简明电工学课件：变压器.pptxVIP

变压器;

电机是通过电磁感应原理实现能量转换或信号传递的电气设备或机电元件。按其运动方式可将电机分为旋转电机、静止电机、直线电机。变压器属于静止电机,其作用是将一种电压、电流的交流电能转换为同频率且具有另一种电压、电流的交流电能。

大功率的电能进行远距离输送,采用低电压来传输是不现实的。因为一方面大电流在输电线路上传送会产生较大的功率损耗;另一方面,大电流还将在输电线上引起较大的电压降落,致使电能无法正常输送。为此,需要通过变压器将发电机的端电压升高,传送至用户端后再将电压降低。综上所述,变压器在电力系统中十分重要,同时,变压器也广泛应用于生产生活中。;

能力要素

(1)掌握变压器的基本结构与工作原理。

(2)能够对变压器的变比进行计算,能够通过变比对变压器的电压、电流、阻抗变换进行相应的计算。

(3)能够识别变压器铭牌数据,并根据变压器容量进行简单的带负载运算。;

知识结构;

6.1磁路与铁芯线圈电路;

2.磁通Φ

磁场中穿过某一截面积A的磁感线数称为通过该面积的磁通,用Φ表示,即;

3.磁场强度H

磁场强度是计算磁场时所引入的一个物理量,通过它来确定磁场与电流之间的关系,其数值H并非磁介质中某点磁场强弱的实际值,即H与B不相等。H和B的主要区别是:H代表电流本身所产生的磁场强弱,它反映了电流的励磁能力,其大小只与产生该磁场的电流大小成正比,与介质的性质无关;B代表电流所产生的以及介质被磁化后所产生的总的磁场强弱,其大小不仅与电流大小有关,还与介质的性质有关。;

4.磁导率μ

磁感应强度B与磁场强度H之比称为磁导率,用μ表示,是一个用来表征物质导磁能力的物理量。

由实验测得,真空磁导率是一个常数;

所以经常将其他物质的磁导率与之比较。物质根据磁导率的不同,大体分为两大类:磁性材料和非磁性材料。非磁性材料又称为非铁磁物质,其磁导率近似等于真空磁导率。磁性材料又称铁磁材料,主要指铁、钴、镍及其合金。如硅钢片的磁导率约为真空??导率的6000~7000倍,坡莫合金的磁导率可以达到真空磁导率的几万倍。;

6.1.2磁性材料的磁性能

1.高导磁性

磁性材料的磁导率很高。由于高导磁性,在具有铁芯的线圈中通入较小的励磁电流,便可产生足够大的磁通和磁感应强度,因而磁性材料被广泛地应用于变压器和电机中。如图6.1.1所示,在磁性材料制成的铁芯上缠绕线圈,形成铁芯线圈电路,给线圈通电,进而产生磁通。磁通大部分经铁芯而闭合,形成主磁通Φ;小部分经磁导率较低的空气等非磁性物质闭合,形成漏磁通Φσ,这里把磁通经过的路径称为磁路。;;

2.磁饱和性

将磁性材料放入磁场强度为H的磁场(通常由线圈的励磁电流产生)内,会受到强烈的磁化。当磁场强度H由零开始逐渐上升,磁感应强度B从零逐渐变化的过程如图6.1.2所示,这条曲线称为磁化曲线。;;

宏观物体内部一般总是存在很多杂乱无章类似于小磁铁一样的磁畴。如图6.1.3(a)所示,在没有外磁场时,磁畴之间的作用力相互抵消,对外不显磁性。但是,在外磁场作用下,如图6.1.3(b)所示,由于大量的磁畴开始沿着外磁场的方向顺序排列,从而叠加产生附加磁场,此刻磁感应强度B与磁场强度H成正比增加;随着外磁场强度H增加到一定值时,由于铁磁物质内部只剩下少数未按外磁场方向顺序排列的磁畴,导致B的增加速度变缓;最后,H继续增加,铁磁物质几乎全部被磁化,B几乎没有变化并且趋于饱和。这种现象称为磁饱和现象。;;

3.磁滞性

磁性物质都有保留其磁性的倾向,因而B的变化总是滞后于H的变化,这种现象称为磁滞现象。如图6.1.4所示,当线圈中通入交流电流时,开始时铁芯中的B随H从零开始沿着初始磁化曲线增加,最后随着与电流成正比的H反复交变,B将沿着闭合曲线变化,这样的闭合曲线称为磁滞回线。;;

从图6.1.4中可以看出,当线圈中的电流减为零值(即H=0)时,B并不为零而等于Br,这是因为外磁场虽然消失,但磁畴还不能恢复到原来的状态,还保留一定的磁感应强度,称为剩磁强度,永久磁铁的磁性就是由剩磁产生的。如果要使铁芯的剩磁消失,通常可改变线圈中的励磁电流方向,也就是改变磁场强度H的方向来进行反向磁化。使B=0的H值,称为矫顽磁力Hc。

磁性物质不同,其磁化曲线和磁滞回线也不相同,图6.1.5给出了几种磁性材料的磁化曲线。;;

按照磁性物质的磁性能,磁性材料又可分为硬磁材料、软磁材料和矩磁材料。

硬磁材料具有较大的矫顽磁力,磁滞回线较宽,常见的有碳钢、钴钢、铝镍钴合金等