鐵心線圈壓器

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1、鐵心線圈與變壓器鐵心線圈與變壓器 第第1515章章15.3 15.3 電磁鐵電磁鐵15.1 15.1 磁路的基本概念磁路的基本概念15.2 15.2 鐵心線圈電路鐵心線圈電路15.4 15.4 變壓器變壓器第第1515章章 鐵心線圈與變壓器鐵心線圈與變壓器學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)l 了解磁路的基本物理量和基本定律；了解磁路的基本物理量和基本定律；l 了解鐵磁性材料的磁性能以及磁損耗概念；了解鐵磁性材料的磁性能以及磁損耗概念；l 理解交流鐵心線圈電路的基本電磁關(guān)系以及理解交流鐵心線圈電路的基本電磁關(guān)系以及l(fā) 電壓電流關(guān)系；電壓電流關(guān)系；l 了解電磁鐵的基本結(jié)構(gòu)以及工作原理；了解電磁鐵的基本結(jié)構(gòu)以及工作原

2、理；l 了解變壓器的基本結(jié)構(gòu)、同極性端及特殊變壓了解變壓器的基本結(jié)構(gòu)、同極性端及特殊變壓l 器的特點(diǎn)；器的特點(diǎn)；l 掌握變壓器的工作原理及額定值的意義。掌握變壓器的工作原理及額定值的意義。磁路：主磁通所經(jīng)過的閉合路徑。磁路：主磁通所經(jīng)過的閉合路徑。 線圈通入電流后，產(chǎn)生線圈通入電流后，產(chǎn)生磁通，分主磁通和漏磁通。磁通，分主磁通和漏磁通。 ：主磁通主磁通 ：漏磁通漏磁通鐵心鐵心（導(dǎo)磁性能好（導(dǎo)磁性能好 的鐵磁性材料）的鐵磁性材料）線圈線圈15.1 15.1 磁路的基本概念磁路的基本概念1u2ui15.1.1 15.1.1 磁路的基本物理量磁路的基本物理量SB =磁感應(yīng)強(qiáng)度（磁通密度磁感應(yīng)強(qiáng)度（磁

3、通密度）：）：B：?jiǎn)挝唬禾厮估瓎挝唬禾厮估═）磁通磁通： ：?jiǎn)挝唬喉f伯單位：韋伯（Wb）磁動(dòng)勢(shì)磁動(dòng)勢(shì)：F：?jiǎn)挝唬喊矄挝唬喊玻ˋ）磁場(chǎng)強(qiáng)度磁場(chǎng)強(qiáng)度：H：?jiǎn)挝唬喊矄挝唬喊? /米米（A/m）磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率： ：?jiǎn)挝唬汉鄦挝唬汉? /米米（H/m）F = =N IN IlHN IN I=表征各種材料導(dǎo)磁能力的物理量表征各種材料導(dǎo)磁能力的物理量 BH= 真空中的磁導(dǎo)率真空中的磁導(dǎo)率( )( )為常數(shù)為常數(shù)0稱為這種材料的相對(duì)磁導(dǎo)率稱為這種材料的相對(duì)磁導(dǎo)率 一般材料的磁導(dǎo)率一般材料的磁導(dǎo)率 和真空中的磁導(dǎo)率和真空中的磁導(dǎo)率 0之比之比，0=r1r，則稱為磁性材料則稱為磁性材料1r，則稱為非磁性材料則稱為

4、非磁性材料-70104=p非磁性材料非磁性材料：磁導(dǎo)率低，如真空、空氣；：磁導(dǎo)率低，如真空、空氣；磁性材料磁性材料：磁導(dǎo)率高，如鐵磁物質(zhì)。：磁導(dǎo)率高，如鐵磁物質(zhì)。分子中的電子環(huán)繞原子核運(yùn)分子中的電子環(huán)繞原子核運(yùn)動(dòng)和本身的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)形成分動(dòng)和本身的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)形成分子電流，分子電流產(chǎn)生磁場(chǎng)。子電流，分子電流產(chǎn)生磁場(chǎng)。每個(gè)分子基本上相當(dāng)于一個(gè)每個(gè)分子基本上相當(dāng)于一個(gè)小磁鐵。小磁鐵。磁性物質(zhì)內(nèi)，分成許多小區(qū)域，分子間的特殊作用磁性物質(zhì)內(nèi)，分成許多小區(qū)域，分子間的特殊作用力使每個(gè)區(qū)域內(nèi)的分子磁鐵排列整齊，顯示磁性，力使每個(gè)區(qū)域內(nèi)的分子磁鐵排列整齊，顯示磁性，稱為：磁疇。稱為：磁疇。磁疇磁疇在沒有外電場(chǎng)作用時(shí)

