第五章变压器

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变压器与三相异步电动机

变压器与三相异步电动机

把此部分(带
负载)看成一
新的负载,用
RL` 表示。忽略 变压器损耗。
则I有12 R:L'

I
2 2
RL
又因为:I1 U2 N1 I2 U1 N2 有:
RL'


N1 N2
2
RL
电路图
此式表明R’L是 RL在变压器一 次侧中的交流
等效电阻
变换阻抗前输出功率小
变换阻抗后输出功率大
第五章 变压器和异步电动机
变压器主要功能是改变交流电压的大
主 小。 电动机改变电流、变换阻抗等。 要
内 电动机主要功能是把电能转换为机
容 械能来拖动生产机械运行。他们在生 产和生活中被广泛应用。
主要内容
§5-1 变压器
变压器的作用及结构 变压器的工作原理 常用变压器
§5-2 三相异步电动机
三相笼型异步电动机的结构 三项笼型异步电动机的工作原理 三相异步电动机铭牌识读及维护
定子——电动机静
止部分,包括机座、定
子铁心和定子绕组。产
生旋转磁场。


转子——电动机的
旋转部分,包括转轴、
转子铁心和转子绕组。
产生电磁转矩。
三相笼型异步电动机结构图
1.定子
作用是产生旋转磁场
机座 铸铁或铸钢制成。作用是固定铁心和铁心绕组, 通过 前后两个端盖支撑转子轴。机座表面铸有散热 筋,以增加散热面积,提高散热效果。
电焊变压器原理图
为满足上述要求:电弧变压 器二次绕组与一铁心有一定 空隙的电抗器串联,转动螺 杆可改变空隙。空气隙越大, 感抗减小,电流增大;反之 空气隙减小,电流较小。
交流弧焊机
电弧焊对电弧变压器的要求:空载 应有60~75V的引弧电压,带载时二 次电压迅速下降,当焊条与焊件间 产生电弧并稳定燃烧时,维持电弧 正常点压约为25~35V。焊条与工件 相碰瞬间,短路电流不能过大,以 免烧坏电机,且为能适应不同罕件 和焊条,焊接电流大小要能调节。

精品课件-精品课件--电机与拖动基础-5第五章变压器

精品课件-精品课件--电机与拖动基础-5第五章变压器

上海理工大学电气学
17
变压器铁心结构的两种基本形式
1. 芯式
图5—6 三相 心式变压器的 铁心与绕组
2.壳式
上海理工大学电气学
图5—7 单相 壳式变压器示意
图 1—铁心柱; 2—铁轭;3—绕

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心式变压器的铁心与绕组实物照
上海理工大学电气学
19
壳式变压器的铁心与绕组实物照 照片
上海理工大学电气学
显然:K>1时为降压变压器, K<1为升压变压器。
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13
5.1.2 变压器的基本结构
变压器的种类繁多, 结构各有特点,但铁心和绕组 是组成变压器的两个主要部分。
本节以油浸式电力变 压器为例,简要介绍变压器的 结构。图5—3给出了油浸式电 力变压器的总图。
1—铭牌;2—信号式温度计;3—吸湿器;4—油表;
上海理工大学电气学
43
从电路方面看变压器
从电路方面看:在一次侧,铁心磁通 中感应的电势为:
和 在1一次绕组
d
e1 N1 dt
e1
N1
d1
dt
(5—1) (5—2)
式中, e1 称为一次侧漏电势。
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44
一次侧电路方程
根据图(5—10)中的正方向,依据基尔霍夫定律可得 一次侧电路方程为:
磁动势为
,这一磁动势将产
生变压器的空载磁通,由于变i0压N1器实 际磁路的原因,空载磁通要分成两个
不同的磁路闭合,一部分为沿铁心闭
合主磁通 ,另一部分沿变压器油
箱壁和变压器油(或空气)闭合的漏
磁通 。
上海理工大学电气学
1
42
漏磁通的特点

第五章三相变压器

第五章三相变压器

2024年5月6日星期一
山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作
10
三相变压器的连接组
四、三相变压器的连接组别 连接组号:反映了三相变压器连接方式及原、副边
线电动势(或线电压)的相位关系。 三相变压器的连接组号不仅与绕组的绕向和首末端
标志有关,而且还与三相绕组的连接方式有关。
1. 判断联接组的方法 (1) 由联接图确定联接方式。 (2) 在联接图上标出高、低压绕组的线电动势和相电
Eb
x
y
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Ec
a Ea
z
联结组: Y,yn0
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EAB=EB-EA
c Ec
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三相变压器的联接组
2. Y,y联接的三相变压器的联结组别
以非同名端为首端
A BC



