[工学]天津大学电工课件

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1、本章主要讨论的问题:1．磁路问题第15章电磁与电动器件iu_+NфiN3N2N1фф：局限于一定路径内的磁场问题。I2、磁场的各个基本物理量也适合磁路。B、H、、μ、Rm3．磁路与电路往往是相关联的，因此我们也要研究磁路和电路的关系及磁和电的关系。5．作为应用实例讨论变压器和电磁铁。4．分析与计算磁路的基本方法。磁化过程相当复杂并具有明显的非线性6．讨论三相异步电动机的结构与特性。7．低压控制电器和基本继电控制电路。§15-1磁路一、概念励磁电流空气隙铁芯磁路：磁通集中的局部空间主磁通经过铁芯、空气气隙而形成的闭合通路为磁路漏磁通：散布在外的磁通主磁通

2、：集中的磁通线圈ФNiu_+二、安培环路定律对于一般环路：对于线圈：录:i磁化磁带放:ei三、磁路的欧姆定律材料一样、面积一样磁路是由若干段均匀磁场组合而成。Niu---磁阻第k段磁路:---磁动势---磁路欧姆定律iu_+NF=NIRm1+Rm2+Rm3+Rm4=mFNI=11lH22lH13δH24δH=+++FkåmkRNI=(磁路KVL)F=0å(磁路KCL)N3N2N1Ф1磁路节点Ф2Ф3铸钢铸铁硅钢片0.21.4200120040060080010000.40.60.81.01.2H(安/米)B(特斯拉)三种导磁材料的磁化曲线i受交

3、变磁势激励时的导磁材料的磁化曲线BHBrHc-Hc-Br空心线圈铁心线圈NIφ四、磁阻概念的应用1.电感线圈所以，有铁芯的线圈无铁芯的线圈2.空气气隙的影响铁芯：空气隙：则LiLuL+_+_eL§15-2铁芯线圈线圈----电路问题铁芯----磁路问题一、直流励磁INU_+1．电路问题2．磁路问题I不变*对电路无影响U一定→I一定（由于线圈做好后，R一定），N一定*Fm=IN恒定特性：3.例直流电磁铁通电瞬间：通电后(吸合后)：所以吸合后：所以直流电磁铁动作平稳，适合动作频繁的机构。IHB省电IU_+(牛顿)N二、交流励磁1．恒磁通特性达到电平衡。i

4、Nu_+e+_忽略R，则有N一定，f一定，当U一定时，m一定电流I为非正弦2.例交流电磁铁通电瞬间：通电后(吸合后)：所以吸合后：所以交流不适合动作频繁的机构。衔铁长时间受阻线圈就会烧毁。Niu_+(牛顿)¯ÞdÞ¯ÞRmFm¯i¯3．交流励磁功率P1)磁滞损耗Ph2)涡流损耗PePe=Kef2Bm2Ph=KhfBmn硅钢硅钢片感应式仪表4)铁芯线圈交流电路的有用功率PP=IUcos=Pcu+PFe=I2R+PFe3)铁芯损耗---铁损PFePFe=Ph+Pe直流电磁铁和交流电磁铁ZL§15-3变压器一、结构原理1.工作原理理想变压器（忽略损耗、磁饱和、

5、漏磁通）P1=P2i2N2i2u1i1i1N1同名端(同极端):1与3、2与4为合成磁通SN1•1243N2•u1_+e1+_i1原边副边e2+_u2_+i22.变压比(电压变换)3.变流比磁势平衡方程式：其相量形式:变压器中电流的大小由负载确定ZLSN1•1243N2•u1_+e1+_i1原边副边e2+_u2_+i24.阻抗比通过变压器的变换阻抗的作用，可实现“阻抗匹配”I1I2I1U1+_U2+_U1+_RL*一正弦信号源的电动势US=5V，RS=1000Ω,负载电阻RL=40Ω.举例1)负载若直接与信号源连接RL=4%RSU14%US=0.

6、19VP=0.001W_+_+2)通过变压器将信号源与负载连在一起_+i)若Ku=10则RL*=100RL=4RSU1=4VP1=0.04Wii)若Ku=100，则RL*=1002RLU15V但P1=0.0625mW考虑P则RL*=RS阻抗匹配Ku若Pmax_+二、变压器的额定值1.额定电流I1N、I2N：长期通过的最大电流2.额定电压U1N:在额定运行条件下,原边正常工作电压3.额定容量SN：SN=INUNSN表征变压器的传输能力变压器没有额定功率额定电压U2N：在U1N条件下,副边的空载电压。受铁心饱和度的限制.配置变压器S!三、变压器的运行特性1.U

7、2随负载I2的增大而降低2.功率与效率P1=P2+PFe+PCu副边开路1)功率U1=U1N时，测得原边侧功率为铁损副边短路I2=I2N，原边侧功率为满载下的铜损铁损可看为常数2)效率PCu=PFe时，maxZLN1N2u1_+i1原边副边u2_+i23.举例一个40KVA的单相变压器，副边开路，原边侧的输入功率为2KW，当副边短路，满载下的功率为4KW，计算下列条件下变压器的效率。1)满载2)50%负载，功率因数为0.8(滞后)解：PFe=2KW，PCu=4KW(满负荷)1)cos2=1P2=401=40KW2)cos2=0.8P2=400.5

8、0.8=16KWPCu=0.524=1KWX24