5、，各磁疇排列混亂，磁場(chǎng)互相在沒有外電場(chǎng)作用時(shí)，各磁疇排列混亂，磁場(chǎng)互相抵消，對(duì)外不顯磁性。抵消，對(duì)外不顯磁性。15.1.2 15.1.2 鐵磁性材料的磁性能鐵磁性材料的磁性能B0在鐵心上繞上線圈，通入在鐵心上繞上線圈，通入電流，產(chǎn)生磁場(chǎng)：電流，產(chǎn)生磁場(chǎng)： B0 B0：以空氣為介質(zhì)產(chǎn)生的：以空氣為介質(zhì)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度。磁感應(yīng)強(qiáng)度。B0Bj在外磁場(chǎng)的作用下，磁疇在外磁場(chǎng)的作用下，磁疇就順向外磁場(chǎng)的方向，顯就順向外磁場(chǎng)的方向，顯示出磁性，產(chǎn)生很強(qiáng)的磁示出磁性，產(chǎn)生很強(qiáng)的磁化磁場(chǎng)?；艌?chǎng)。B0外電流越大，磁化磁場(chǎng)越大，外電流越大，磁化磁場(chǎng)越大，當(dāng)外電流增大到一定值時(shí)，當(dāng)外電流增大到一定值時(shí)，磁疇全部轉(zhuǎn)

6、向外磁場(chǎng)的方向，磁疇全部轉(zhuǎn)向外磁場(chǎng)的方向， Bj最大。最大。Bj結(jié)論：結(jié)論：（1）用鐵磁材料作磁路時(shí)，通入不大的勵(lì)磁電流，）用鐵磁材料作磁路時(shí)，通入不大的勵(lì)磁電流，可產(chǎn)生足夠大的磁通和磁感應(yīng)強(qiáng)度?？僧a(chǎn)生足夠大的磁通和磁感應(yīng)強(qiáng)度。（2）用鐵磁材料作磁路時(shí)，可以做成大電感。）用鐵磁材料作磁路時(shí)，可以做成大電感。LBiNBSiNiL = = = = 非磁性材料沒有磁疇的結(jié)構(gòu)，不具有磁化的特性。非磁性材料沒有磁疇的結(jié)構(gòu)，不具有磁化的特性。 H（4）鐵磁材料的）鐵磁材料的 不是常數(shù)，不是常數(shù)，隨電流變化。隨電流變化。（5）鐵心線圈的電感是隨電流變化的。）鐵心線圈的電感是隨電流變化的。lSNL2 = =鐵

7、心線圈是非線性電感。鐵心線圈是非線性電感。（3）磁性物質(zhì)由于磁化所產(chǎn)生的磁化磁場(chǎng)不會(huì)隨著）磁性物質(zhì)由于磁化所產(chǎn)生的磁化磁場(chǎng)不會(huì)隨著外磁場(chǎng)的增強(qiáng)而無限增強(qiáng)，當(dāng)外磁場(chǎng)增大到一定值時(shí)，外磁場(chǎng)的增強(qiáng)而無限增強(qiáng)，當(dāng)外磁場(chǎng)增大到一定值時(shí)，全部磁疇的磁場(chǎng)方向都轉(zhuǎn)向與外磁場(chǎng)的方向一致。這全部磁疇的磁場(chǎng)方向都轉(zhuǎn)向與外磁場(chǎng)的方向一致。這時(shí)：磁化磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)：磁化磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度Bj 即達(dá)到飽和值。即達(dá)到飽和值?？招木€圈是線性電感?？招木€圈是線性電感。非線性！非線性！ 不是不是常數(shù)常數(shù)矯頑力矯頑力矯頑磁力矯頑磁力剩磁剩磁剩磁剩磁磁滯性磁滯性磁飽和磁飽和非線性非線性鐵磁性材料的磁性能鐵磁性材料的磁性能非線形；強(qiáng)

8、磁化性；磁飽和性；磁滯性。非線形；強(qiáng)磁化性；磁飽和性；磁滯性?；敬呕€：基本磁化曲線：B=f（H）或或 =f（I）H（I）B( ) )0QPB （ ）H （I）ti勵(lì)磁電流勵(lì)磁電流勵(lì)磁電流勵(lì)磁電流ti001122334455661 根據(jù)磁性能，磁性材料又可分為三種：根據(jù)磁性能，磁性材料又可分為三種：軟磁材料軟磁材料（磁滯回線窄長(zhǎng)。常用做磁頭、磁心等）、（磁滯回線窄長(zhǎng)。常用做磁頭、磁心等）、永磁材料永磁材料（磁滯回線寬。常用做永久磁鐵）、（磁滯回線寬。常用做永久磁鐵）、矩磁材料矩磁材料（滯回（滯回 線接近矩形。可用做記憶元件）。線接近矩形?？捎米鲇洃浽?。B （ ）H （I）B （ ）H

