电子技术(电工学一)王建华主编-第六章

第6章．磁路与变压器6.1磁路一．磁路的基本概念在电机、变压器等各种电工设备中，为了以较小的励磁电流来产生足够大的磁通，总是用铁磁材料做成一定形状的铁芯。由于铁磁材料的磁导率比周围空气的磁导率大得多，所以磁通的绝大部分在铁芯中形成回路。这种磁通的路径称为磁路。变压器直流电机电磁铁二．磁性材料的磁性能1．高导磁性：非磁性材料1r磁性材料1r2．磁饱和性：3．磁滞特性第6章．磁路与变压器CHrBBCHrBBBH三．磁路欧姆定律假设磁路的长度为l，截面积为S，磁通在磁路的横截面上分布均匀HSBS根据安培环路定律：IHdllSlBHlINImmRFSlINNIFmSlRm磁路欧姆定律磁动势磁阻REIErSlR电路欧姆定律电动势电阻第6章．磁路与变压器I磁路的计算NIFm1．已知，求通常NIFBlSBHFH查表、查曲线mR由于铁磁材料一般都是非线性的，它的磁导率不是常数，所以磁阻不好求。INFm2．已知，求可以采用试探法如果磁路是分段均匀NIFHBBlHlSBSB22112211HF2121,,,H,查表、查曲线第6章．磁路与变压器6.2．交流铁心线圈电路一．电磁关系dtdNe磁通变化dtdiLdtdNe磁通变化对电路用KVL列方程：iReeu)()()()(ELjIRIEERIUIRE考虑到和比较小，所以有时将其忽略相对于EEU第6章．磁路与变压器ueei)90sin()90sin(200tEtNfmmmmNfE2mmfNmNfEE44.4222mNfEU44.4设：tmsintNtdtdNdtdNemmcos)sin(第6章．磁路与变压器二．功率损耗1．铜损电流流过线圈电阻所消耗功率称为铜损RIPCU22．铁损铁心处于交变磁场中所消耗的能量称为铁损，铁损又是由涡流损耗和磁滞损耗构成的。采用软磁材料（磁滞损耗）采用硅钢片涡流损耗）heFEPPP(第6章．磁路与变压器三．等效电路RjXmRmjXUEImEEIRIXIjU)()(ELjIRIU第6章．磁路与变压器1l2l3l磁场具有能量，磁场的能量密度为：HBwm210022112122121lHlHlHWm用虚位移原理，假设衔铁有一个很小的位移△l，由于位移很小，B、H的变化都可以忽略不计，即认为铁心和衔铁的磁场能量都没变。dlHdWdWFdlmm00212SSBSHBHF2200006.3．电磁铁电磁铁是利用通电的铁心线圈产生磁场，由磁场产生吸引力来达到移动或固定机械部件的一种电器设备。一．直流电磁铁第6章．磁路与变压器电磁力的计算也可以用法拉第管的概念直接给出，磁场沿磁力线方向受到张力，此张力的力密度HBSf21在直流电磁铁吸合的过程中fBNI和不变电流不变电路没变磁阻变小二．交流电磁铁tmsintSBStSfmm22222sinsinSBSdtfTFmmT22021211tFf第6章．磁路与变压器力的变化导致衔铁震动，发出很大的噪声。安装分磁环可使电磁力平滑EIftff1f2在交流电磁铁吸合的过程中减小减小磁阻减小气隙减小不变INI力不变不变电源电压不变S/44fN.4U2mf如果衔铁被卡住吸不合会导致电流太大第6章．磁路与变压器三．交流铁心线圈电路和直流铁心线圈电路分析方法的不同直流铁心线圈电路：磁路的欧姆定律电路的欧姆定律电源电压I交流铁心线圈电路：I444磁路的欧姆定律电源电压mfNΦ.U第6章．磁路与变压器4.3．变压器二．变压器的工作原理一．变压器的分类与结构1．变压器的空载运行111111XIjRIEU22EUmfNEU11144.4mfNEU22244.4KNNEEUU212121K为变压器的变比m1E1E0I10RI10XIj2E1U2Uu1e1ei11u2e2第6章．磁路与变压器2．变压器的负载运行u1e11ei11u2e2i222e111111XIjRIEU222222XIjRIUEmfNEU11144.4mfNEU22244.4KNNEEUU212121在空载和负载两种情况下，主磁通没变，磁路没变，则磁动势不变102211NININI第6章．磁路与变压器10II02211NINIKNNII11221KII121相量图I2U22RI22XIj2E2E2U2I22XIj22RI0I1E1I212INN1E11RI11XIj1U第6章．磁路与变压器3．变压器的阻抗变换作用例如1010000LZZ1u1i2i2uZ1i1uZzKIUKKIKUIUz222222111U0ZLZ1U0ZLZ第6章．磁路与变压器011ZIUUS0221ZIKUUKS02022211ZIUZIKUKUSSSU0Z1I2I2UZSU0Z2I2U1U200KZZKUUSS第6章．磁路与变压器三．变压器的使用1．变压器的额定值额定电压、额定电流、额定容量、额定频率、额定温升2．外特性和电压调整率0020220100UUUU电阻性负载电感性负载电容性负载2U20U02I3．损耗和效率铜损：22212121RIRIPPPCUCUCU（可变损耗）短路试验WA第6章．磁路与变压器铁损：heFEPPP（不变损耗）开路试验W00220012100100FECUPPPPPP效率：2INI210第6章．磁路与变压器4．变压器绕组的极性同名端：电流流入同名端时产生的磁场相叠加；磁路中的磁场变化时，同名端的感应电势极性相同。A**e1e2**VSU1．直流法2．交流法3．其他方法第6章．磁路与变压器四．三相变压器与特殊变压器1．三相变压器ABCXYZabcxyz三相芯式变压器（总体积小，重量轻，经济）结构：三相变压器组（三个单项变压器构成）第6章．磁路与变压器接法：YYYYYYYY/,/,/,/,/000（标准接法）三相变压器原边（线）电压与副边（线）电压之比，不仅与原副边的匝比有关，还与接法有关。KUUYY12KUUY312KUUY123KUU12ABCXYZabcxyz第6章．磁路与变压器2．自偶变压器1U2U1I2I1N2NmfNEU11144.4mfNEU22244.4KNNEEUU21212110221211)()(NINIINNI1022212111NININININI0102211NININIKNNII11221第6章．磁路与变压器3．仪用互感器VA电流互感器电压互感器第6章．磁路与变压器