互感及变压器
变压器的互感原理
变压器的互感原理
变压器的互感原理是指在变压器中,通过两个或多个线圈的共同磁场感应作用下,使得电压或电流发生变化的现象。
变压器由一个或多个导线绕制成的线圈组成,其中一个线圈称为主线圈(也称为初级线圈或输入线圈),另一个线圈称为副线圈(也称为次级线圈或输出线圈)。主线圈和副线圈之间通过磁路(由铁芯等材料构成)连接。当主线圈通电时,产生的磁场会沿着磁路传导到副线圈上,从而感应出副线圈中的电流。
根据法拉第电磁感应定律,当磁通量改变时,会在被感应线圈中产生感应电动势。在变压器中,主线圈中的电流通过磁路产生磁通量,该磁通量会穿过副线圈,因此在副线圈中会感应出电动势。根据电磁感应的原理,感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比,即感应电动势E与磁通量变化率Φ的乘积满足E = -dΦ/dt。
根据理想变压器的假设(忽略能量损耗和磁滞等因素),主副线圈的磁通量是相等的,即Φ1 = Φ2。根据磁通量的相等性及其变化率的关系,可以推导出变压器的互感比等于副线圈匝数与主线圈匝数之比,即N2/N1 = V2/V1 = I1/I2,其中N1和N2分别表示主线圈和副线圈的匝数,V1和V2分别表示主线圈和副线圈的电压,I1和I2分别表示主线圈和副线圈的电流。
基于互感原理,变压器可以实现电压和电流的升降变换。通过选择适当的匝数比,可以实现输入电压和输出电压之间的变换,从而实现电能的传输和分配。同时,
在变压器中,可逆性原理也适用,即当副线圈中的电流改变时,也会导致主线圈中的磁通量改变,从而在主线圈中感应出电动势。这使得变压器可以用于实现电能的反向传输,如逆变等应用。
第七章 -互感耦合与变压器
耦 合 电 感 的 串 联
耦 合 电 感 的 并 联
耦合电感的去耦等效电路
(1) “三端”耦合电感的互感去耦
“三端”耦合电感如图所示,它是由 两个串联耦合线圈从连接点引出一个公 共端所构成的。由于串联线圈有顺接和 反接之分,因此“三端”耦合电感也有 顺接和反接之分。如图 (a)和(b)所示。
.
.
.
由于线圈2中没有电流,因而L2上无自感电压。但L1上 有电流,因此线圈2中有互感电压,根据电流对同名端的方 向可知,cd端的电压:
例 如图a所示具有互感的正弦电路中,已知 XL1=10Ω,XL2=20Ω,XC=5Ω,耦合线圈互感抗XM=10Ω, RL=30Ω。求电流 İ2。 电源电压,
I1
.
同侧并联时的等效电感:
I
M
1
I
I
2
U
L
1
L
2
U I
j ( L1L 2 M L1 L 2 M
2
L
LL M
2
I I I ) L U jL I jM I
1 2
2
1 1
L L 2M
U jL I jM I
2 1
2
有了同名端,图1就可以用下图所示的电路符号表示
电流互感器、电压互感器和变压器的区别
电流互感器、电压互感器和变压器的区别
电流互感器和电压互感器原理差不多,在构造上也基本一样,都是两个绕组:一个匝数多、线径细,另外一个匝数少、线径粗。
电压互感器:若匝数多、线径细的绕组是作为一次绕组与被测量的电路并联连接,而匝数少、线径粗的绕组接测量仪表(电压表),则该变压器就是一个电压互感器。电压互感器实际上是一台工作在空载状态下的降压变压器(因为电压表是高阻表,电流很小,所以是空载。又因为一次绕组匝数多、二次绕组匝数少,所以是降压)。
电压互感器二次侧不允许短路运行。
电流互感器:若匝数少、线径粗的绕组作为一次绕组与被测量的电路串联连接,而匝数多、线径细的绕组接测量仪表(电流表),则该变压器就是一个电流互感器。电流互感器实际上是一台工作在短路状态下的升压变压器(因为电流表是低阻表,电流很大,所以相当于短路。又因为一次绕组匝数少、二次绕组匝数多,所以是升压,而之所以实际电流互感器的二次绕组电压没有升压,是因为它工作在短路状态)。
