磁路与变压器
磁路与变压器
5
2. 磁通 磁通是磁感应强度矢量的通量,是指穿过某一截面S的磁力 线条数,用Φ表示,单位是Wb,称为韦伯。在均匀磁场中,各 点磁感应强度大小相等,方向相同。当所取截面S与磁力线方向 垂直时,有
Φ BS 或 B Φ
(7.2)
S
从式(7.2)可看出,B也可理解为单位截面上的磁通, 即穿 过单位截面的磁力线条数,故又称为磁通密度,简称磁密。
第二定律。
23
4. 磁路的计算 在进行磁路计算时,首先要注意几个问题。 1) 主磁通与漏磁通 主磁通又称为工作磁通,即工作所要求的闭合磁路的磁 通,如图7.7中的Φ即为主磁通。 漏磁通是不按所需的工作路径闭合的磁通,如图7.7中的 Φσ所示。漏磁通很小,一般只有工作磁通的千分之几,因而 常可忽略不计。
15
图7.4 不同材料的磁滞回线 (a) 永磁材料;(b) 软磁材料;(c) 矩磁材料
16
7.2 磁路计算的基本定律
1. 安培环路定律 任何磁场都是由电流产生的,磁路中的磁场也不例外。安 培环路定律说明了产生磁场的电流与所产生的磁场强度之间的 定量关系,它表述为:在磁场中沿任何闭合回路的磁场强度H的 线积分等于通过闭合回路内各电流的代数和。用数学式表示为
磁通为Φ2和Φ3,则根据物理学中磁通连续性原理可知:
Φ1=Φ2+Φ3
或
Φ1-Φ2-Φ3=0
推广到一般情况,对任意闭合面的总磁通有:
∑Φk=0 这一关系与电路中的基尔霍夫第一定律相对应,可称为磁路
的基尔霍夫第一定律。
另外,若在图7.6所示的磁路中,任取一闭合磁路 ABCDA,其中:CDA段平均长度为L1,AC段平均长度为L2, ABC段平均长度为L3。则根据全电流定律得到
36
《电工电子技术》——磁路与变压器
已制成的变压器、互感器等,通常都无法从外观上看出 绕组的绕向,如果使用时需要知道它的同名端,可通过实验 方法测定同名端。
直流电感法
交流感应法
3.4 特殊变压器
3.4.1 自耦变压器
若变压器的原、副绕组有一部分是共用的,这类的变 压器叫自耦变压器。自耦变压器的原、副绕组之间既有磁 的耦合,又有电的联系。
在实际工作中可以选用不同匝数比的变压器,将负载阻抗变换 为所需要的阻抗值。在电子线路中常利用变压器的这种阻抗变 换作用实现阻抗匹配。
4. 变压器的外特性、损耗和效率 (1)变压器的外特性
当原绕组上外加电压和副绕组的负载功率因数cosφ2不变 时,副边端电压U2随负载电流I2变化的规律,称为变压器 的外特性。 从图中可看出,负载性质和功率因数不同时,从空载(I2=0) 到满载(I2=I2N),变压器副边电压U2变化的趋势和程度是 不同的。,我们用副边电压变化率(或称电压调整率)来表示。 副边电压变化率ΔU(%)规定为:当原边接在额定电压和额 定频率的交流电源上,副边开路电压U2N和在指定的功率 因数下副边输出额定电流时的副边电压U2的算术差与副边 额定电压U2N的百分比值,即
r 0
4. 磁场强度H 同一通电线圈内的磁场强弱(用磁感应强度B来表征), 不仅与所同电流的大小有关,而且与线圈内磁场介质的导磁性 能有关。
在通电线圈中,H这个单位只与电流的大小有关,而与线圈 中被磁化的物质,即与物质的磁导率μ无关。但通电线圈中的磁 感应强度B的大小却与线圈中被磁化的物质的磁导率μ有关。H 的大小由B与μ的比值决定,即磁场强度为
2.额定电流
额定电流是根据变压器允许温升而规定的电流值,以 安或千安为单位,变压器的额定电流有原边额定电流I1N和 副边额定电流I2N。
磁路与变压器
磁路与变压器磁路与变压器⼀、选择题:1、⼀台Y,d11连接的三相变压器,额定容量S N=630kVA,额定电压U N1/U N2 =10/0.4kV,⼆次侧的额定电流是:(正确答案是:C)A、 21AB、 36.4AC、 525AD 、909A2、变压器的额定容量是指:(正确答案是:C)A、⼀、⼆次侧容量之和B、⼆次绕组的额定电压和额定电流的乘积所决定的有功功率C、⼆次绕组的额定电压和额定电流的乘积所决定的视在功率D ⼀、⼆次侧容量之和的平均值3、变压器铁芯中的主磁通Φ按正弦规律变化,绕组中的感应电动势:(正确答案是:C)A、正弦变化、相位⼀致B、正弦变化、相位相反C、正弦变化、相位滞后900D 正弦变化、相位与规定的正⽅向⽆关4、⼀台变压器,当铁芯中的饱和程度增加时,励磁电抗Xm:(正确答案是:B)A、不变B、变⼩C、变⼤D 都有可能5、⼀台原设计为50Hz的电⼒变压器,运⾏在60Hz的电⽹上,若额定电压值不变,则空载电流:(正确答案是:A)A、减⼩B、增⼤C、不变D 减⼩或增⼤6、变压器在( )时,效率最⾼。
