磁路与铁心线圈电路.ppt
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1、第 6 章 磁路与铁心线圈电路,在很多电工设备中,,不仅有电路的问题,,同时还有,磁路的问题。,只有同时掌握了电路和磁路的基本理论,,才能对各种电工设备作出作全面的分析。,磁路问题与磁场和磁介质有关,而磁场往往与电流相关联,所以本章将研究磁路和电路的关系及磁和电的关系。,本章讨论对象将以变压器为主,重点研究其电磁特性,为以后研究电动机的基本特性打基础。,62 交流铁心线圈电路,铁心 线圈,直流铁心线圈,交流铁心线圈,直流励磁,,产生恒定磁通,,没有感应电动势,,没有铁心功率损耗(铁损),,只有线圈电阻功率损耗I2R(铜损)。,交流励磁,,产生交变磁通,,产生感应电动势,,功率损耗,铁损,铜损,
2、6.2 交流铁心线圈电路,6.2.1 电磁关系,N,(磁通势),主磁通:通过铁心闭合的磁通。,漏磁通:经过空气或其它非导磁媒质闭合的磁通。,线圈,铁心,i,,铁心线圈的漏磁电感,与i不是线性关系。,主磁电动势,漏磁电动势,6.2.2 电压电流关系,根据KVL:,式中:R是线圈导线的电阻,L 是漏磁电感,当 u 是正弦电压时,其它各电压、电流、电动势可视作正弦量,则电压、电流关系的相量式为:,设主磁通 则,有效值,由于线圈电阻 R 和感抗X(或漏磁通)较小,其电压降也较小,与主磁电动势 E 相比可忽略,故有,式中:Bm是铁心中磁感应强度的最大值,单位T;S 是铁心截面积,单位m2。,62 交流铁
3、心线圈电路,623 功率损耗,(1)铜损,(2)铁损,磁滞损耗,在交变磁场中,铁磁材料要反复磁化,就产生了类似摩擦发热的能量损耗,我们称之为磁滞损耗。,选用磁滞回线狭小的磁性材料制造铁心,如硅钢。,可以证明,交变磁化一周在铁心的单位体积内所产生的磁滞损耗能量与磁滞回线所包围的面积成正比。,62 交流铁心线圈电路,623 功率损耗,(1)铜损,(2)铁损,涡流损耗,由涡流所产生的铁损。,涡流,涡流损耗也要引起铁心发热。,在顺磁场方向,由彼此绝缘 的硅钢片叠成铁心。,利用涡流的热效应来冶炼金属;制造感应式仪器、滑差电机及涡流测距器等,62 交流铁心线圈电路,Bm不能取太大,一般为0.8-1.2T,
4、电力工业中常采用高压输电低压配电,实现节能并保证用电安全。具体如下:,6.3 变压器,63 变压器,升压、,降压、,耦合、,匹配,各种专用变压器,63 变压器,分类,按铁心的位置分:,心式,壳式,图形符号,1、闭合铁心,2、绕组,与电源相联-原绕组(初级绕组、一次绕组),与负载相联-副绕组(次级绕组、二次绕组),一次、二次绕组互不相连,能量的传递靠磁耦合。,(1)空载运行情况,1.电磁关系,一次侧接交流电源,二次侧开路。,空载时,铁心中主磁通是由一次绕组磁通势产生的。,(2)带负载运行情况,1.电磁关系,一次侧接交流电源,二次侧接负载。,有载时,铁心中主磁通是由一次、二次绕组磁通势共同产生的合
5、成磁通。,631 变压器的工作原理,1.电压变换,R1,R2,R1、X1较小,U1 E1,=,4.44,f,N1,m,R1 为一次侧绕组的电阻;,X1=L1 为一次侧绕组的感抗(漏磁感抗,由漏磁产生)。,R2 为一次侧绕组的电阻,X2=L2 为二次侧绕组的感抗(漏磁感抗,由漏磁产生)。,631 变压器的工作原理,1.电压变换,原副绕组的电压比:,空载时:,E2=U20,=,4.44,f,N2,m,U20为变压器空载电压,结论:改变匝数比,就能改变输出电压。,变比在变压器的名牌上注明,它表示原、副绕组的额定电压之比,例如“6000/400伏”(K=15)。,额定电压 U1N、U2N 变压器二次侧
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