电流互感器二次侧不允许开路运行:
电流互感器在正常运行时,二次侧电流产生的磁通对一次侧电流产生的磁通起去磁作用,励磁电流很小,铁心中的总磁通也很小,二次侧绕组的感应电动势一般几十伏。如果二次侧没有形成回路,二次侧电流的去磁作用消失,一次侧电流完全变为励磁电流,引起铁心内磁通剧增,铁心处于高度饱和状态,加之二次侧绕组的匝数很多,根据电磁感应定律,就会在二次侧绕组开路的两端产生很高的电压,其峰值可达数千伏甚至上万伏。这么高的电压将严重威胁工作人员和设备的安全。再者,由于铁心磁感应强度剧增,使铁心损耗大大增加而严重发热,甚至烧坏绝缘。
电力变压器与互感器运行维护知识讲解
变压器的数学关系
变压器的变比:(讨论变压器一、二
次侧电压的关系)
设:一次绕组的匝数为N1,二次绕
组的匝数为N2 ,则有:
一次绕组感应电势 E1=4.44fN1φm (V)
二次绕组感应电势 E2=4.44fN2φm (V)
E1
N
1 K
E2
N2
由于变压器一、二次侧的漏电抗和
电阻都比较小,可忽略不计,故可近
次绕组,同时也穿过二次绕组,两个绕组中将分别产生感应电
势1 和2 。这时若二次绕组与外电路的负载接通,便会有电流
I2流入负载Z,即二次绕组就有电能输出。变压器就将一次绕组
输入的能量传递到了二次侧供用户使用。
▪ 变压器由铁芯(或磁芯)和线圈组成。
▪ 铁芯的作用是加强两个线圈间的磁耦合。变压器铁芯内的
交变磁通会产生磁滞损耗和涡流损耗。为了减小损耗,铁
芯常用含硅5%厚度为0.35mm或0.3mm、0.27mm的冷
轧硅钢片叠制而成,硅钢片的两面涂有绝缘用的硅钢片漆
(0.01~0.13mm厚)并经过烘烤。
▪ 线圈可以变换交流电压、电流和阻抗。线圈有两个或两个
以上的绕组,其中接电源的绕组叫初级线圈(或原线圈)
油浸式电力变压器油箱按容量分为:吊器身式和吊箱壳式
吊器身式:6300KVA及以下变压器
吊箱壳式(钟罩式):8000KVA及以上变压器
互感变压器的原理
互感变压器的原理
互感变压器是一种常用的电力设备,其工作原理是利用电磁感应现象实现电压的变换。互感变压器由两个线圈和一铁芯构成,分别称为主线圈和副线圈。主线圈通常称为初级或高压线圈,副线圈通常称为次级或低压线圈。
互感变压器的工作原理可以分为以下几个步骤:
1. 异步电机和电磁感应
当通过初级线圈通入交流电时,根据电磁感应原理,电流会在初级线圈中产生磁场。这个磁场会通过铁芯传播,感应到次级线圈上。根据法拉第电磁感应定律,当磁通量改变时,会在次级线圈中产生感应电动势。由于初级和次级线圈的感应电动势大小直接与线圈的匝数成正比,所以通过改变线圈匝数的比例,就可以实现电压的变换。
2.磁通连续性
根据法拉第电磁感应定律,通过初级线圈的电流会产生一个磁场,这个磁场会通过铁芯传播到次级线圈上。在这个过程中,磁通量在铁芯和线圈之间是连续不断的,即无论是初级线圈还是次级线圈,其上的磁通量都是相等的。
3.理想变压器的电压关系
在理想变压器中,认为变压器的铁芯是完全导磁的,即磁通量只能通过铁芯传播,不会有磁漏。在这种情况下,根据数学推导可以得到初级和次级线圈电压之间的
关系:
V1/V2 = N1/N2
其中,V1和V2分别是初级和次级线圈的电压,N1和N2分别是初级和次级线圈的匝数。从这个关系式可以看出,如果初级线圈的匝数多于次级线圈的匝数,那么变压器将实现升压,即初级电压高于次级电压;反之,如果初级线圈的匝数少于次级线圈的匝数,那么变压器将实现降压,即初级电压低于次级电压。
4.实际变压器的损耗