:(正确答案是:A)A、额定负载下运⾏B、空载运⾏C、轻载运⾏D 超过额定负载下运⾏7、额定电压为10/0.4kV的配电变压器,连接组别⼀般采⽤( )接线⽅式。
:(正确答案是:C)A、 Y,y0B、 D,y11C、 Y,yn0D Y,d118、多台变压器在并联运⾏时:(正确答案是:D)A、容量较⼤的变压器⾸先满载B、容量较⼩的变压器⾸先满载C、短路阻抗百分数⼤的变压器⾸先满载D 短路阻抗百分数⼩的变压器⾸先满载9、⼀台双绕组变压器改接成⾃耦变压器,变⽐之间的关系可表⽰为:(正确答案是:A)A、 Ka=1+KB、 Ka=K-1C、 K=Ka+1D K=Ka10、⾃耦变压器的变⽐Ka⼀般:(正确答案是:B)A、≥2B、≤2C、≥10D ≤1011、变⽐k=2的变压器,空载损耗250W(从低压侧测得),短路损耗1000W(从⾼压侧测得),则变压器效率最⼤时,负载系数βm=( ):(正确答案是:C )A、 1B、 2C、 0.5D 0.2512、若将变压器⼀次侧接到电压⼤⼩与铭牌相同的直流电源上,变压器的电流⽐额定电流( ):A、⼩⼀些B、不变C、⼤⼀些D ⼤⼏⼗倍甚⾄上百倍13、欲使变压器的ΔU=0,那么负载性质应为( ):(正确答案是:D)A、电阻电感性负载B、纯电阻负载C、纯感性负载D 电阻电容性负载14、对于三相⼼式变压器,如右图所⽰,其空载电流( ):(正确答案是:C)A、 Iou < IovB、 Iou = IovC、 Iou > IovD Iou > Iov > Iow15、⼀台变⽐K=3的三相变压器,在低压侧加额定电压,测出空载功率P0=3000W,若在⾼压侧加额定电压,测得功率为( )。
华南师范大学电工学-磁路和变压器试题
1. 下列说法中正确的是( )a . 硅钢片具有高导磁率,可制造永久磁铁;b . 调压器(自耦变压器)既可调节交流电压,也可调节直流电压;c . 交流继电器铁心上有短路铜环,是为了防震;d . 直流电磁铁消耗的功率有铜损和铁损。
2. 变压器的容量S N 一定,其输出有功功率不仅取决于负载的______大小,还取决于负载的______高低。
3. 某信号源内阻为512Ω,若要使它向8Ω的喇叭输出最大功率,则输出变压器的变比K应为多大?4. 将直流继电器接在同样电压的交流电源上使用,结果( )a . 没有影响,照常工作;b . 电流过小,吸力不足,铁心发热;c . 电流过大,烧坏线圈。
5. 某变压器额定电压为220V/110V ,今电源电压为220V ,欲将其升高到440V ,可采用( )a . 将副绕组接到电源上,由原绕组输出;b . 将副绕组匝数增加到4倍;c . 将原绕组匝数减少为1/4。
6. 某电源变压器的容量为100V A ,额定电压为380V/220V 。
(1)若接一只220V ,40W 的白炽灯,则消耗铜损R Cu =2W ,铁损R Fe =3W ,试求副边电流和效率,输出视在功率占容量百分之几?(2)若接一只220V ,40W ,功率因数5.0cos =ϕ的日光灯(不计镇流器的功率损失),试求副边电流,铜损,和效率(铁损正比于电压),输出视在功率占容量百分之几?7. 有一空载变压器,原边加额定电压220V ,并测得原绕组电阻R 1=10Ω,试问原边电流是否等于22A ?8. 如果变压器原绕组的匝数增加一倍,而所加电压不变,试问励磁电流将有何变化?9. 有一台电压为220V/110V 的变压器,N 1=2000,N 2=1000。
有人想省些铜线,将匝数减为400和200,是否也可以?10. 变压器的额定电压为220V/110V ,如果不慎将低压绕组接到220V 电源上,试问励磁电流有何变化?后果如何?11. 交流电磁铁在吸合过程中气隙减小,试问磁路磁组、线圈电感、线圈电流以及铁中心磁通的最大值将作何变化(增大、减小、不变或近于不变)?12. 有一线圈,其匝数N =1000,绕在由铸钢制成的闭合铁心上,铁心的截面积S Fe =20cm 2,铁心的平均长度l Fe =50cm 。
磁路与变压器PPT课件
(2)硬磁材料:
磁滞回线较宽,比 如碳钢等。
一般用来制造永久 磁铁。
(3)矩磁材料:
