電工與電子技術(shù)-1-6磁路和變壓器

1、磁路和變壓器,Magnetism and Transformer,,3、了解變壓器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、運(yùn)行特性 和繞組的同極性端，理解變壓器額定值的意義,本章要求：,2、了解電磁鐵的基本工作原理及其應(yīng)用知識(shí),1、理解磁場(chǎng)的基本物理量的意義，了解磁性材料 的基本知識(shí)及磁路的基本定律，會(huì)分析計(jì)算交 流鐵心線圈電路,2. 外部磁力線(N極?S極),內(nèi)部磁力線(S極?N極),形成閉合回路且互不交叉。,磁力

2、線特征：,1. 磁場(chǎng)中小磁針N極所指的方向（切線方向）--該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向。,3. 磁力線越密則磁場(chǎng)越強(qiáng)，若磁力線為一組疏密均勻的平行直線稱為均勻磁場(chǎng)（磁場(chǎng)中各點(diǎn)的磁場(chǎng)方向和強(qiáng)弱均相同)。,一、磁場(chǎng)的基本概念,1、磁路 是磁通流經(jīng)的閉合路徑。磁路中可以有空氣隙，也可無空氣隙,（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度B,表示磁場(chǎng)內(nèi)某點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量,磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小,磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向 與電流的方向之間符合右手螺旋定則,磁感應(yīng)強(qiáng)度B的單位:

3、 特斯拉(T)，1T = 1Wb/m2,均勻磁場(chǎng): 各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同 的磁場(chǎng)，也稱勻強(qiáng)磁場(chǎng),2、磁場(chǎng)的基本物理量,（2）磁通?,穿過垂直于B方向的面積S中的磁力線總數(shù),說明: 如果不是均勻磁場(chǎng)，則取B的平均值。,在均勻磁場(chǎng) ? = B S 或 B= ? /S,磁感應(yīng)強(qiáng)度B 在數(shù)值上可以看成為與磁場(chǎng)方向垂 直 的單位面積所通過的磁通,

4、故又稱磁通密度,磁通? 的單位:韋[伯](Wb),真空的磁導(dǎo)率為常數(shù)，用? 0表示，有,（3）磁導(dǎo)率,磁導(dǎo)率? ：表示磁場(chǎng)媒質(zhì)磁性的物理量，衡量物質(zhì) 的導(dǎo)磁能力,相對(duì)磁導(dǎo)率? r： 任一種物質(zhì)的磁導(dǎo)率? 和真空的磁導(dǎo)率?0的比值,磁導(dǎo)率? 的單位：亨/米（H/m）,（4）磁場(chǎng)強(qiáng)度H,介質(zhì)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 與介質(zhì)磁導(dǎo)率 ? 之比,磁場(chǎng)強(qiáng)度H的單位 ：安培/米（A/m)

5、,1. 單位面積的_______大小即為磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。 A. 磁力線 B. 磁動(dòng)勢(shì) C. 磁通 D. 磁導(dǎo)率,2. 磁力線是______曲線，永磁鐵的外部磁力線從______。 A. 閉合／S極到N極 B. 開放／S極到N極 C. 閉合／N極到S極 D. 開放／N極到S極,3． 磁感應(yīng)強(qiáng)度的國際制單位是 。

6、 A．高斯 B．麥克斯韋 C．特斯拉 D．韋伯,C,C,C,4. 能定量地反映磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量是： A. 磁通密度 B. 磁力線 C. 磁通 D. 電磁力,5. 在均勻磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度與垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B的某一面積的乘積稱為______；在國際單位制中它的單位是_______： A. 磁場(chǎng)強(qiáng)度，安/米 B. 磁導(dǎo)率，亨/米 C. 磁通， 韋伯 D

7、. 磁感應(yīng)強(qiáng)度，特斯拉,6.均勻磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度______。 A. 大小相同 B. 方向相同 C. 大小相同方向相同 D. 都不是,A,C,C,7. 磁場(chǎng)中某點(diǎn) _____的大小，等于該點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)度H與磁導(dǎo)率? 乘積；在國際單位制中它的單位是_______： A. 磁場(chǎng)強(qiáng)度，安/米 B. 磁導(dǎo)率，亨/米 C. 磁通， 韋伯

