第9讲电路与变压器第六章.ppt

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1、1,第9讲,第六章磁路与变压器,2,第六章 磁路与变压器,6.1 磁路6.2 变压器的工作原理6.3 变压器的使用6.4 特殊变压器简介,3,磁路:主磁通所经过的闭合路径。,6.1 磁路,6.1.1.磁路的基本概念,线圈通入电流后,产生磁通,分主磁通和漏磁通。,4,6.1.2 磁路计算中的基本物理量,与磁场方向相垂直的单位面积上通过的磁通(磁力线),5,二、磁导率,:表征各种材料导磁能力的物理量,6,磁性材料的磁性能:,7,三、磁场强度 H,磁场强度是计算磁场所用的物理量,其大小为磁感应强度和导磁率之比。,8,一.安培环路定律(全电流律):,6.1.3 磁路的基本定律,磁场中任何闭合回路磁场强

2、度的线积分,等于通过这个闭合路径内电流的代数和.,电流方向和磁场强度的方向符合右手定则,电流取正;否则取负。,9,在无分支的均匀磁路(磁路的材料和截面积相同,各处的磁场强度相等)中,安培环路定律可写成:,磁路长度L,线圈匝数N,HL:称为磁压降。,10,总磁动势,在非均匀磁路(磁路的材料或截面积不同,或磁场强度不等)中,总磁动势等于各段磁压降之和。,例:,11,对于均匀磁路,二.磁路的欧姆律:,12,磁路和电路的比较(一),磁路,电路,磁通,I,N,R,+,_,E,I,磁压降,磁动势,U,13,基本定律,磁阻,磁感应强度,安培环路定律,磁 路,I,N,欧姆定律,电阻,电流强度,克氏电压定律,克

3、氏电流定律,磁路与电路的比较(二),电 路,R,+,_,E,I,14,励磁电流:在磁路中用来产生磁通的电流,6.1.4 磁路的分析,15,I,U,一.直流磁路的分析,直流磁路的特点:,直流磁路和电路中的恒压源类似,(R 为线圈的电阻),16,电路方程:,一般情况下 很小,二.交流磁路的分析,17,假设,则,最大值,有效值,18,u,i,交流磁路的特点:,19,交流磁路中磁阻 对电流的影响,电磁铁吸合过程的分析:,在吸合过程中若外加电压不变,则 基本不变。,i,u,20,(U不变,I不变),(I 随 Rm 变化),(U不变时,基本不变),直流磁路,交流磁路,磁路小结,(,随Rm变化),21,变压

4、器功能:,6.2 变压器的工作原理,22,变压器应用举例,23,单相变压器,一、变压器的基本结构,24,工作过程:,25,1.空载运行 原边接入电源,副边开路。,接上交流电源,二、变压器的工作原理,(方向符合右手定则),26,结论:改变匝数比,就能改变输出电压。,K为变比,原、副边电压关系,根据交流磁路的分析可得:,时,(变电压),27,2.负载运行,Z,副边带负载后对磁路的影响:在副边感应电压的作用下,副边线圈中有了电流 i2。此电流在磁路中也会产生磁通,从而影响原边电流 i1。但当外加电压、频率不变时,铁芯中主磁通的最大值在变压器空载或有负载时基本不变。带负载后磁动势的平衡关系为:,28,

5、结论:原、副边电流与匝数成反比,由于变压器铁芯材料的导磁率高、空载励磁电流 很小,可忽略。即:,原、副边电流关系,(变电流),29,(变阻抗),原、副边阻抗关系,从原边等效:,结论:变压器原边的等效负载,为副边所带负载乘以 变比的平方。,30,阻抗变换举例:扬声器上如何得到最大输出功率。,求:负载上得到的功率,解:(1)将负载直接接到信号源上,得到的输出功 率为:,31,(2)将负载通过变压器接到信号源上。,输出功率为:,结论:由此例可见加入变压器以后,输出功率提高了 很多。原因是满足了电路中获得最大输出的条 件(信号源内、外阻抗差不多相等)。,32,额定电压 变压器副边开路(空载)时,原、副

6、边绕组允 许的电压值。,额定电流 变压器满载运行时,原、副边绕组允许的电流值。,6.3.1 变压器的铭牌数据(以单相变压器为例),6.3 变压器的使用,33,注意:变压器几个功率的关系,34,6.3.2 变压器的效率(),为防止涡流损失,铁芯一般由一片片导磁材料叠合而成。,35,6.3.3 变压器的外特性,副边输出电压和输出电流的关系。即:,U20:原边加额定电压、副边开路时,副边的输出电压。,36,当电流流入两个线圈(或流出)时,若产生的磁通方向相同,则两个流入端称为同极性端(同名端)。或者说,当铁芯中磁通变化(增大或减小)时,在两线圈中产生的感应电动势极性相同的两端为同极性端。,同极性端(

7、同名端),6.3.4 变压器绕组极性及连接方法,37,电器使用时两种电压(220V/110V)的切换:,220V:联结 2 3,110V:联结 1 3,2 4,线圈的接法,38,220V:联结 2 3,励磁,两种接法下线圈工作情况的分析,39,110V:联结 1 3,2 4,220V:联结 2 3,40,问题1:在110V 情况下,如果只用一个绕组(N),行不行?,答:不行(两绕组必须并绕),原边有两个相同绕组的电源变压器(220/110),使用中应注意的问题:,41,问题2:如果两绕组的极性端接错,结果如何?,结论:在极性不明确时,一定要先测定极性再通电。,答:有可能烧毁变压器,42,方法一

8、:交流法,同极性端的测定方法,若 说明 A 与 a 或 X 与 x 为同 极性端。,测量:,43,方法二:直流法,44,变压器设计中的一些概念(1),定铁芯窗口,定导线直径,45,在同样变比情况下,匝数多好,还是少好?,变压器设计中的一些概念(2),46,6.4.1 自耦变压器,6.4 特殊变压器简介,使用时,改变滑动端的位置,便可得到不同的输出电压。实验室中用的调压器就是根据此原理制作的。注意:原、副边千万不能对调使用,以防变压器损坏。因为N变小时,磁通增大,电流会迅速增加。,47,6.4.2 电压互感器 用低量程的电压表测高电压,被测电压=电压表读数 N1/N2,48,6.4.3 电流互感器 用低量程的电流表测大电流,被测电流=电流表读数 N2/N1,1.副边不能开路,以 防产生高电压;2.铁心、低压绕组的 一端 接地,以防在 绝缘损坏时,在副 边出现过压。,使用注意事项:,

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