磁滞回线接近矩形, 比如铁氧体材料。一 般用于计算机或控制 系统中的记忆元件。
B
B
B
H
H
H
磁路与变压器
§3 磁路及磁路的基本定律
1 磁路
i
u
: 主磁通 :漏磁通
2 磁路的基本定律 2.1 安培环路定律(全电流定律)
I2 I1
I3
安培环路定律指出:在磁场 中,任取一闭合路径,并指定其
方向,沿此闭合路径的方向对磁
H 场强度H 的矢量进行线积分,则
线积分值等于通过该闭合路径的
所有电流的代数和。
H d l I I1 I2 I3
若电流方向和磁场强度H 的方向之间符合右手螺旋关
ninihl整理ppt17对于均匀磁路称为磁阻22磁路欧姆定律nihl整理ppt18磁路电路磁动势fni电动势e电流i磁压降hl电压降u磁通密度b磁阻电阻23磁路与电路的比较整理ppt19磁路电路磁路欧姆定律电路欧姆定律安培环路定律基尔霍夫电压定律磁通的连续性基尔霍夫电流定律hlni整理ppt20磁路欧姆定律安培环路定律磁通的连续性分别与电路欧姆定律基尔霍夫电压定律基尔霍夫电流定律具有相同的形式
的单位 韦伯(Wb) 1T=1Wb/m2
通常用磁力线来描述磁场,使磁力线的疏密反 映磁感应强度的大小。显然,通过某一面积的磁力 线疏密也反映了通过该面积的磁通的大小。
由于磁通的连续性,磁磁路与力变压线器 总是闭合的空间曲线。
3 磁导率
磁导率是一个用来表示磁场媒质磁性的物理量,也
电工电子技术(第二版)第五章
那么变压器结构如何?如何实现电压升高或降低?图5-1所示为电力变压 器外形。
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5. 1 磁路及基本物理量
工程中常见的电气设备如变压器、电动机等,不仅包含电路部分,而 且还有磁路部分。
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5. 3 变压器
5. 3. 1 变压器的基本结构
变压器的种类很多,结构形式多种多样,但基本结构及工作原理都相 似,均由铁芯和线圈(或称绕组)组成。铁芯的基本结构形式有心式和 壳式两种,如图5-5所示。铁芯一般是由导磁性能较好的硅钢片叠制而 成,硅钢片的表面涂有绝缘漆,以避免在交流电源作用下铁芯中产生 较大的涡流损耗。与电源相接的线圈,称为一次侧绕组;与负载相接的 线圈称为二次侧绕组。
示意图。
例5 -1有一台电压为220/36 V的降压变压器,二次侧接一盏36 V, 40 W 的灯泡,试求:(1)若变压器的一次侧绕组N1 = 1100匝,二次侧绕组匝数 应是多少?(2)灯泡点亮后,一次侧、二次侧的电流各为多少?
解:(1)由公式(5一3),可以求出二次侧的匝数:
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5. 2 交流铁芯线圈
设电压、电流和磁通及感应电动势的参考方向如图5 -4所示。 由基尔霍夫电压定律有
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5. 2 交流铁芯线圈
大多数情况下,线圈的电阻R很小,漏磁通 较小即 根据法拉第电磁感应定律,有 得
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5. 2 交流铁芯线圈
由于电源电压与产生的磁通同频变化,设 电压的有效值为
作用而消耗的那部分能量。磁滞损耗的能量转换为热能而使磁性材料 发热为了减少磁滞损耗,一般交流铁芯都采用软磁材料。
第3章 磁路和变压器习题与解答
第3章 磁路和变压器习题解答习题A 选择题3-1磁感应强度单位是( )。
AA.特[斯拉](T)B.韦[伯](Wb)C.伏秒(V·s)3-2磁性物质的磁导率不是常数,因此( )。
CA.Φ与I 成正比B.Φ与B 不成正比C. B 与H 不成正比3-3在直流空心线圈置入铁心后,如在同一电压作用下,则电流I( )。
BA.增大B.减小C.不变3-4在直流空心线圈置入铁心后,如在同一电压作用下,则磁通( )。
AA.增大B.减小 C .不变3-5在直流空心线圈置入铁心后,如在同一电压作用下,则电感L( )。
AA.增大B.减小C.不变3-6在直流空心线圈置入铁心后,如在同一电压作用下,则功率P( )。
BA.增大B.减小C.不变3-7 铁心线圈中的铁心到达磁饱和时,则线圈电感L( )。