8、D. 磁感應(yīng)強(qiáng)度，特斯拉,8.不能定量地反映磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量是： A. 磁通密度 B. 磁力線 C. 單位面積上的磁通大小 D. 單位長度、單位電流的導(dǎo)體在該點(diǎn)所受的電磁力,9. 磁導(dǎo)率μ=______。（B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，H為磁場(chǎng)強(qiáng)度）A．BH B．B/HC．B-H D．H/B,B,D,B,10． 磁力線用來形象

9、地描述磁鐵周圍磁場(chǎng)的分布情況，下列說法錯(cuò)誤的是 。A．每一根磁力線都是閉合的曲線 B．任二根磁力線都不能交叉 C．磁力線的長短反映了磁場(chǎng)的強(qiáng)弱 D．任一根磁力線上的任一點(diǎn)的切線方向即為該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向,C,二 電流的力效應(yīng)和電磁感應(yīng),1. 電流的磁效應(yīng),磁效應(yīng)----電流的周圍空間存在磁場(chǎng),磁效應(yīng)----電流的周圍空間存在磁場(chǎng),,?,N,線圈,,載流導(dǎo)體受力的方向與磁力線

10、方向和電流方向有關(guān)（左手定則）,2. 電流在磁場(chǎng)中的力效應(yīng),磁效應(yīng)----電流產(chǎn)生磁場(chǎng)力效應(yīng)----電流在磁場(chǎng)中受到力的作用,左手定則—伸平左手，拇指與四指垂直，讓磁力線穿過手心，四指指向電流方向，則拇指指向就是導(dǎo)體受力方向。,當(dāng)導(dǎo)體與磁場(chǎng)夾角 α <90o 時(shí), 電磁力 F=B l I sinα,載流導(dǎo)體受力大小與它所處磁感應(yīng)強(qiáng)度B 、電流I 和導(dǎo)體本身在磁場(chǎng)中有效長度 l 有關(guān)。,F=B l I,F--電磁力(N)B-

11、-磁感應(yīng)強(qiáng)度(T)I---電流(A)l---導(dǎo)體長度(m)α---電流與磁場(chǎng)的夾角,兩平行載流導(dǎo)線之間的作用力:,3. 磁場(chǎng)對(duì)通電矩形線圈的作用,當(dāng)通電矩形線圈a b c d與磁力線平行時(shí)：,B--磁感應(yīng)強(qiáng)度(T)I---線圈電流(A),1. 左手定則中，四個(gè)手指所指的方向是_______。 A. 運(yùn)動(dòng)方向 B. 磁力線方向 C. 受力方向 D. 電流方向,3. 一直流電站在某次特大短路事故后，發(fā)現(xiàn)匯流排

12、母線被強(qiáng)行拉彎，原因是______，彎曲的方向由______決定。 A. 由于短路電流太大，形成較大的電場(chǎng)力造成的 / 短路時(shí)母線中的電流方向 B. 由于短路電流太大，形成較大的電磁力造成的 / 母線的截面積 C. 由于短路電流太大，形成較大的電場(chǎng)力造成的 / 母線的截面積 D. 由于短路電流太大，形成較大的電磁力造成的 / 短路時(shí)母線中的電流方向,2. 可以用左手定則來判斷： A. 運(yùn)動(dòng)的帶電粒子在磁場(chǎng)中受力大小 B.

13、運(yùn)動(dòng)的帶電粒子在磁場(chǎng)中受力方向 C. 在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)的大小 D. 在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)的方向,D,B,D,4.載流直導(dǎo)體在磁場(chǎng)中要受到力的作用，確定磁場(chǎng)電流和受力方向之間關(guān)系應(yīng)用： ———— A. 右手螺旋定律 B. 左手定則 C. 右手定則 D. 楞次定律,載流導(dǎo)體在垂直于紙面的均勻磁場(chǎng)中受力的作用，如圖所示。確定磁場(chǎng)、電流和受力方向之間關(guān)系要應(yīng)用 ；而受力的大小為 _____

14、_。 A. 左手定則/BlI sinα B. 左手定則/BlI cosα C. 右手定則/BlI sinα D. 左手定則/BlI,B,D,6. 載流導(dǎo)體在垂直磁場(chǎng)中將受到______的作用。 A. 電場(chǎng)力 B. 電抗力 C. 電磁力 D. 磁吸力,7. 用左手定則來判斷矩形線圈的運(yùn)動(dòng)方向： A. 逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)B. 順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C. 向上平移D. 向下平移

