电工学第六章 磁路与铁心线圈电路讲述.ppt

第6章 磁路与铁心线圈电路 6.2 交流铁心线圈电路 6.3 变压器 变压器的结构 6.3.2 变压器的工作原理 1. 电磁关系 (1) 空载运行情况 2. 电压变换（设加正弦交流电压） 三相变压器Y/Y0联结 三相变压器Y/?联结 3. 电流变换 4. 阻抗变换 (2) 额定值 (2) 额定值 6.3.5 特殊变压器 1. 自耦变压器 2.电压互感器 3. 电流互感器 返回 退出 章目录 上一页 下一页 6.2 交流铁心线圈电路 6.3 变压器 6.1 磁路及其分析方法 在很多电工设备（如变压器、电机、电磁铁、电工测量仪器等）中，不仅有电路的问题，同时还有磁路的问题。只有同时掌握了电路和磁路的基本理论，才能对以上电工设备进行全面分析。 在电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材料做成一定形状的铁心。铁心的磁导率比周围空气或其它物质的磁导率高的多，磁通的绝大部分经过铁心形成闭合通路，磁通的闭合路径称为磁路。 6.2.1 电磁关系 ? ?? – + e – + e? + – u i (磁通势) 主磁通? ：通过铁心闭合的磁通。 漏磁通??：经过空气或其它非导磁媒质闭合的磁通。 线圈 铁心 ??? i， 铁心线圈的漏磁电感 ? 与 I 不是线性关系。 6.2.2 电压电流关系 根据KVL: 式中：R是线圈导线的电阻 L? 是漏磁电感 当 u 是正弦电压时，其它各电压、电流、电动势可视作正弦量，则电压、电流关系的相量式为： N ? ?? – + e – + e? + – u i 设主磁通　　　　　　 则 有效值 由于线圈电阻 R 和感抗X?(或漏磁通??)较小, 其电压降也较小，与主磁电动势 E 相比可忽略， 故有 式中：Bm是铁心中磁感应强度的最大值，单位[T]； A 是铁心截面积，单位[m2]。 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。 (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与磁滞回线的面积和磁场交变的频率 f。 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 ? A 电力工业中常采用高压输电，以减小远距离传输中的线路损耗。在到达目的地后，再由配电变压器降低电压等级，以降低电气设备的绝缘等级和保证用电安全。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 变压器的分类 电力变压器 (输配电用) 电压互感器 电流互感器 按用途分 仪用变压器 整流变压器 按相数分 单相变压器 三相变压器 按制造方式 壳式 心式 干式变压器 高燃点全密封变压器 330KV变压器 树脂浇注干式变压器 单相变压器 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 单相