B EB
EAB
EC C
EA
EB
XY ab
Ea
Eb


x
y
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动势。线电势的方向从双下标的第一个字母的相指
向第二个字母的相。
(3) 画出高压绕组的电动势相量图。
(4) 画出低压绕组的电动势相量图。
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三相变压器的联接组
先画相电势相量,再画线电势相量。 (5) 判断联结组号,写出联结组。 找出某个对应的高、低压绕组的线电动势的相位 差,确定钟点数。
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绕组连接法和磁路系统对电势波形的影响

人教版 物理选修3-2 第五章 第四节 变压器

人教版 物理选修3-2 第五章 第四节 变压器

2)I2是由U2和负载决定的,I2决定I1;
3)输入功率P1等于输出功率P2,P2决定P1。
例1 理想变压器原副线圈的匝数比n1:n2=4:1, 当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切 割磁感线时,图中电流表A1的示数为12mA, 则电流表A2的示数为( B ) A. 3mA B. 0 C. 48mA D. 与负载R的值有关
(2)I1=0.095A。
U1
n1
U n2 2
× ×
U n3 3 I3
练习 如图所示,理想变压器的原线圈接上 220V交流电压,副线圈有A、B两组,A组接 4Ω的电阻,B组接规格为“10V 24W”的灯泡。 已知A组的线圈匝数为30匝,两端电压为6V, 灯泡正常发光,求原线圈的匝数和电流。 n1=1100匝;I1=0.15A。
P输入
没有能量损失
∽ U1
n1
n2
U2 ∽
P输出
理想变压器输出功率应等于输入功率:
P输入 P输出
理想变压器的电压规律
I1
原、副线圈产生的感应 电动势分别为:
I2 n1 r1 n2 r2 U2 ∽
∽ U1
E1 n1 t E2 n2 t
E1 n1 E 2 n2
r1 0 r2 0 U1 E1 U 2 E2
×

L1 L2
n1
n2
×××
L3 L4
例3 为了保证用电安全,家庭居室的室内电路前端 一般都安装漏电保护开关,如图所示是保护开关的 电路原理简图,问: (1)电路正常工作时,b线圈是没有电流的,原因 是什么? (2)如果站在地上的人不小心接触火线时,b线圈 为什么会产生感应电流?
例4 如图是4种亮度可调的台灯的电路示意图, 它们所用的灯泡相同,且都是“220V 40W”, 当灯泡消耗的功率都调至20W时,哪台台灯消 耗的功率最小?

电工学-第5章变压器

电工学-第5章变压器

=
kU2 I2/ k
= k2
U2 I2

|Ze | = k2 | ZL |
I2
I1


U2 ZL U1
Ze


[例5.3.3] 一只电阻为 8 的扬声器 (喇叭),需要把 电阻提高到 800 才可以接入半导体收音机的输出端,问
应该利用电压比为多大的变压器才能实现这一阻抗匹配。
[解] k =
Re RL
m 不变
O
磁通势 →励磁电流
起动电流 工作电流。
பைடு நூலகம்
3. 结构特点 (1) 铁心和衔铁用硅钢片叠成。 (2) 加短路环消除衔铁的振动。
17
平均吸力
t
大连理工大学电气工程系
18

5

[例5.2.1] 一铁心线圈,加上 12 V 直流电压时,电
流为1 A;加上 110 V 交流电压时,电流为 2 A,消耗的
[解] (1) 满载时一次、二次绕组的电流
I1N
SN 3U 1N
5 0130A2.A 9 31000
I2N
SN
5 0130
A72.2A
3U2N 3400
大连理工大学电气工程系
38
第 5
U2 = ZLI2
※ R2、X2 和 Z2 —— 二次绕组的电阻、漏电抗和漏阻抗。
大连理工大学电气工程系
第 5
章 3. 电压比
变 压 器
k=
E1 E2
=
N1 N2
变压器空载时
I2 = 0 I1 = I0≤10% I1N U2 = U20 = E2 U1≈E1
U1 U2
=
N1 N2