15、,C,B,1. 直導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),4. 電磁感應(yīng),e---感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(V)B--磁感應(yīng)強(qiáng)度(T)l---導(dǎo)體長度(m)v---導(dǎo)線切割磁力線速度（m/s）α ---B與l 的夾角,當(dāng)導(dǎo)體與磁力線之間有相對(duì)切割運(yùn)動(dòng)時(shí)，在導(dǎo)體中就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其大小為： e =B l v,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e =B l v sin α,當(dāng) B與l 存在夾角α 時(shí)：,電磁感應(yīng)定律：當(dāng)穿過線圈的磁通量發(fā)生變化時(shí)，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

16、 , 其方向由楞次定律確定。,楞次定律：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)引起的電流所產(chǎn)生的磁通去反抗線圈中磁通的變化。,2. 線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)正方向---當(dāng)回路穿過的磁通正方向與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向符合右手螺旋關(guān)系時(shí)，此時(shí),“-”號(hào)包含了楞次定律的含義, 圖中若原磁通增加, 為正，則 e為負(fù)。 e 的實(shí)際方向與正方向相反，此電流產(chǎn)生的磁通與原磁通方向相反，阻止原磁通增加。,,,,（磁通勢(shì)）,,?,N

17、,線圈,,注意：必須把線圈看成一個(gè)電源，其內(nèi)部電流與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向相同，由低電位指向高電位。,4、磁路的歐姆定律,式中： 是磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量沿任意閉合曲 線（常取磁通作為閉合回線）的線積分,（1）安培環(huán)路定律（或全電流定律）,?I ＝NI 是穿過閉合回線所圍面積的電流的代數(shù)和,（2）磁路歐姆定律,磁路的歐姆定律是分析磁路的基本定律,環(huán)形線圈如圖，其中媒質(zhì)是均 勻的，磁導(dǎo)率為?， 試計(jì)算線

18、圈內(nèi)部 的磁通?,解：根據(jù)安培環(huán)路定律，有,設(shè)磁路的平均長度為 l，則有,1）引例,式中：F=NI 為磁通勢(shì)，由其產(chǎn)生磁通； Rm 稱為磁阻，表示磁路對(duì)磁通的阻礙作用； l 為磁路的平均長度； S 為磁路的截面積,2）磁路的歐姆定律,若某磁路的磁通為?，磁通勢(shì)為F ，磁阻為Rm，則,稱為磁路的歐姆定律,（2）磁路歐姆定律,（3）、磁路與電路比較定律,5 、自感現(xiàn)

19、象 1）．自感：當(dāng)一個(gè)線圈中的電流 時(shí)，在本身激發(fā)出 的現(xiàn)象． 2）．自感電動(dòng)勢(shì)：由于 電流變化而產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)． 3）．自感電動(dòng)勢(shì)對(duì)電流的作用：電流增加時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 電流的增加，自感電動(dòng)勢(shì)與原電流方向 ；電流減小時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 電流的減小，自感電動(dòng)勢(shì)與原電流方向

20、 ．,變化,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),自身,阻礙,相反,阻礙,相同,6、互感現(xiàn)象1）．互感：兩個(gè)相互靠近的線圈，當(dāng)一個(gè)線圈中的電流 時(shí)，它所產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)會(huì)在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生 的現(xiàn)象．2）．互感電動(dòng)勢(shì)： 現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)．3）．互感的應(yīng)用：利用互感現(xiàn)象可以把 由一個(gè)線圈傳遞到另一個(gè)線圈．如變壓器、收音機(jī)的“磁性天線”．,變化,感應(yīng)

21、電動(dòng)勢(shì),互感,電能,1. 電流通入線圈后將在線圈中產(chǎn)生磁場(chǎng)，其電流方向與磁場(chǎng)方向符合_______。 A. 右手定則 B. 左手定則 C. 右手螺旋定則 D. 楞次定律,2:關(guān)于電與磁的正確說法是______。A．電荷的周圍一定存在磁場(chǎng)，電與磁密不可分B．電流的周圍一定存在磁場(chǎng)C．電流處于磁場(chǎng)中一定受到力的作用，電與磁密不可分D．正電荷的周圍一定存在磁場(chǎng),C,B,3.如右圖所示的通電線圈內(nèi)產(chǎn)生的磁通方向是___