9、（I）B （ ）H （I）對(duì)于均勻磁路對(duì)于均勻磁路15.1.3 15.1.3 磁路的歐姆定律磁路的歐姆定律則：則： INSL由于磁性材料由于磁性材料 的的 不為常數(shù)，磁路歐姆不為常數(shù)，磁路歐姆定律只用作定性分析，不做定量計(jì)算。定律只用作定性分析，不做定量計(jì)算。slRm = =令：令：Rm 稱為磁阻稱為磁阻mRLSNIF= = 注意！注意！磁路和電路的比較磁路和電路的比較磁通磁通磁壓降磁壓降HL磁動(dòng)勢(shì)磁動(dòng)勢(shì)INF =電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)電流電流電壓降電壓降UEI電路電路R+_EIU磁路磁路IN 磁阻磁阻SlRm=電阻電阻SlR=mRF=歐姆定律歐姆定律REI=歐姆定律歐姆定律mRF= = F 反映通電線

10、圈勵(lì)磁能力的大小反映通電線圈勵(lì)磁能力的大小Rm 表示磁路的材料對(duì)磁通起阻礙作用的物理量。表示磁路的材料對(duì)磁通起阻礙作用的物理量。反映磁路導(dǎo)磁性能的強(qiáng)弱，它只與反映磁路導(dǎo)磁性能的強(qiáng)弱，它只與磁路的尺寸、材料的導(dǎo)磁率有關(guān)。磁路的尺寸、材料的導(dǎo)磁率有關(guān)。對(duì)于不同材料或不同截面組成的幾段磁路，對(duì)于不同材料或不同截面組成的幾段磁路，磁路的總磁阻為各段磁阻之和。磁路的總磁阻為各段磁阻之和。mRF= = INF =SlRmm= 一定：一定： 大大Rm小小F小小I小小 小小Rm大大F大大I大大I一定：一定： 大大Rm小小 大大 小小Rm大大 小小對(duì)帶有空氣隙的磁路對(duì)帶有空氣隙的磁路l1 、 1l2 、 20.

11、5l0m02mm1mRRRR = =總總000222111SlSlSl = =Rm0中，雖然中，雖然l0很小，但很小，但 0很小，因此很小，因此Rm0很大，很大，使整個(gè)磁路的磁阻大大增加。使整個(gè)磁路的磁阻大大增加。I不變：不變：Rm大大 小小 不變：不變：Rm大大 I大大電工設(shè)備的磁路中要電工設(shè)備的磁路中要盡量減小空氣隙盡量減小空氣隙. .例例1 1一環(huán)型鐵心線圈，尺寸如圖示，鐵心材料為鑄鋼，磁路一環(huán)型鐵心線圈，尺寸如圖示，鐵心材料為鑄鋼，磁路中含有長(zhǎng)度為中含有長(zhǎng)度為0.20.2厘米的空氣隙。設(shè)線圈中通有厘米的空氣隙。設(shè)線圈中通有1A1A的電的電流，如要得到流，如要得到0.9T0.9T的磁感應(yīng)

12、強(qiáng)度，試求線圈匝數(shù)。的磁感應(yīng)強(qiáng)度，試求線圈匝數(shù)。15cm10cm0.2cmI解解: :磁路的平均長(zhǎng)度為磁路的平均長(zhǎng)度為L(zhǎng)=(10+15)*3.14=39.2cm鑄鋼磁路的長(zhǎng)度為鑄鋼磁路的長(zhǎng)度為L(zhǎng)1=39.2-0.2=39cm查磁化曲線查磁化曲線, ,當(dāng)當(dāng)B=0.9T時(shí)，時(shí)，H=500AH1L1=5003910-2=195A氣隙磁路長(zhǎng)度為氣隙磁路長(zhǎng)度為H0L0= B0 L0/ 0 =1440ANI=H1L1+ H0L0 =1635A?L0=0.2cm 0=4pp10-7Hm勵(lì)磁電流勵(lì)磁電流：在磁路中用來產(chǎn)生磁通的電流。（線圈中的電流）在磁路中用來產(chǎn)生磁通的電流。（線圈中的電流）15.2 鐵心線圈

13、電路鐵心線圈電路分類：分類：直流鐵心線圈直流鐵心線圈交流鐵心線圈交流鐵心線圈勵(lì)磁電流為直流電勵(lì)磁電流為直流電勵(lì)磁電流為交流電勵(lì)磁電流為交流電將線圈繞制在鐵心上就構(gòu)成了鐵心線圈。將線圈繞制在鐵心上就構(gòu)成了鐵心線圈。15.2.1 15.2.1 直流鐵心線圈直流鐵心線圈勵(lì)磁電流為直流：勵(lì)磁電流為直流：RUI= =（R 為線圈的電阻）為線圈的電阻）IUU一定一定I一定，與磁路特性無關(guān)；一定，與磁路特性無關(guān)；磁動(dòng)勢(shì)恒定：磁動(dòng)勢(shì)恒定：F=N I磁通：磁通：)(mRF= =Rm一定一定 一定，恒定磁通，無感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生；一定，恒定磁通，無感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生；功率損耗：功率損耗：P= I2R只由線圈中的電流和線圈

