第6章磁路及变压器讲诉

磁路分析与变压器课件

变压器工作状态与转换
01
02
03
工作状态
变压器通过电磁感应原理，实现交流电压、电流和阻抗的变换，以传输电能。
电压转换
变压器通过改变一次绕组和二次绕组的匝数比，实现电压的升降转换。
电流转换
根据负载阻抗的不同，变压器可以改变输出电流的大小。
变压器效率与性能指标
效率
变压器的效率是指在额定负载时，输出的有功功率与输入的有功功率之比，理想情况下应为100%。
04
变压器设计优化
变压器设计原则与步骤
高效能
优化磁路和电路，降低损耗，提高效率。
可靠性
确保变压器在规定条件下稳定运行，具有较长的使用寿命。
变压器设计原则与步骤
• 经济性：在满足性能要求的前提下，降低成本。
变压器设计原则与步骤
要点一
确定规格和参数
根据实际需求和负载要求，确定变压器的规格和参数。
要点二
选择磁路结构
根据变压器的用途和性能要求，选择合适的磁路结构。
变压器设计原则与步骤
设计绕组
根据电压等级和电流大小，设计绕组的匝数、线径和排列方式。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
确定窗口尺寸
根据绕组的大小和绝缘要求，确定窗口尺寸。
优化器身结构
根据实际需要，优化器身的结构，如铁心结构、绕组支撑结构等。
变压器材料选择与优化
变压器性能的影响。
改进冷却系统
提高冷却系统的散热能力和效率，确保变压器在高温环境下稳定运行
。
05
变压器故障诊断与维护
变压器常见故障与诊断
01
02
03
04
绕组故障
绕组短路、断路、松动或烧毁等故障，可能导致变压器无法

第6章磁路与铁心线圈电路92392 73页PPT文档

四极直流电机和交流接触器的磁路
If +
N
_
S
S
N
直流电机的磁路
交流接触器的磁路
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6.1.1 磁场的基本物理量
1.磁感应强度磁感应强度B :
表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。磁感应强度B的方向:
与电流的方向之间符合右手螺旋定则。
磁感应强度B的单位: 特斯拉(T) 均匀磁场: 各点磁感应强度大小相等，方向相同的
0 4π107H/m
因为它是一个常数，将其它物质的磁导率和它比较是很方便的。
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4.磁导率
相对磁导率 r：任一种物质的磁导率和真空的磁导率0的比值。
r
0

H 0H

B B0
也即当磁场媒质是某种物质时某点的磁感应强度B与在同样电流下真空时该点的磁感应强度B0之比的倍数。
b •
B
a •
磁化曲线。
B0
B-H 磁化曲线的特征：
O
Oa段：B 与H几乎成正比地增加；
磁化曲线
B,
H
ab段：B 的增加缓慢下来；
b点以后：B增加很少，达到饱和。
B
无磁性物质存在时，与 I 成正比.

有磁性物质存在时，B 与 H不成正
比，与 I 不成正比.
O B和与H的关系 H
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程度时，磁性物质的全部磁畴的磁场方向都转向与
外部磁场方向一致，磁化磁场的磁感应强度将趋向
某一定值。
磁畴杂乱无章地排列，对外不呈磁性
内部 B 很强
磁化磁场与外磁场同方向

电工与电子技术-1-6磁路和变压器

B F Il
磁感应强度B的单位: 特斯拉(T)，1T = 1Wb/m2 均匀磁场: 各点磁感应强度大小相等，方向相同
的磁场，也称匀强磁场
磁路和变压器
（2）磁通
穿过垂直于B方向的面积S中的磁力线总数在均匀磁场
= B S 或 B= /S
说明: 如果不是均匀磁场，则取B的平均值。磁感应强度B 在数值上可以看成为与磁场方向垂
r
0
H 0 H
B B0
磁路和变压器
（4）磁场强度H
介质中某点的磁感应强度 B 与介质磁导率
之比
HB
磁场强度H的单位：安培/米（A/m)
磁路和变压器
1. 单位面积的__C_____大小即为磁感应强度的大小。
A. 磁力线 B. 磁动势 C. 磁通 D. 磁导率
2. 磁力线是__C____曲线，永磁铁的外部磁力线从 ______。
直的单位面积所通过的磁通,故又称磁通密度
磁通的单位:韦[伯](Wb)
磁路和变压器
（3）磁导率
磁导率：表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质
的导磁能力
磁导率的单位：亨/米（H/m）
真空的磁导率为常数，用 0表示，有
0 4π107 H/m
相对磁导率 r：
任一种物质的磁导率和真空的磁导率0的比值
l---导体长度(m)
α---电流与磁场的夹角
磁路和变压器
两平行载流导线之间的作用力:
I2
I1
F
I2
I1
F
F
磁路和变压器
3. 磁场对通电矩形线圈的作用
N
d F2 c
aF1ຫໍສະໝຸດ I l2l1 b当通电矩形线圈a b c d与磁力线平行时：