22、___。 A. 從左到右 B. 沒有 C. 從右到左 D. 不能確定,4. 通電導(dǎo)體切割磁力線將會(huì)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)，確定磁場(chǎng)、導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)和感生電動(dòng)勢(shì)方向關(guān)系應(yīng)用______。 A. 右手螺旋定律 B. 左手定則 C. 右手定則 D. 楞次定律,A,C,5. 如圖所示，磁鐵不動(dòng)，線圈向左運(yùn)動(dòng)，則線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流方向關(guān)系是： A. 在線圈內(nèi)部電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)部電流的實(shí)際方向相同，從a指

23、向b B. 在線圈內(nèi)部電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)部電流的實(shí)際方向相同，從b指向a C. 在線圈內(nèi)部電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)部電流的實(shí)際方向相反，電流的實(shí)際方 向從a指向b D. 在線圈內(nèi)部電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)部電流的實(shí)際方向相反，電動(dòng)勢(shì)的 實(shí)際方向從a指向b,A,6. 當(dāng)變化的磁場(chǎng)穿過線圈，會(huì)在線圈兩端引起感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，可用e= --Ndφ /dt 公式描述它們之間量和方向的關(guān)系，該式中的e 的參考方向是這樣規(guī)定的： A. 與φ的參考方向一致

24、 B. 與φ 的參考方向相反 C. 與φ 的參考方向符合右手螺旋定則 D. 與φ 的參考方向符合左手螺旋定則,C,7、用右手螺旋定則判斷圖中通電線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)極性。 A、a：s；d：s B、a：s；d：N C、a：N；d：s D、a：N；d：N,A,四、 磁性材料的磁性能,非磁性物質(zhì)分子電流的磁場(chǎng)方向雜亂無章，幾乎不受外磁場(chǎng)的影響而互相抵消，不具有磁化特性,非磁性

25、物質(zhì),磁性物質(zhì),磁性物質(zhì)內(nèi)部形成許多小區(qū)域，其分子間存在的一種特殊的作用力使每一區(qū)域內(nèi)的分子磁場(chǎng)排列整齊，顯示磁性，稱這些小區(qū)域?yàn)榇女?在外磁場(chǎng)作用下，磁疇方向發(fā)生變化，使之與外磁場(chǎng)方向趨于一致，物質(zhì)整體顯示出磁性來，稱為磁化。即磁性物質(zhì)能被磁化,外磁場(chǎng),在無外磁場(chǎng)作用的普通磁性物質(zhì)中，各個(gè)磁疇排列雜亂無章，磁場(chǎng)互相抵消，整體對(duì)外不顯磁性,1 高導(dǎo)磁性,磁性材料的磁導(dǎo)率通常都很高，即 ?r ??1 (如坡莫合金，其 ?r 可達(dá) 2

26、?105 ) 磁性材料能被強(qiáng)烈的磁化，具有很高的導(dǎo)磁性能,磁性材料主要指鐵、鎳、鈷及其合金等,磁性物質(zhì)的高導(dǎo)磁性被廣泛地應(yīng)用于電工設(shè)備中，如電機(jī)、變壓器及各種鐵磁元件的線圈中都放有鐵心。,磁性物質(zhì)的高導(dǎo)磁性被廣泛地應(yīng)用于電工設(shè)備中，如電機(jī)、變壓器及各種鐵磁元件的線圈中都放有鐵心。在這種具有鐵心的線圈中通入不太大的勵(lì)磁電流，便可以產(chǎn)生較大的磁通和磁感應(yīng)強(qiáng)度,2 磁飽和性,BJ 磁場(chǎng)內(nèi)磁性物質(zhì)的磁化磁場(chǎng) 的磁感應(yīng)

27、強(qiáng)度曲線；,B0 磁場(chǎng)內(nèi)不存在磁性物質(zhì)時(shí)的 磁感應(yīng)強(qiáng)度直線；,B BJ曲線和B0直線的縱坐標(biāo)相 加即磁場(chǎng)的 B-H 磁化曲線。,,,BJ,B,,?,a,?,b,磁化曲線,磁性物質(zhì)由于磁化所產(chǎn)生的磁化磁場(chǎng)不會(huì)隨著外磁場(chǎng)的增強(qiáng)而無限的增強(qiáng)。當(dāng)外磁場(chǎng)增大到一定程度時(shí)，磁性物質(zhì)的全部磁疇的磁場(chǎng)方向都轉(zhuǎn)向與外部磁場(chǎng)方向一致，磁化磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度將趨向某一定值。如圖。,Oa段：B 與H幾乎成正比地增加； ab段：

