《电气工程原理》课件教程.pptVIP

*************************************第九章：互感和变压器互感现象当两个或多个电感线圈通过磁场相互耦合时，一个线圈中电流的变化会在另一个线圈中感应出电压。这一现象称为互感，是变压器工作的基本原理。互感系数M是表征两个线圈耦合程度的参数，它与两个线圈的几何排列和磁路特性有关。变压器工作原理变压器是利用电磁感应原理实现电能变换的静止电气设备，主要用于改变交流电的电压。它由铁芯和绕在铁芯上的两个或多个绕组构成。当原边绕组接入交流电源时，铁芯中产生交变磁通，在副边绕组中感应出电动势，从而实现能量传递。3变压器等效电路为了分析变压器的工作特性，通常建立其等效电路模型。常用的等效电路有T型等效电路和Π型等效电路，它们考虑了绕组电阻、漏感和磁化支路等因素，能够准确描述变压器在各种工作状态下的电气特性。互感现象基本原理互感现象基于法拉第电磁感应定律：当导体切割磁力线或导体所包围的磁通量发生变化时，导体中会感应出电动势。在两个靠近的线圈中，当一个线圈（原边）中的电流变化时，它产生的磁场将穿过另一个线圈（副边），在副边线圈中感应出电动势。互感的基本方程为e?=-M·di?/dt，其中e?是副边感应电动势，di?/dt是原边电流变化率，M是互感系数，单位为亨利(H)。互感现象是变压器、电机、继电器等众多电气设备工作的基础。互感系数互感系数M是表征两个线圈耦合程度的参数，它取决于线圈的几何排列、匝数和磁路特性。从物理上看，互感系数等于单位原边电流在副边产生的磁链，即M=Ψ??/i?，其中Ψ??是由原边电流i?在副边产生的磁链。互感系数与两个线圈的自感系数有关：M=k·√(L?L?)，其中k是耦合系数，反映耦合的紧密程度，0≤k≤1。k=1表示完全耦合，所有磁通都是互感磁通；k=0表示无耦合，没有互感磁通。提高耦合系数的方法包括：使用高磁导率材料的闭合磁路、减小漏磁通、优化线圈的几何排列等。变压器的工作原理基本结构变压器由铁芯和绕组组成。铁芯通常由硅钢片叠压而成，用于提供低磁阻通路；绕组分为原边（接电源）和副边（接负载），它们电气隔离但磁路相通。根据用途，变压器可能还包括绝缘系统、冷却系统和保护装置等。变压器结构设计的主要目标是增大互感、减小损耗和确保安全可靠。电磁感应定律的应用变压器工作基于法拉第电磁感应定律。当原边绕组接入交流电源时，电流产生交变磁通；这一磁通穿过副边绕组，根据感应定律，在副边绕组中感应出电动势。原副边电压比与匝数比成正比：U?/U?=N?/N?，这是变压器的基本电压变换关系。在理想变压器中，能量守恒要求输入功率等于输出功率，因此电流比与匝数比成反比：I?/I?=N?/N?。实际运行特性实际变压器存在铁损（磁滞损耗和涡流损耗）和铜损（绕组电阻损耗）。铁损主要与磁通密度和频率有关，铜损与负载电流的平方成正比。变压器的效率通常很高，大型电力变压器效率可达98%以上。变压器运行时的关键参数包括：电压比、效率、温升、阻抗电压和短路阻抗等。变压器的负载特性表明，随着负载增加，副边电压略有下降，这称为变压器的压降。变压器的等效电路T型等效电路T型等效电路是变压器最常用的等效电路模型，它将变压器的主要特性分解为集中参数表示。在这一模型中，变压器的原副边分别用漏电感L?、L?和电阻R?、R?表示，中间的磁化支路则用电感Lm和电阻Rc并联表示。T型等效电路可以反映变压器的漏磁效应、铁损和铜损，适合于变压器特性的详细分析。Π型等效电路Π型等效电路是T型等效电路的变形，它将磁化支路分为两部分，分别置于电路的两侧。这种等效电路特别适合于分析变压器的频率特性，在高频变压器分析和信号变压器设计中有广泛应用。在Π型等效电路中，可以更容易地观察到原副边电流与磁化电流的关系。参数确定方法变压器等效电路中的参数可以通过开路试验和短路试验确定。开路试验主要测量磁化支路参数，将副边开路，在原边施加额定电压，测量输入功率、电压和电流；短路试验主要测量漏抗和绕组电阻，将副边短接，在原边施加约5%的额定电压，使原边电流达到额定值，测量输入功率、电压和电流。利用这些测试结果，可以计算出等效电路的所有参数。第十章：电动机基础直流电动机直流电动机利用通电导体在磁场中受力的原理工作，具有调速范围广、启动转矩大等特点。根据励磁方式不同，可分为他励、并励、串励和复励四种类型，各有不同的转速-转矩特性和应用场景。交流电动机交流电动机是目前应用最广泛的电动机类型，主要包括同步电动机和异步电动机。同步电动机转速恒定，功率因数可调，适用于大功率场合；异步电动机结构简单、可靠性高，是工业生产中的主力电动机。