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1、4.3 三相異步電動機,4.1 磁路和交流鐵芯線圈,4.2 變壓器,4.4 三相異步電動機的控制電路,第4章 變壓器與電動機,4.5 直流電動機,4.6 可編程控制器（PLC）簡介,4.1.1 磁路的基本物理量,表征各種材料導(dǎo)磁能力的物理量,4.1 磁路和交流鐵芯線圈,稱為這種材料的相對磁導(dǎo)率,非鐵磁材料：磁導(dǎo)率低，如空氣、鋁、銅、膠木 ；,鐵磁材料：磁導(dǎo)率高，如鐵、鎳、鈷、硅鋼、鐵氧體。,磁路：主磁通所經(jīng)過的閉合路徑。,線圈通入電流后，產(chǎn)生磁通，分主磁通和漏磁通。,,鐵芯 （導(dǎo)磁性能好 的鐵磁性材料）,線圈,(4) 磁路及磁路基本定律,常見電磁設(shè)備的磁路,,,,a.安培環(huán)路定律,在磁路中，
2、沿任何閉合路徑，磁場強度的線積分等于與該閉合路徑交鏈的電流的代數(shù)和。 該式表明磁場強度與磁場經(jīng)歷的路徑成反比，因為路徑越長，磁場越分散，各點磁場越弱。所以在允許的情況下應(yīng)盡可能縮短磁場經(jīng)歷的路徑。,,磁路基本定律,,,,b. 磁路歐姆定律,在圓環(huán)形鐵芯中，當(dāng)圓環(huán)半徑較小時可近似認(rèn)為圓環(huán)內(nèi)磁場為均勻磁場，則其內(nèi)部磁通,,該式稱為磁路歐姆定律,稱為磁動勢， 稱為磁阻。分別對應(yīng)電阻元件在電路中的電動勢和電阻，故稱此式為磁路歐姆定律,,,：主磁通,：漏磁通,4.1.2 交流鐵芯線圈,交流勵磁：線圈中上加正弦交流電壓，勵磁電流為交流電流 產(chǎn)生交變磁通 在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,,,u,
3、,,,,,電流與磁通方向符合右手螺旋法則,,,電路方程：, ：漏磁通，很?。?R：線圈電阻， 很小，,基本電磁關(guān)系,假設(shè),則,最大值,有效值,交流磁路的特點,,,,2渦流損耗 交流鐵芯線圈的交變磁場穿過鐵芯，鐵芯本身是導(dǎo)電的，在鐵芯內(nèi)部產(chǎn)生旋渦狀的感應(yīng)電流，稱為渦流。渦流在鐵芯內(nèi)循環(huán)流動，在鐵芯電阻產(chǎn)生熱消耗，稱為渦流損耗。 在電機、變壓器等電磁設(shè)備中應(yīng)盡可能減小渦流損耗，采用硅鋼片疊起來做鐵芯。一方面加長渦流路徑，提高電阻減小渦流；另一方面加入硅提高鐵芯電阻率。 也有很多利用渦流工作的場合。工業(yè)生產(chǎn)中高頻感應(yīng)爐利用渦流加熱、冶煉金屬；生活中電磁爐也是利用渦流加熱。,變壓器功能：
4、,變電壓：主要用于輸、配電電路,變阻抗：主要用于電子技術(shù)領(lǐng)域,,變電流：主要用于電工測量,4.2 變壓器,,單相變壓器,原邊 繞組,副邊 繞組,4.2.1 變壓器的基本結(jié)構(gòu),鐵芯：變壓器的磁路。,高、低壓繞組.,原邊（一次繞組）：,接電源的繞組,副邊（二次繞組）：,接負(fù)載的繞組,2 變壓器的工作原理,工作過程,接上交流電源,原邊電流 i1等于勵磁電流 i10,,產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,,,,,i10 產(chǎn)生磁通 （交變）,,（1）電壓變換原理,,3.變壓器的功能,,結(jié)論：改變匝數(shù)比，就能改變輸出電壓。,K為變比,根據(jù)交流鐵芯線圈的電磁關(guān)系分析可得：,空載運行 ：原邊接入電源，副邊開路。,有載運行 ：副邊
