课题三磁路与变压器解析.pptVIP

学习情境1 了解磁路的基本知识 一、磁路的基本物理量 （一）磁场 磁场是一种特殊的物质，它不是由分子或原子组成的，但它却是确实存在的。永久磁铁的周围与电流的周围都存在着磁场。 一定的通电导体，在不同的磁场中受到的最大电磁力是不同的。磁场越强，所受最大电磁力就越大；磁场越弱，所受最大电磁力就越小。 二、铁磁性材料 铁磁材料的磁性能通常用它们的磁化曲线来表示。 （一）磁化曲线 研究铁磁材料磁化情况的装置如图3-1所示，把待测的铁磁材料作为铁芯，铁芯内部的磁感应强度B=0。 当电流（通常称为励磁电流）从零开始逐渐增大，则铁磁材料中的磁场强度H也从零增大，磁性材料中的磁感应强度B随之从零增大。在各个H值的磁化下，必有一相应的B值。 如此便可得出如图3-2所示的B与H的关系曲线。该曲线称为磁化曲线。 三、磁路与磁路欧姆定律 放在空气中的线圈，通电后产生磁场，磁通分布在线圈的周围空间。如将相同的线圈绕在闭合铁芯上，线圈中流出的磁通大部分是沿铁芯闭合流动的，称为主磁通，只有少部分在空气中流通(漏磁通)。 以上情况说明，磁通是沿着磁导率很大的铁磁物质流通的，就像电流是沿着电导率很大的导体流动一样。因此，在电工学中引入磁路的概念：通过主磁通的闭合路径称为磁路。许多电器设备，如电动机、变压器、继电器等结构都与螺线管铁芯线圈相似，如图3-4所示。 学习情境2 掌握变压器的结构、工作原理及应用 一、变压器的结构 不同类型的变压器，尽管因使用场合、工作要求不同，它们的外型、体积和质量有很大差别，但是它们的基本结构都是由铁芯和绕组组成的。变压器的基本结构和表示符号如图3-5所示。 二、变压器的工作原理及应用 变压器是根据电磁感应原理制成的，最简单的变压器由一个闭合铁芯和套在铁芯上的两个匝数不同的原边和副边绕组组成。为减少铁损，变压器的铁芯用硅钢片叠装而成。原、副边绕组用绝缘导线绕成。 它们在电路上是相互绝缘的，但两者都处于同一铁芯的磁路上，电磁关系把它们联系在一起，变压器中各绕组的电量及其参考方向如图3-8所示。 （一）变压器的空载运行、电压变换原理 变压器空载运行是指一次绕组接交流电压u1，二次绕组开路时的运行情况，如图3-8所示。当二次绕组空载时，一次绕组的电流称为空载电流，用i0表示，相应地，将空载时的二次侧电压用u20表示。 设原、副边绕组的匝数分别为N1，N2。当原边绕组加上交流电源后，原边绕组中有电流i0流通，称为空载电流，其有效值为原边绕组额定电流的3%～8%，电流i0通过原边绕组在闭合的铁芯中建立了磁场，在铁芯内部产生一个交变的磁通Φ，这个交变磁通大部分沿着铁芯磁路而闭合，并与原、副边绕组相交链，由于变压器副边绕组没有接负载，副边电流i20=0。 它与负载电流的大小有关。铁损耗是交变磁通在铁芯中产生的磁滞损耗和涡流损耗，它与铁芯的材料及电源电压U1、频率f有关而与负载电流大小无关。总的损耗为 图3-5 变压器的结构与符号 （a）变压器结构示意图；（b）变压器的符号 （一）铁芯 铁芯是变压器的磁路部分，并作为绕组的骨架。为了增强磁耦合，减少磁滞及涡流损耗，铁芯通常采用磁导率高的绝缘硅钢片叠加而成。在电子设备中，为了缩小变压器的体积，提高质量和效率，目前已逐渐采用C型铁芯、坡莫合金及各种铁氧体代替硅钢片。工作频率较高的变压器多采用铁氧体铁芯。 铁芯的作用：构成磁路，集中磁通，减小漏磁通，减小变压器体积和铁芯损耗。 铁芯结构：变压器铁芯分为心式和壳式两种，如图3-6和图3-7所示。 图3-6 心式变压器 图3-7 壳式变压器 1—绕组；2—铁芯 1—绕组；2—铁芯 （二）绕组 变压器中的线圈通常又称绕组，常用有绝缘层的导线，即漆包铜线绕制而成。绕组有原边绕组（也称“初级绕组”或“一次侧绕组”），其匝数为N1，和副边绕组（也称“次级绕组”或称为“二次侧绕组”），其匝数为N2。 （三）冷却系统 变压器在工作时，绕组和铁芯都要发热，故要考虑冷却问题。常见的变压器冷却方式