14、電阻決定。只由線圈中的電流和線圈電阻決定。直流電磁鐵磁路如圖示。分析直流電磁鐵磁路如圖示。分析在銜鐵吸合前后的電流、磁通在銜鐵吸合前后的電流、磁通的變化情況。的變化情況。IU1 1）因電流只與電源電壓和線圈電阻有關(guān)，）因電流只與電源電壓和線圈電阻有關(guān)，所以，吸合前后電流不變：所以，吸合前后電流不變：I=U/R2 2）因磁動(dòng)勢(shì)一定，）因磁動(dòng)勢(shì)一定，F(xiàn)=NI吸合前，磁路中氣隙大，磁阻大，吸合前，磁路中氣隙大，磁阻大， ??；小；吸合后，磁路中氣隙小，磁阻小，吸合后，磁路中氣隙小，磁阻小， 大。大。)(mRF= =例例2 2：主磁通主磁通：漏磁通漏磁通u e ei15.2.2 15.2.2 交流鐵心線

15、圈交流鐵心線圈交流勵(lì)磁：交流勵(lì)磁： 線圈中上加正弦交流電壓，勵(lì)磁電流為交線圈中上加正弦交流電壓，勵(lì)磁電流為交流電流流電流 產(chǎn)生交變磁通產(chǎn)生交變磁通 在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)u i （i N）e= -Ndd te = -Nd d t電流與磁通方向符合右螺旋法則電流與磁通方向符合右螺旋法則電路方程：電路方程：eeuuR- - - - = =)()( ：漏磁通，很??；漏磁通，很??；R：線圈電阻，線圈電阻， 很小，很小，1. 1.基本電磁關(guān)系基本電磁關(guān)系u e ei假設(shè)假設(shè)tmsin=則則tfNm p pcos2= =最大值最大值有效值有效值mmfNUU44. 42 = =tNum

16、 cos mmfNUp p2 dtdNeu - -= =- - 2 2、功率損耗、功率損耗 P=Pcu+ Pfe 銅損銅損：Pcu =I2Rcu鐵損鐵損：Pcu = Ph+ Pe Ph：磁滯損耗磁滯損耗： 鐵心材料的磁滯回線面積鐵心材料的磁滯回線面積采用軟磁性材料做鐵心可以減少磁滯損耗。采用軟磁性材料做鐵心可以減少磁滯損耗。Pe：渦流損耗：渦流損耗：與鐵心的截面積、電源頻率、與鐵心的截面積、電源頻率、磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)。磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)。采用順磁場(chǎng)方向的硅鋼片疊成的鐵心可以采用順磁場(chǎng)方向的硅鋼片疊成的鐵心可以減少渦流損耗。減少渦流損耗。mNfU 44. 4 當(dāng)外加電壓當(dāng)外加電壓U、頻率、頻率 f 與

17、線圈匝數(shù)與線圈匝數(shù)N一定時(shí)，一定時(shí)， 便一定。與便一定。與磁路的導(dǎo)磁材料和尺寸無關(guān)。磁路的導(dǎo)磁材料和尺寸無關(guān)。m m 3. 3.交流磁路的特點(diǎn)交流磁路的特點(diǎn)mR 一定，磁動(dòng)勢(shì)一定，磁動(dòng)勢(shì)IN 隨磁阻隨磁阻 的變化而變化的變化而變化；mmRIN = =uiX0RFeRcuX 線圈線圈鐵心鐵心交流鐵心線圈的交流鐵心線圈的串聯(lián)等效電路：串聯(lián)等效電路：uiX0RFeRcuX 線圈線圈鐵心鐵心RCu: 線圈電阻。線圈電阻。2CuCuIPR = =X : 漏磁通引起的感抗。漏磁通引起的感抗。iNLX = = =RFe: 鐵心電阻。鐵心電阻。2FeFePRI=X0: 鐵心存儲(chǔ)能量引起的感抗。鐵心存儲(chǔ)能量引起

