[交通运输]第四章变压器及电机xz5100-03-05.ppt
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1、第四章 变压器,昆明询知民用航空器维修培训中心,电工基础,要求:,1.理解变压器的结构和原理 2.掌握理想变压器的变比计算,电工基础,4.1变压器 变压器:将具有一定电压的交流电变换成负载所需要的不同数值的交流电压。,(一) 变压器的用途 变压器是一种利用电磁感应作用来改变交流 电能的电压和电流等级的电气设备。 在电力系统中:,110 kV、220 kV 330 kV、500 kV,电能,负荷,升 压 变 压 器,远 距 离 输 电,降 压 变 压 器,10 kV,10 kV 6 kV 380 V 220 V,4.1.1变压器的基本结构和工作原理,电工基础, 输电距离、输电功率与输电电压的关系
2、:,输电电压 输电功率 输电距离 110 kV 5104 kW 50 150 km 220 kV (20 30)104 kW 200 400 km 500 kV 100104 kW 500 km,在电子线路和自动控制系统中,变压器起着 信号传递、阻抗变换以及信号隔离等作用。,电工基础, 变压器常用的结构型式有两种:,心式变压器、壳式变压器,电工基础,上一节,下一节,上一页,电工基础,变压器的工作原理,电工基础,(一) 磁场的基本物理量,电流 磁场,用磁场线描述,磁通:,A 与磁场线垂直的某面积(m2 ),(T),通过磁场中某一面积的磁场线的总数。 单位:Wb。,(1) 磁感应强度 B B:矢量
3、。,其数值 B 表示磁场的强弱, 其方向表示磁场的方向。,在均匀磁场中:, 磁通密度,电工基础,H :矢量。,0 = 4107 H / m,方向与 B 的方向相同。,单位:A/m。 磁导率:, 真空中的磁导率:,(2) 磁场强度 H,H 的大小:,只与产生该磁场的电流大小成正 比,与介质的性质无关。,B 的大小:,不仅与产生该磁场的电流大小有关, 还与介质的性质有关。,(H / m),电工基础,(二) 物质的磁性能, 非磁性物质(非铁磁物质) 0 顺磁物质、, 磁性物质(非铁磁物质) (1) 高导磁性 0 铸钢: 1 0000 硅钢片: (6 000 7 000)0,反磁物质。,电工基础,图
4、5.1.2 初始磁化曲线,(2) 磁饱和性, 不是常数 (3) 磁滞性,剩磁,矫顽 磁力,图 磁滞回线,图 基本磁化曲线,电工基础,硬磁物质:, 磁性物质的分类:,Br 大、HC 大,软磁物质:,Br 小、HC 小,矩磁物质:,Br 大、HC 小,电工基础,(三) 磁路欧姆定律,用于定性分析磁路。,电工基础,全电流定律:,H dl = I,左边=H dl,=H dl,= HC lC + H 0 l0,Rm = Rmc + Rm0,令:, 铁心的磁阻, 空气隙的磁阻,磁路的磁阻:,电工基础,右边= I,= N I, 磁路的磁通势,因此:,Rm = N I, 磁路欧姆定律, C 0, Rm0 Rm
5、c,N I 一定时,,因 Rm0 的存在,使 大大减小。,若要保持一定的,则需要大大增加 N I。,电工基础,4.1.2 变压器铁心绕组,(一) 直流铁心线圈电路 电压与电流的关系:,线圈消耗的功率:,P = U I,= R I 2,电工基础,(二) 交流铁心线圈电路,励磁:u i,N i ,e,el,(1) 电压与电流关系 设: =m sint,则: e =Nm cost = Nmsin(t90o) Em= Nm = 2f Nm,电工基础,E = 4.44 f Nm,漏磁通磁路对应的电感:,漏电感(漏电抗): X = Ll,= 2f Ll,漏阻抗,电工基础,忽略漏阻抗,有:,则:,当:,U
6、、f 一定时,,m 基本不变。,(2) 功率: 视在功率: S = U I 无功功率: Q = S sin 有功功率: P = S cos = PCu + PFe,铜损,铁损,= RI2 +( Ph + Pe ),磁滞损耗,涡流损耗,电工基础,(a) 磁滞损耗 Ph :,(b) 涡流损耗 Pe :, 铜损耗使线圈发热, 铁损耗使铁心发热。 减小铁损耗的方法: 使用软磁材料减小 Ph ; 增大铁心的电阻率, 减小涡流及其损耗 ; 用很薄的硅钢片叠成铁心, 减小涡流及其损耗 。,0.35mm 0.30mm 0.27mm 0.22mm,图 涡流损耗,(a),(b),电工基础,一个铁心线圈,加上 12
7、 V 直流电压时,电流为 1 A;加上 110 V交流时,电流为 2 A,消耗的功率为 88 W。求后一种情况线圈的铜 损耗、铁损耗和功率因数。 解,例,(1) 线圈施加直流电压时:,= 12 ,(2) 线圈施加交流电压时: PCu = RI2,=1222 W,= 48 W,PFe = PPCu,= (8848) W,= 48 W,= 0.4,电工基础, 一次绕组的参数: R1 (电阻)、X1 (漏电抗)、 Z1 (漏阻抗)。, 二次绕组的参数: R2 (电阻)、 X2 (漏电抗)、 Z2 (漏阻抗)。,电工基础,(一) 电压变换,电压比:,变压器空载时: I2 = 0,I1 = I010%
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