工信版(中职）电工电子技术及应用第四章 磁路与变压器教学课件

YCF (中职）电工电子技术及应用第四章 磁路与变压器教学课件 1 第四章 磁路与变压器 第一节 磁路的基本知识 第二节 变压器 第三节 几种常用变压器 第一节 磁路的基本知识 一、磁路 由铁芯制成，使磁通集中能过的回路称磁路。如图4-1所示。铁芯中的磁通Φ称为主磁通。 若用Φ表示磁通，线圈中电流有效值I与线圈匝数N的乘积表示磁动势，Rm表示磁阻。磁路与电路对照如表4-1所示。 下一页 第一节 磁路的基本知识 二、磁滞现象 当铁芯线圈通入交流电时，铁芯中的磁畴会随交流电的变化而被反复磁化。但由于磁畴本身存在“惯性”，使得磁通的变化滞后于电流的变化。这种现象称为磁滞。反复磁化形成的封闭曲线称为磁滞回线。如图4-4所示。 外磁场不断克服磁畴的“惯性”要消耗一定的能量，称磁滞损耗。磁滞损耗是引起铁芯发热的原因之一。在交流供电用电设备中，应选择磁滞损耗小的铁磁材料，称软磁材料。相反，磁滞损耗较大的铁磁材料称硬磁材料。不同铁磁材料可用专门仪器测出其磁滞回线进行比较，以区分各属于何性。 表4 -3对硬、软磁材料进行了比较、 下一页 上一页 第一节 磁路的基本知识 三、涡流 交变的磁通穿过铁芯导体时，根据法拉第电磁感应定律，在其内部产生旋涡形的电流，称为涡流、如图4-5 ( a)所示 涡流会使铁芯发热并消耗能量，称涡流损耗，为厂减少涡流损耗，铁芯通常采用彼此绝缘的硅钢片叠成，而且所用的硅钢片中含有少量的硅(0. 8%-4. 8%)，如图4-5 ( b)所示。 下一页 上一页 第一节 磁路的基本知识 四、交流铁芯线圈电路 图4 -6为交流铁芯线圈电路。由于线圈中有铁芯存在，使线圈的外加电压与线圈中的电流是非线性关系。这种非线性关系主要是因为磁通与电流的非线性关系造成的。其非线性关系可由磁化曲线分析得出。而电压与磁通的关系由以下公式得出。 式中 U—加在铁芯线圈上的电压的有效值; N—线圈匝数; f—电源频率; Φm—铁芯中交变磁通的幅值。 上一页 返 回 第二节 变压器 一、变压器的基本结构 1.线圈 线圈又称为绕组。 接电源的绕组称为原绕组(或初级绕组、一次绕组)，接负载的绕组称为副绕组(或次级绕组、二次绕组)。 2.铁芯 变压器铁芯的作用是构成磁路。 变压器的铁芯一般分为心式和壳式两大类。如图4 -7所示。心式变压器在两侧铁芯柱上放置线圈，壳式变压器在中间铁芯柱上放置线圈。 下一页 第二节 变压器 二、变压器的工作原理 图4 -8为变压器空载运行原理图。变压器空载运行是指原绕组接电源，副绕组开路的状态。 理想状态下，变压器的电压变换关系为 当副绕组接入负载Z2时，称有载运行。图4-9为变压器的有载运行原理图。 在理想情况下，输入变压器的功率全部消耗在负载上，有 下一页 上一页 第二节 变压器 二、变压器的工作原理 在图4-10中，副绕组接入阻抗值为|Z2|的负载，从原绕组看进去等效阻抗值为|Z1| ，有 下一页 上一页 第二节 变压器 三、变压器的外特性 在电源电压和负载功率因数不变的条件下，变压器副绕组电压U2与电流I2的关系称为变压器的外特性。变压器副绕组所接负载变化时，电压U2将随负载电流I2的增加而下降，如图4-11所示。 下一页 上一页 第二节 变压器 四、变压器的损耗及效率 变压器主要有两部分功率损耗，铁损耗和铜损耗。 变压器铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗称为铁损耗。当外加电压一定时，工作磁通一定，铁损耗是不变的，也称为固定损耗。 变压器绕组有电阻，电流通过绕组时功率损耗称为铜损耗。铜损耗的大小随通过绕组中的电流变化而变化，也称铜损耗为可变损耗。 变压器的输出功率与输入功率之比称为变压器的效率。变压器的效率常用下式确定 上一页 返 回 第三节 几种常用变压器 一、自藕变压器 在普通的变压器中，原、副绕组之间仅有磁藕合，而无直接的电联系。而自藕变压器原、副绕组共用一部分绕组，它们之间不仅有磁藕合，还有电的联系，其原理图如图4 -12所示。 图4 -13表示用自锅变压器给携带式行灯提供12V的工作电压的电路图。图(a)的接法是错误的。正确的接法见图(b)。 自锅变压器也可以用于升压，接法如图4-14所示 下一页 第三节 几种常用变压器 一、自藕变压器 自藕变压器还可以把抽头制成能够沿线圈自由滑动的触点，可平滑调节副绕组电压。其铁芯制成环形，靠手柄转动滑动触点来调压。图4-15为实验室常用的低压小容量的自藕变压器。 自藕变压器可以制成三相结构，绕组作星形连接，用于改变三