三相绕组变压器及其他变压器三绕组变压器三绕组变压器

三相绕组变压器及其他变压器三绕组变压器三绕组变压器

第五章 三相绕组变压器及其他变压器一、三绕组变压器 三绕组变压器有高、中、低三个绕组,大多用于二次需要两种不同电压的电力系统。

三绕组变压器第三绕组常常接成三角形联结,供电给附近较低电压的配电线路,有时仅接同步补偿机和电容器(补偿功率因数),也有第三绕组并不引出,专供三次谐波激磁电流形成通路,以改善电势波形和减少不对称运行时负载中点位移。

1、绕组的布置和额定容量三绕组变压器的铁芯一般为芯式结构,每一个铁芯柱上面套有3个绕组,即高压绕组1,中压绕组2和低压绕组3。

其中一个为原绕组,另外两个为副绕组。

为了绝缘方便,三绕组变压器总是将高压绕组放在最外层。

对于升压变压器,将低压绕组放在中层,中压绕组放在内层,这样可使漏磁场分布均匀,已获得良好的运行性能。

对于降压变压器,低压绕组放在内层绝缘较方便。

三绕组变压器每个心柱上套有三个绕组,三个绕组的容量可相等,也可不相等,将递功率。

三相三绕组表变压器标准联结组有N Y ,no y ,11d 和 0,,y y Y no N ,单相变压器的标准联接组为I,I0,I0。

2、电压基本方程式和等值电路设一、二、三绕组匝数分别为321,,N N N2012112U UN N K ==(一、二绕组电压变比) 0313113U U N N K ==(一、三绕组电压变比) 032032231U U N N K ==(二、三绕组电压变比)分(1)主磁通:Φ与三个绕组同时铰链(2)漏磁通:只铰链一个或两个绕组的磁通,前者称自漏,后者为互漏σσσ332211.,ΦΦΦ 为自漏磁通σ312312.,ΦΦΦ为互漏磁通。

Φ由三个绕组的合成磁动势建立。

经铁心磁路闭合,激磁阻抗随铁心饱和程度而变化。

自漏磁通由一个绕组的磁动势所产生,互漏磁通由两个绕组的磁动势产生,它们主要通过空气和油闭合,相应的漏抗为常数。

设一相三绕组的自感为: 321L L L ;互感为: 312312M M M (互感对称) 电压方程:232131333333231212222231321211111⎪⎭⎪⎬⎫+++=-+++=-+++=I M j I M j I L j I R U I M j I M j I L j I R U I M j I M j I L j I R U ωωωωωωωωω 折算得到初级,并考虑电流(磁势)方程'3'211332211I I I II N I N I N I N =++=++或:2I '和3I '为电流归算值,电压方程式为: E x I j x I j jx R I U '-'+''++=σσσ13312211111)( (1)223321122222)(U x I j x jI x j R I E '+'+'+'+''='σσσ (2) 332231133333)(U x I j x jI x j R I E '+'+'+'+''='σσσ (3) 式中321,,R R R ''--------各绕组的电阻。

第五章第4节变压器教案

第五章第4节变压器教案

选修3-2第五章第4节《变压器》教学设计一、本节教材分析变压器是交变电路中常见的一种电器设备,也是远距离输送交流电不可缺少的装置.在讲解变压器的原理时,要积极引导学生从电磁感应的角度说明:原线圈上加交流电压产生交流电流,铁芯中产生交变磁通量,副线圈中产生交变电动势,副线圈相当于交流电源对外界负载供电.要向学生强调,从能量转换的角度看,变压器是把电能通过磁场能转换成电能的装置,经过转换后一般电压、电流都发生了变化.有的学生认为变压器铁芯是带电的.针对这种错误认识,可让学生根据电磁感应原理,经过独立思考了解到变压器铁芯并不带电,铁芯内部有磁场(铁芯外部磁场很弱).变压器在生产和生活中有十分广泛的应用.课本中介绍了一些,教学中可根据实际情况向学生进行介绍,或看挂图、照片、实物或参观,以开阔学生眼界,增加实际知识.二、教学目标1、知识目标(1)知道变压器的构造.(2)理解互感现象,理解变压器的工作原理.(3)理解理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系,能应用它分析解决有关问题. (4)理解理想变压器原、副线圈中电流与匝数的关系,能应用它分析解决有关问题. (5)知道课本中介绍的几种常见的变压器.2、能力目标(1)用电磁感应去理解变压的工作原理,培养学生综合应用所学知识的能力.(2)讲解理想变压器使学生了解建立物理模型的意义.(抓主要因素,忽略次要因素,排除无关因素)3、情感态度与价值观(1)使学生体会到能量守恒定律是普遍适用的.(2)培养学生实事求是的科学态度.三、教学重点、难点重点:变压器工作原理及工作规律.难点:1.理解副线圈两端的电压为交变电压.2.推导变压器原副线圈电流与匝数关系.3.掌握公式中各物理量所表示对象的含义.四、学情分析:学生已经掌握了电磁感应现象的大致规律,了解了电感现象,为本节的学习打下了理论基础。

