电工学简明教程(秦曾煌)3.ppt

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1、第3章磁路与变压器第3章　磁路与变压器3.1磁路及其分析方法3.2交流铁心线圈电路3.3变压器3.4电磁铁3.1磁路及其分析方法3.1.1磁场的基本物理量1．磁感应强度B——矢量单位：T均匀磁场——磁场内各点的B大小相等，方向相同。2．磁通——标量单位：Wb对于均匀磁场=B·S3．磁导率真空磁导率0=410–7H/m(亨/米)相对磁导率r=/0对于铁磁材料r=1021054．磁场强度H——矢量定义H=B/单位：A/m(安/米)3.1.2磁性材料的磁性能1．高导磁性在外磁场的作用下，磁性物质被强烈磁化而

2、呈现出很强的磁性。Hm–HmBr–HCBH2．磁滞性B的变化落后于H。剩磁矫顽力3．磁饱和性H增加，B增加很小的现象。Hm–HmBrHCBHB-H-HbcBHaa、c段值大、过c点出现饱和3.1.2磁性材料的磁性能3.1.3磁路的分析方法磁路是研究局限于一定范围内的磁场问题。磁路与电路一样，也是电工学课程所研究的基本对象。I主磁通漏磁通铁心线圈磁路：磁通相对集中通过的路径。3.1.3磁路的分析方法1．磁通连续性原理：通过任意闭合面的磁通量总为0。即穿入闭合面的磁感线，必同时穿出该闭合面。2．安培环路定律：I1I

3、2I3磁场强度沿任意闭合路径的线积分，等于穿过该闭合路径所包围的电流的代数和。3．磁路的欧姆定律lNui–+根据得Hl=NI磁通势：F=NI(单位：安)磁压降：Hl磁路欧姆定律：磁路为不同材料组成时磁路磁阻：Rm3.2交流铁心线圈电路1．感应电动势与磁通的关系Nuiee––+–++设：=msinte=–Nmcost=Emsin(t–90)Em=Nm=2fNm=2fNBmS感应电动势的有效值：2．外加电压与磁通的关系Nuiee––+–++u→Fm=iN→uR=iR(主磁通)→(漏

4、磁通)→由KVL：u=iR–e–e因为R和e很小所以u–eU的有效值UE=4.44fNmU=4.44fNBmS3．功率损耗Nie–+u–+e–+(1)磁滞损耗铁心反复磁化时所消耗的功率。(2)涡流损耗在铁心中产生的感应电流而引起的损耗。(3)铁心损耗铁心损耗=磁滞损耗+涡流损耗(4)铜损耗线圈电阻产生的损耗PCu=I2R3.3变压器3.3.1变压器的工作原理1．变压器的分类按用途分：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。2．变压器的结构变压器

5、铁心：硅钢片叠压而成。变压器绕组：高强度漆包线绕制而成。其他部件：油箱、冷却装置、保护装置等。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。其他部件：油箱、冷却装置、保护装置等。铁心线圈壳式变压器心式变压器铁心线圈2．变压器的结构1N1i1一次绕组二次绕组3．变压器的工作原理u1–+e1–+e1–+N2e2u20SZLi2–++–变压器符号U1U2u1u2u1→i1(i1N1)1→e1→e1i2(i2N2)→2→e23．变压器的工作原理e2S

6、Z

7、1N1N2i1e2u2e1u1e

8、12i2–++––++–+–e2+–1N1N2••I0•E2•U20•E1•U1•E1•–+––+++–(1)电压变换变压器空载：E1=4.44fN1mE2=4.44fN2m结论U1U20—–=–—=KN1N2—变比(2)电流变换SZLN1N2••I1E2•U2•E1•U1•E1••I2+–+–E2•+–+–+–+–+N1I1=N2I2•(I0小)结论产生主磁通的磁通势有效值I0=I1N(2.55)变压器接负载：(3)阻抗变换•I2KZL•U2•U1•I1Z0E•+––++–结论'ZL可利用变压

9、器进行阻抗匹配4．变压器的铭牌数据(1)额定容量SN三相变压器SN=U1NI1N=U2NI2N单相变压器SN=U1NI1N=U2NI2N(2)额定电压U1N和U2NU2N应比满载运行时的输出电压U2高出5%10%。(3)额定电流I1N和I2N允许通过的最大电流。(4)额定频率fN[例1]有一台额定容量50kV·A、额定电压3300/220V的变压器，高压绕组为6000匝，试求：(1)低压绕组匝数；(2)高压边低压边额定电流；(3)当一次侧保持额定电压不变，二次侧达到额定电流，输出功率9kW，cos=0.8时的二

10、次侧端电压U2。[解](1)(2)I2N=KI1N=6000400×15.1A=226.5A(3)P=U2I2NcosPI2NcosU2=391032270.8=V=215V•I2KRL•U2•U1•I1R0E•+–+–+–[例2]如图所示，交流信号源E=120V，内阻R0=800