BA. 增大B.减小C.不变3-8在交流铁心线圈中,如将铁心截面积减小,其它条件不变,则磁动势( ) 。
AA.增大B.减小C.不变3-9交流铁心线圈的匝数固定,当电源频率不变时,则铁心中主磁通的最大值基本上决定于( )。
CA.磁路结构B.线圈阻抗C.电源电压3-10为了减小涡流损耗,交流铁心线圈中的铁心由钢片( )叠成。
CA. 垂直磁场方向B.任意C. 顺磁场方向3-11 当变压器的负载增加后,则( )。
AA.一次侧电流1I 和二次侧电流2I 同时增大B.二次侧负载电流2I 增大, 一次侧电流1I 保持不变C.铁芯中磁通m Φ增大3-12 50Hz 的变压器用于30Hz 是,则( )。
CA.一次侧电压1U 降低B.m Φ近于不变C.可能烧坏绕组3-13 一台10/0.4Kv,Δ/Y 连结的三相变压器的变比是( )。
BA.25B.43.3C.14.433-14变压器额定容量的单位是( )。
BA.kVarB. kV·AC. kWB 基本题电工与电子技术2 3-15有一交流铁心线圈,接在f=50Hz 的正弦电源上,在铁心得到磁通的最大值3104−×=Φm Wb。
电机学复习题
《电机学》复习题一、磁路与变压器1、变压器就是利用___________ 原理来升高或降低电压的一种静止的电能转换器。
2、_____ 是所有变压器中用途最广、生产量最大的一种变压器。
(A)电力变压器;(B)整流变压器;(C)电炉变压器;(D )高压试验变压器3、变压器铁芯多采用交叠式装配,使各层的接缝不在同一地点,可增大激磁电流。
()4、为了绝缘方便,变压器低压绕组紧靠铁芯,高压绕组则套在低压绕组的外面。
()5、在三相变压器中,额定电压都是指线电压。
()6、在三相变压器中,额定电流都是指相电流。
()7、三相变压器其铭牌数据S N =5000kVA,U IN /U2N =66/10.5 kV,一次侧为Y接法,二次侧为△接法,则二次侧的额定电流为_____________ 。
(A)375A ;(B)297.4A ;(C)43.74A ;(D)274.93A。
&三相变压器其铭牌数据S N =50kVA,U IN /U2N =10000/400 V,一次侧、二次侧都为Y接法,则一次侧的额定电流为___________ 。
(A) 4.89A ;(B) 2.89A ;(C)42.17A ;(D)72.17A。
9、变压器从一次侧到二次侧的能量传递过程是依靠___________ 的媒介而实现的。
10、变压器在铁芯饱和时,为了得到正弦变化的磁通,磁化电流中的高次谐波分量,尤其是_________ 是必需的。
11、变压器在铁芯饱和时,如果磁化电流为纯粹的正弦波,则磁通便为一正弦波。
()12、变压器在感性负载时,二次侧端电压一定低于二次侧的感应电势。
()13、变压器在容性负载时,二次侧端电压一定低于二次侧的感应电势。
()14、变压器空载试验可以测定变压器的变压比、空载电流、空载损耗以及15、为了安全,变压器的空载试验一般都在低压侧进行。
()16、为了测量方便,变压器负载试验时一般都是把低压侧接电源,而令高压侧短路。
磁路与变压器习题课潘红广
k 2 X 2
3.372 0.964 10.94
14
电机学习题课
Electric Machinery
(2) 用T型等效电路计算
· 2.19 I1 15.4
·U1
1250
·Im
12600
· 1.70 I’10.95
·E1·2
·U
=E’2
’2
I
' 2
I2 k
180 3.369
54.58141.9( 2.19 j15.4) 20641.81.2
21274.3 177.3V
16
电机学习题课
Electric Machinery
用简化等效电路计算
· · U1 2.19 I1 15.4
· 1.70 I’10.95
2
·U
’2
.
.
I1
I
' 2
磁通的增大将会使激磁电流增大(铁心饱和之后激磁电
流增加的更快)。
φ
O
im
铁心的磁化曲线
7
电机学习题课
Electric Machinery
再由 pFe Bm2 f 1.3 讨论铁损耗的变化情况。
60Hz
时,
p Fe
B
2 m
f
1.3
50Hz
时,
p
' Fe
(1.2Bm
)
2
(1 1.2
f
)1.3
p
15
电机学习题课
Electric Machinery
.
.
