交流铁心和线圈电路.ppt

磁路 交流铁心和线圈电路 教学目的 让学生熟悉磁场的基本物理量的含义及磁性材料的性能 了解磁路的概念 学会分析铁心线圈电路的电磁关系 教学安排 1 旧课复习 5分钟 2 新课讲解 80分钟 3 新课小结 5分钟 作业 课本习题 第七章磁路与变压器 7 1磁路 7 2变压器的工作原理 7 3变压器的使用 7 4特殊变压器简介 磁路 主磁通所经过的闭合路径 7 1磁路 7 1 1 磁路的基本概念 线圈通入电流后 产生磁通 分主磁通和漏磁通 7 1 2磁路计算中的基本物理量 与磁场方向相垂直的单位面积上通过的磁通 磁力线 二 磁导率 表征各种材料导磁能力的物理量 磁性材料的磁性能 三 磁场强度H 磁场强度是计算磁场所用的物理量 其大小为磁感应强度和导磁率之比 一 安培环路定律 全电流律 7 1 3磁路的基本定律 磁场中任何闭合回路磁场强度的线积分 等于通过这个闭合路径内电流的代数和 电流方向和磁场强度的方向符合右手定则 电流取正 否则取负 在无分支的均匀磁路 磁路的材料和截面积相同 各处的磁场强度相等 中 安培环路定律可写成 磁路长度L 线圈匝数N HL 称为磁压降 总磁动势 在非均匀磁路 磁路的材料或截面积不同 或磁场强度不等 中 总磁动势等于各段磁压降之和 例 对于均匀磁路 二 磁路的欧姆定律 磁路和电路的比较 一 磁路 电路 磁通 I N R E I 磁压降 磁动势 U 基本定律 磁阻 磁感应强度 安培环路定律 磁路 I N 欧姆定律 电阻 电流强度 克氏电压定律 克氏电流定律 磁路与电路的比较 二 电路 R E I 励磁电流 在磁路中用来产生磁通的电流 7 1 4磁路的分析 I U 一 直流磁路的分析 直流磁路的特点 直流磁路和电路中的恒压源类似 R为线圈的电阻 电路方程 一般情况下很小 二 交流磁路的分析 假设 则 最大值 有效值 u i 交流磁路的特点 交流磁路中磁阻对电流的影响 电磁铁吸合过程的分析 在吸合过程中若外加电压不变 则基本不变 i u U不变 I不变 I随Rm变化 U不变时 基本不变 直流磁路 交流磁路 磁路小结 随Rm变化 变压器的原理和应用 教学目的 让学生掌握变压器的变压 变流 变阻抗的原理和应用 了解自耦变压器的作用和注意事项 教学安排 1 旧课复习 5分钟 2 新课讲解 80分钟 3 新课小结 5分钟 作业 课本习题 变压器功能 7 2变压器的工作原理 变压器应用举例 单相变压器 7 2 1变压器的基本结构和工作原理 一 结构 工作过程 空载运行 原边接入电源 副边开路 接上交流电源 二 工作原理 方向符合右手定则 结论 改变匝数比 就能改变输出电压 K为变比 原 副边电压关系 根据交流磁路的分析可得 时 变电压 负载运行 Z 副边带负载后对磁路的影响 在副边感应电压的作用下 副边线圈中有了电流i2 此电流在磁路中也会产生磁通 从而影响原边电流i1 但当外加电压 频率不变时 铁芯中主磁通的最大值在变压器空载或有负载时基本不变 带负载后磁动势的平衡关系为 结论 原 副边电流与匝数成反比 由于变压器铁芯材料的导磁率高 空载励磁电流很小 可忽略 即 原 副边电流关系 变电流 变阻抗 原 副边阻抗关系 从原边等效 结论 变压器原边的等效负载 为副边所带负载乘以变比的平方 阻抗变换举例 扬声器上如何得到最大输出功率 求 负载上得到的功率 解 1 将负载直接接到信号源上 得到的输出功率为 2 将负载通过变压器接到信号源上 输出功率为 结论 由此例可见加入变压器以后 输出功率提高了很多 原因是满足了电路中获得最大输出的条件 信号源内 外阻抗差不多相等 额定电压变压器副边开路 空载 时 原 副边绕组允许的电压值 额定电流变压器满载运行时 原 副边绕组允许的电流值 7 3 1变压器的铭牌数据 以单相变压器为例 7 3变压器的使用 注意 变压器几个功率的关系 7 3 2变压器的效率 为防止涡流损失 铁芯一般由一片片导磁材料叠合而成 7 3 3变压器的外特性 副边输出电压和输出电流的关系 即 U20 原边加额定电压 副边开路时 副边的输出电压 当电流流入两个线圈 或流出 时 若产生的磁通方向相同 则两个流入端称为同极性端 同名端 或者说 当铁芯中磁通变化 增大或减小 时 在两线圈中产生的感应电动势极性相同的两端为同极性端 同极性端 同名端 7 3 4变压器绕组极性及连接方法 电器使用时两种电压 220V 110V 的切换 220V 联结2 3 110V 联结1 3 2 4 线圈的接法 220V 联结2 3 励磁 两种接法下线圈工作情况的分析 110V 联结1 3 2 4 220V 联结2 3 问题1 在110V情况下 如果只用一个绕组 N 行不行 答 不行 两绕组必须并绕 原边有两个相同绕组的电源变压器 220 110 使用中应注意的问题 问题2 如果两绕组的极性端接错 结果如何 结论 在极性不明确时 一定要先测定极性再通电 答 有可能烧毁变压器 方法一 交流法 同极性端的测定方法 若说明A与a或X与x为同极性端 测量 方法二 直流法 变压器设计中的一些概念 1 定铁芯窗口 定导线直径 在同样变比情况下 匝数多好 还是少好 变压器设计中的一些概念 2 7 4 1自耦变压器 7 4特殊变压器简介 使用时 改变滑动端的位置 便可得到不同的输出电压 实验室中用的调压器就是根据此原理制作的 注意 原 副边千万不能对调使用 以防变压器损坏 因为N变小时 磁通增大 电流会迅速增加 7 4 2电压互感器 用低量程的电压表测高电压 被测电压 电压表读数 N1 N2 7 4 3电流互感器 用低量程的电流表测大电流 被测电流 电流表读数 N2 N1 1 副边不能开路 以防产生高电压 2 铁心 低压绕组的一端接地 以防在绝缘损坏时 在副边出现过压 使用注意事项