第六章-电工学-磁路与铁心线圈电路.ppt

第6章 磁路与铁心线圈电路 ② 涡流损耗 由涡流所产生的铁损称为涡流损耗△Pe0 φ i 当线圈中通有交流电时，它所产生的磁通也是交变的。因此，不仅要在线圈中产生感应电动势，而且在铁心内也要产生感应电动势和感应电流。这种感应电流称为涡流，它在垂直于磁通方向的平面内环流着。 在交流磁通的作用下，铁心内的这两种损耗合称铁损△PFe0铁损差不多与铁心内磁感应强度的最大值Bm 的平方成正比，故Bm 不宜选得过大。 从上述可知，铁心线圈交流电路的有功功率为 P=UIcos? =I2R+ △PFe0 铁心线圈交流电路也可用等效电路进行分析，所谓等效电路，就是用一个不含铁心的交流电路来等效代替它。 等效的条件是：在同样电压作用下，功率、电流及各量之间的相位关系保持不变[注意：铁心线圈中的非正弦周期电流已用等效正弦电流代替。这样就使磁路计算的问题 简化为电路计算的问题了。 先把铁心线圈的电阻R和感抗Xσ划出，剩下的就成为一个没有电阻和漏磁通的理想铁心线圈电路。但铁心中仍有能量的损耗和能量的储放。因此可将这个理想的铁心线圈交流电路用具有电阻R0和感抗X0的一段电路来等效代替。其电路如图所示。 6.2.4 等效电路 φ i u R Xσ uσ uR u/ i Xσ u R uσ uR u/ R0 X0 其中电阻R0是和铁心中能量损耗（铁损）相应的等效电阻，其值为 感抗X0是和铁心中能量的储放（与电源发生能量互换）相应的等效感抗，其值为 等效电路的阻抗模为 + – – + u i R X? + + – – uR u? X0 R0 式中： ?PFe为铁损， QFe为铁心储放能量的无功功率。 故有： ? ?? + – – + – + e e? u 理想铁心线圈的等效电路 理想铁心线圈有能量的损耗和储放，可用具有电阻R0和感抗X0串联的电路等效。其中：电阻R0是和铁心能量损耗(铁损)相应的等效电阻，感抗X0是和铁心能量储放相应的等效感抗。其参数为： 等效电路 6.3 变压器 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。 变电压：电力系统 变阻抗：电子线路中的阻抗匹配 变电流：电流互感器 变压器的主要功能有： 在能量传输过程中，当输送功率P =UI cos? 及负载功率因数cos? 一定时： 电能损耗小 节省金属材料（经济） 6.3.1 概述 U ? I ?P = I2 Rl I ? S 变压器 变压器 有载调压变压器 小变压器 调压器 整流器 牵引电磁铁 电流互感器 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： 发电厂 10.5kV 输电线 220kV 升压 仪器 36V 降压 … 实验室 380 / 220V 降压 变电站 10kV 降压 降压 单相变压器 + – + – ?Z ? 变压器的结构 变压器的磁路 绕组： 一次绕组 二次绕组 由高导磁硅钢片叠成 厚0.35mm 或 0.5mm 铁心 变压器的电路 一次 绕组 N1 二次 绕组 N2 铁心 变压器的分类 电压互感器 电流互感器 按用途分 电力变压器 (输配电用) 仪用变压器 整流变压器 按相数分 三相变压器 单相变压器 按制造方式 壳式 心式 变压器符号 6.3.2 变压器的工作原理 一次、二次绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合。 单相变压器 + – + – ?Z ? 一次 绕组 N1 二次 绕组 N2 铁心 (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。 + – + – + – + – + – ??1 ? i0 ( i0N1) ? ??1 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。 + – + – + – ??1 ? ? ??1 i1 ( i1N1) i1 i2 ( i2N2) ??2 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成磁通。 ??2 i2 + – e2 + – e?2 + – u2 ??Z ? 2. 电压变换（设加正弦交流电压） 有效值: 同 理： 主磁通按正弦规律变化，设为　　　　　　 则 (1) 一次、二次侧主磁通感应电动势 根据KVL： 变压器一次侧等效电路如图 由于电阻 R1 和感抗 X1 (或漏磁通)较小,其两端的电压也较小,与主磁电动势 E1比较可忽略不计， 则 – – – + + + (2) 一次、二次侧电压 式中 R1 为一次侧绕组的电阻;