变压器的设计.pptVIP

4、交流铁芯线圈如图3-9所示的交流铁心线圈电路，在带铁心的线圈上加正弦交流电压u，线圈中的电流便在铁心中产生主磁通Φ和漏磁通Φσ。主磁通Φ是流经铁心的工作磁通，漏磁通Φσ是由于空气隙或其它原因损耗的磁通，它不流经铁心。主磁通和漏磁通都要在线圈中产生感应电动势，一个是主磁电动势e，另一个是漏磁电动势eσ。第29页，共52页，星期日，2025年，2月5日设线圈的电阻为R，主磁电动势为e和漏感电动势为eσ，由KVL，有：设主磁通Φ按正弦规律变化：由于线圈的电阻R和漏磁通都很小，R上的电压和漏感电动势也很小，与主磁电动势比较可以忽略不计。于是：表明在忽略线圈电阻R及漏磁通的条件下，当线圈匝数N及电源频率f为一定时，主磁通的幅值Φm由励磁线圈外的电压有效值U确定，与铁心的材料及尺寸无关。则： 则：u的有效值为： tΦΦwsinm＝第30页，共52页，星期日，2025年，2月5日5、电磁铁电磁铁通常有线圈、铁心、和衔铁三个主要部分组成。其工作原理是：当线圈通电后，电磁铁的铁心被磁化，吸引衔铁动作从而带动其它机械装置发生联动；当电源断开后，电磁铁铁心的磁性消失，衔铁带动其它机械装置释放。电磁铁有交流电磁铁和直流电磁铁两类。电磁铁的工业应用较普遍，如继电器、接触器等，都是利用电磁铁来吸合、分离触点。下面简单分析一下电磁铁吸合过程：由上节可知：在吸合过程中若外加电压不变,则Φ基本不变，又因为F=IN=ΦRm，所以可得出以下结论：电磁铁吸合前(气隙大）→Rm大→吸合时起动电流大；电磁铁吸合后(气隙小）→Rm小→维持电流小。第31页，共52页，星期日，2025年，2月5日思考题3：交流电磁铁通电后，若衔铁长时期被卡住而不能吸合（如图3-10所示），会引起什么后果？ 答：如果气隙中有异物卡住，电磁铁长时间吸不上，线圈中的电流一直很大，将会导致过热，把线圈烧坏。第32页，共52页，星期日，2025年，2月5日6、变压器的工作原理当一个正弦交流电压U1加在初级线圈两端时，导线中就有交变电流I1并产生交变磁通ф1，它沿着铁心穿过初级线圈和次级线圈形成闭合的磁路。在次级线圈中感应出互感电势U2，同时ф1也会在初级线圈上感应出一个自感电势E1，E1的方向与所加电压U1方向相反而幅度相近，从而限制了I1的大小。为了保持磁通ф1的存在就需要有一定的电能消耗，并且变压器本身也有一定的损耗，尽管此时次级没接负载，初级线圈中仍有一定的电流，这个电流我们称为“空载电流”。第33页，共52页，星期日，2025年，2月5日如果次级接上负载，次级线圈就产生电流I2，并因此而产生磁通ф2，ф2的方向与ф1相反，起了互相抵消的作用，使铁心中总的磁通量有所减少，从而使初级自感电压E1减少，其结果使I1增大，可见初级电流与次级负载有密切关系。当次级负载电流加大时I1增加，ф1也增加，并且ф1增加部分正好补充了被ф2所抵消的那部分磁通，以保持铁心里总磁通量不变（见图3-11）。如果不考虑变压器的损耗，可以认为一个理想的变压器次级负载消耗的功率也就是初级从电源取得的电功率。变压器能根据需要通过改变次级线圈的圈数而改变次级电压，但是不能改变允许负载消耗的功率。其电磁关系如下：第34页，共52页，星期日，2025年，2月5日6.1变压器的电压变换：设一次绕组的匝数是N1，二次绕组的匝数是N2，穿过它们的磁通是Φ，那么一次、二次绕组中产生的感应电动势分别是：?????????E1=4.44·f·N1·ΦmE2=4.44·f·N2·Φm则:U1/U2≈E1/E2=N1/N2=K（K为变压器的变比）由上式知：变压器一次、二次绕组的端电压之比等于这两个绕组的匝数之比。如果N2＞N1，则U2＞U1，变压器使电压升高，这种变压器称为升压变压器；如果N2＜N1，则U2＜U1，变压器使电压降低，这种变压器称为降压变压器。结论：改变匝数比，就能改变输出电压。第35页，共52页，星期日，2025年，2月5日6.2变压器的电流变换：变压器副边带负载后对磁路的影响：在副边感应电压的作用下，副边线圈中有了电流i2。此电流在磁路中也会产生磁通，从而影响原边电流i1。由U1≈E1=4.44N1fΦm可知，U1和f不变时，E1和Φm