電工電子技術(shù)基礎 - 穩(wěn)壓高壓電源 脈沖高壓電源 激

1、電工電子技術(shù)基礎,主編 李中發(fā)制作 李中發(fā)2003年7月,,,,,,,,,,,,第3章 磁路和變壓器,3.1 磁路3.2 變壓器,簡單磁路概念和分析方法變壓器工作原理,學習要點,3.1 磁路,實際電路中有大量電感元件的線圈中有鐵心。線圈通電后鐵心就構(gòu)成磁路，磁路又影響電路。因此電工技術(shù)不僅有電路問題，同時也有磁路問題。,3.1.1 磁路的基本物理量,1．磁感應強度B,磁感應強度B是表示磁場內(nèi)某點磁場強弱

2、及方向的物理量。 B的大小等于通過垂直于磁場方向單位面積的磁力線數(shù)目，B的方向用右手螺旋定則確定。單位是特斯拉(T)。,2．磁通Φ,均勻磁場中磁通Φ等于磁感應強度B與垂直于磁場方向的面積S的乘積，單位是韋伯(Wb)。,3．磁導率μ,磁導率μ表示物質(zhì)的導磁性能，單位是亨/米(H/m)。,真空的磁導率,非鐵磁物質(zhì)的磁導率與真空極為接近，鐵磁物質(zhì)的磁導率遠大于真空的磁導率。,相對磁導率μr：物質(zhì)磁導率與真空磁導率的比值。非鐵磁物質(zhì)μr近似為1

3、，鐵磁物質(zhì)的μr遠大于1。,4．磁場強度H,磁場強度只與產(chǎn)生磁場的電流以及這些電流分布有關，而與磁介質(zhì)的磁導率無關，單位是安／米（A／m）。是為了簡化計算而引入的輔助物理量。,3.1.2 磁場的基本定律,1．安培環(huán)路定律,計算電流代數(shù)和時，與繞行方向符合右手螺旋定則的電流取正號，反之取負號。 若閉合回路上各點的磁場強度相等且其方向與閉合回路的切線方向一致，則：,2．磁路歐姆定律,稱為磁阻，表示磁路對磁通的阻礙作用。,

4、因鐵磁物質(zhì)的磁阻Rm不是常數(shù)，它會隨勵磁電流I的改變而改變，因而通常不能用磁路的歐姆定律直接計算，但可以用于定性分析很多磁路問題。,3．電磁感應定律,3.1.3 鐵磁材料的磁性能,高導磁性：磁導率可達102~104，由鐵磁材料組成的磁路磁阻很小，在線圈中通入較小的電流即可獲得較大的磁通。磁飽和性：B不會隨H的增強而無限增強，H增大到一定值時，B不能繼續(xù)增強。磁滯性：鐵心線圈中通過交變電流時，H的大小和方向都會改變，鐵心在交變磁場

5、中反復磁化，在反復磁化的過程中，B的變化總是滯后于H的變化。,鐵磁材料的類型：,軟磁材料：磁導率高，磁滯特性不明顯，矯頑力和剩磁都小，磁滯回線較窄，磁滯損耗小。硬磁材料：剩磁和矯頑力均較大，磁滯性明顯，磁滯回線較寬。矩磁材料：只要受較小的外磁場作用就能磁化到飽和，當外磁場去掉，磁性仍保持，磁滯回線幾乎成矩形。,磁化曲線,磁滯回線,設線圈的電阻為R，主磁電動勢為e和漏感電動勢為eσ，由KVL，有：,3.1.4 交流鐵心線圈電路,e

6、 的有效值為：,1．電壓、電流和磁通的關系,寫成相量形式：,設漏磁電感為Lσ，則：,2．功率損耗,3．等效電路,圖中X0是反映線圈能量儲放的等效感抗。,3.2 變壓器,3.2.1 變壓器的工作原理,原繞組匝數(shù)為N1，電壓u1，電流i1，主磁電動勢e1 ，漏磁電動勢eσ1；副繞組匝數(shù)為N2 ，電壓u2 ，電流i2 ，主磁電動勢e2 ，漏磁電動勢eσ2 。,1．電壓變換,原繞組的電壓方程：,副繞組的電壓方程：,忽略電阻R1和漏抗Xσ

7、1的電壓，則：,k稱為變壓器的變比。,三相變壓器的兩種接法及電壓的變換關系,2．電流變換,由U1≈E1=4.44N1fΦm可知，U1和f不變時，E1和Φm也都基本不變。因此，有負載時產(chǎn)生主磁通的原、副繞組的合成磁動勢（i1N1+i2N2）和空載時產(chǎn)生主磁通的原繞組的磁動勢i0N1基本相等，即：,空載電流i0很小，可忽略不計。,3．阻抗變換,設接在變壓器副繞組的負載阻抗Z的模為|Z|，則：,Z反映到原繞組的阻抗模|Z'|為：,3.

8、2.2 變壓器的使用,1．外特性,電壓變化率反映電壓U2的變化程度。 通常希望U2的變動愈小愈好，一般變壓器的電壓變化率約在5%左右。,2．損耗與效率,鐵損ΔPFe包括磁滯損耗和渦流損耗。,損耗：,銅損：,效率：,3．額定值,(1)額定電壓UN：指變壓器副繞組空載時各繞組的電壓。三相變壓器是指線電壓。 (2)額定電流IN：指允許繞組長時間連續(xù)工作的線電流。 (3)額定容量SN：在額定工作條件下變壓器的視在功率。,三相

9、變壓器：,單相變壓器：,4．變壓器線圈極性的測定,(1)同極性端的標記,(2)同極性端的測定,毫安表的指針正偏1和3是同極性端；反偏1和4是同極性端。,U13=U12－U34時1和3是同極性端； U13=U12＋U34時1和4是同極性端。,3.2.3 特殊變壓器,1．自耦變壓器,特點：副繞組是原繞組的一部分，原、副壓繞組不但有磁的聯(lián)系，也有電的聯(lián)系。,2．儀用互感器,(1)電流互感器：原繞組線徑較粗，匝數(shù)很少，與被測電路負載串聯(lián)；副