磁路与铁芯线圈电路潘平课件

ddtNe HI 真空的磁导率为常数，用真空的磁导率为常数，用 0 0表示，有：表示，有：H/m10470 0r 0BB HH0 HB B HI 不成正比不成正比与与I HB l HNI IlH dSlNI mRF lB lS SlR mSlNIRF mSlR SlEREI nn2211lHlHlHNI nnSBBSB ,.,S ,2211 niiilHNI1 有一环形铁心线圈，其内径为有一环形铁心线圈，其内径为10cm10cm，外径为，外径为5cm5cm，铁心材料为铸钢。磁路中含有一空气隙，其长度等于铁心材料为铸钢。磁路中含有一空气隙，其长度等于 0.2cm0.2cm。设线圈中通有设线圈中通有 1A 1A 的电流，如要得到的电流，如要得到 0.9T 0.9T 的磁感应强度，试求线圈匝数。的磁感应强度，试求线圈匝数。A/m102.71049.057000 BH cm 390.2-2391 .ll cm 23921510.l 例例6.1.2:6.1.2:A 16351951440110 lHHNI A 144010201027250 .H A 1951039500211 lH163511635 ININu(Ni)i ddtNe tNedd （磁通势）（磁通势）tiLdd 常常数数 iNLuR=iReu 电感电感dtdiLe dtdNe eeRi u )(ddetiLRi )()(EEIRU )(L Lj jEIIR uRu eeiR RLt,sinm)sin(ddddmttNtNe tN cosm )90t(sin2m fN)90(sinm tE mmm444222 fN.fNEE EU (V)444444mmSfNB.fN.EU )(jEIXIRU Fe2cosPRIUIP 变压器是一种常见的电气设备，在电力系统和电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。子线路中应用广泛。电力系统中：电力系统中：实现高压输电和低压配电实现高压输电和低压配电电子线路中：电子线路中：信号耦合及阻抗匹配信号耦合及阻抗匹配电量测量中：电量测量中：电压互感器，电流互感器电压互感器，电流互感器 ：在能量传输过程中，当输送功率在能量传输过程中，当输送功率P P=UI UI coscos 及负载功率因数及负载功率因数coscos 一定时：一定时：电能损耗小电能损耗小节省金属材料（经济）节省金属材料（经济）U I P =I RlI S变电压、变电流、变阻抗变电压、变电流、变阻抗 发电厂发电厂10.5kV输电线输电线220kV升压升压仪器仪器36V降压降压实验室实验室380/220V降压降压变电站变电站 10kV降压降压降压降压变压器的磁路变压器的磁路1u2uLZ1i2i单相变压器单相变压器+由高导磁硅钢片叠成由高导磁硅钢片叠成厚厚0.35mm 或或 0.5mm铁心铁心一次一次绕组绕组N1二次二次绕组绕组N2铁心铁心变压器的结构变压器的结构1u2uLZ1i2i单相变压器单相变压器+一次一次绕组绕组N1二次二次绕组绕组N2铁心铁心带负载运行情况带负载运行情况一次侧接交流电源，一次侧接交流电源，二次侧二次侧。1u+1e+1e+11N2N 1u dd11tNe 1 dd111tiLe tNedd 22 i1(i1N1)i1i2(i2N2)2有载时，铁心有载时，铁心中主磁通中主磁通 是是由一次、二次由一次、二次绕组磁通势共绕组磁通势共同产生的合成同产生的合成磁通。磁通。2i2+e2+e 2+u2 dd2tiLe22 t)sin(tNtNm111 dddde tN cosm1 )90t(sinm1 E1m144.4NfE 222111mmfNEE 有效值有效值:同同 理：理：)90t(sinm22 Ee2m244.4NfE t,sinm 由于电阻由于电阻 R1 和感抗和感抗(或漏磁通或漏磁通)较小较小,其两端其两端的电压也较小的电压也较小,与主磁电动势与主磁电动势 E 比较可忽略不计，比较可忽略不计，则则根据根据KVL：11111EjIRU L 与铁芯线圈等效电路相似，变压器等效电路如图与铁芯线圈等效电路相似，变压器等效电路如图1m1111444Nf.EUEU 1u1e1i1 1R R1L2 2R R2L2e2i2uL LZ ZKNNEEUU 2121201根据根据KVL：2m220224440Nf.EUU,I 结论：改变匝数比，就能改变输出电压。结论：改变匝数比，就能改变输出电压。22222ULjIRE 1u1e1i1 1R R1L2 2R R2L2e2i2uR RABCXYZabczyx高压绕组：高压绕组：A-X B-Y C-ZX、Y、Z：尾端：尾端A、B、C：首端首端低压绕组：低压绕组：a-x b-y c-za、b、c：首端：首端x、y、z：尾端：尾端/000YYYYYYYY、：高压绕组接法高压绕组接法低压绕组接法低压绕组接法:YY0/三相配电变压器三相配电变压器:Y/动力供电系统（井下照明）动力供电系统（井下照明）:Y0/A311PUU CB1UKUU312P bKUU12 ca+KUUUUUU 2P1P2P1P2133A311PUU CB1UKUUU312P2 abc+KUUUUUUPPPP333212121 2222ZUIZ 1m11 44 4 Nf.EU m10 Nim2211 NiNi+|Z|2i1u2e1i1e1N2N+2u一般情况下：一般情况下：I0 (23)%I1N 很小可忽略。很小可忽略。2211 NiNi 所所以以或或2211NINI 2211NINI 所所以以KNNII11221 结论：一次、二次侧电流与匝数成反比。结论：一次、二次侧电流与匝数成反比。或：或：221011NiNiNi 22Ni102211NiNiNi 空载磁势空载磁势有载磁势有载磁势22IUZ 11IUZ ZKIUKKIKUIUZ22222211 ZKZ2 结论：结论：变压器一次侧的等效阻抗模，为二次变压器一次侧的等效阻抗模，为二次侧所带负载的阻抗模的侧所带负载的阻抗模的K 2 倍。