可自行预习课本,了解相关原理。

同时变压器的作用神奇,变压装置在生活中很常见,应激发学生学习主动性,利用课余时间,带着自己的问题,搜集资料了解变压器五、教学方法五步两段一体循环穿插教学法六、课前准备可拆变压器、交流电压表、交流电流表、灯泡、自耦变压器、调压器、导线等.七、课时安排 1 课时八、教学过程(一)预习检查、总结疑惑(5分钟)检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑,使教学具有了针对性。

电路原理第五章互感与理想变压器

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$frac{P_{1}}{P_{2}} = left(frac{n_{1}}{n_{2}}right)^{2}$。
高的特点。
变压器的容量选择
根据负载需求选择
根据实际负载的大小和性质,选择合适的变压器容量,确保变压 器的正常运行和可靠性。
考虑经济性
在满足负载需求的前提下,选择容量适中、价格合理的变压器,以 降低成本和维护费用。
预留一定的扩展空间
考虑到未来可能的负载增长,选择容量稍大的变压器,以避免频繁 更换设备带来的不便。
理想变压器的应用
电压调节
利用理想变压器可以调节 电路中的电压大小,以满 足不同电路元件的工作需 求。
隔离作用
理想变压器可以隔离电路中 的不同部分,使得它们之间 的电气性能相互独立,便于 分析和设计电路。
匹配阻抗
在某些情况下,可以利用 理想变压器来匹配电路元 件的阻抗,以改善电路的 性能。
互感线圈的串联与并
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
当变压器二次侧接负载时,二次侧线圈中产生电流,这个电流在磁场中会产生反作用,进而影响一次 侧线圈中的电流。根据变压器的工作原理,一、二次侧线圈中的电流与一、二次侧线圈匝数的反比, 即电流变换特性。
理想变压器的特性
01
02
03
电压变换
理想变压器能够改变输入 电压的大小,且输出电压 与输入电压的比值等于线 圈匝数之比。

第五章 第一节变压器原理

第五章 第一节变压器原理

(2)绕组 一般用绝缘扁铜线或圆铜线在绕线模上绕 制而成。 绕组套装在变压器铁心柱上,一般低压绕 组在内层,高压绕组套装在低压绕组外层, 以便于提高绝缘性能。
(3)油、油箱、冷却及安全装置 器身装在油箱内,油箱内充满变压器油。 变压器油是一种矿物油,具有很好的绝缘性能。 变压器油起两个作用:①在变压器绕组与绕组、 绕组与铁心及油箱之间起绝缘作用。②变压器油 受热后产生对流,对变压器铁心和绕组起散热作 用。 油箱有许多散热油管,以增大散热面积。 为了加快散热,有的大型变压器采用内部油泵强 迫油循环,外部用变压器风扇吹风或用自来水冲 淋变压器油箱。这些都是变压器的冷却装置。
二、变压器的基本工作原理
图5.1 双绕组变压器的工作原理示意图 (1)原理图 一个铁心:提供磁通的闭合路径。 两个绕组:一次侧绕组(原边)N1,二次侧绕组(副边)N2。 (2)工作原理 当一次绕组接交流电压后,就有激磁电流i存在,该电流在铁心中可产生一个 交变的主磁通Φ。 Ф在两个绕组中分别产生感应电势e1和e2
I 0 I m I 0 I 0a
图5.9给出了对应主磁路的相量图和等效电路。
(5-12)
图5.9 变压器主磁路的相量图和等效电路
由图5.9b得:
E1 (rm jxm )I m zm I m
2
(5-13)
r 式中,m 为激磁电阻,它反映了铁心内部的损耗即: pFe I m rm ;xm Lm 为激磁电 抗,它表征了主磁路铁心的磁化性能,其中,激磁电感 Lm 可由下式给出:
,称 S U1 I1 U 2 I 2 为视在容量。
由此可见,变压器在实现变压的同时也实现了变流。此外,变压器还可以实现阻抗变 换的功能。可以看出,若固定U1,只要改变匝数比即可达到改变电压的目的了,即: 若使 N2>N1,则为升压变压器(step-up transformer); 若使 N2<N1,则为降压变压器(step-down transformer)。 图5.1中,二次侧的负载阻抗为:

第五章变压器1

第五章变压器1
二、分类
按用途分:电力变压器和特种变压器。 按绕组数目分:单绕组(自耦)变压器、双绕组变压器、 三绕组变压器和多绕组变压器。 按相数分:单相变压器、三相变压器和多相变压器。 按铁心结构分:心式变压器和壳式变压器。 按调压方式分:无励磁调压变压器和有载调压变压器。 按冷却介质和冷却方式分:干式变压器、油浸式变压器和 充气式变压器。
电工学 第五章
三、 变压器的结构
变压器由铁心和绕组两个基本部分组成, 另 外还有油箱等辅助设备, 现分别介绍如下。
1. 铁心 铁心构成变压器的磁路部分。 变压器的铁心
大多用0.35~0.5 mm厚的硅钢片交错叠装而成, 叠装之前, 硅钢片上还需涂一层绝缘漆。 交错 叠装即将每层硅钢片的接缝错开, 这样可以减小 铁心中的磁滞和涡流损耗。 图5-2为几种常见铁 心的形状。
e1、 e2与Φ符合右手螺旋法则。
电工学 第五章
由于副边开路, 这时变压器的原边电路相当于一个 交流铁心线圈电路。其磁动势i10N1在铁心中产生主磁 通Φ, 主磁通Φ通过闭合铁心, 在原、 副绕组中分别 感应出电动势e1、 e2。 根据电磁感应定律可得
e1
N1
d dt
e2
N2
d dt
电工学 第五章
一般小容量变压器的绕组用高强度漆包线绕制而 成, 大容量变压器可用绝缘扁铜线或铝线绕制。 绕 组的形状有筒型和盘型两种, 如图5-3所示。 筒型绕 组又称同心式绕组, 原、 副绕组套在一起, 一般低 压绕组在里面, 高压绕组在外面, 这样排列可降低 绕组对铁心的绝缘要求。 盘型绕组又称交叠式绕组, 原、 副绕组分层交叠在一起。
i 10
i 20
u1
e1
N1 N2
e2
u 20

电工电子技术(第二版)第五章

电工电子技术(第二版)第五章
电能输送到用电区域后,为了适应用电设备的电压要求,还需通过各级 变电站(所)利用变压器将电压降低为各类电器所需要的电压值。
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05章 多端元件

第05章 多端元件

式中IB+和IB-称为同相输入端和反相输入 端的偏置电流。量值非常小(10-7A) ,可 以近似认为等于0 。 是输出电压u0对差模输入电压的转移特 性。其转移特性曲线如下:
uo f (ud )
Usat
Ud /mV
分别称呼线性区,饱和区,饱和电压usat量值约比 电源电压低2V左右。
二.有限增益的运算放大器
上图所示的电压和电流的参考方向,理想变压器的电压电 流关系为:
u1=-nu2
i2=ni1
综上可以这样判断u和I符号: u: 同名端接U的同一参考极性则等式取正号,否则取负号。 I: 对于同名端而言,一进一出,则取正号,否则取负号。
课堂板书例
课堂性质:
i2 例2.P214 ,5-9 运放工作在线性区,求转移电流比。 a i1
其它例见教材
第五章结束
例:P书167,5-5,求单口网络的等效电阻Rab。
第五章(第1部分)结束
第五章(第2部分) 双口网络 之 理想运放
§5.2 运算放大器的电路模型
一.运算放大器 运算放大器的电气符号图如下:
其中标有“-”的输入端称为反相输入端,标有
“+”的输入端称为同相输入端,
端电压和端电流关系如下:
i I B i I B uo f (ud )
二.反相放大器
u0
Rf R1
uin
三.同相放大器
u0 (1
Rf R1
)uin
四.加法运算器
R3 R3 u0 ( u s1 u s 2 ) R1 R2
五.负阻变换器
六.其它课堂例
例1.P参112 ,5-10 运放工作在线性区,用叠
加定理求输出电压u。的表达式。