18、的感抗。02FeQXI=在吸合過程中若外加電壓在吸合過程中若外加電壓U不變不變, ,則則 不變。不變。iumRIN = =電磁鐵吸合后電磁鐵吸合后( (氣隙小）氣隙?。?小小 電流小。電流小。mR如果氣隙中有異物卡住，電磁鐵長(zhǎng)如果氣隙中有異物卡住，電磁鐵長(zhǎng)時(shí)間吸不上，線圈中的電流一直很時(shí)間吸不上，線圈中的電流一直很大，將會(huì)導(dǎo)致過熱，把線圈燒壞。大，將會(huì)導(dǎo)致過熱，把線圈燒壞。 交流電磁鐵磁路如圖示。分析交流電磁鐵磁路如圖示。分析在銜鐵吸合前后的電流、磁通在銜鐵吸合前后的電流、磁通的變化情況。的變化情況。電磁鐵吸合前電磁鐵吸合前( (氣隙大）氣隙大） 大大 電流大；電流大； mR例例3 3注意！注

19、意！RUI =(U不變，不變，I不變）不變）mRIN =mRIN =( I 隨隨 Rm 變化）變化）fNUm44. 4=m（ U不變時(shí)，不變時(shí)， 基本不變基本不變）直流磁路直流磁路交流磁路交流磁路磁路磁路小結(jié)小結(jié)（隨隨Rm變化）變化）思考思考(1)將交流鐵心線圈接到與其額定電壓值相等的直流將交流鐵心線圈接到與其額定電壓值相等的直流 電壓上，會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？電壓上，會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？(2)將直流鐵心線圈接到有效值與其額定電壓值相等的交流電壓將直流鐵心線圈接到有效值與其額定電壓值相等的交流電壓 上，會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？上，會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？感抗感抗XL以及與以及與PFe對(duì)應(yīng)的等效電阻對(duì)應(yīng)的等效電阻RFe將

20、不存在將不存在線圈電流線圈電流U/RCu將很大，以至燒壞線圈。將很大，以至燒壞線圈。將產(chǎn)生感抗將產(chǎn)生感抗XL以及與以及與PFe對(duì)應(yīng)的等效電阻對(duì)應(yīng)的等效電阻RFe磁路的磁通達(dá)不到額定狀態(tài)，且鐵心（整磁路的磁通達(dá)不到額定狀態(tài)，且鐵心（整塊鐵）將會(huì)嚴(yán)重發(fā)熱。塊鐵）將會(huì)嚴(yán)重發(fā)熱。15.3 15.3 電磁鐵電磁鐵結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：鐵心、繞組、銜鐵鐵心、繞組、銜鐵IU工作原理：工作原理：線圈通電線圈通電產(chǎn)生電磁力產(chǎn)生電磁力吸合銜鐵吸合銜鐵線圈斷電線圈斷電電磁力消失電磁力消失釋放銜鐵釋放銜鐵應(yīng)用：應(yīng)用：工業(yè)控制工業(yè)控制線圈線圈鐵心鐵心銜鐵銜鐵氣隙氣隙電磁吸力：電磁吸力：f =1078p pB02S0 （牛頓牛頓）

21、經(jīng)驗(yàn)公式經(jīng)驗(yàn)公式氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度氣隙截面面積氣隙截面面積15.3.1 15.3.1 直流電磁鐵直流電磁鐵勵(lì)磁線圈加直流電壓勵(lì)磁線圈加直流電壓直流鐵心線圈直流鐵心線圈。電磁吸力：電磁吸力：F =1078p pB02S0 （牛頓牛頓）線圈電流：線圈電流：RUI = =銜鐵吸合過程中吸力不斷增強(qiáng)。銜鐵吸合過程中吸力不斷增強(qiáng)。為什么？為什么？銜鐵吸合過程中電流不變。銜鐵吸合過程中電流不變。15.3.2 15.3.2 交流電磁鐵交流電磁鐵勵(lì)磁線圈加交流電壓勵(lì)磁線圈加交流電壓交流鐵心線圈交流鐵心線圈。電磁吸力：電磁吸力：)2t2cos1(810tsin8100272027- -= = =SBS

22、Bfmmp pp p)2t2cos1(- -= =mFf問題：?jiǎn)栴}：電磁吸力以兩倍的電源頻率波動(dòng)，引起震動(dòng)和噪聲。電磁吸力以兩倍的電源頻率波動(dòng)，引起震動(dòng)和噪聲。解決：解決：在部分磁路上加分磁環(huán)，使兩部分磁路中的在部分磁路上加分磁環(huán)，使兩部分磁路中的磁通產(chǎn)生相位差，消除震動(dòng)和噪聲。磁通產(chǎn)生相位差，消除震動(dòng)和噪聲。為什么？為什么？線圈電流：線圈電流：銜鐵吸合過程中電流不斷減小。銜鐵吸合過程中電流不斷減小。銜鐵吸合過程中吸力大小不變。銜鐵吸合過程中吸力大小不變。電磁吸力：電磁吸力：使用交流電磁鐵時(shí)不允許通電后長(zhǎng)時(shí)間不吸合！使用交流電磁鐵時(shí)不允許通電后長(zhǎng)時(shí)間不吸合！交流電磁鐵：交流電磁鐵：勵(lì)磁線圈加交