在实际的互感变压器中,会存在一些能量损耗,主要包括铜损和铁损。铜损是指通过线圈时,由于内阻导致的电流产生的热能损耗;铁损是指磁场在铁芯中传播时,由于涡流和磁滞导致的能量损耗。这些能量损耗会导致互感变压器的效率降低,所以在设计和使用中需要考虑如何减少这些损耗。
电压互感器与变压器的区别
电压互感器和变压器很相象,都是用来变换线路上的电压。但是变压器变换电压的目的是为了输送电能,因此容量很大,一般都是以千伏安或兆伏安为计算单位;而电压互感器变换电压的目的,主要是给测量仪表和继电保护装置供电,用来测量线路的电压、功率和电能,或者用来在线路发生故障时保护线路中的贵重设备、电机和变压器,因此电压互感器的容量很小,一般都只有几伏安、几十伏安,最大也不超过一千伏安。
线路上为什么需要变换电压呢?这是因为根据发电、输电和用电的不同情况线路上的电压大小不一,而且相差悬殊,有的是低压220V 和380V,有的是高压几万伏甚至几十万伏。要直接测量这些低压和高压电压,就需要根据线路电压的大小,制作相应的低压和高压的电压表和其他仪表和继电器。这样不仅会给仪表制作带来很大的困难,而且更主要的是,要直接制作高压仪表,直接在高压线路上测量电压。那是不可能的,而且也是绝对不允许的。
如果在线路上接入电压互感器变换电压,那么就可以把线路上的低压和高压电压,按相应的比例,统一变换为一种或几种低压电压,只要用一种或几种电压规格的仪表和继电器,例如通用的电压为100V的仪表,就可以通过电压互感器,测量和监视线路上的电压。
电压互感器分类
1. 按电压等级:低压互感器、高压互感器、超高压互感器
2. 按用途:测量保护用电压互感器、计量用电压互感器
3. 按绝缘材料:油浸式电压互感器、干式电压互感器
4. 按绝缘类型:全封闭电压互感器、半封闭电压互感器
5. 按变压原理:电磁式电压互感器、电容式电压互感器
6. 按安装地点:户内式互感器、户外式互感器
变压器及其测试互感
饼干制作工艺
(3)头子掺入时的操作。头子掺入新鲜面团时要求尽可能均匀地掺入。因 为加入头子后,有的不经辊轧,即使经过辊轧也不会像调粉时那样充分搅拌揉 软,只是将头子压入新鲜向带,所以要把头子在新鲜面团的面皮上铺均匀。对 于不经辊轧的掺和,要求将头子铺在新鲜面团的下面防止黏轧布。还要经辊轧 的头子、则铺在新鲜面带上面,这样经过辊轧、包叠后,可以形成比较均匀的 面带。如果头子在面带中分布不均匀,则会造成黏辊、黏模、黏帆布、产品色 泽不均、形态不整齐、酥松度不均匀等多种质量问题。
个线圈中的电流变化在另一个线圈中产生感应电压的现象称为 互感现象 ,产生的感 应电压叫 互感电压 。
二、互感系数与同名端
1、互感系数
线化圈而I中在电线流圈Ⅱi1的中变
产生的互感电压
u21 记作
u 21
M
d i1 dt
比例常数M称为线圈I和Ⅱ之间的 互感系数,简称互感,单位为亨利, 符号用H表示。
互感M是线圈的固有参数,它取 决于两线圈的匝数、几何尺寸、相对 位置和磁介质。
二、互感系数与同名端
2、同名端
(1)同名端的定义
两互感线圈感应电压极性始终保持一
致的端子称同名端。
同名端总是成 对出现的。
通常同一组同名端用“.”或“*”进行标记。
饼干制作工艺
(2)头子比例的影响 头子与新鲜面团的比例应在l:3以下,因为头子 在较长时间的辊轧和传送过程中总会发生一些变性,主要是面筋筋力增大 ,水分减少,弹性和硬度增加。在冲印或辊切成型时,尽量使印模排列紧 凑,减少头子的方法之一。正确操作,减少焙烤前面带和饼干坯的返还率 ,对于减少头子量也很重要。
变压器及互感器相关知识讲解
表1 油浸式变压器顶层油温一般限值
冷却方式
冷却介质最高温 最高顶层油温
度(℃)
(℃)
自然循环自冷、 40