第五章 第4节 变压器

第五章 第4节 变压器
答案:C
题型2
理想变压器负载变化制约问题
【例 3】(双选)如图 5-4-8 甲所示,变压器原副线圈的匝 数比为 3∶1,L1、L2、L3、L4 为四只规格均为“9 V 6 W”的 相同灯泡,各电表均为理想交流电表,输入端交变电压 u 的图
象如图乙所示.则以下说法中正确的是(
)

乙 图 5-4-8 A.电压表的示数为 36 V
A.电压表 V1 的示数为 311 V B.电压表 V2 的示数为 62 V C.电流表 A1 的示数为 0.10 A
D.电流表 A2 的示数为 0.35 A
解析:电压表测量的是电源电压有效值 220 V,副线圈负 n2 载电压 U2= =44 V,故电压表 V2 的示数是 44 V,负载电流 n1 U2 n2 I2= =0.5 A,即为电流表 A2 的示数,故电流表 A1 示数 I1= R n1 I2=0.1 A.
滑动变阻器,CD 两端接恒压交流电源,变压器可视为理想变压 器( )
图 5-4-5
A.当动触头 P 逆时针转动时,电流表读数变大,电压表 读数变大 B.当动触头 P 逆时针转动时,电流表读数变小,电压表 读数变大
C.当滑动变阻器滑动触头向下滑动时, 电流表读数变小, 电压表读数变大
D.当滑动变阻器滑动触头向下滑动时, 电流表读数变大, 电压表读数变小
答案:CD
【触类旁通】 如图 5-4-9 所示,灯泡 L1、L2 规格完全相同,原线圈匝 数比副线圈匝数多,下列判断错误的是( C ) A.变压器工作时,两灯不可能同时正常发光
B.L2 正常工作时,L1 比 L2 暗
C.L2 正常工作时,L1 可能已 经烧毁 D.L1 正常工作时,L2 可能 已经烧毁 图 5-4-9

第五章 主变压器选择

第五章 主变压器选择

《第五章主变压器选择》电力工程电气设计手册1 电气一次部分5-1、主变压器容量和台数的确定一、发电厂主变压器的容量和台数的确定1、具有发电机电压母线接线的主变压器2、单元接线的主变压器3、连接两种升压电压母线的联络变压器二、变电所主变压器的容量和台数的确定1、主变压器容量的确定2、主变压器台数的确定三、油浸变压器的过负荷能力1、正常运行允许的过负荷2、事故时允许的过负荷3、冷却系统故障时,变压器允许的过负荷5-2、主变压器型式的选择一、相数的选择1、发电厂、变电所主变压器相数的选择2、备用相设置原则二、绕组数量和连接方式的选择1、发电厂、变电所主变压器绕组的数量2、绕组的连接方式三、分裂绕组变压器和自耦变压器的选择1、分裂绕组的一般使用条件2、自耦变的一般选用四、选用自耦变压器时应注意的问题1、效益问题2、运行方式和过负荷保护3、调压及分接头选择4、阻抗问题5、中性点接地问题6、继电保护问题7、过电压问题五、全星形接线变压器使用中的问题1、三次谐波电流问题2、零序阻抗问题3、操作过电压问题4、继电保护问题5-3、主变压器阻抗和电压调整方式的选择一、主变压器阻抗的选择1、阻抗选择原则2、分裂变压器阻抗计算二、主变压器电压调整的选择1、电压质量2、调压方式3、调压绕组的位置选择5-4、主变压器的冷却方式附录5-1 变压器的运输一、铁路运输1、运输外限尺寸2、超限运输的技术措施3、各种运输车的技术特点4、平车和凹形车的技术数据二、公路运输1、一般要求2、运输车的技术数据。

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磁感应强度B的方向: 与电流的方向之间符合右手螺旋定则。 磁感应强度B的大小:
F B lI
磁感应强度B的单位: 特斯拉(T)
均匀磁场: 各点磁感应强度大小相等,方向相同的 磁场,也称匀强磁场。
磁通 :穿过垂直于B方向的面积S中的磁力线总数。 在均匀磁场中 = B S 或 B= /S 说明: 如果不是均匀磁场,则取B的平均值。 磁感应强度B在数值上可以看成为与磁场方向垂直 的单位面积所通过的磁通,故又称磁通密度。 磁通 的单位:韦[伯](Wb)
2. 磁路的欧姆定律 若某磁路的磁通为,磁通势为F ,磁阻为Rm,则
F Rm
此即磁路的欧姆定律。
3. 磁路与电路的比较 磁路
磁通势F 磁通 磁感应强度B 磁阻 R m I N
电路
电动势 E 电流 I 电流密度 J l 电阻 R S I + E R _
I E R E l S
2、磁通
3、磁场强度
磁场强度H :介质中某点的磁感应强度 B 与介质 磁导率 之比。 B
H
磁场强度H的单位 :安培/米(A/m)