5、接入負(fù)載。,E1 U1,E2 U2,忽略線圈電阻和漏磁通的影響,所以，電壓比為,,,(2)電流變換原理,因為：,空載時：,勵磁電流是： i0磁動勢是： i0N1,有載時：,勵磁電流是： i1 與 i2 磁動勢是： i1N1 +i2N2,所以：,當(dāng)電源電壓的大小和頻率一定時，鐵芯中的磁通大小一定。,,產(chǎn)生同樣磁通的磁動勢相等,磁勢平衡方程式：,,由于變壓器鐵芯材料的導(dǎo)磁率高，空載勵磁電流很小，可忽略 。,,即：,1）原、副邊電流的大小與匝數(shù)成反比；,結(jié)論,2）副邊電流取決于負(fù)載，原邊電流取決于副邊電流。,RL i2 i1 ,,負(fù)載電阻增大時，原邊電流如何變化？,變壓器的額定容量：,,,(3) 阻
6、抗變換原理,,,,等效：輸入電路的電壓、電流和功率不變，直接接在電源 上的阻抗模 等于接在變壓器副邊的負(fù)載阻抗模,,,,,,（1）變壓器外特性,理想變壓器當(dāng)外接負(fù)載發(fā)生變化時，副繞組電壓U2不變，而實際變壓器由于繞組內(nèi)阻及漏磁通影響，當(dāng)負(fù)載變化時，U2隨之變化。,外特性是指保持電源電壓U1不變，U2隨I2的變化關(guān)系,4.2.2 變壓器外特性與效率,從空載到額定負(fù)載，副繞組電壓的變化程度用電壓變化率 表示,4.2.2 變壓器外特性與效率,當(dāng)電源電壓不變時，隨著副繞組電流的增加，原副繞組上的電壓降便增加，從而使副繞組的端電壓發(fā)生變動。當(dāng)電源電壓和負(fù)載功率因數(shù)為常數(shù)時，U2和I2的變化關(guān)系稱為
7、變壓器的外特性。如圖所示。,,,U20,I2N,,,通常希望電壓U2的變動愈小愈好。從空載到額定負(fù)載，副繞組電壓的變化程度用電壓變化率U表示，,在一般變壓器中電壓變化率約為5%左右。,,,,返回,（1）變壓器外特性,(2) 變壓器的損耗與效率,和交流鐵心線圈一樣，變壓器的功率損耗包括鐵心中的鐵損,和銅損,兩部分。,鐵損的大小與鐵心內(nèi)磁感應(yīng)強度的最大值Bm有關(guān)，與負(fù)載的大小無關(guān)，而銅損則與負(fù)載的大小有關(guān)。,變壓器的效率：,式中，P2為變壓器的輸出功率， P1為輸入功率,,,,返回,,1.自耦變壓器,,,4.2.3 特殊變壓器,使用時，改變滑動端的位置，便可得到不同的輸出電壓。 N2連續(xù)可調(diào)，U2連續(xù)可調(diào)。,注意, 接通電源前，確保滑動觸頭處于零位；, 接通電源后，應(yīng)慢慢滑動調(diào)壓手柄；, 輸入輸出邊不得接錯，電源不準(zhǔn)接在滑動觸頭側(cè)。,2.電流互感器,被測電流=電流表讀數(shù) N2/N1,1）副邊不能開路，以防產(chǎn)生高電壓；,使用注意事項：,用低量程的電流表測大電流,2）鐵芯、低壓繞組的一端接地，以防在絕緣損壞時，在副邊出現(xiàn)過壓。,,,特殊變壓器,,
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