第6章变压器-

第6章变压器** 三相组式和芯式变压器** 三相组式变压器三相组式变压器由3台容量、变比等基本参数完全相同的单相变压器按三相连接方式连接组成。

其示意图如图6.1.1，此图的原、副边均接成星形，也可接成其它接法。

三相组式变压器的特点是具有3个独立铁心；三相磁路互不关联；三相电压对称时，三相励磁电流和磁通也对称。

** 三相芯式变压器三相芯式变压器的磁路系统是由组式变压器演变过来的，其演变过程如图6.1.2所示。

当我们把三台单相变压器的一个边（即铁心柱）贴合在一起，各相磁路就主要通过未贴合的一个柱体，如图6.1.2（a）所示。

这时，在中央公共铁心柱内的磁通为三相磁通之和，即ΦΣ=ΦA+ΦB+ΦC。

当三相变压器正常运行（即三相对称）时，合成磁通ΦΣ=0，这样公共铁心柱内的磁通也就为零。

因此中央公共铁心柱可以省去，则三相变压器的磁路系统如图6.1.2（b）所示。

为了工艺制造方便起见，我们把3相铁心柱排在一个平面上，于是就得到了目前广泛采用的如图6.1.2（c）所示的三相芯式变压器的磁路系统。

图6.1.2 三相芯式变压器的铁心演变过程（a）3个铁心柱贴合（b）中央公共铁心柱取消（c）三相芯式铁心三相芯式变压器的磁路系统是不对称的，中间一相的磁路比两边要短些。

因此，在对称情况下（即ΦA=ΦB=ΦC时），中间相的励磁电流就比另外两相的小，但由于励磁电流在变压器负载运行时所占比重较小，故这对变压器实际运行不会带来多大影响。

比较芯式和组式三相变压器可以知道，在相同的额定容量下，三相芯式变压器具有省材料、效率高、经济等优点；但组式变压器中每一台单相变压器却比一台三相芯式变压器体积小，重量轻，便于运输。

对于一些超高电压、特大容量的三相变压器，当制造及运输发生困难时，一般采用三相组式变压器。

** 三相变压器的联结组三相变压器的原边和副边都分别有A，B，C 三相绕组，它们之间到底如何联法，对变压器图6.1.1 三相组式变压器的运行性能有很大的影响。

[PPT模板]第 6 章变压器的基本理论_OK

Φm
E1 4.44 fN1
U1 4.44 fN1
可见，影响主磁通大小的因素有电源电压和频率，以及一
次线圈的匝数。
（2）二次侧电动势平衡方程
2、变比
U 20 E 2
定义
k E1 N1 U1 U1N E2 N2 U20 U2 N
对三相变压器，变比为一、二次侧的相电动势之比，近似为额定相电压之比，具体为
Y，d接线 k U1N 3 U2N
D，y接线 k 3 U1N U2N
空载时的等效电路和相量图
1、等效电路
降基表于E示 1,由于 jI在 0 X铁1表心示中法引,起感铁应损的PF电e ,动所势以E还 1也要用引电入抗一压个
电阻Rm
,
用I
2 0
Rm
等效PFe
,即
E1 I0(Rm jXm ) I0Zm
即耗P空Fe载和
绕损
组耗
铜近
损似
为耗I02铁R1。耗损由。
于I0和R1均
很
小，
所以P0
PFe，
对于已制成变压器，铁损与磁通密度幅值的平方成正比，与电流频率的1.3次方成正比，即
PFe Bm2 f 1.3
空载损耗约占额定容量的0.2%~1%，而且随变压器容量的增大而下降。为减少空载损耗，改进设计结构的方向是采用优质铁磁材料：优质硅钢片、激光化硅钢片或应用非晶态合金。
I 2
I2 k
E2 kE2 E1 U2 kU2
r2 k 2r2 x2 k 2 x2 ZL k 2 Z L
两个绕组可以合并成一个绕组，看作有励磁电流流过Im=I1+I2'≈I0 相当于一个铁心电感线圈，等值阻抗Zm = (Rm+jXm)代替，消耗R1 ， R2‘功率损耗分别代表原副绕组的铜损耗，消耗Rm功率损耗代表铁损耗，U1I1输入视在功率；U2'I2'输出视在功率 E1I1=E2'I2'=E2I2原边通过电磁感应传递给副边的电磁视在功率。