磁导率 :表示磁场媒质磁性的物理量,衡量物质 的导磁能力。 磁导率 的单位:亨/米(H/m) 真空的磁导率为常数,用 0表示,有: 相对磁导率 r: 任一种物质的磁导率 和真空的磁导率0的比值。 H B r 0 0 H B0
lx
N匝
x
Hx S
由上例可见,磁场内某点的磁场强度 H 只与电流 大小、线圈匝数、以及该点的几何位置有关,与磁 场媒质的磁性() 无关;而磁感应强度 B 与磁场媒 质的磁性有关。
5.2.3磁路的欧姆定律是分析磁路的基本定律 1. 引例 环形线圈如图,其中媒质是均 匀的,磁导率 为, 试计算线圈内部 的磁通 。
b 铸钢
c 硅钢片
5.2.2磁路的分析方法
安培环路定律(全电流定律) 式中: H d l 是磁场强度矢量沿任意闭合
线(常取磁通作为闭合回线)的线积分; I 是穿过闭合回线所围面积的电流的代数和。 安培环路定律电流正负的规定: 任意选定一个闭合回线的围绕方向,凡是电流方 向与闭合回线围绕方向之间符合右螺旋定则的电流 作为正、反之为负。
3 磁滞性
磁滞性:磁性材料中磁感应强度B的变化总是滞后于 外磁场变化的性质。 磁性材料在交变磁场中反复磁化,其B-H关系曲线 是一条回形闭合曲线,称为磁滞回线。 B 剩磁感应强度Br (剩磁) : Br • 当线圈中电流减小到零(H=0) 时,铁心中的磁感应强度。 • O •H 矫顽磁力Hc: H c 使 B = 0 所需的 H 值。 磁性物质不同,其磁滞回线 和磁化曲线也不同。
第 5 章
变压器
第5章 变压器
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6
磁路 电磁铁 变压器的工作原理 变压器的基本结构 三相变压器 仪用互感器
5.7 自耦变压器 5.8 三绕组变压器
5.9 绕组的极性
5.1 磁路
5.1 磁场的基本物理量
1、磁感应强度B : 表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。
几种常见磁性物质的磁化曲线
B/T
1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 103 H/(A/m)
c b
c b
a 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
a H/(A/m) 1.0103
O
a 铸铁
l
S

F NI l Rm S
磁路分析的特点 (1)在处理电路时不涉及电场问题,在处理磁路时离不 开磁场的概念; (2)在处理电路时一般可以不考虑漏电流,在处理磁路 时一般都要考虑漏磁通; (3)磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。 由于 不是常数,其随励磁电流而变,磁路欧姆定律 不能直接用来计算,只能用于定性分析;
式中:N 线圈匝数; lx=2x是半径为x的圆周长; Hx 半径x处的磁场强度; NI 为线圈匝数与电流的乘积。
N匝 x Hx S
I
线圈匝数与电流的乘积NI ,称为磁通势,用字母 F 表示,则有 F = NI 磁通由磁通势产生,磁通势的单位是安[培]。
例2:环形线圈如图,其中媒质是 均匀的,磁导率为,试计算线圈 内部各点的磁感应强度。 解:半径为x处各点的磁场强度为 NI Hx lx NI I 故相应点磁感应强度为 Bx Hx
式中:Bm是铁心中磁感应强度的最大值,单位[T]; S 是铁心截面积,单位[m2]。
E U U E 4.44 fN m 4.44 fNBm S (V)
忽略漏阻抗,有
U =- E U = 则 m 4.44 f N 当 U 、f 一定时, m 基本不变。 3. 功率 视在功率: 无功功率: 有功功率: S = UI 铜损耗 Q = S sin 铁损耗 P = S cos 磁滞损耗 = PCu+PFe 涡流损耗 = RI2 +( Ph+Pe )
B
O 初始磁化曲线
H
B-H 磁化曲线的特征: B b B • Oa段:B 与H几乎成正比地增加; a • ab段: B 的增加缓慢下来; b点以后:B增加很少,达到饱和。 有磁性物质存在时,B 与 H不成 O 磁化曲线 H 正比,磁性物质的磁导率不是常 数,随H而变。 有磁性物质存在时,与 I 不成正比。
2. 磁性物质 磁性物质内部形成许多小区域,其分子间存在的 一种特殊的作用力使每一区域内的分子磁场排列整 齐,显示磁性,称这些小区域为磁畴。 在没有外磁场作用的普通磁性物质中,各个磁畴排 列杂乱无章,磁场互相抵消,整体对外不显磁性。
磁 畴 外 磁 场
在外磁场作用下,磁畴方向发生变化,使之与外 磁场方向趋于一致,物质整体显示出磁性来,称为 磁化。即磁性物质能被磁化。
3、功率损耗
交流铁心线圈的功率损耗主要有铜损和铁损两种。 i 1. 铜损(Pcu) 在交流铁心线圈中, 线圈电阻R 上的功率损耗称铜损,用Pcu 表示。 Pcu = RI2 + u –