95
风冷
强迫油循环风冷 40
85
强迫油循环水冷 30
70
干式变压器的温度限值应按制造厂的规定。
4、并列 a.线圈接线组别相同; b. 电压比相等,误差不超过0.5%; c. 短路电压相等,误差不超出10%; d. 变压器容量比不大于3:1; e. 相序相同。
变压器配置的保护
⒈变压器纵差保护 变压器的纵差保护是反应相间短路、 高压侧单相接地短路以及匝间短路的主保护,其保护范围 包括变压器套管及引出线。 变压器在空载合闸时的过励 磁电流,其值可为In的数倍到10倍以上,这样大的励磁电 流通常称为励磁涌流。 ⒉瓦斯保护为防止变压器内部单相绕组的匝间短路,通常 在容量大于800KVA的变压器上装设有瓦斯保护。 不论是 哪一种型式的瓦斯继电器都有两对触点: 轻瓦斯保护:当变压器内发生轻微故障时,产生的气体较 少且速度缓慢,气体上升后逐渐积聚在继电器的上部,使 气体继电器内的油面下降,使得其中一个触点闭合而作用 于信号。 重瓦斯保护:当变压器内发生严重故障时,强烈的电弧将 产生大量的气体,油箱压力迅速升高,迫使变压器油沿着 油箱冲向油枕,在油流的激烈冲击下,使另一触点接闭而 动作于跳闸。
8、短路损耗:又叫铜损,是变压器通过额定电流时的损耗,单位用瓦特 (W)或千瓦(kW)表示。
变压器与电压互感器的一些区别
电压互感器的工作原理与一般的变压器相同,仅在结构型式、所用材料、容量、误差范围等方面有所差别。
一、电压互感器:
电压互感器是一种电压变换装置。它将高电压变换为低电压,以便用低压量值反映高压量值的变化。因此,通过电压互感器可以直接用普通电气仪表进行电压测量。
1、电压互感器又称仪用变压器,是一种电压变换装置;
2、电压互感器的容量很小,通常只有几十到几百伏安;
3、电压互感器一次侧电压即电网电压,不受二次负荷影响,并且大多数情况下其负荷是恒定的;
4、二次侧负荷主要是仪表、继电器线圈,它们的阻抗很大,通过的电流很少。如果无限期增加二次负荷,二次电压会降低,造成测量误错增大;
5、用电压互感器来间接测量电压,能准确反映高压侧的量值,保证测量精度;
6、不管电压互感器初级电压有多高,其次级额定电压一般都是100V,使得测量仪表和继电器电压线圈制造上得以标准化。而且保证了仪表测量和继电保护工作的安全,也解决了高压测量的绝缘、制造工艺等困难;
7、电压互感器常用于变配电仪表测量和继电保护等回路。
二、变压器:
变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件,当初级线圈中通有交流电流时,铁芯(或磁芯)中便产生交流磁通,使次级线圈中感应出电压(或电流),用于改变电压等级,负载较大电流。
1、变压器种类很多,按冷却方式、防潮方式、铁芯或线圈结构、电源相数、用途等分若干个类;
2、变压器的容量由小到大,从几十伏安大到几十兆伏安;
3、变压器的一次侧电压受二次负荷影响较大,负荷大时系统电压会受到影响;
4、变压器二次侧负荷就是各种用电设备,通过的电流较大,具有较强的带负载能力;
电路原理第五章互感与理想变压器
理想变压器的原理
原、副线圈的电压之比等于它们的匝 数之比,即$frac{U_{1}}{U_{2}} = frac{n_{1}}{n_{2}}$。
原、副线圈的功率之比等于它们的匝数 之比的平方,即$frac{P_{1}}{P_{2}} = left(frac{n_{1}}{n_{2}}right)^{2}$。
变压器的维护与保养
定期检查
对变压器的外观、紧固件、绝 缘材料等进行检查,确保其完
好无损。
清洁与除尘
定期清洁变压器表面,清除灰 尘和杂物,保持其良好的散热 性能。
预防性试验