23、流電壓勵(lì)磁線圈加交流電壓交流鐵心線圈交流鐵心線圈。直流電磁鐵：直流電磁鐵：勵(lì)磁線圈加直流電壓勵(lì)磁線圈加直流電壓交流鐵心線圈交流鐵心線圈。交、直流電磁鐵的區(qū)別：交、直流電磁鐵的區(qū)別：1 1）交流電磁鐵的鐵心是硅鋼片疊成，直流電磁鐵的鐵心）交流電磁鐵的鐵心是硅鋼片疊成，直流電磁鐵的鐵心 可以是一整塊軟鋼；可以是一整塊軟鋼；2 2）交流電磁鐵吸合前后電流要變，直流電磁鐵吸合前后）交流電磁鐵吸合前后電流要變，直流電磁鐵吸合前后電流不變；電流不變；3 3）交流電磁鐵吸合前后吸力不變，直流電磁鐵吸合前后）交流電磁鐵吸合前后吸力不變，直流電磁鐵吸合前后吸力要變。吸力要變。思思考考產(chǎn)生以上三個(gè)不同點(diǎn)的原因是什

24、么？產(chǎn)生以上三個(gè)不同點(diǎn)的原因是什么？變壓器功能：變壓器功能：變電壓：變電壓：電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 變阻抗：變阻抗：電子電路中的阻抗匹配電子電路中的阻抗匹配 （如喇叭的輸出變壓器）（如喇叭的輸出變壓器） 變電流：變電流：電流互感器電流互感器 15.4 15.4 變壓器變壓器 發(fā)電廠發(fā)電廠1.05萬伏萬伏輸電線輸電線22萬伏萬伏升壓升壓變電站變電站 1萬伏萬伏降壓降壓 變壓器應(yīng)用舉例變壓器應(yīng)用舉例降壓降壓實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)室380 / 220伏伏降壓降壓儀器儀器36伏伏降壓降壓?jiǎn)蜗嘧儔浩鲉蜗嘧儔浩?u2uLR1i2i鐵芯鐵芯原邊原邊繞組繞組副邊副邊繞組繞組15.4.1 15.4.1 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基

25、本結(jié)構(gòu)鐵心：變壓器的磁路。鐵心：變壓器的磁路。高、低壓繞組高、低壓繞組. .原邊（一次繞組）：原邊（一次繞組）：接電源的繞組接電源的繞組副邊（二次繞組）：副邊（二次繞組）：接負(fù)載的繞組接負(fù)載的繞組1u1i2u2iLR變壓器符號(hào)變壓器符號(hào)：15.4.2 15.4.2 變壓器的工作原理變壓器的工作原理工作過程工作過程u2i1 N1u1i2 N2參考方向的確定參考方向的確定 原邊是電源的負(fù)載；原邊是電源的負(fù)載； 副邊是負(fù)載的電源；副邊是負(fù)載的電源；1u2uLR1i2iN1N2e1e2 原、副邊的原、副邊的e與與 符合符合右螺旋法則；右螺旋法則；空載運(yùn)行空載運(yùn)行 ：原邊接入電源，副邊開路。：原邊接入電

26、源，副邊開路。接上接上交流電源交流電源1u原邊電流原邊電流 i1等于等于勵(lì)磁電流勵(lì)磁電流 i10 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1u1i2e1e1N2N i10 產(chǎn)生磁通產(chǎn)生磁通 （交變）（交變）e, 方向符合方向符合右螺旋法則右螺旋法則1. 1.電壓變換原理電壓變換原理dtdNe 11- -= =dtdNe 22- -= =注意注意結(jié)論：改變?cè)褦?shù)比，就能改變輸出電壓。結(jié)論：改變?cè)褦?shù)比，就能改變輸出電壓。K為為變比變比10i1u20u2i1e2e根據(jù)交流鐵心線圈的根據(jù)交流鐵心線圈的電磁關(guān)系分析可得：電磁關(guān)系分析可得：KNNEE= = =2121mNfE1144. 4= = U1mNfE2244.

