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第5章 变压器 第5章 变压器 * 一、直流电磁铁 Φ ＋ U － S N N S I f U → I → N I → ? U R I = (1) 电压与电流的关系 (2) 线圈的功率： P = R I 2 2. 电磁吸力 1. 直流铁心线圈电路 直流电流通过励磁线圈产生不随时间变化的恒定磁通，不会在线圈中产生感应电动势 I 不变 ? ? → f ? 磁路欧姆定律: ? = F Rm F =NI—磁通势 衔铁吸合后→磁阻? * 二、交流电磁铁 1. 交流铁心线圈电路 Φ ＋ u － i f e ?? 将交流铁心线圈的两端加交流电压u， 线圈中通过交流电流i产生交变的磁通。绝大部分磁通通过铁心，称为主磁通Φ， 但还有很小一部分从附近的空气中通过， 称为漏磁通Φσ。 * 分析： ?? u → i →Ni →? →e d? dt =－N d?? dt →e? =－N di dt =－L? * (1) 电压与电流关系 设 ? = ?m sin? t 则 e =－N? ?m cos? t = N? ?m sin(?t－90o) Em = N? ?m = 2? f N ?m E = 4.44 f N ?m E =－j4.44 f NΦm * 漏磁通磁路对应的电感 N?? i L? = 漏感抗（漏电抗） X =ωL? = 2? f L? U = UR－E? －E =－E＋j? L?I＋RI =－E＋(R＋j? L? ) I =－E＋Z I 漏阻抗 * U =－E 忽略漏阻抗，有 U 4.44 f N ?m= 则 上式表明， 在忽略线圈电阻及漏磁通的条件下， 当线圈匝数N、 电源频率f及电源电压U一定时， 主磁通的最大值Φm基本保持不变。 这个结论对分析交流电机、 电器及变压器的工作原理十分重要。 * (2) 功率 视在功率: S = U I 无功功率: Q = S sin? 有功功率: P = S cos ? = PCu＋PFe 铜损耗 铁损耗 = RI2 +( Ph＋Pe ) 磁滞损耗 涡流损耗 * 磁滞损耗 Ph 涡流损耗 Pe 铁损耗使铁心发热。 减小铁损耗的方法 ① 使用软磁材料减小Ph ； ② 增大铁心的电阻率， 减小涡流及其损耗 ； ③用很薄的硅钢片叠成铁心， 减小涡流及其损耗 。 磁性物质交变磁化时消耗的 能量。 F i i * (1) ? 变化 → f 变化 电磁吸力用平均值衡量。 ?m 不变 → Fm 不变。 (2) 衔铁吸合后→磁阻? 起动电流 ?? 工作电流。 3. 结构特点 (1) 铁心和衔铁用硅钢片叠成。 (2) 加短路环消除衔铁的振动。 2. 电磁吸力 ?m 不变 磁通势? →励磁电流 ? O f ? t F Fm 平均吸力 * [例5.2.1] 一铁心线圈，加上 12 V 直流电压时，电 流为1 A；加上 110 V 交流电压时，电流为 2 A，消耗的 功率为 88 W。求后一种情况下线圈的铜损耗、铁损耗和 功率因数。 [解] 由直流电压和电流求得线圈的电阻为 由交流电流求得线圈的铜损耗为 PCu = RI2 = 12×22 W = 48 W 由有功功率和铜损耗求得线圈的铁损耗为 PFe = P－PCu = (88 －48) W = 40 W 功率因数为 R = = ? = 12 ? U I 12 1 ? = cos? = = = 0.4 P UI 88 110×2 * ＋ u2 － e1 e2 ＋ u1 － ZL i2 i1 Φ Φ?1 Φ?2 5.3 变压器的工作原理 电磁关系 一次绕组 二次绕组 用图形符号表示