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3.2.1交流铁芯线圈 3.2.1.2功率损耗 在交流铁芯线圈中的功率损耗包括两部分,即线圈电阻R通电流后所产生的铜损耗和铁芯在交变磁通作用下产生的铁损耗。铁损耗包括磁滞损耗和涡流损耗。 (1)磁滞损耗。 在交变磁场中,铁芯被反复磁化,磁性材料内部的磁畴反复取向排列,也产生功率损耗,并使铁芯发热,这种损耗就是磁滞损耗。可以证明,在交流电流的频率一定时,磁滞损耗与磁滞回线所包围的面积成正比。 为减小磁滞损耗,应选用磁滞回线窄的铁磁材料制作铁芯,如硅钢片、坡莫合金等。 3.2交流铁芯线圈及变压器 3.2.1交流铁芯线圈 3.2.1.2功率损耗 (2)涡流损耗。 如图3-9a)所示,当线圈中通入交变电流时,铁芯中的交变磁通将在铁芯中产生感应电动势和感应电流,这种电流称为涡流。因铁芯有一定的电阻,故涡流将在铁芯中产生涡流损耗。为了减小涡流损耗,当线圈用于一般工频交流时,可采用由彼此绝缘且顺着磁场方向的硅钢片叠成铁芯,如图3-9b)所示。 3.2交流铁芯线圈及变压器 图3-9 涡流的产生和减少 3.2.1交流铁芯线圈 3.2.1.2功率损耗 (2)涡流损耗。 ①一般电动机和变压器的铁芯常采用厚度为0.35mm或0.5mm的硅钢片叠成。对高频铁芯线圈,常采用铁氧体磁芯,其电阻率很高,可大大降低涡流损耗。 ②涡流也有可利用的一面。如可用涡流的热效应来冶炼金属;利用涡流和磁场相互作用而产生电磁力的原理制造感应式仪表等。 3.2交流铁芯线圈及变压器 3.2.2变压器 变压器是一种常见的电气设备,它能将某一电压数值的交流电变化为同频率的另一电压数值的交流电。 在电力系统中,变压器主要用在输电、配电领域。目前我国高压输电的电压等级为110~500kV。但是受发电机结构和绝缘材料的限制,不可能直接发出如此高电压的电能。因此,首先要用变压器将发电机发出的交流电的电压升高,再送到输电线路上去。当电能送到用电地区后,用降压变压器将电压降低到较低的配电电压(一般为10kV),分配到各工厂、用户。最后再用配电变压器将电压降低到用户所需的电压等级(如380V/220V),供用户使用。 在电子电路中,变压器可作为获得合适电压的电源,还可用来传递信号和实现阻抗匹配。 变压器的类型很多,按照用途分,有:用于输、配电的电力变压器,用于测量技术的仪用互感器,用于电子整流电路的整流变压器等。按照变换电能相数的不同,分为单相变压器和三相(多相)变压器。 3.2交流铁芯线圈及变压器 3.2.2变压器 3.2.2.1结构 变压器种类很多,但其基本结构是相同的,主要由铁芯和绕在铁芯上的两个或多个绕组组成。 铁芯构成变压器的磁路部分。为了减小涡流损耗和磁滞损耗,铁芯采用硅钢片交错叠装或卷绕而成。根据铁芯结构形式的不同,变压器分为壳式和芯式两种。图3-10a)所示是芯式变压器,特点是线圈包围铁芯,结构简单,用铁量较少。因此多用于容量较大的变压器,如电力变压器。壳式变压器则是铁芯包围线圈,如图3-10b)所示,其特点是可以省去专门的保护包装外壳。常用于小容量的变压器中,如电子线路中的变压器。 绕组构成变压器的电流部分。一般小容量变压器的绕组是用高强度漆包线绕成,大容量变压器可用绝缘扁铜线或铝线制成。 3.2交流铁芯线圈及变压器 3.2.2变压器 3.2.2.1结构 3.2交流铁芯线圈及变压器 图3-10 变压器结构 3.2.2变压器 3.2.2.2工作原理 图3-11所示为单相双绕组变压器原理图。 3.2交流铁芯线圈及变压器 图3-11 双绕组变压器原理图 3.2.2变压器 3.2.2.2工作原理 两个绕组中与电源相连接的称为一次绕组(又称原边绕组或初级绕组)。凡表示一次绕组各量的字母均标注下标“1”,如一次绕组电压u1、一次绕组匝数N1等。与负载相连接的绕组称为二次绕组(又称副边绕组或次级绕组)。凡表示二次绕组各量的字母均标注下标“2”,如二次绕组电压u2、二次绕组匝数N2等。为了防止变压器内部短路,绕组与绕组、绕组与铁芯之间要有良好的绝缘。 3.2交流铁芯线圈及变压器 3.2.2变压器 3.2.2.2工作原理 (1)空载运行状态——变电压作用。 所谓空载运行状态,是指变压器一次绕组外加交流额定电压,二次绕组开路的情况。变压器在空载状态下,二次绕组电流i2=0。此时的变压器
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