交流铁心和线圈电路.ppt

1、磁路、交流铁心和线圈电路,教学目的：让学生熟悉磁场的基本物理量的含义及磁性材料的性能；了解磁路的概念；学会分析铁心线圈电路的电磁关系。 教学安排： (1)旧课复习（5分钟） (2)新课讲解（80分钟） (3)新课小结（5分钟） 作业：课本习题,第七章 磁路与变压器,7.1 磁路 7.2 变压器的工作原理 7.3 变压器的使用 7.4 特殊变压器简介,磁路：主磁通所经过的闭合路径。,7.1 磁路,7.1.1. 磁路的基本概念,线圈通入电流后，产生磁通，分主磁通和漏磁通。,7.1.2 磁路计算中的基本物理量,与磁场方向相垂直的单位面积上通过的磁通（磁 力线）,二、磁导率,：表征各种材料导磁能力的物

2、理量,磁性材料的磁性能：,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。,一. 安培环路定律（全电流律）：,7.1.3 磁路的基本定律,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，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

3、路的比较（一）,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,克氏 电压定律,克氏 电流定律,磁路与电路的比较 (二),电 路,R,+,_,E,I,励磁电流：在磁路中用来产生磁通的电流,7.1.4 磁路的分析,I,U,一. 直流磁路的分析,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）,电路方程：,一般情况下 很小,二. 交流磁路的分析,假设,则,最大值,有效值,u,i,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

4、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）,变压器的原理和应用,教学目的：让学生掌握变压器的变压、变流、变阻抗的原理和应用；了解自耦变压器的作用和注意事项。 教学安排： (1)旧课复习（5分钟） (2)新课讲解（80分钟） (3)新课小结（5分钟） 作业：课本习题,变压器功能：,7.2 变压器的工作原理,变压器应用举例,单相变压器,7.2.1 变压器的基本结构和工作原理,一. 结构：,工作过程：,空载运行 ：原边接入电源，副边开路。,接上交流电源,二. 工作原理,（ 方向符合右手定

5、则）,结论：改变匝数比，就能改变输出电压。,K为变比,原、副边电压关系,根据交流磁路的分析 可得：,时,（变电压）,负载运行,Z,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关系为：,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：,原、副边电流关系,（变电流）,（变阻抗）,原、副边阻抗关系,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

6、比的平方。,阻抗变换举例：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：由此例可见加入变压器以后，输出功率提高了 很多。原因是满足了电路中获得最大输出的条 件（信号源内、外阻抗差不多相等）。, 额定电压 变压器副边开路（空载）时，原、副边绕组允 许的电压值。, 额定电流 变压器满载运行时，原、副边绕组允许的电流值。,7.3.1 变压器的铭牌数据（以单相变压器为例）,7.3 变压器的使用,注意：变压器几个功率的关系,7.3.2 变压器的效率(),为防止涡流损失，铁芯一般由一片片

7、导磁材料叠合而成。,7.3.3 变压器的外特性,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。,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),7.3.4 变压器绕组极性及连接方法,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,

8、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,同极性端的测定方法,若 说明 A 与 a 或 X 与 x 为同 极性端。,测量：,方法二：直流法,变压器设计中的一些概念(1),定铁芯窗口,定导线直径,在同样变比情况下，匝数多好，还是少好？,变压器设计中的一些概念(2),7.4.1 自耦变压器,7.4 特殊变压器简介,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。,7.4.2 电压互感器：用低量程的电压