磁路与变压器的详细原理PPT学习教案

1、会计学1磁路与变压器的详细原理磁路与变压器的详细原理+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lIFB 第2页/共62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 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根据磁导性能的好坏，自然界的物质可分两类：铁磁性的材料，如铁、钴、镍、钢等；另一：铁磁性的材料，如铁、钴、镍、钢等；另一类为非铁磁性的材料

2、，如铜、铝、纸、空气等类为非铁磁性的材料，如铜、铝、纸、空气等。第4页/共62页第5页/共62页非铁磁性的材料没有磁畴结构，所以不具有磁化结构非铁磁性的材料没有磁畴结构，所以不具有磁化结构。第6页/共62页第7页/共62页第8页/共62页第9页/共62页第10页/共62页第11页/共62页lSlHlNI B IlH dSlNI mRF第12页/共62页mRF 第13页/共62页SlR mSlNIRF mSlR SlEREI 第14页/共62页u(Ni)i ddtNe tNedd （磁通势）（磁通势）eeRi u 第15页/共62页t, sinm )sin(ddddmttNtNe tN cosm

3、 )90t(sin2m fN)90(sinm tE mmm444222 fN.fNEE EU (V) 444444mmSfNB.fN.EU 第16页/共62页第17页/共62页第18页/共62页Fe2cosPRIUIP 第19页/共62页 变压器是利用电磁感应原理传输电能或信号的器变压器是利用电磁感应原理传输电能或信号的器件，在电力系统和电子线路中应用广泛。件，在电力系统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 co

4、s 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 S第20页/共62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页变压器的磁路变压器的磁路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23页/共62页第24页/共62页1u2uLZ1i

5、2i单相变压器单相变压器+一次一次绕组绕组N1二次二次绕组绕组N2铁心铁心第25页/共62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。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磁通势组磁通势产生的。产生的。第26页/共62页根据根据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 (或漏磁通或漏磁通)较小较小,其两端其两端的电压也较小的电压也

6、较小,与主磁电动势与主磁电动势 E 比较可忽略不计，比较可忽略不计，则则1E1R1I1U1E+一次侧一次侧第27页/共62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KNNEEUU 2121201根据根据KVL：2m220224440Nf.EUU,I 结论：改变匝数比，就能改变输出电压结论：改变匝数比，就能改变输出电压。2222UEIRE2+1u+1e+1e+1N2N+第29页/共62页一次侧

7、接交流电源一次侧接交流电源，二次侧，二次侧。1u+1e+1e+ 11N2N 1u dd11tNe tNedd 22 i1 ( i1N1) i1i2 ( i2N2) 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。 2i2+e2+e 2+u2第30页/共62页2222ZUIZ 1m11 44 4 Nf.EU m10 Nim2211 NiNi+|Z |2i1u2e1i1e1N2N+2u第31页/共62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2211NI

8、NI 2211NINI 所所以以KNNII11221 结论：一次、二次侧电流与匝数成反比。结论：一次、二次侧电流与匝数成反比。或：或：221011NiNiNi 22Ni102211NiNiNi 空载磁势空载磁势有载磁势有载磁势第32页/共62页22IUZ 11IUZ ZKIUKKIKUIUZ22222211 ZKZ2 结论：结论： 变压器一次侧的等效阻抗模，为二次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侧所带负载的阻抗模的K 2 倍。倍。 1U2U1I2IZ+1U1IZ +第33页/共62页：信号源信号源IER0RL+108800LL21 RRNNKIE1N2U2ILR2N+如图，

9、交流信号源的电如图，交流信号源的电动势动势 E= 120V，内阻，内阻 R 0=800 ，负载为扬声器，其等效电负载为扬声器，其等效电阻为阻为RL=8 。要求。要求: （1）当当RL折算到原边的等效电阻折算到原边的等效电阻 时，求变压器的匝数比和信时，求变压器的匝数比和信号源输出的功率；（号源输出的功率；（2）当将）当将负载直接与信号源联接时负载直接与信号源联接时,信信号源输出多大功率？号源输出多大功率？第34页/共62页 W548008008001202L2L0.RRREP 0LRR W1760888001202L2L0.RRREP （2，为：为：第35页/共62页6-4变压器的额定值和运行

10、特性变压器的额定值和运行特性一、变压器的额定值一、变压器的额定值第36页/共62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122222)。%100%20220 UUUU)(22IfU 2 U2I2U20I2N2 O是指变压器应接入的电源的频率。我国是指变压器应接入的电源的频率。我国的工

11、频是的工频是50HZ第38页/共62页 FeCu2212PPPPPP 第39页/共62页KNNIIKNNUU112212121 ABP1u2u1i2iLR1N2N+第40页/共62页二、小功率电源变压器二、小功率电源变压器 在各种仪器设备中提供所需电源电压的变压器，在各种仪器设备中提供所需电源电压的变压器，一般容量和体积都比较小，称为小功率变压器。为了一般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满足不同部件的需要，这种变压器常含有多个二次绕组，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。各绕组所环链的主磁通都是相各绕组所环链的

12、主磁通都是相同的，故各绕组之间的变压比同的，故各绕组之间的变压比仍等于各匝数之比。仍等于各匝数之比。112323112222112121UNNUUNNUUNNU第41页/共62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与双绕组变压器相似当电源电压和频率不当电源电压和频率不变时，主磁通保持不变时，主磁通保持不变，故磁通势保持不变，故磁通势保持不变即：变即：231232212221121111023232222212111.INNINNINNINININININI

13、第42页/共62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页联接联接 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axAaAXUUU、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Xx电流表电流表+_A a+SAXax+_S2e+第46页/共62页ABCX

14、YZabczyx高压绕组：高压绕组：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A311PUU CB1UKUU312P bKUU12 ca+KUUUUUU 2P1P2P1P2133第48页/共62页A311PUU CB1UKUUU312P2 abc+KUUUUUUPPPP333212121

15、 第49页/共62页电压表电压表被测电压被测电压=电压表读数电压表读数 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页/共62页电流表电流表被测电流被测电流=电流表读数电流表读数 N2/N1（被测电流）（被测电流）ARi1i2第51页/共62页A 14440031010033N2NN2 USIA 629600031010033N1NN1.USI 第52页/共62页0033CuFe22119724006001010010100.PPPP 00332169724002160010100211010021. 2 第53页/共62页第54页/共62页第55页/共62页 NSS2727810810F第56页/共62页tsinm0 BB tcos2F21F21tsinFtsin 810810f222727mmmMSSN 1610F21tfT1F27T0SdMmO第57页/共62页第58页/共