Im
E1 Rm jX m
磁路与变压器作业习题及答案
磁路与变压器作业习题及答案作业6-1.电机和变压器的磁路常采用什么材料制成?这些材料各有哪些主要特性?6-2.为什么变压器的铁芯要用硅钢片叠压而成?假如用整块的铁芯能否正常工作? 6-3.某变压器一次绕组电压1220V U =,二次绕组电压为V U 242=。
若一次绕组匝数1440N =匝,求二次绕组的匝数为多少?6-4.已知某单相变压器的一次绕组电压为3000V ,二次绕组电压为220V ,负载是一台220V ,25kw的电阻炉,试求一,二次绕组的电流各为多少?6-5.有一台单相照明用变压器,容量为10KV A ,额定电压为3300V/220V 。
今欲在二次绕组上接60W/220V 的白炽灯,如果变压器在额定状况下运行,这种电灯可以接多少个?并求一次、二次绕组的额定电流。
6-6. 额定容量S N =2KV A 的单相变压器,一次、二次绕组的额定电压分别为U 1N =220V ,U 2N =110V ,求一次、二次绕组的额定电流各为多少?6-7.某晶体管收音机输出变压器的一次绕组匝数为3001=N 匝,二次绕组匝数802=N 匝。
原配扬声器6Ω,现欲改接10Ω的扬声器,若一次绕组匝数不变,问二次绕组匝数应如何变动,才能使阻抗匹配?6-8.有一电压比为220/110 V 的降压变压器,如果次级接上55 Ω 的电阻,求变压器初级的输入阻抗。
作业答案6-1.答:电机和电力变压器的磁路常用硅钢片制作。
特点是强度高,导磁率高。
6-2.答:组成变压器铁芯的硅钢片不是一整块,而是极薄的一片一片叠压而成,是为了增大铁芯中的电阻,阻断涡流回路,以减少电能转化成铁芯的内能,提高效率,是防止涡流而采取的措施。
不能用整块的铁芯。
6-3.答:2121N N U U =,244024220N =,482=N 匝6-4.答:222I U P =A 6.11322025000222===U PI1221N N I I =8.3A 113.630002202122121=⨯===I U U I N N I6-5.答:1666010103=⨯个45.3A 16622060167222=⨯=⨯=U P I3.02A 45.300332202122121=⨯===I U U I N N I6-6.答:A 2.811102000222=⨯==U S IA 1.92202000111===U S I6-7.答:22211)(Z N N Z = 10)'300(6)80300(222⨯=⨯N 10380610'2≈⨯=N 6-8.答:Ω=⨯==22055)110220()(222211Z N N Z。
磁路与变压器习题参考答案
磁路与变压器习题参考答案一、填空题1.变压器运行中,绕组中电流的热效应所引起的损耗称为铜损耗;交变磁场在铁心中所引起的磁滞损耗和涡流损耗合称为铁损耗。
铁损耗又称为不变损耗;铜损耗称为可变损耗。
2.变压器空载电流的有功分量很小,无功分量很大,因此空载的变压器,其功率因数很低,而且是感性的。
3.电压互感器在运行中,副方绕组不允许短路;而电流互感器在运行中,副方绕组不允许开路。
从安全的角度出发,二者在运行中,其铁心和副绕组都应可靠地接地。
4.变压器是能改变电压、电流和阻抗的静止的电气设备。
5.三相变压器的额定电压,无论原方或副方的均指其线电压;而原方和副方的额定电流均指其线电流。
6.变压器空载运行时,其空载电流是很小的,所以空载损耗近似等于铁损耗。
7.电源电压不变,当副边电流增大时,变压器铁心中的工作主磁通Φ将基本维持不变。
二、判断题1. 变压器的损耗越大,其效率就越低。
(对)2. 变压器从空载到满载,铁心中的工作主磁通和铁损耗基本不变。
(对)3. 变压器无论带何性质的负载,当负载电流增大时,输出电压必降低。
(错)4. 电流互感器运行中副边不允许开路,否则会感应出高电压而造成事故。
(错)5. 互感器既可用于交流电路又可用于直流电路。
(错)6. 变压器是依据电磁感应原理工作的。
(对)7. 电机、电器的铁心通常都是用软磁性材料制成。
(对)8. 自耦变压器由于原副边有电的联系,所以不能作为安全变压器使用。
(对)9. 变压器的原绕组就是高压绕组。
(错)三、选择题1. 变压器若带感性负载,从轻载到满载,其输出电压将会( B )A、升高;B、降低;C、不变。
2. 变压器从空载到满载,铁心中的工作主磁通将( C )A、增大;B、减小;C、基本不变。
3. 电压互感器实际上是降压变压器,其原、副方匝数及导线截面情况是(A )A、原方匝数多,导线截面小;B、副方匝数多,导线截面小。
4. 自耦变压器不能作为安全电源变压器的原因是( B )A、公共部分电流太小;B、原副边有电的联系;C、原副边有磁的联系。
电路基础(第3版_王慧玲)电子教案 电路基础第3版电子教案 3第10章 磁路与变压器
磁阻
l
Rm S
电动势 E
电压降 U
电流 I
电阻 R l S
附:磁路和电路的基本定律比较 磁路
欧姆定律 基尔霍夫第1定律
F
Rm
Φ 0
电路
IE R
I 0
基尔霍夫第2定律 US IR NI Hl