H dl I
I1 H I2
IN 在均匀磁场中 Hl = IN 或 H l
安培环路定律将电流与磁场强度联系起来。
讨论
磁场内某一点的磁场强度H与有关吗?
NI B H l
NI H l
由上两式可知,磁场内某一点的H只与电流大小、 线圈匝数及该点的几何位置有关,而与 无关
在电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材料 做成一定形状的铁心。铁心的磁导率比周围空气或 其它物质的磁导率高的多,磁通的绝大部分经过铁 心形成闭合通路,磁通的闭合路径称为磁路。
If
N S N S
+ –
直流电机的磁路
交流接触器的磁路
2 磁饱和性
磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着 外磁场的增强而无限的增强。 外磁场的增强而无限的增强。当外磁场增大到一定 程度时,磁性物质的全部磁畴的磁场方向都转向与 外部磁场方向一致,磁化磁场的磁感应强度将趋向 某一定值。如图。
(磁通势)

σ
N Φ i,铁心线圈的漏磁电感 Lσ σ 常数 i
dΦ e N 线圈 dt di dΦσ Lσ eσ N dt dt
铁心
2、电压电流关系
根据KVL:

i + u –
式中:R是线圈导线的电阻 L 是漏磁电感
u Ri eσ e di Ri Lσ ( e ) dt
dt dt 2πfNmsin( t 90) Emsin( t 90) E 2 fN m m 有效值 E 4.44 fN m 2 2 由于线圈电阻 R 和感抗X(或漏磁通)较小,其
电压降也较小,与主磁电动势 E 相比可忽略,故有
RI jX I ( E ) U σ 设主磁通 msin t, 根据电磁感应定律 d d e N N ( msin t ) N mcos t
例1: 环形线圈如图,其中媒质是均匀的, 试计算 线 圈内部各点的磁场强度。
解: 取磁通作为闭合回线,以 其 方向作为回线的围绕方向,则有:
H dl I
N匝
H dl H l
I NI
x x
Hx 2 x
x Hx S I

Hx 2π x NI
NI NI 故得: Hx 2π x lx
4、磁导率
0 4π 10 H/m
7
1. 非磁性物质 非磁性物质分子电流的磁场方向杂乱无章,几乎 不受外磁场的影响而互相抵消,不具有磁化特性。 非磁性材料的磁导率都是常数,有: 0 r1
5. 2 物质的磁性能
当磁场媒质是非磁性材料时,有: B ( ) B=0H
即 B与 H 成正比,呈线性关系。 O Φ NI H( I ) 由于 B , H S l 所以磁通 与产生此磁通的电流 I 成正比,呈 线性关系。

(1) 电压与电流的关系
U I= R (2) 线圈的功率: P = R I 2
S N
f
N S
一、直流电磁铁
I Φ 2. 电磁吸力 线圈通电后,产生主磁通。 铁心和衔铁被磁化,在它们 S 的两端形成N极和S极,从而 N 产生电磁吸力f。
+ U -
f
N S
衔铁吸合后→磁阻 直流磁路中
I 不变
F Rm
(4)在电路中,当 E=0时,I=0;但在磁路中,由于有 剩磁,当 F=0 时, 不为零;
5.2 电磁铁
1. 概述
电磁铁是利用通电的铁心线圈吸引衔铁或保 持某种机械零件、工件于固定位置的一种电器。 当电源断开时电磁铁的磁性消失,衔铁或其它零 件即被释放。电磁铁衔铁的动作可使其它机械装 置发生联动。 根据使用电源类型分为:
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