交流铁芯线圈的电路模型

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1.不考虑线圈电阻及漏磁通的电路模型

线圈中的电流(称为励磁电流)除了含有仅产生磁通而不消耗有功功率的磁化电流外,还含有补

偿铁损的电流。

如果用等效正弦量代替,则各电流相量间的关系为

交流铁芯线圈的电路模型 (1)

其中交流铁芯线圈的电路模型为补偿铁损的电流。因此,不考虑线圈电阻及漏磁通,线圈可用电导与感纳的并联组合作为电路模型,如图1(a)所示,相量图如图7.16(b)所示。

也可等效变换为R0与X0串联模型,如图1(c)所示。

交流铁芯线圈的电路模型

a b c

1 不考虑线圈电阻及漏磁通的电路模型及相量图

例1 电压Us = 220V的工频正弦电压源接到一匝数N = 100的铁芯线圈上,测得线圈的电流I = 4A ,功率P = 100W 。不计线圈电阻及漏磁通,试求铁芯线圈主磁通的最大值、串联电路模型的Z0 和并联电路模型的Y0

解 由式(1)得

交流铁芯线圈的电路模型

2.考虑线圈电阻及漏磁通的电路模型

考虑线圈电阻的影响,这使得铁芯线圈的总功率为

交流铁芯线圈的电路模型 (2)

反映漏磁通φs用漏磁电感表示:

交流铁芯线圈的电路模型

可得铁芯线圈的相量图和电路模型如图2所示。

交流铁芯线圈的电路模型

a)相量图; b)并联模型; c)串联模型

2 考虑线圈电阻及漏磁通的电路模型

例2 电阻R = 0.2Ω,漏抗Xs = 0.3Ω的铁芯线圈接在U = 100V的正弦电压下,测得电流I =10A,有功功率P = 120W 。试求铁损PFe 、主磁通产生的感应电动势E及磁化电流Im并作相量图。

解 线圈铜损为

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铁损为

交流铁芯线圈的电路模型

功率因数为

交流铁芯线圈的电路模型

交流铁芯线圈的电路模型° 交流铁芯线圈的电路模型

如设

交流铁芯线圈的电路模型

交流铁芯线圈的电路模型

感应电动势为

交流铁芯线圈的电路模型

交流铁芯线圈的电路模型

磁化电流为

交流铁芯线圈的电路模型

相量图如图7.18所示。

3.伏安特性和等效电感

伏安特性:

铁芯线圈电压有效值与电流有效值之间的关系曲线,即U I曲线称为铁芯线圈的伏安特性,该曲线与铁芯材料的基本磁化曲线相似,如图3所示。

交流铁芯线圈的电路模型

3 交流铁芯线圈的伏安特性与等效电感

等效电感:

忽略铁芯线圈的功率损耗,就可以用一个电感作为它的电路模型,称之为等效电感。

交流铁芯线圈的电路模型

Le是非线性的,如图7.19所示。Le的最大值在U I曲线的膝点处,在电压较低时Le近似于常量。

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