例10-1 一空心线圈,形成环形闭合回路,其横截
面积为10 cm2,长度为20cm,线圈匝数为660,线
变压器结构
二、变压器的工作原理 变压器利用电磁感应的作用进行绕组间的能量
耦合,实现交流电能的传送与转换。
变压器的原理图
u1 i1(i1N1) i2(i2N2)
1 e1
e1 e2
2 e 2
电磁感应过程
考虑线圈损耗r1、r2,根据KVL列出一、二次回路的
电压方程
u1 r1i1 (e1 ) (e1 ) (10-13)
I2 N1 n
例10-5 解:
3.变压器的变换阻抗作用
由图可得 推出
Z1
U1 I1
,
Z2
U2 I2
Z1 n2 Z2
(10-22)
例10-6
解: 由图(a),电流为
I U S 36 A 0.18 A 180 mA RS RL 192 8
电压源输出的功率 PUS U S I 36 0.18W 6.48W 扬声器获得的功率 PL I 2RL 0.182 8W 0.2592W
3. 磁路的基尔霍夫定律 (1)磁路的基尔霍夫第一定律 穿过闭合面S的所有磁通的代数和等于零。 ∑Φ=0 (2)磁路的基尔霍夫第二定律 磁通势等于各段磁路的磁位差之和
∑(Hl)=∑(IN) 或 ∑Um=∑Fm
自考电工电子考点总结第四章 磁路和变压器
第四章 磁路和变压器一.基本概念1、 磁路基本物理量磁感应强度(B):表示磁场内某点的磁场强弱和方向的物理量。
单位是 ,单位符号是 基本公式:B=μH (μ表磁导率,H 表示磁场强度)2、 磁通Ф磁通Ф=BS ;磁通单位是 单位符号是3、 磁场强度磁场强度(H ):是用来确定磁场和电流之间关系的辅助物理量。
代表磁路中单位平均长度上的磁动势。
磁动势(F):励磁电流与线圈匝数的乘积。
F=IN4.磁导率μ磁导率μ:用来衡量物质导磁能力的物理量。
单位是真空的磁导率是一常数,磁性材料的的磁导率不是一个常数。
4、 软磁材料用于制造电机、变压器等电气设备的铁芯;硬磁材料制造永久磁铁SLF μφ= 即:磁阻正比于磁路长度,而与磁导率和磁路截面积的乘积成反比。
二、变压器 具有变电压、变电流和变阻抗的作用。
1、电压变换关系式: ;电流变换关系式:阻抗变换关系式:2、电压调整率:副绕组电压随电流变化的程度。
公式:3、变压器的损耗包括:铜耗和铁耗 效率:%10022%100122e⨯++=⨯+=F CU P P P P P P P η 5、 自耦变压器特点是:副绕组是原绕组的一部分。
原副边电流电压之比分别为:6、 电流互感器电流互感器相当于升压变压器。
例:一单相变压器额定容量为50KV A ,额定电压为10000/230V 。
当此变压器向R=0.842Ω,XL=0.618Ω的负载供电时正好满载,求变压器原副绕组的额定电流和电压调整率。
例:额定容量为100KV A ,额定电压为6000/230V 的变压器,铁损耗为500W ,满载时铜耗为1400W 。
这台变压器在满载情况下向功率因数为0.8的负载供电时。
副绕组的端电压为220V ,求变压器的效率、。
项目二 磁路和变压器
【例2-1】 已知匀强磁场方向垂直黑板向里,且磁感应强度B=0.5T,导线 中通入电流强度I=0.2A的电流,其方向如图所示。若导线长L=0.2m,求: 该导线所受安培力的大0.2N。
安培力的方向满足左手定则:在黑板平面内且垂直于导线斜向上
e Ф t
如果线圈有N匝,则感应电动势的大小为
eN Ф t
【例2-2】 如图所示,在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一长度为L的 直导体AB,可沿平行导电轨道滑动。当导体以速度υ 向左匀速运动时,试 确定导体中感应电动势的方向和大小?
解:导体向左运动时,导电回路中磁通将增加,根据楞次定律判断,导体 中感应电动势的方向是B端为正,A端为负。用右手定则判断,结果相同。 设导体在Δ t时间内左移距离为d,则导电回路中磁通的变化量为
(a)外形
图2-8
(b)电路原理图
2.仪用互感器 能够将大的交流电流和高的交流电压变换成相应的小电流和低电压的测 量用变压器,称为仪用互感器。按用途不同,仪用互感器分为电压互感器和 电流互感器两种。 1)电压互感器 电压互感器实质是一种降压变压器,如图2-9所示,用于测量高压电压值。
图2-6
4.交流电压、电流和阻抗的变换 1)变换交流电压 设变压器原边线圈的匝数为n1,副边线圈的匝数为n2,穿过它们的磁通 分别是Φ 1和Φ 2等于电动势。
变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线圈匝数比即
U 1 n1 K U 2 n2
式中,K叫做变压比。。
2)变换交流电流 根据能量守恒定律,在忽略变压器内部损耗的情况下,变压器从电网中 获取的能量应该等于它提供给负载的能量,即输入功率等于输出功率。 变压器原副线圈的电流强度跟线圈的匝数成反比。
I 1 U 2 n2 I 2 U 1 n1
第5章磁路和变压器
原绕组(或原边, 或初级绕组),和负载相连的线圈称为副
绕组(或副边, 或次级绕组)。绕组与绕组及绕组与铁心之 间都是互相绝缘的。
原线圈 副线圈