电工学第六章

+
I1
e
1
I2
+ e
2
U1 j 4.44 fN1m U 2 j 4.44 fN2m
U1 N1 K U 2 N2
U1
-
+
U2
-
( N1 N2 ) I1 N2 ( I1 I 2 ) 0 NI N I
1 1 2 2
+
I 2 N1 K I1 N 2
l
B
与是否负载无关称为磁势平衡方程（N I称为磁势）
N1i0= N1i1＋N2i2
2、电流变换作用
对于理想变压器，I0相对于I1而言可以忽略不计。
N1i1＋N2i2=0 用相量表示
N1i1=-N2i2
N1I1 N2 I 2 I1 N 2 则有效值之比为 I 2 N1
I1 N2 I2 N1
U AB KU xy
AN
xn
U BC KU yz
BN
yn
UCA KU zx
CN
zn
Y/联接：
A N B C c
a
初极为星形联接，次级为三角形联接。
b
U AB KU ab U BC KUbc UCA KUca
§7-5 特殊变压器一、自耦变压器
自耦变压器的优点：
初次级共用一个绕组，当变比不大时流过N2的电流很小，N2可用很细的线绕成。自耦变压器的缺点：
不能对电网进行隔离，火线、零线不能接错，零线不能开路，否则次级带电。二、仪用变压器 1、电压互感器其实质是一个降压变压器。 2、电流互感器其实质是一个升压变压器。利用变压器的电流变换原理扩大电流的量程，一般次级不允许开路。 3、钳形电流表

第6章磁路与铁心线圈电路

第6章磁路与铁心线圈电路6.1 磁路及其分析方法6.2 交流铁心线圈电路6.3 变压器第6章磁路与铁心线圈电路本章要求：1. 理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的基本知识及磁路的基本定律；2. 了解变压器的基本结构、工作原理、运行特性和绕组的同极性端，理解变压器额定值的意义；3. 掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用；4.了解三相电压的变换方法。

在很多电工设备（像变压器、电机、电磁铁电工测量仪器等）中，不仅有电路的问题，同时还有磁路的问题。

只有同时掌握了电路和磁路的基本理论，才能对以上电工设备进行全面分析。

磁路和电路往往是相关的，因此在这里要研究磁路和电路的关系以及磁和电的关系。

本章结合磁路和铁心线圈电路的分析，讨论变压器和电磁铁的工作原理，作为应用实例。

在电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材材料做成一定形状的铁心。

铁心的磁导率比周围空气或其它物质的磁导率高得多，磁通的绝大部分经过铁心形成闭合通路，磁通的闭合路径称为磁路。

直流电机的磁路交流接触器的磁路_+NSN S I f四极直流电机和交流接触器的磁路6.1磁路及其分析方法单相变压器的磁路6.1磁路及其分析方法6.1.1磁场的基本物理量1. 磁感应强度B (矢量)表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。

磁感应强度B 的大小:磁感应强度B 的方向:与电流的方向之间符合右手螺旋定则。

B Sφ=磁感应强度B 的单位:特斯拉(T )，1T = 1Wb/m 2均匀磁场:各点磁感应强度大小相等，方向相同的磁场。

2. 磁通磁通Φ：穿过垂直于B 方向的面积S 中的磁力线总数。

说明:如果不是均匀磁场，则取B 的平均值。

在均匀磁场中Φ= B S磁感应强度B 在数值上可以看成为与磁场方向垂直的单位面积所通过的磁通,故又称磁通密度。

3.磁场强度磁场强度H ：是计算磁场时所引用的一个物理量，也是矢量，通过它来确定磁场与电流之间的关系。

磁场强度H 的单位：安培/米（A/m )磁通Φ的单位:韦[伯](Wb )1Wb =1V ·s ()d e N dtφ=−¾全电流定律（安培环路定律）：磁场强度沿任意的闭合路径的线积分等于闭合路径包围的导体电流的代数和。

磁路与变压器-课件

B
A
-Hm O
Hm H
对应于不同的Hm，将得到一系列的磁滞回线，
将各磁滞回线的顶点与原点O连接起来，得到一条曲线OA，称为标准磁化曲
线，它是分析与计算磁路的依据。
磁性材料按其磁滞回线的特点，可以分为三类：
（1）软磁材料：
磁滞回线较窄，比如铸铁、铸钢等。一般用来制造变压器、电机等的铁芯。
HlNI
Hl：称为磁压降。
线圈匝数N
I
磁路长度l
F=NI：称为磁动势。
在非均匀磁路中，各段磁压降之和等于总磁动势。
H lN IF
I
N
l0
总磁动势
l
例
HlH0l0NI
2.2 磁路欧姆定律
Φ
对于均匀磁路 Hl Bl l I
S
S
N
l
令
Rm
l
S
Rm 称为磁阻
则 HlRm
又 HlN IF ∴ Rm F
磁路与变压器
精品
在很多电工设备中（变压器、电磁
铁、电工测量仪表、电机等），不仅有电路问题，同时还有磁路问题，只有同时掌握了电路和磁路的基本理论，才能对各种电工设备做全面的分析。
§1 磁场的基本物理量
1 磁感应强度B
磁感应强度B是用来表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。它是一个矢量。
B的大小
材料和绝缘材料的导电系数相差特别大，因此在分析电路时很少考虑漏电流；但在磁路中，由于磁性材料的磁导率只比非磁性材料的磁导率大几千或几万倍，所以漏磁在很多情况下是不能忽略的，或者说，不存在磁的绝缘材料。
F
Rm
磁路欧姆定律
2.3 磁路与电路的比较