定期对变压器进行预防性试验 ,如绝缘电阻测试、耐压试验 等,确保其电气性能正常。
更换磨损部件
对变压器的机械部件和易损件 进行定期更换,以延长其使用
电路原理第五章互感与 理想变压器
目录
• 互感现象与原理 • 互感现象与原理 • 理想变压器模型 • 互感线圈的串联与并联 • 变压器的工作特性 • 变压器在电力系统中的应用
互感现象与原理
01
理想变压器的定义
• 理想变压器:在忽略漏磁通、磁滞损耗和铁芯损耗的条件下, 认为原、副线圈的电感无穷大,从而不会产生铜损和铁损的变 压器。
变压器的电流变换特性
总结词
当变压器二次侧接负载时,一、二次侧线圈中的电流与一、二次侧线圈匝数的反比。
详细描述
第二讲-变压器、互感器
互感器的原理及分类
互感器的工作原理类似于变压器。 互感器分为 电流互感器(CT-current transformer ) 电压互感器(PT-potential transformer )两大类。
第一节:电流互感器
电流互感器 (Current Transformer-CT ) 也 称变流器,是将大电 流变成小电流的互感 器,与系统的连接方 式为串联。
其他主要部件
绝缘套管:高压套管和低压套管。将内部高、低压引线 引到外部,对地绝缘,固定引线,是载流元件之一。 调压装置:分接开关。在负载运行中能完成分接电压切 换称为有载调压。 保护装置:气体继电器和安全气道等。故障时变压器油 汽化,触动气体继电器发出警报或切断电源;严重时油 气冲破安全气道管口的密封玻璃,冲出油箱,避免油箱 爆裂。
变压器的型号
变压器的型号分两部分: 前部分由字母组成,代表变压器的绕组数、相 数、绝缘介质、冷却方式、调压方式、线圈线 心和铁心材料等; 后部分由数字组成,表示变压器的额定容量、 额定电压、绕组连接方式。
变压器的型号
前部分字母的排列顺序及含义
绕组藕合方式:**(不标);自藕(O)。 相数:单相(D);三相(S)。 绕组外绝缘介质:变压器油(不标);空气(G);气体(Q);成型固体浇注式 (C);包绕式(CR);难燃液体(R)。 冷却装置种类:自然循环冷却装置(不标);风冷却器(F);水冷却器(S)。 油循环方式:自然循环(不标);强迫油循环(P)。 绕组数:双绕组(不标);三绕组(S);双分裂绕组(F)。 调压方式:无励磁调压(不标);有载调压(Z)。 线圈导线材质:铜(不标);铜箔(B);铝(L);铝箔(LB)。 铁心材质:电工钢片(不标);非晶合金(H)。 特殊用途或特殊结构:密封式(M);串联用(C);起动用(Q);防雷保护用 (B);调容用(T);高阻抗(K);地面站牵引用(QY);低噪音用(Z);电 缆引出(L);隔离用(G);电容补偿用(RB);油田动力照明用(Y);厂用 变压器(CY);全绝缘(J);同步电机励磁用(LC)。
变压器和互感器配置标准
变压器和互感器配置标准
一、引言
变压器和互感器是电力系统中重要的设备,用于实现电压的变换和电流的测量。它们的配置标准对于电力系统的安全、稳定运行具有重要意义。本文将从多个方面介绍变压器和互感器的配置标准,包括选型、安装、调试等方面。
二、变压器配置标准
1.选型标准
变压器的选型应根据电力系统的负荷特性、电压等级、容量等因素进行综合考虑。在选择变压器时,应遵循以下原则:
(1)满足电力系统的负荷需求,具有足够的容量和过载能力;
(2)具有良好的电气性能和机械性能,符合相关标准和规定;
(3)具有较高的能效等级,降低能源消耗;
(4)具有较好的环保性能,减少对环境的影响。
2.安装标准
变压器的安装应遵循以下标准:
(1)安装位置应远离火源、热源和腐蚀性气体,确保变压器的安全运行;
(2)安装基础应牢固可靠,能够承受变压器的重量和运行时的振动;