倍。1U2U1I2IZ+1U1IZ+如图，交流信号源的电动势如图，交流信号源的电动势 E=120V，内阻，内阻 R 0=800，负负载为扬声器，其等效电阻为载为扬声器，其等效电阻为RL=8。要求。要求:（1）当）当RL折折算到原边的等效电阻算到原边的等效电阻 时，求变压器的匝数比和信号时，求变压器的匝数比和信号源输出的功率；（源输出的功率；（2）当将负）当将负载直接与信号源联接时载直接与信号源联接时,信号信号源输出多大功率？源输出多大功率？0LRR ：信号源信号源IER0RL+108800LL21 RRNNKIE1N2U2ILR2N+例 6.3.1 W548008008001202L2L0.RRREP 0LRR W1760888001202L2L0.RRREP （2，为：为：122222)。%100%20220 UUUU)(22IfU 2 U2I2U20I2N2 O FeCu2212PPPPPP A 14440031010033N2NN2 USIA 629600031010033N1NN1.USI 例 6.3.30033CuFe22119724006001010010100.PPPP 00332169724002160010100211010021.2 KNNIIKNNUU112212121 ABP1u2u1i2iLR1N2N+电压表电压表被测电压被测电压=电压表读数电压表读数 N1/N2VR N1（匝数多）（匝数多）保险丝保险丝 N2（匝数少）（匝数少）u（被测电压）（被测电压）电流表电流表被测电流被测电流=电流表读数电流表读数 N2/N1（被测电流）（被测电流）ARi1i2 AXax Aax 同极性端用同极性端用“”表示表示。增加增加+联接联接 23 Nf.Um2444220 NN1324 NN1324 联接联接 13，2 4ii Nf.U444110m 当电源电压为当电源电压为220V时：时：220u+110u+电源电压为电源电压为110V时：时：不行（两绕组必须并接）不行（两绕组必须并接）iuNN1324 Ni2220 Ni 1102220110 ii+两个线圈中的磁通抵消两个线圈中的磁通抵消原因：原因：电流电流 很大很大11Rui 1111eRiu 感应电势感应电势0e1324NNi +u N8100207SBF N8100207SBF N8100207SBF tsinm0 BB tFFtFtSBSBf cos22121sinsin 810810mm2m202m70207 81002m7mSBF N 161021d102m7m0SBFtfTFT O交流电磁铁的吸力交流电磁铁的吸力 交流电磁铁的吸力脉动交流电磁铁的吸力脉动,引起衔铁颤动，引起衔铁颤动，引起噪音，同时触点容易损坏。引起噪音，同时触点容易损坏。交流电磁铁的特点：交流电磁铁衔铁颤动的消除：交流电磁铁衔铁颤动的消除：M3 本章结束本章结束eu eu 2Fe0IPR 2Fe0IQX IUIUXRZ 2020011404220100cos.UIP 554220 IUZ0R.IPRRR 25641002200X.RXXX 6 5425655Z222202cm 527910230.S 3001052721504442204444m .SfB.UN A13002106070022m NlHI2cm 18901422.S 1920101811504443804444m11 .SfB.UN例 6.3.219038036051192005112112012 .UU.NUUNNA 39136502N2.USI A 130380501N1.USI JIddJI 4 ,42 mm250mm 2560521430.134411.JId取取 mm90mm 840521433914422.JId取取 变压器额定容量变压器额定容量(KVA)S:三相三相D:单相单相 N1N1N2N2NIUIUS N1N1N2N2N33IUIUS N1N1NIUS 容量：容量：21PP 一次侧输入功率：一次侧输入功率：cos222IUP 输出功率：输出功率：变压器运行变压器运行时的功率取时的功率取决于负载的决于负载的性质性质axAaAXUUU、测量：测量：若若 说明说明 A 与与 x 或或 X 与与 a 是是同极性端同极性端.axAXAaUUU axAXAaUUU VaAXxVAXu+Xx电流表电流表+_A a+SAXax+_S2e+02m71610SBF 70m1016 SFBT 61101011610167470m.SFB 50620010161504442204444m .SfB.UN 0mm2BHNI A5110462002101612720m.NBI 一个具有闭合的均匀的铁心线圈，其匝数为一个具有闭合的均匀的铁心线圈，其匝数为300300，铁心中的磁感应强度为，铁心中的磁感应强度为 0.9T0.9T，磁路的平均长度为，磁路的平均长度为 45cm45cm，试求：，试求：(1)(1)铁心材料为铸铁时线圈中的电流铁心材料为铸铁时线圈中的电流;(2)(2)铁心材料为硅钢片时线圈中的电流。铁心材料为硅钢片时线圈中的电流。A 5133004509000.NHlI A 390300450260.NHlI 例例6.1.1:6.1.1:(1)空载运行情况空载运行情况一次侧接交流电源，一次侧接交流电源，二次侧开路。二次侧开路。0i02i1u+20u+2e+1e+1e+11N2N 1u dd11tNe i0(i0N1)1 dd011tiLe tNedd 22 空载时，空载时，铁心中主铁心中主磁通磁通 是是由一次绕由一次绕组磁通势组磁通势产生的。产生的。不行（两绕组必须并接）不行（两绕组必须并接）iuNN1324 Ni2220 Ni 1102220110 ii+两个线圈中的磁通抵消两个线圈中的磁通抵消原因：原因：电流电流 很大很大11Rui 1111eRiu 感应电势感应电势0e1324NNi +u