 采用硅钢片 叠加而成 3 功率损耗 铜损 Pcu 线圈电阻R上的损耗 铁心线圈交流电路的有功功率为 变压器功能 7 5变压器 变压器应用举例 单相变压器 结构 7 5 1变压器的工作原理 电磁关系 N1 N2 N1 N2 空载运行 原边接入电源 副边开路 接上交流电源 方向符合右手定则 1 电压变换 结论 改变匝数比 就能改变输出电压 K为变比 根据交流磁路的分析可得 时 负载运行 副边带负载后对磁路的影响 在副边感应电压的作用下 副边线圈中有了电流i2 此电流在磁路中也会产生磁通 从而影响原边电流i1 但当外加电压 频率不变时 铁芯中主磁通的最大值在变压器空载或有负载时基本不变 带负载后磁动势的平衡式为 2 电流变换 结论 原 副边电流与匝数成反比 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 从原边等效 结论 变压器原边的等效负载 为副边所带负载乘以变比的平方 3 阻抗变换 例 扬声器上如何得到最大输出功率 求 负载上得到的功率 解 1 将负载直接接到信号源上 得到的输出功率为 2 将负载通过变压器接到信号源上 输出功率为 结论 由此可见 加入变压器以后 输出功率提高了很多 原因是满足了电路获得最大输出功率的条件 RS RL 副边输出电压和输出电流的关系 即 U20 原边加额定电压 副边开路时 副边的输出电压 一般供电系统希望要硬特性 随I2的变化 U2变化不多 7 5 2变压器的外特性 为防止涡流损失 铁芯一般由一片片导磁材料叠成 如硅钢片 7 5 3变压器的损耗与效率 一 自耦变压器 使用时 改变滑动端的位置 便可得到不同的输出电压 实验室中用的调压器就是根据此原理制作的 注意 原 副边千万不能对调使用 以防变压器损坏 因为N变小时 磁通增大 电流会迅速增加 7 5 4特殊变压器简介 调压器 二 电压互感器 用低量程的电压表测高电压 被测电压 电压表读数 N1 N2 三 电流互感器 用低量程的电流表测大电流 被测电流 电流表读数 N2 N1 1 副边不能开路 以防产生高电压 2 铁心 低压绕组的一端接地 以防在绝缘损坏时 在副边出现过压 使用注意事项 当电流流入两个线圈 或流出 时 若产生的磁通方向相同 则两个流入端称为同极性端 同名端 或者说 当铁芯中磁通变化 增大或减小 时 在两线圈中产生的感应电动势极性相同的两端为同极性端 同极性端 同名端 7 5 5变压器绕组的极性 电器使用时两种电压 220V 110V 的切换 220V 联结2 3 110V 联结1 3 2 4 线圈的接法 220V 联结2 3 励磁 两种接法下线圈工作情况的分析 110V 联结1 3 2 4 220V 联结2 3 问题1 在110V情况下 如果只用一个绕组 N 行不行 答 不行 两绕组必须并绕 原边有两个相同绕组的电源变压器 220 110 使用中应注意的问题 问题2 如果两绕组的极性端接错 结果如何 结论 在极性不明确时 一定要先测定极性再通电 答 有可能烧毁变压器 方法一 交流法 若说明A与a或X与x为同极性端 测量 若说明A与x或X与a是同极性端 结论