(3)变压器的进出线应符合设计要求,排列整齐、美观;
(4)变压器的接地应可靠,符合相关标准和规定。
3.调试标准
变压器的调试应遵循以下标准:
(1)在投运前应进行空载试验和负载试验,检查变压器的性能是否符合设计要求;
(2)在投运后应定期进行预防性试验,检查变压器的运行状态是否正常;
(3)发现异常情况应及时处理,确保变压器的安全运行。
三、互感器配置标准
1.选型标准
互感器的选型应根据测量精度、使用环境等因素进行综合考虑。在选择互感器时,应遵循以下原则:
(1)满足测量精度要求,具有较高的准确度和稳定性;
(2)适应使用环境,具有良好的抗干扰能力和耐候性;
(3)符合相关标准和规定,具有较高的安全性和可靠性。
变压器、互感器字母排列顺序及含义
变压器、互感器字母排列顺序及含义
“M”表示完全密封,“S11-M变压器”是三相完全密封变压器。从外观上看,变压器上没有储油柜。与普通变压器相比,全密封变压器技术在可靠性、使用寿命、运行维护等方面具有明显优势。
例如,干式变压器(SCB 10-1000kV A/10KV/0.4KV): S表示该变压器为三相变压器,如果S被D取代,则该变压器为单相变压器。c表示该变压器的绕组是树脂浇铸的固体。
b表示箔绕组,R表示绕组,L表示铝绕组,Z表示有载调压(铜不是标准)。10的意思是设计号,也叫技术号。
1000千伏安表示该变压器的额定容量(1000千伏安)。10 kV表示一次额定电压,0.4 kV表示二次额定电压。电力变压器产品类型的其他字母顺序和含义。
(1)绕组耦合方式,含义:独立(非标准);自耦合(o方式)。(2)相数,含义:单相(D);三相。
(3)绕组绝缘介质,含义要点;变压器油(非标准);空气(g):气体(q);成型固体铸造型(C):包裹型(CR):阻燃液体(R)。
(4)冷却装置的类型和含义;自然循环冷却装置(非标准):空气冷却器
(F):水冷却器(S)。
(5)油循环方式,含义:自然循环(非标准);强制油循环(p)。
(6)绕组数量、含义点;双绕组(未标记);三个绕组;双分裂绕组(f)。
(7)电压调节方法、含义要点;无励磁电压调节(非标准):有载调节抑制(z)。
(8)线圈导线材料,含义分:铜(非标准);铜箔(b);铝(l)铝箔(磅)。(9)核心材料,含义;电工钢板(非标准);非晶态合金(h)。
互感变压器的原理
互感变压器的原理
互感变压器是一种特殊类型的变压器,它利用互感作用来传输电能。在互感变压器中,主要有两个线圈——一个是已知的输入线圈,另一个是输出线圈。这两个线圈之间并不直接相连,而是通过一个磁场进行耦合。当输入线圈中的电流改变时,它会产生一个变化的磁场,这个变化的磁场会影响到输出线圈中的电流,从而使得输出线圈中的电流也发生变化。这种互相影响的现象就是互感,而互感变压器正是利用了这一现象来实现电能的传输。
互感变压器的原理主要包括磁耦合、电感反应和电磁感应三个方面。首先,是磁耦合。在互感变压器中,输入线圈和输出线圈之间并没有直接的电流传输,而是通过磁场进行耦合。当输入线圈中的电流通过导线产生的磁场穿过输出线圈时,就会在输出线圈中产生感应电动势,从而激发输出线圈中的电流。这种磁场的相互影响就是磁耦合。
其次,是电感反应。在互感变压器中,两个线圈都有自己的电感。当通过输入线圈的电流改变时,会引起这个线圈中的电感变化,从而产生一个感应电动势。这个感应电动势会影响输出线圈中的电流,导致输出线圈中的电流也随之变化。这种电感反应是互感变压器实现电能传输的重要机制。
最后,是电磁感应。在互感变压器中,磁场的变化不仅会产生感应电动势,还会导致输出线圈中的电流发生变化。这就是电磁感应的过程。当输入线圈中的电流变化时,它所产生的磁场也会随之改变,从而影响到输出线圈中的电流。这种电
