电工学-第5章变压器.ppt

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1、第5章变压器5.1磁路5.2电磁铁5.3变压器的工作原理5.4变压器的基本结构5.5三相变压器*5.6仪用互感器*5.7自耦变压器*5.8三绕组变压器*5.9绕组的极性下一章上一章返回主页15.1磁路一、磁场的基本物理量单位：特斯拉(T)，1T=1Wb/m21.磁通磁场中穿过某一截面积A的磁感线数。单位：韦[伯]（Wb）。2.磁感应强度B描述介质中的实际磁场强弱和方向。B是一个矢量，其方向为磁场的方向大小：磁场是由电流产生的，磁场用磁感线描述。——磁通密度AB=2大连理工大学电气工程系3.磁场强度HH是进行磁场计算引进的辅助物理量。H是一个矢量，其方向B与相同。H与B的区别：(1)H

2、∝I，与介质的性质无关。(2)B与电流的大小和介质的性质均有关。单位：安/米（A/m）。4.磁导率是用来表示媒质导磁能力的物理量。BH=（H/m）真空中的磁导率：0=4×10－7H/m3大连理工大学电气工程系二、物质的磁性能≈0（为常数）(1)顺磁物质例如变压器油和空气：略大于0。(2)反磁物质例如铜和铋：略小于0。自然界的物质按磁导率分类：非磁性物质、磁性物质。非磁性物质：磁性物质的磁性能主要有以下三点。4大连理工大学电气工程系i1.高导磁性0，r1常用磁性材料的磁导率铸钢：≈10000硅钢片：≈(6000~7000)0坡莫合金：≈(2

3、0000~200000)0磁性物质的高导磁性被广泛应用于变压器和电机中。＋u－主磁通漏磁通铁心励磁绕组※主磁通漏磁通。5大连理工大学电气工程系2.磁饱和性BHO初始磁化曲线3.磁滞性剩磁矫顽磁力Hm－Hm－HcHcBHOBr－Br磁滞回线BHO基本磁化曲线6大连理工大学电气工程系磁性物质的分类：硬磁物质、软磁物质、矩磁物质。铸铁和硅钢的磁化曲线7大连理工大学电气工程系三、磁路欧姆定律cAclc0A0l0Φ＋U－I根据全电流定律：Bc=AcHc=Bcc1Ac=B0=A0H0=B000A0=铁心中：气隙中：Hdl=∑I∮8大连理工大学电气工程系左边=H1l1＋H0l0

4、l00A0lccAc=＋=(＋)l00A0lccAc=(Rmc＋Rm0)=RmRm=Rmc＋Rm0l00A0lccAc＋=不是常数※Rmc、Rm0、Rm——铁心、空气隙、磁路的磁阻。右边=∑I=NI或∑I=F（磁通势）磁路欧姆定律:Rm=F=FRm或9大连理工大学电气工程系磁路中的气隙的影响因为1＞＞0，所以Rm0＞＞Rm1当F一定时，因Rm0的存在，使大大减小。若要保持一定，则需增大磁通势F。10大连理工大学电气工程系5.2电磁铁电磁铁的常见结构形式电磁铁的种类：直流电磁铁、交流电磁铁。励磁线圈铁心衔铁励磁线圈衔铁铁心铁心励磁线圈衔铁衔铁铁心励磁线圈11大连

5、理工大学电气工程系一、直流电磁铁Φ＋U－SNNSIfU→I→NI→URI=(1)电压与电流的关系(2)线圈的功率：P=RI22.电磁吸力衔铁吸合后→磁阻1.直流铁心线圈电路I不变→f12大连理工大学电气工程系二、交流电磁铁1.交流铁心线圈电路u→i→Ni→→eddt=－Nddt→e=－Ndidt=－L(1)电压与电流关系设=msint则e=－Nmcost=Nmsin(t－90o)Em=Nm=2fNmΦ＋u－ife13大连理工大学电气工程系E=4.44fNm漏磁通磁路对应的电感NiL=漏感抗（漏电抗）X=ωL=2fLU=

6、UR－E－E=－E＋jLI＋RI=－E＋(R＋jL)I=－E＋ZI漏阻抗E=－j4.44fNΦmΦ＋u－i－e＋14大连理工大学电气工程系U=－E忽略漏阻抗，有U4.44fNm=则当U、f一定时，m基本不变。(2)功率视在功率:S=UI无功功率:Q=Ssin有功功率:P=Scos=PCu＋PFe铜损耗铁损耗=RI2+(Ph＋Pe)磁滞损耗涡流损耗15大连理工大学电气工程系磁滞损耗Ph涡流损耗Pe铁损耗使铁心发热。减小铁损耗的方法①使用软磁材料减小Ph；②增大铁心的电阻率，减小涡流及其损耗；③用很薄的硅钢片叠成铁心，减小涡流及其损耗。Φ(a)Φ(b)16大连理工大学电气工

7、程系(1)变化→f变化电磁吸力用平均值衡量。m不变→fm不变。(2)衔铁吸合后→磁阻起动电流工作电流。3.结构特点(1)铁心和衔铁用硅钢片叠成。(2)加短路环消除衔铁的振动。2.电磁吸力m不变磁通势→励磁电流Oftffm平均吸力17大连理工大学电气工程系[例5.2.1]一铁心线圈，加上12V直流电压时，电流为1A；加上110V交流电压时，电流为2A，消耗的功率为88W。求后一种情况下线圈的铜