磁路与变压器(3)PPT讲稿

Φ ：主磁通
Φ
：漏磁通
3-9
电路方程：
u uR (e) (e )
••
•
•
U I R ( E) ( E )
•
•
+
u
-
i
e
+
e+-
Φ
Φ
U E
U 4.44 fNΦm
交流磁路的特点:
当外加电压U、频率 f 、线圈匝数N一定时，Φm 恒定。
3-10
3.3 变压器
变压器铁心: 硅钢片叠压而成。 构造 变压器绕组: 高强度漆包线绕制而成。
磁路与变压器(3)课件
磁路：磁通所经过的闭合路径。
i u1
3-2
3.1 磁路及其分析方法
3.1.1磁场的基本物理量 1、磁感应强度 B （磁通密度）
表示磁场内某点的磁场强弱和方向
磁通 : 磁感应强度B与垂直于磁场方向的
面积S的乘积
B S
B 的单位：特斯拉（Tesla） 1 Tesla = 104 高斯
u1
-
e1-+
e+1-
U1 E1
N1
U1 4.44 fN 1Φm
Φ
Φ 1
Φ 2
e+-e+-22
i2
+
u2
-
RL
N2
u2 e2 e 2 R2i2 e2 u2 e 2 R2i2
dΦ e2 N2 dt
E2 4.44 f N2Φm
3-15
(1)原、副边电压关系
空载 : 原边接入 + 电源，副边开路。u1
其它部件: 油箱、冷却装置Hale Waihona Puke Baidu保护装置等。
线圈 铁心
铁心
壳式变压器
线圈 心式变压器
变压器的结构
S9-M-400/10配电变压器
5-12
1、变压器的工作原理
变压器符号：
铁芯
i1
+
u1
-
e1-+
e
1+
Φ
Φ 1
Φ 2
i2
++--ee2 2
RL
RL
原边 N1 绕组
N2 副边 绕组
3-13
i1
+
u1
-
e1-+
注意！
N2
（匝数多）
i2 A
1. 副边不能断开，以防产生高电压；
2. 高压绕组的一端接地，以防在绝缘损坏时，
在副边出现过压。
3-19
（2）阻抗变换举例：
信号电压的有效值U1= 50V, 信号内阻Rs=100
负载为扬声器,Ri L=8
Rs
u1
RL
求：两种情况下负载上得到的功率
Rs u1
i1 N1 N2 i2 u2 RL
单位：韦伯
3-3
2、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。 H B /
安培环路定律（全电流定律）:
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。 I2
I1
H d l I
H单位：安/米
I3
H
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。
I2 0
-
i1e1-+
e
1+
Φ
Φ 1
i2
+e-2
+
u2
-
N1
N2
U1 E1 N1 K
U 20 E2 N 2
K为变比
e1
N1
dΦ dt
E1 4.44 f N1Φm
e2
N2
dΦ dt
E2 4.44 f N2Φm
3-16
(2)原、副边电流关系
i1励磁电流
I1 N2 1 I2 N1 K
+
u1
3-4
3、磁导率 ：表征各种材料导磁能力的物理量
真空的磁导率( 0 )为常数
0 4 10 7（亨/米）
相对磁导率r :
一般材料的磁导率 和真空的磁导率之比
r
0
r 1 ，则称为磁性材料
r 1，则称为非磁性材料
3-5
3.1.2 磁路的分析方法
根据安培环路定律 H d l I
H l H 0l0 NI I
N
磁动势 磁通 磁压降
F IN Φ HL
I
电
+
电动势 电流 电压降
路
E UR
_
E
I
U
3-8
*3.2 交流铁心线圈电路
交流激励 线圈中产生感应电势
u→ i→
Φ→e
e N d dt
Φδ→eδ 可忽略不计
+
u
-
i
e
+
e+-
Φ
Φ
假设
Φ m
sin t
e 2 fNΦm cos t
E
2
fN Φm 2
4.44 fNΦm
造成的损失。
为防止涡流损失，铁芯一般由一片 片导磁材料叠合而成。
3-23
5. 变压器的铭牌数据（以单相变压器为例）
• 额定电压 U1N 、U 2N
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 I1N I2N
变压器满载运行时，原、副边绕组允许的电流值。
I2
+
+
•
•
U1
–
Z U– 2
I1 +
U1 Z
–
由图可知：
Z U2
I2
Z U1 KU 2 K 2 U2 K 2 Z
I1
I2 K
I2
Z U1 I1
Z K2 Z
RL K 2RL
3-18
2、变压器的应用举例
（1）电流变换举例：
电流互感器
i（1 被测电流）
R
(P117，特殊变压器)： N1 提高仪表量程。（匝数少）
-
e1-+
e
1+
当外加电压、频率不变 N1
Φ
Φ 1
Φ 2
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
i1N1 i2 N 2 i10 N1
i10 0
i1N1 i2 N2 0
•
•
N1 I1 N2 I2
i2去磁电流
+
e2+ -
e 2 -
RL
N2
3-17
(3)原、副边阻抗关系
•
•
I1
U20
U20：原边加额定电压、
副边开路时，副边的输
I2 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）
3-22
4.变压器的损耗
变压器的损耗包括两部分：
铜损 (ΔPCU) ：绕组导线电阻所致。
磁滞损失：磁滞现象引起铁芯发热，
铁损( ΔPFE)：
造成的损失。
涡流损失：交变磁通在铁芯中产生 的感应电流（涡流），
e
1+
N1
Φ
Φ 1
Φ 2
i2
++--ee2 2
RL
N2
u1 i1
1
dΦ e1 N1 dt
dΦ e2 N 2 dt
eσ1
Lσ1
di1 dt
i2
2
eσ2
Lσ2
di2 dt
假设
Φ m
sin t
u1 uR1 (e1) (e1)
•
•
•
•
U1 I1 R1 ( E1) ( E1)
•
•
i1
+
解:1.将负载直接接到信号源上
K N1 3.5 : 1 N2
2
p L
U RS
RL
RL
1.7(W)
2.将负载通过变压器接到信号源上。
RL 3.5 2 8 98
2
pL
U RS
RL
RL 6.25W
3-20
P
RL ()
3.变压器的外特性
副边输出电压和输出电流的关系。即：
U2
U2 f (I2)
F=NI：磁通势。
Um=HL：磁压降。
N
l0
l
总磁通势等于各段磁压降之和
NI Hl H1l1 H2l2
3-6
磁路的欧姆定律
NI Hl B l l I
S
S
N
Rm
l
s
Rm ：磁阻
L
F NI l Rm S
注：磁性材料 是非线性的
磁路的 欧姆定律
3-7
磁路和电路的比较
磁I
路