接电源
接负载
闭合铁芯
图 3 - 12变压器结构示意图
变压器的工作原理 为了叙述方便, 下面分两种情况分析变压器的运行状态。 1. 变压器的空载运行 压器原线圈接上额定的交变电压,副线圈开路不接负载, 称为空载运行,如图 3 -13 所示 。 1)空载电流I0
要使磁路中建立一定大小的磁通Φ,就必须在具有一定 匝数N的线圈中,通入一定大小的电流I 。实验证明,增大电 流I或增大线圈匝数N,都可以同样达到增大磁通Φ的目的。 可见,NI乃是建立磁通的根源。所以把乘积NI称作磁路的磁 动势,简称磁势。磁势的单位是安(A)。
A I E N匝
图 3 - 8磁路
Ku>1,是降压变压器;Ku<1,是升压变压器。 2. 变压器的负载运行 变压器副边接上负载阻抗Z后, 副线圈中通过电流i2, 如图 3 - 14 所示。
i0 e1
i2 u2
u1
N1
N2
e2
Z
图 3 - 14有载时的变压器
前已指出, 当电源电压U不变时, 铁心中主磁通Φ也基 本不变。
因此,当变压器带上负载后,原边磁动势i1N1和副边磁动 势i2N2共同产生的磁通,与变压器空载时的激磁磁势i0N1 所产 生的磁通也应基本相等,用数学式表示为 i1N1+i2N2=i0N1
U2≈E2=4.44fN2Φm
(3 - 13)
从式(3 - 12)、 (3 - 13)可以得到
U1 E1 N1 Ka U 2 E2 N 2
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磁路与变压器一、选择题:1、一台Y,d11连接的三相变压器,额定容量S N=630kVA,额定电压U N1/U N2 =10/0.4kV,二次侧的额定电流是:(正确答案是:C)A、 21AB、 36.4AC、 525AD 、909A2、变压器的额定容量是指:(正确答案是:C)A、一、二次侧容量之和B、二次绕组的额定电压和额定电流的乘积所决定的有功功率C、二次绕组的额定电压和额定电流的乘积所决定的视在功率D 一、二次侧容量之和的平均值3、变压器铁芯中的主磁通Φ按正弦规律变化,绕组中的感应电动势:(正确答案是:C)A、正弦变化、相位一致B、正弦变化、相位相反C、正弦变化、相位滞后900D 正弦变化、相位与规定的正方向无关4、一台变压器,当铁芯中的饱和程度增加时,励磁电抗Xm:(正确答案是:B)A、不变B、变小C、变大D 都有可能5、一台原设计为50Hz的电力变压器,运行在60Hz的电网上,若额定电压值不变,则空载电流:(正确答案是:A)A、减小B、增大C、不变D 减小或增大6、变压器在( )时,效率最高。
:(正确答案是:A)A、额定负载下运行B、空载运行C、轻载运行D 超过额定负载下运行7、额定电压为10/0.4kV的配电变压器,连接组别一般采用( )接线方式。
:(正确答案是:C)A、 Y,y0B、 D,y11C、 Y,yn0D Y,d118、多台变压器在并联运行时:(正确答案是:D)A、容量较大的变压器首先满载B、容量较小的变压器首先满载C、短路阻抗百分数大的变压器首先满载D 短路阻抗百分数小的变压器首先满载9、一台双绕组变压器改接成自耦变压器,变比之间的关系可表示为:(正确答案是:A)A、 Ka=1+KB、 Ka=K-1C、 K=Ka+1D K=Ka10、自耦变压器的变比Ka一般:(正确答案是:B)A、≥2B、≤2C、≥10D ≤1011、变比k=2的变压器,空载损耗250W(从低压侧测得),短路损耗1000W(从高压侧测得),则变压器效率最大时,负载系数βm=( ):(正确答案是:C )A、 1B、 2C、 0.5D 0.2512、若将变压器一次侧接到电压大小与铭牌相同的直流电源上,变压器的电流比额定电流( ):(正确答案是:D)A、小一些B、不变C、大一些D 大几十倍甚至上百倍13、欲使变压器的ΔU=0,那么负载性质应为( ):(正确答案是:D)A、电阻电感性负载B、纯电阻负载C、纯感性负载D 电阻电容性负载14、对于三相心式变压器,如右图所示,其空载电流( ):(正确答案是:C)A、 Iou < IovB、 Iou = IovC、 Iou > IovD Iou > Iov > Iow15、一台变比K=3的三相变压器,在低压侧加额定电压,测出空载功率P0=3000W,若在高压侧加额定电压,测得功率为( )。
:(正确答案是:C)A、 1000瓦B、 9000瓦C、 3000瓦D 300瓦16、变压器做短路实验所测得的短路功率可以认为( )。
:(正确答案是:A)A、主要为铜损耗B、主要为铁损耗C、全部为铁损耗D 全部为铜损耗17、变压器铁心在叠装时由于装配工艺不良,铁心间隙较大,空载电流将( )。
:(正确答案是:B)A、减小B、增大C、不变D 无法确定18、若电源电压随时间按正弦规律变化,u1= U1sin(ωt+φ),欲使变压器空载合闸电流最小,φ应为( )。