磁感应是实现互感变压器电能传输的核心原理。
总的来说,互感变压器是通过磁场的耦合、电感的反应和电磁感应这三个基本原理来实现电能的传输。当输入线圈中的电流改变时,这三个原理相互作用,最终导致输出线圈中的电流也发生变化,从而实现电能的传输。互感变压器在电力系统中有着广泛的应用,它可以实现电能的升压、降压、分配和传输,是电力系统中不可或缺的一部分。
第5章互感与变压器
5.1.3
耦合系数和同名端
1.耦合系数 两互感线圈之间电磁感应现象的强弱程度不仅与 它们之间的互感系数有关,还与它们各自的自感系数 有关,并且取决于两线圈之间磁链耦合的松紧程度。 我们把表征两线圈之间磁链耦合的松紧程度用耦 合系数“K” 来表示:
M K L1L2
通常一个线圈产生的磁通不能全部穿过另一个线圈, 所以一般情况下耦合系数 K<1; 若漏磁通很小且可忽略不计时:K=1; 若两线圈之间无互感,则 M=0,K=0 。 因此,耦合系数的变化范围:0 ≤ K ≤ 1
2.同名端
实际应用中,电气设备中的线圈都是密封在壳体 内,一般无法看到线圈的绕向,因此在电路图中常常 也不采用将线圈绕向绘出的方法,通常采用“同名端 标记”表示绕向一致的两相邻线圈的端子。如: * *
·
·
同名端统一用“· ”或“*”标识
同名端:同一变化电流在本线圈中产生的自感电压 和在另一线圈中产生的互感电压的实际极性相同端。 ♣ 电流同时由两线圈上的同名端流入(或流出)时, 两互感线圈的磁场相互增强;否则相互消弱。
L顺 18 0.057 2 50
反向串联时,线圈电阻不变,由已知条件可求出反向串 联时的等效电感:
L反 (
L反
U 2 60 ) R 2 ( ) 2 242 7 I反 2.4
+ * u1 L1 _
变压器的互感原理
变压器的互感原理
变压器的互感原理是指通过变压器的两个或多个线圈之间的磁耦合,使电压或电流在不同线圈之间相互转换、改变。根据法拉第电磁感应定律,当一个线圈中的电流发生变化时,会产生一个磁场,而这个磁场会穿过相邻的线圈。
变压器主要由两个线圈组成,分别是输入线圈(也称为一次线圈、初级线圈)和输出线圈(也称为二次线圈、次级线圈)。当输入线圈通电时,会产生一个由电流形成的磁场。由于输入线圈和输出线圈是相互缠绕在一起的,所以输出线圈中将感受到输入线圈中产生的磁场。
根据互感原理,当输入线圈中的电流改变时,输入线圈中产生的磁场也会相应地改变,从而在输出线圈中产生感应电动势。这个感应电动势根据法拉第电磁感应定律会导致输出线圈中的电流发生变化。如果输出线圈的电阻不变,根据欧姆定律,电流和电压之间存在以下关系:输出电流的大小与输出电压的大小成反比。
变压器的关键就是通过磁耦合传递能量。输入线圈中的电能首先以电流的形式存在,通过电感作用转化为磁能,再通过磁耦合传递到输出线圈,转化为输出线圈中的感应电动势。输出线圈中的感应电动势又以电流的形式存在,供给输出负载,并转化为输出负载所需的电能。
根据互感原理,变压器可以实现电压的升降。当输入线圈的匝数较小,输出线圈的匝数较大时,输出电压将比输入电压高。反之,当输入线圈的匝数较大,输出
线圈的匝数较小时,输出电压将比输入电压低。
变压器的互感原理还决定了变压器具有相对较高的效率。在理想情况下,如果不考虑电阻、磁滞等因素的损耗,输入线圈传输的功率将等于输出线圈传输的功率。只要输入电压和输出电压的变化之比等于输入线圈的匝数和输出线圈的匝数之比,能量将在变压器中得到完美地传递。
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互感、变压器电路练习题
1、如图所示电路,二端网络的等效阻抗ab Z 为 。
又会是怎样呢?
