电路电子 变压器

二、物质的磁性能
பைடு நூலகம்
顺磁性物质 略大于0
非磁性物质
物质
反磁性物质 略小于0
按磁导率 磁性物质
磁性物质的磁性能 相对磁导率 r=/0
1. 高导磁性
对于铁磁材料 r=102 105
>> 0
F主磁通
i
磁路
u
FL漏磁通
二、物质的磁性能
2. 磁饱和性
不是常数
B
c
B-H b
=
B
H
3. 磁滞性 B
Br
–Hm
– HC
F2(对F起阻碍作用)→ FS2(漏磁通) → eS2
→为保持主磁通F不变,只有增大电流 i1( >空载电流i0)
二、负载运行及变流原理
UE=4.44 f NFm
F•
A
I•1
a S I•2
i1 F
•
U• 1
E1
•
ES1
X
F• s1F• s2
N1 N2
•
E2
•
U2
x
RL
e1 e2
t
设 F = Fmsint
=
–
•
E
结论：当U和f一定时，交流铁心线圈的Fm基本不变
Fm
=
U
4.44 f
N
2、功率
S=UI Q=UIsin P=UIcos
有功功率： 损耗=铜损+铁损 i
铜损Pcu=I2R
铁心损耗 PFe = Ph + Pe
e u es
Fs
N
磁滞损耗 涡流损耗
交变磁化一周在铁心的单位体积所产生的
F
磁滞损耗和磁滞回线所包围的面积成正比
由KVL： u= iR– e – eS ∵R和 eS 很小 u – e
5.2 铁心线圈电路
二、交流铁心线圈电路
i
1、电压电流关系
e = – N —ddFt–
设 F = Fmsint
e u es
e = – NFmcost = Emsin(t-90)
Em= NFm = 2 f NFm= E
E
二、构造
变压器铁心: 硅钢片叠压而成。 变压器绕组: 高强度漆包线绕制而成 其它部件: 油箱、冷却装置、保护装置等
线圈 铁心
铁心
壳式变压器
线圈 心式变压器
5.4 变压器的工作原理
一、空载运行及变压原理
A
e1
u1 es1
X
一次绕组
F
Fs1
N1
N2
aS
e2 u20
ZL
x
二次绕组
e1= -N1—ddFt– eS1= -N1—dFd—tS1 e2= -N2—ddFt–
F• 2
t
e1= – N1 —ddFt– e2 = – N2d—dFt–
e = – NFmcost = Emsin(t-90)
i2 F2
当 ZL=RL (即 cos=) 时, i2 与 e2 同相位
t
F2 = F2msin(t-90)
cos=
二、负载运行及变流原理
A
I•1
U• 1
E• 1 E•S1
HC
–Br
Hm H
磁导率
Br剩磁强度--H=0保留的B
a
H
HC矫顽磁力--使B=0的H
磁化曲线
磁 硬磁物质Br、 HC都大
a b--B与H成正比增加 b c-- B随H增加变缓
性 软磁物质Br、 HC都小
物 质
矩磁物质Br大、 HC小
c 以后部分- -B基本不随H增加
5.2 铁心线圈电路
铁心线圈的电压与电流
之间的关系及其消耗的功率
一、直流铁心线圈电路
i
I = —RU
P=UI=I2R
e u es
F
FS
N
5.2 铁心线圈电路
二、交流铁心线圈电路 1、电压电流关系
i
e u es
F
FS
N
磁动势
u→ Fm= iN →
uR= iR
F(主磁通) → e = – N —ddFt– FS(漏磁通) → eS = – N —ddF—tS
一、空载运行及变压原理
A
I•0
U• 1
E• 1 E•S1
X
F•
F• s1
N1 N2
a E• 2 U• 20
x
U• 1
=
–
•
E1
U• 20 = E• 2
—U•• 1– U20
=
•
—–EE•–21
A
a
X
x
图形符号
—UU12– = –EE—12 = 44–..—4444–ff—NN–12—FFmm– = N–N—12
X
F• F• s1 F• s2
N1 N2
a S I•2
E• 2 U• 2
ZL
x
产生主磁通F 的磁动势
•
•
•
N1I1+ N2 I2= N1I0
(
•
I0
小)
•
•
N1I1= – N2 I2
有效值
结论
—II12
=
–N—2 N1
=
—k1
I0 = I1N (2. 5)
•
•
N1I1+ N2 I2 = 0
若磁场内各点的 B 大小相等，方向相同则称为均匀磁场
单位：T，Gs，1T=104Gs
5.1 磁路
一、磁场的基本物理量
2.磁通 F —单位：Wb
磁感应强度 B与垂直于磁场方向的面积A的乘积
称为通过该面积的磁通
F = B A 标量
B= F
A
数值上为磁场方向相垂 直的单位面积上的磁通
对于均匀磁场 F=B•A
=
–2—
f
NFm
=
4.44
f
NFm
F
FS
N
5.2 铁心线圈电路
二、交流铁心线圈电路 1、电压电流关系
E= 4.44 f NFm
i
e u es
F
FS
N
•
E
=
–j4.44fN
•Fm
漏电感
LS = —N F—S
i
漏电抗 X= 2 f LS
•
U
=
•
–E+（R+j
X
）I• =
–E• +ZI•
若忽略漏电抗
•
U
结论 —UU12– = –NN—21 = k — 变比
二、负载运行及变流原理
A
I•1
U• 1
E• 1 E•S1
X
F• F• s1 F• s2
N1 N2
E=4.44 f NFm
a S I•2
E• 2 U• 2
ZL
x
u→
i1N1→ i1R1 i2N2 →
F (主磁通)→e1, e2 ZL i2→i2N2 FS1(漏磁通) → eS1
硅钢片F
F
5.3 变压器的基本结构
变压器是变换各种交流电压的电器。它是利 用电磁感应定律并通过磁路的耦合作用, 把某一 个数量级的交流电压，变换成同频率的另一个数 量级的交流电压的能量变换装置。
一、分类
按用途分: 电力变压器，特种用途变压器。 按相数分: 单相、三相和多相变压器。 按绕组数分: 双绕组、多绕组及自耦变压器。
5.1 磁路 磁路是研究局限于一定路径内的磁场问题，因此 磁场的各个物理量也适用于磁路。磁路与电路一样， 也是电工技术课程所研究的基本对象。
一、磁场的基本物理量
1.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，是一个矢量
它与电流之间的方向用右螺旋定则确定，大小用
B= F lI
该点磁场作用于1米长，通有1A电流的导体上的力F
3.磁场强度 H —矢量 方向与B相同
B又称为 磁通密度
H代表电流本身所产生磁场的强弱， B代表电流及介质被磁化 反映电流励磁能力与介质性质无关 后所产生总磁场的强弱
磁导率
=
B
H
单位（亨/米） H=B/
真空磁导率 0= 410–7 H/m （亨/米）
相对磁导率 r=/0 对于铁磁材料 r=102 105