交流铁芯线圈的电路模型

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
(1)
其中为补偿铁损的电流。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。
(a) (b) (c)
图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
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
(2)
反映漏磁通φs用漏磁电感表示:
可得铁芯线圈的相量图和电路模型如图2所示。
(a)相量图; (b)并联模型; (c)串联模型
图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
铁损为
功率因数为
°
如设

感应电动势为
磁化电流为
相量图如图7.18所示。
3.伏安特性和等效电感
① 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,如图图3所示。
图3 交流铁芯线圈的伏安特性与等效电感
② 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。
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。