且是同名端相接,情况
,如果耦合电感串联,同学可以翻阅以下课本其等效阻抗为:由于是异名端相接,耦合电感串联的题目,分析:这是一个简单的Ω=⨯++=122244j j j j Z ab
2、含理想变压器的电路如图所示,此时11'端口的输入电阻i R 为
特性)
压;变流,变阻这三个压器的伏安特性。(变提示:熟练掌握理想变=进去的等效电阻求解过程:从初级侧看。
时,负载获得最大功率电阻为效出从初级侧看进去的等大功率的条件,我们得据前面叙述负载获得最根侧看进去的等效电阻,求出从理想变压器初级特性具体来说,我们要安们掌握理想变压器的伏器的试题,目的是要我这是一个考察理想变压,
1004R 1220Ω==⨯ΩL L R R n
3、如图所示电路,问L R 为多少时,负载可以获得最大功率[ B ]。
特性)
压;变流,变阻这三个压器的伏安特性。(变提示:熟练掌握理想变即=进去的等效电阻求解过程:从初级侧看。
时,负载获得最大功率电阻为效出从初级侧看进去的等大功率的条件,我们得据前面叙述负载获得最根侧看进去的等效电阻,求出从理想变压器初级特性具体来说,我们要安们掌握理想变压器的伏器的试题,目的是要我这是一个考察理想变压Ω=Ω==⨯Ω3,124R 1220L L L R R R n
4、如图所示电路。二端网络的等效阻抗ab Z 为[ ]。
又会是怎样呢?
且是同名端相接,情况
,如果耦合电感串联,同学可以翻阅以下课本其等效阻抗为:由于是异名端相接,耦合电感串联的题目,分析:这是一个简单的Ω=⨯++=122244j j j j Z ab
A 、6Ω;
B 、3Ω;
C 、12Ω;
D 、1Ω
A 、j12Ω;
B 、 j6Ω
C 、 j3Ω ;
D 、 j10Ω
5、如右图4所示互感电路,若
())A (t 3cos 2t i s =,则开路电压
()=t u 。
简单。
是开路状态,这样计算此题一定要抓住次级侧:
、计算感应电压的大小。,仅有已感应电压存在的电感上都不会有电压电阻以及所以在口开路,无电流流过,。同时,由于次级侧端极性应是带点的为正极,必然产生一个感应电压流入,那么,在次级侧从初级侧带点的同名端电流电压的极性。
、利用同名端判断互感分析:)
V (3sin 123cos 22)()(2H 32)(1t t dt
d
dt t di M t u t i s s =-=-=Ω
)(0122KCL (2,01
1
1
A I I
I I I a I I I I
s
s ∠==+=-= 解上两式得:得:的列节点正负号)
利用同名端判定前面的可得::
理想变压器的伏安特性是次级侧的电流。根据注意:电流方向如图所示。级侧的电流为解题过程:设流入到初想变压器的伏安特性。
此题一定要正确理解理
去耦等效
6、理想变压器电路如图5所示, 若A 06I 0s
∠= ,则电流______I =
7、电路如图所示,电路的工作频率s /rad 103=ω。 求电路等效阻抗ab
Z 。
相量化
)(5.55
7)
5(712Ω-=--⨯+
=j j j j j j Z ab
8、互感电路如图所示,mH L 41=,mH L 92=,mH M 3=,S 断开的情况下,
_______=eq L ,S 闭合的情况下______=eq L 。
说明:(1)S 断开的情况下,1L 和2L 是反串联的形式。
mH M L L L eq 73294221=⨯-+=-+=
(2)S 闭合的情况下,1L 和2L 是异侧并联的形式,可用去耦等效,得到下图:
mH M M L M L L eq 3//)()(21=-+-=
9、求下列情况下,如图所示电路中的1U 和1
I 。 (1) ab 两端短路;
(2) ab 两端开路。
说明:(1)ab 两端短路,电路如下图。
03
102
12==→=U U U 列写初级回路的KVL :)
(05.2005201
1
01
1mA I U U I k ∠=→∴=∠=+⨯
(3) ab 两端开路
0302
12==→=I I I
)(0501
V U ∠= 10、互感电路如图所示,a b 端等效电感_______=ab L 。 (a) 8H (b) 7H (c) 14H (d) 11H
我们可以把互感电路一端的初次级连接起来,如图中红线所示。然后,就可以利用去耦等效得到另一电路图,如下图所示。
所以,H H H H H L ab 82//243=++=
11、如图所示电路,虚线框为理想变压器,则次级侧电流________)(2=t i 。
有理想变压器的电路,同学们一定要把初次级电压和电流之间的关系弄清楚,并且可以熟练地画出初级映射到次级或者把次级映射到初级的等效电路。 (1) 次级电路映射到初级电路。电路如下图所示。
则:)(cos 6)(9cos 18)(3122A t t i t
t i ωω=→Ω
=
(2) 初级电路映射到次级电路。电路如图所示。
则:)(cos 6)(2A t t i ω=,结果同上。