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1、第5章磁路與變壓器5.1變壓器的工作原理5.2變壓器的應用5.4磁路在其他方面的應用上一頁下一頁返回實例引入:市電給6V小燈泡供電方案(a)電阻器分壓供電方案(b)變壓器降壓供電方案圖5.1兩種供電方案上一頁下一頁返回5.1變壓器的工作原理5.1.1分類及型號1.按電壓的升降分類:有升壓變壓器和降壓變壓器兩種。2.按相數(shù)分類:有單相變壓器、三相變壓器及多相變壓器。上一頁下一頁返回3.按用途分類:有用于供配電系統(tǒng)中的電力變壓器;有用于測量和繼電保護的儀用變壓器(電壓互感器和電流互感器);有產(chǎn)生高電壓供電設(shè)備的耐壓試驗用的試驗變壓器;有電爐變壓
2、器、電焊變壓器和整流變壓器等特殊用途的變壓器。4.按冷卻方式及冷卻的介質(zhì)分類:有以空氣冷卻的干式變壓器;有以油冷卻的油浸變壓器;有以水冷卻的水冷式變壓器。上一頁下一頁返回目前我國生產(chǎn)的中小型變壓器主要有S5、SL5、SF5、SZ5、SZL5等系列。這些符號的含義是:S——三相;D——單相;F——風冷;W——水冷;Z——有載調(diào)壓;L——鋁線圈變壓器。例如某變壓器型號為SL7———500/10高壓側(cè)電壓10kV額定容量SN=500kV·A設(shè)計序號為7鋁線圈三相變壓器上一頁下一頁返回5.1.2變壓器的結(jié)構(gòu)(a)結(jié)構(gòu)示意圖(b)符號圖5.2變壓
3、器結(jié)構(gòu)示意圖及表示符號上一頁下一頁返回(a)口型(b)EI型(c)F型(d)C型圖5.3變壓器的鐵芯上一頁下一頁返回(a)芯式變壓器(b)殼式變壓器圖5.4變壓器的結(jié)構(gòu)形式上一頁下一頁返回5.1.3變壓器的額定值變壓器的額定值是保證變壓器能夠長期可靠地運行工作,并且有良好的工作性能的技術(shù)限額,它也是廠家設(shè)計制造和試驗變壓器的依據(jù),其內(nèi)容包括以下幾個方面:上一頁下一頁返回1.額定電壓U1N/U2NU1N、U2N分別為原、副邊額定電壓,是指變壓器空載時端電壓的保證值,以有效值表示,對三相變壓器來說,均指線電壓,單位是V或kV。上一頁下一頁返回2
4、.額定電流I1N/I2NI1N和I2N分別為原、副邊額定電流,是指變壓器連續(xù)運行時原、副繞組允許通過的最大電流有效值。三相變壓器的額定電流是指線電流,單位為A。上一頁下一頁返回3.額定容量SNSN是變壓器在額定狀態(tài)下的電功率輸出能力。單位以V·A或kV·A表示。對于單相變壓器SN=U1NI1N=U2NI2N(5-1)對于三相變壓器SN=U1NI1N=U2NI2N(5-2)上一頁下一頁返回4.額定頻率fN是指變壓器應接入的電源頻率。我國電力系統(tǒng)的標準頻率為50Hz。上一頁下一頁返回[例5-1]某照明變壓器的額定容量為500V·A,額定電壓為2
5、20V/36V。求:(1)原、副邊的額定電流;(2)在副邊最多可接36V、100W的白熾燈幾盞?解:(1)原邊額定電流I1N=SN/U1N=500/220=2.27A副邊額定電流I2N=SN/U2N=500/36=13.9A(2)每盞白熾燈的額定電流IN=P/U=100/36=2.78A最多允許接白熾燈的盞數(shù)為13.9/2.78=5盞上一頁下一頁返回5.1.4工作原理1.磁動勢FF=N1i1(5-3)磁通就是由它產(chǎn)生的,它的單位是安培(A)。2.磁通?磁通是指通過與磁場方向垂直的某一面積上的磁力線總數(shù),它的國際單位是Wb,以前在工程上有
6、時用電磁制單位MX,則有他們之間的換算公式1Wb=108MX?=F/Rm(5-4)式(5-4)在形式上與電路的歐姆定律相似,式中Rm為磁阻。上一頁下一頁返回表5-1磁路與電路的對比磁路電路磁動勢F=IN電動勢E磁通?電流I磁感應強度B=?/S電流密度J=I/S磁阻Rm=l/?S電阻R=?l/S磁導率?電阻率?上一頁下一頁返回3.磁感應強度BB=?/S(5-5)如果磁場內(nèi)各點的磁感應強度B大小相等,方向相同,這樣的磁場則稱為均勻磁場。上一頁下一頁返回4.磁導率?磁導率?是表征物質(zhì)導磁能力的物理量,它表明了物質(zhì)對磁場的影響程度。表5-2主要導磁
7、物質(zhì)的相對磁導率物質(zhì)?r(H/m)物質(zhì)?r(H/m)空氣1.000000365硅鋼片103鋁1.000214坡莫合金104上一頁下一頁返回5.磁場強度H磁場強度H也是表征磁場強弱和方向的物理量,但它不包括磁介質(zhì)因磁化而產(chǎn)生的磁場,它的國際單位是A/m。故H=B/?(5-7)上一頁下一頁返回圖5.5磁性媒質(zhì)的磁化曲線上一頁下一頁返回5.1.5鐵磁材料的磁性能1.高導磁性(a)磁化前(b)磁化后圖5.6鐵磁材料的磁化上一頁下一頁返回2.磁飽和性3.磁滯性圖5.7磁滯回線上一頁下一頁返回5.2變壓器的應用5.2.1空載運行和電壓變換圖5.8變壓器
8、的空載運行上一頁下一頁返回由法拉第電磁感應定律可得,(5-8)e1,e2的有效值分別為E1=4.44fN1?m,E2=4.44fN2?m(5-9)式中f為交流電源的頻率,φm為主