27、 4= = U2有載運(yùn)行有載運(yùn)行 ：副邊接入負(fù)載。：副邊接入負(fù)載。E1 U1E2 U2忽略線圈電阻和漏磁通的影響忽略線圈電阻和漏磁通的影響所以，電壓比為所以，電壓比為KNNUU= = =21212. 2.電流變換原理電流變換原理Z1u2e1i1e1N2N2iNiNiNi102211 因?yàn)椋阂驗(yàn)椋嚎蛰d時(shí)：空載時(shí)：勵(lì)磁電流是勵(lì)磁電流是： i10磁動(dòng)勢(shì)是磁動(dòng)勢(shì)是： i10N1有載時(shí)：有載時(shí)：勵(lì)磁電流是勵(lì)磁電流是： i1 與與 i i2 磁磁動(dòng)勢(shì)是動(dòng)勢(shì)是： i1N1 +i2N2所以：所以：當(dāng)電源電壓的大小和當(dāng)電源電壓的大小和頻率一定時(shí)，鐵心中頻率一定時(shí)，鐵心中的磁通大小一定。的磁通大小一定。產(chǎn)生同樣磁

28、通產(chǎn)生同樣磁通的磁動(dòng)勢(shì)相等的磁動(dòng)勢(shì)相等磁勢(shì)平衡方程式：磁勢(shì)平衡方程式：44. 411mNfU 由于變壓器鐵芯材料的導(dǎo)磁率高，空由于變壓器鐵芯材料的導(dǎo)磁率高，空載勵(lì)磁電流很小，可忽略載勵(lì)磁電流很小，可忽略 。10i 01u2e1i1e1N2NZ2i0 11NI22NI11NI22NI - -NiNiNi102211 即：即：1221NNII- -= = 1 1）原、副邊電流的大小與匝數(shù)成反比；）原、副邊電流的大小與匝數(shù)成反比；結(jié)論結(jié)論2 2）副邊電流對(duì)原邊電流起去磁作用；）副邊電流對(duì)原邊電流起去磁作用；3 3）副邊電流取決于負(fù)載，原邊電流取決于副邊電流。）副邊電流取決于負(fù)載，原邊電流取決于副邊電

29、流。1u2e1i1e1N2NZ2iRL i2 i1 1221NNII- -= = KNNII11221= = =負(fù)載電阻增大時(shí)，原邊電流如何變化？負(fù)載電阻增大時(shí)，原邊電流如何變化？1i1u2u2iLZ1N2N3. 3. 阻抗變換原理阻抗變換原理22IUZL= =u1i1LZ LZ LZK2= =22222211KZKIUKIKUIUZLL= = = = = 信號(hào)源電動(dòng)勢(shì)信號(hào)源電動(dòng)勢(shì)E= 80V ， 內(nèi)阻內(nèi)阻R0=400 ，負(fù)負(fù)載電阻載電阻RL=4 。1）負(fù)載直接接在信號(hào)源上時(shí)，信號(hào)源的輸出功率。）負(fù)載直接接在信號(hào)源上時(shí)，信號(hào)源的輸出功率。1 1）將負(fù)載直接接到信號(hào)源上，得到的輸出功率為：）將負(fù)

30、載直接接到信號(hào)源上，得到的輸出功率為： 例例2 2求：求：2）阻抗匹配時(shí)變壓器的變比及輸出功率功率。）阻抗匹配時(shí)變壓器的變比及輸出功率功率。W16. 04)400480()(220= = = = = =LLRRREP解：解：2）阻抗匹配時(shí)應(yīng)使）阻抗匹配時(shí)應(yīng)使RL=R0將負(fù)載通過變壓器接到信號(hào)源上變換阻抗。將負(fù)載通過變壓器接到信號(hào)源上變換阻抗。1iE2u2iLR1N2NR0輸出功率為：輸出功率為：21=10=10 NNK則變比：則變比： LLRKR2= =400 W40400)40040080()(220= = = = = =LLRRREP 變壓器滿載運(yùn)行時(shí)，原、副邊繞組允許的電流值。變壓器滿載

31、運(yùn)行時(shí)，原、副邊繞組允許的電流值。NNNNNIUIUS2211= = =（理想）理想）15.4.3 15.4.3 變壓器的主要技術(shù)指標(biāo)和額定值變壓器的主要技術(shù)指標(biāo)和額定值變壓器副邊開路（空載）時(shí)，原、副邊繞組允變壓器副邊開路（空載）時(shí)，原、副邊繞組允許的電壓值。許的電壓值。1 1） 額定電壓額定電壓U1N/U2N2 2） 額定電流額定電流I1N/I2N3 3） 額定容量額定容量SN變壓器輸出的額定視在功率。變壓器輸出的額定視在功率。變壓器輸出功率與輸入功率的比值。變壓器輸出功率與輸入功率的比值。4 4） 額定效率額定效率h hN NNNPP12= =h h5 5） 額定頻額定頻 率率fN電源的

