电路电子第5章 变压器.ppt

* 第5章 变压器 一、 磁路 三、变压器 二、 铁心线圈电路 磁路是研究局限于一定路径内的磁场问题，因此磁场的各个物理量也适用于磁路。磁路与电路一样，也是电工技术课程所研究的基本对象。 5.1 磁路 一、磁场的基本物理量 1.磁感应强度 B 若磁场内各点的 B 大小相等，方向相同则称为均匀磁场 单位：T，Gs，1T=104Gs 表示磁场内某点的磁场强弱和方向的物理量，是一个矢量 它与电流之间的方向用右螺旋定则确定，大小用 B= F l I 该点磁场作用于1米长，通有1A电流的导体上的力F 5.1 磁路 一、磁场的基本物理量 2.磁通 F —单位：Wb 对于均匀磁场 F =B ?A 磁感应强度 B与垂直于磁场方向的面积A的乘积称为通过该面积的磁通 F = B A 标量 B= A F 数值上为磁场方向相垂 直的单位面积上的磁通 B又称为 磁通密度 3.磁场强度 H —矢量 方向与B相同 H=B/? H代表电流本身所产生磁场的强弱， 反映电流励磁能力与介质性质无关 B代表电流及介质被磁化 后所产生总磁场的强弱 真空磁导率 ?0= 4??10 – 7 H/m （亨/米） ? = H B 磁导率 单位（亨/米） 相对磁导率 ?r=?/?0 对于铁磁材料 ?r=102 ?105 二、物质的磁性能 1. 高导磁性 磁性物质的磁性能 物质 非磁性物质 磁性物质 顺磁性物质 反磁性物质 ?略大于?0 ?略小于?0 按磁导率 ? ?0 ?主磁通 ?L漏磁通 u i 磁路 相对磁导率 ?r=?/?0 对于铁磁材料 ?r=102 ?105 二、物质的磁性能 2. 磁饱和性 3. 磁滞性 B - H b c a ?不是常数 a b--B与H成正比增加 b c-- B随H增加变缓 c 以后部分- -B基本不随H增加 B H 磁化曲线 ? = H B 磁导率 Hm –Hm Br HC B H –Br – HC Br剩磁强度--H=0保留的B HC矫顽磁力--使B=0的H 磁 性 物 质 硬磁物质Br、 HC都大 软磁物质Br、 HC都小 矩磁物质Br大、 HC小 e es ? ?S N u i 5.2 铁心线圈电路 一、直流铁心线圈电路 U I = — R P=UI=I2R 铁心线圈的电压与电流 之间的关系及其消耗的功率 dF dt e = – N —– dFS dt eS = – N —— u→ Fm= iN → uR= iR ?(主磁通) → ?S(漏磁通) → 由KVL： u= iR– e – eS ? u ? – e ∵R和 eS 很小 e es ? ?S N u i 磁动势 5.2 铁心线圈电路 二、交流铁心线圈电路 1、电压电流关系 5.2 铁心线圈电路 e es ? ?S N u i 设 ? = ?msin?t e = – ?N?mcos?t = Emsin(?t-90?) Em= ? N?m = 2? f N?m= ? ? E E = –— f N?m 2? ? ? = 4.44 f N?m 二、交流铁心线圈电路 1、电压电流关系 dF dt e = – N —– 5.2 铁心线圈电路 e es ? ?S N u i E= 4.44 f N?m 二、交流铁心线圈电路 1、电压电流关系 E = –j4.44fN ?m ? ? N FS LS = —— i 漏电抗 漏电感 X= 2? f LS U = –E+（R+j X ）I = –E+ZI ? ? ? ? ? U = – E ? ? 若忽略漏电抗 结论：当U和f一定时，交流铁心线圈的?m基本不变 ?m = U 4.44 f N 铁心损耗 e es ? ?s N u i 2、功率 S=UI Q=UIsin? P=UIcos? 铜损Pcu=I2R PFe = Ph + Pe 有功功率： 磁滞损耗 涡流损耗 交变磁化一周在铁心的单位体积所产生的 磁滞损耗和磁滞回线所包围的面积成正比 硅钢片 ? ? 损耗=铜损+铁损 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。 变压器是变换各种交流电压的电器。它是利用电磁感应定律并通过磁路的耦合作用, 把某一个数量级的交流电压，变换成同频率的另一个数量级的交流电压的能量变换装置。 一、分类 5.3 变压器的基本结构 变压器铁心: 硅钢片叠压而成。 铁心 线圈 二、构造 壳式变压器 心式变压器 铁心 线圈 变压器绕组: 高强度漆包线绕制而成 其它部件: 油箱、冷却装置、保护装置等 5.4 变压器的工作原理 一、空