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第6章 磁路与铁心线圈电路 第6章 磁路与铁心线圈电路 本章要求： 6.1.1 磁场的基本物理量 4. 磁导率 6.1.2 磁性材料的磁性能 6.2 交流铁心线圈电路 6.3 变压器 变压器的结构 变压器的结构 变压器的分类 6.3.2 变压器的工作原理 1. 电磁关系 (1) 空载运行情况 1. 电磁关系 (2) 带负载运行情况 2. 电压变换（设加正弦交流电压） 3. 电流变换 4. 阻抗变换 1) 变压器的型号 5.变压器的铭牌和技术数据 2) 额定值 2) 额定值 6.3.3 变压器的外特性与效率 2.变压器的效率(?) 6.3.4 变压器绕组的极性 6.4 电磁铁 6.2.3 功率损耗 交流铁心线圈的功率损耗主要有铜损和铁损两种。 1. 铜损(?PCu) 在交流铁心线圈中, 线圈电阻R 上的功率损耗称铜损，用?PCu 表示。 ?PCu = RI2 式中：R是线圈的电阻；I 是线圈中电流的有效值。 2. 铁损(?PFe) 在交流铁心线圈中，处于交变磁通下的铁心内的功率损耗称铁损，用?PFe 表示。它与铁心内磁感应强度的最大值Bm的平方成正比。 铁损由磁滞和涡流产生。 ? + – u i （1）磁滞损耗（?Ph） 由磁滞所产生的能量损耗称为磁滞损耗(?Ph ) 。 磁滞损耗的大小： 单位体积内的磁滞损耗正比于磁滞回线的面积。 O H B 磁滞损耗转化为热能，引起铁心发热。 减少磁滞损耗的措施： 选用磁滞回线狭小的磁性材料制作铁心。变压器和电机中使用的硅钢等材料的磁滞损耗较低。 设计时应适当选择值以减小铁心饱和程度。 (2)涡流损耗（?Pe） 涡流损耗: 由涡流所产生的功率损耗。 涡流：交变磁通在铁心内产生感应电动势和电流，称为涡流。涡流在垂直于磁通的平面内环流。 涡流损耗转化为热能，引起铁心发热。 减少涡流损耗措施： 提高铁心的电阻率（通常由于硅钢片）。铁心用彼此绝缘的钢片叠成，把涡流限制在较小的截面内。 ? ? 铁心线圈交流电路的有功功率为： 变压器是一种常见的电气设备，在电力系统和电子线路中应用广泛。 变电压：电力系统 变阻抗：电子线路中的阻抗匹配 变电流：电流互感器 变压器的主要功能有： 在能量传输过程中，当输送功率P =UI cos? 及负载功率因数cos? 一定时： 电能损耗小 节省金属材料（经济） 6.3.1 概述 U ? I ?P = I2 Rl I ? S 电力工业中常采用高压输电低压配电，实现节能并保证用电安全。具体如下： 发电厂 10.5kV 输电线 220kV 升压 仪器 36V 降压 … 实验室 380 / 220V 降压 变电站 10kV 降压 降压 单相变压器 + – + – ?Z ? 变压器的磁路 绕组： 一次绕组 二次绕组 由高导磁硅钢片叠成 厚0.35mm 或 0.5mm 铁心 变压器的电路 一次 绕组 N1 二次 绕组 N2 铁心 电压互感器 电流互感器 按用途分 电力变压器 (输配电用) 仪用变压器 整流变压器 按相数分 三相变压器 单相变压器 按制造方式 壳式 心式 变压器符号 一次、二次绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合。 单相变压器 + – + – ?Z ? 一次 绕组 N1 二次 绕组 N2 铁心 一次侧接交流电源，二次侧开路。 + – + – + – + – + – ??1 ? i0 ( i0N1) ? ??1 空载时，铁心中主磁通?是由一次绕组磁通势产生的。 一次侧接交流电源，二次侧接负载。 + – + – + – ??1 ? ? ??1 i1 ( i1N1) i1 i2 ( i2N2) ??2 有载时，铁心中主磁通?是由一次、二次绕组磁通势共同产生的合成磁通。 ??2 i2 + – e2 + – e?2 + – u2 ??Z ? 有效值: 同 理： 主磁通按正弦规律变化，设为　　　　　　 则 (1) 一次、二次侧主磁通感应电动势 根据KVL： 变压器一次侧等效电路如图 由于电阻 R1 和感抗 X1 (或漏磁通)较小,其两端的电压也较小,与主磁电动势 E1比较可忽略不计， 则 – – – + + + (2) 一次、二次侧电压 式中 R1 为一次侧绕组的电阻; X1=?L?1 为一次侧绕组的感抗(漏磁感抗，由漏磁产生)。 （匝比） K为变比 对二次侧，根据KVL： 结论：改变匝数比，就能改变输出电压。 式中 R2 为二次绕组的电阻;