32、工作頻率。電源的工作頻率。50Hz50Hz6 6） 電壓調(diào)整率電壓調(diào)整率U=U20 - U2U20100%（一般為（一般為5%5%左右）左右）U2I2U20I2NU2NUI2U215.4.4 15.4.4 變壓器的同極性端變壓器的同極性端1. 1.同極性端同極性端( (同名端同名端) )當(dāng)電流流入當(dāng)電流流入( (或流出）兩個(gè)線圈時(shí)，若產(chǎn)生的磁通方向相或流出）兩個(gè)線圈時(shí)，若產(chǎn)生的磁通方向相 同，則同，則兩個(gè)流入兩個(gè)流入( (或流出）端稱為同極性端（同名端）?；蛘哒f，當(dāng)鐵或流出）端稱為同極性端（同名端）?；蛘哒f，當(dāng)鐵芯中磁通變化（增大或減?。r(shí)，在兩線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)芯中磁通變化（增大或減?。?/p>

33、時(shí)，在兩線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)極性相同的兩端為同極性端。極性相同的兩端為同極性端。AXax*AXax*1u2e1i1eZ2i* 聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié) 2 23 3，順串，順串1324*串聯(lián)串聯(lián)順串：兩異名端相連，相當(dāng)于兩匝數(shù)相加；順串：兩異名端相連，相當(dāng)于兩匝數(shù)相加；反串：兩同名端相連，相當(dāng)于兩匝數(shù)相減；反串：兩同名端相連，相當(dāng)于兩匝數(shù)相減； 聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié) 1 13 3，反串，反串并聯(lián)并聯(lián)同名端兩兩相連。同名端兩兩相連。1-31-3連，連，2-42-4連連2. 2. 線圈的正確連接線圈的正確連接220220V V：聯(lián)結(jié)：聯(lián)結(jié) 2 2 3 3，1-41-4接電源。接電源。mNfU)2(44. 4220=勵(lì)磁勵(lì)磁

34、)mNi210兩種接法下線圈工作情況的分析：兩種接法下線圈工作情況的分析：*1324NN10i兩線圈的額定電壓為兩線圈的額定電壓為110V110V，若接于，若接于220V220V的電源，應(yīng)如何連接？的電源，應(yīng)如何連接？220v若若1-31-3連接，連接，2-42-4接電源，可能出現(xiàn)什么現(xiàn)象？接電源，可能出現(xiàn)什么現(xiàn)象？在極性不明確時(shí)，一定在極性不明確時(shí)，一定要先測(cè)定極性再通電！要先測(cè)定極性再通電！兩個(gè)線圈中的磁通抵消兩個(gè)線圈中的磁通抵消燒毀燒毀感應(yīng)電勢(shì)感應(yīng)電勢(shì)0=e電流電流 很大很大11Rui =1111eRiu-=*1324NN10i220U 注意注意110V110V：聯(lián)結(jié)：聯(lián)結(jié) 1 1 3

35、3，2 2 4 4mNfU)(44. 4110=1,32,41324*110U10i勵(lì)磁勵(lì)磁)mNi10若若1-41-4、2-32-3分別連接后接電源，兩線圈產(chǎn)生的分別連接后接電源，兩線圈產(chǎn)生的磁通相互抵消，無感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，磁通相互抵消，無感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，110V110V電壓電壓將全部降在線圈電阻上，線圈將被燒毀。將全部降在線圈電阻上，線圈將被燒毀。若異名端兩兩相連，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？若異名端兩兩相連，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？1. 1.自耦變壓器自耦變壓器P1u2u1i2iLR1N2N15.4.5 15.4.5 特殊變壓器特殊變壓器1122UNNU = =使用時(shí)，改變滑動(dòng)端的位置，便可得到不同的輸出電

36、壓。使用時(shí)，改變滑動(dòng)端的位置，便可得到不同的輸出電壓。 N2連續(xù)可調(diào)，連續(xù)可調(diào)，U2連續(xù)可調(diào)。連續(xù)可調(diào)。注意注意 原、副邊千萬不能對(duì)調(diào)使用。原、副邊千萬不能對(duì)調(diào)使用。 公共繞組部分不能斷開。公共繞組部分不能斷開。 公共端不能接火線。公共端不能接火線。為什么？為什么？2. 2.電流互感器電流互感器（被測(cè)電流被測(cè)電流）N1（匝數(shù)少匝數(shù)少）N2（匝數(shù)多匝數(shù)多）ARi1i2電流表電流表被測(cè)電流被測(cè)電流= =電流表讀數(shù)電流表讀數(shù) N2/N11 1）. . 副邊不能開路，副邊不能開路，以防產(chǎn)生高電壓；以防產(chǎn)生高電壓；使用注意事項(xiàng)：使用注意事項(xiàng)：用低量程的電流表測(cè)大電流用低量程的電流表測(cè)大電流2 2）. . 鐵心、低壓繞鐵心、低壓繞組的一端接地，以組的一端接地，以防在絕緣損壞時(shí)，防在絕緣損壞時(shí)，在副邊出現(xiàn)過壓。在副邊出現(xiàn)過壓。END