:(正确答案是:C)A、0°B、30°C、90°D 60°19、一台单相变压器进行空载试验,在高压侧加额定电压测得损耗和在低压侧加额定电压测得损耗():(正确答案是:B)A、不相等B、相等C、折算后相等D 基本相等20、变压器制造时,硅钢片接缝变大,那么此台变压器的激磁电流将():(正确答案是:C)A、减小B、不变C、增大D 不确定21、变压器的变比为K=W1/W2,准确的变比计算公式是():(正确答案是:B)A、 K = E2m / E1mB、 K = E1 / E2C、 K = U1 / U2D K = I1 / I222、变压器并联条件中必须满足的条件是():(正确答案是:B)A、变比相等B、组别相等C、短路阻抗相等D 短路电压标么值相等23、三相变压器一次侧的额定电流为( )。
:(正确答案是:B)A、B、C、D24、变压器负载运行时,依靠电磁感应作用将能量传递。
而起传递作用的磁通是( )。
:(正确答案是:D)A、漏磁通和B、一次漏磁通C、二次漏磁通D 主磁通25、若将额定电压为220V的变压器接到了220V的直流电源上,其结果是( )。
:(正确答案是:A)A、烧毁一次绕组B、烧毁二次绕组C、产生较小的励磁电流D 和接到交流上一样26、一台60Hz的变压器,如运行在同样额定电压的50Hz电网上,其空载电流将( )。
:(正确答案是:C)A、减少到1.2倍B、增加到1.2倍C、增加到1.2倍以上D 保持不变27、影响变压器铁损耗大小的因素是( )。
:(正确答案是:B)A、励磁电流大小B、磁通密度和频率C、负载大小D 输出电压高低28、三相变压器的连接组别,决定于高、低压侧对应的( )。
:(正确答案是:D)A、相电流间的相位关系B、相电动势间的相位关系C、相电压间的相位关系D 线电动势间的相位关系29、变压器空载合闸会出现励磁涌流,其大小和合闸瞬时的二次侧突然短路瞬时的电源电压的初相角ψ有关,励磁涌流最严重的情况发生在( )。
:(正确答案是:A)A、ψ = 0°B、ψ = 90°C、ψ = 60°D ψ = 30°30、自耦变压器电磁容量与额定容量相比( )。
:(正确答案是:A)A、额定容量大于电磁容量B、大小相等C、额定容量小于电磁容量D 升压时,额定容量大于电磁容量;降压时,额定容量小于电磁容量31、容量大于1800kVA的三相变压器一般不采用( )。
:(正确答案是:A)A、 Y,y连接B、 YN,y连接C、 D,y连接D Y,d连接32、连接组别不相同的变压器进行并联运行( )。
:(正确答案是:A)A、绝对不允许B、可以,非常方便C、可以,但非常麻烦D 有些可以,有些不可以33、有一台单相变压器,UN1/ UN2=220V/36V,变压器一次绕组的匝数为825匝,则二次绕组的匝数为()。
(A)825匝(B)135匝(C)5042匝(D)960匝答案:(B)135匝34、一台三相变压器的联结组别为Y,d11 ,其中 d表示低压绕组作()联结(A)星型联结(B)三角联结(C)串联(D)并联答案:(B)三角联结35、三相变压器的额定电压定指()。
(A)相电压(B)线电压(C)起动电压答案:(B)线电压36、单相变压器空载运行时,仅外加电压和频率同时减小5%时,主磁通幅值会()A减小5%; B减小10%; C不变。
答案:C37、变压器空载电流小的原因是()A一次绕组匝数多,电阻很大;B变压器的励磁阻抗很大;C变压器铁芯的电阻很大。
答案:B38、变压器空载损耗为()。
A全部为铜损耗; B主要为铜损耗; C主要为铁损耗。
答案:C39、如图,判断同名端正确的一项是( A )。
(A)1、3、5 (B)1、3、6(C)1、4、5 (D)1、4、640、变压器一次侧接在额定电压的电源上。
二次侧带纯电阻负载,则从一次侧输入的功率为(C)。
(A)有功功率(B)无功功率(C)既有有功功率,又有无功功率(D)为零41、变压器中,不考虑漏阻抗压降和饱和的影响,若原边电压不变,铁心不变,而将匝数增加,则励磁电流(B)(A)增加(B)减少(C)不变(D)基本不变42、变压器高压侧绕组的匝数电流而导线。
(D )A、多、大、粗B、少、大、粗 C少、小、细 D、多、小、细43、二、判断题1、变压器铁芯是由硅钢片叠装而成的闭合磁路,可以减小涡流。
(回答:√ )2、变压器分接头开关是改变一次绕组匝数的装置。
(回答:× )3、变压器的电压分接开关一般装在高压侧。
(回答:√ )4、在变压器中,主磁通若按正弦规律变化,产生的感应电势也是正弦变化,且相位一致。
(回答:× )5、变压器铁芯面积愈大,其空载电流就愈小。
(回答:√ )6、变压器的短路阻抗愈大,电压变化率就愈大。
(回答:√ )7、变压器的铁芯损耗与频率没有关系。
(回答:× )8、三相变压器组和三相芯式变压器均可采用Y,y连接方式。
(回答:× )9、变比相等、额定电压相等的变压器都可以并联运行。
(回答:× )10、自耦变压器的短路阻抗较同容量的普通变压器小。
(回答:√ )11、变压器的特点是一、二次绕组之间只有磁的耦合,没有电的联系。
(回答: √ )12、三相变压器的绕组不论是星形还是三角形连接,其额定容量的表达式均为s N =3IN1UN1=3 IN2UN2(回答:√ )13、若对变压器同名端不清楚,那么错误的串、并联将可能导致两个绕组磁动势互相抵消,铁芯中无磁通,绕组中无感应电动势,导致绕组中电流增大,从而烧毁变压器。
(回答: √ )14、。