28、 B 的增加緩慢下來； b點(diǎn)以后：B增加很少，達(dá)到飽和,有磁性物質(zhì)存在時(shí)，B 與 H不成正比，磁性物質(zhì)的磁導(dǎo)率 ? 不是常數(shù)，隨H而變,有磁性物質(zhì)存在時(shí)，?與 I 不成正比,磁性物質(zhì)的磁化曲線在磁路計(jì)算上很重要，其為非線性曲線，實(shí)際中通過實(shí)驗(yàn)得出,?,磁化曲線,B和?與H的關(guān)系,注意：磁化曲線（B－H曲線）特征,幾種常見磁性物質(zhì)的磁化曲線,a 鑄鐵 b 鑄鋼 c 硅鋼片,磁性材料在交變磁場(chǎng)中反復(fù)磁化，

29、其 B-H 關(guān)系曲線是一條回形閉合曲線，稱為磁滯回線,磁性材料中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化總是滯后于外磁場(chǎng)變化的性質(zhì),磁滯回線,,,,,?,?,?,?,Br,Hc,剩磁感應(yīng)強(qiáng)度Br (剩磁) 當(dāng)線圈中電流減小到零（H=0）時(shí)，鐵心中的磁感應(yīng)強(qiáng)度,矯頑磁力Hc 使 B = 0 所需的 H 值,磁性物質(zhì)不同，其磁滯回線和磁化曲線也不同,（3）磁滯性,（1）軟磁材料 具有較小的矯頑磁力，磁滯回線較窄。一般用來制造電機(jī)

30、、電器及變壓器等的鐵心。常用的有鑄鐵、硅鋼、坡莫合金即鐵氧體等（2）永磁材料（硬磁材料） 具有較大的矯頑磁力，磁滯回線較寬。一般用來制造永久磁鐵。常用的有碳鋼及鐵鎳鋁鈷合金等（3）矩磁材料 具有較小的矯頑磁力和較大的剩磁，磁滯回線接近矩形，穩(wěn)定性良好。在計(jì)算機(jī)和控制系統(tǒng)中用作記憶元件、開關(guān)元件和邏輯元件。常用的有鎂錳鐵氧體等,磁性材料分為三種類型,3、鐵芯損耗的產(chǎn)生及解決措施,交流鐵心線圈的功率損耗主

31、要有銅損和鐵損兩種,（1）銅損（?Pcu）,在交流鐵心線圈中, 線圈電阻R上的功率損耗稱銅損，用?Pcu 表示,?Pcu = RI2,式中，R是線圈的電阻；I 是線圈中電流的有效值,（2）鐵損（?PFe）,在交流鐵心線圈中，處于交變磁通下的鐵心內(nèi)的功率損耗稱鐵損，用?PFe 表示,鐵損由磁滯和渦流產(chǎn)生,1）磁滯損耗（?Ph）,由磁滯所產(chǎn)生的能量損耗稱為磁滯損耗（?Ph）,磁滯損耗的大小： 單位體積內(nèi)的磁滯損耗正比與磁滯回線的

32、面積和磁場(chǎng)交變的頻率 f,磁滯損耗轉(zhuǎn)化為熱能，引起鐵心發(fā)熱,減少磁滯損耗的措施： 選用磁滯回線狹小的磁性材料制作鐵心。變壓器和電機(jī)中使用的硅鋼等材料的磁滯損耗較低,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)適當(dāng)選擇值以減小鐵心飽和程度,功率損耗,2）渦流損耗（?Pe）,渦流損耗: 由渦流所產(chǎn)生的功率損耗,交變磁通在鐵心內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流，稱為渦流。垂直磁通的平面內(nèi)環(huán)流,渦流損耗轉(zhuǎn)化為熱能，引起鐵心發(fā)熱,減少渦流損耗措施：,提高鐵心的電阻率。鐵心用彼此絕緣的

33、鋼片疊成，把渦流限制在較小的截面內(nèi),鐵心線圈交流電路的有功功率為,五 變壓器,變壓器是一種常見的電氣設(shè)備，主要功能是將某一電壓值的交流電轉(zhuǎn)為同頻率的另一電壓值的交流電，在電力系統(tǒng)和電子線路中應(yīng)用廣泛,變壓器的主要功能有：,在能量傳輸過程中，當(dāng)輸送功率P =UI cos? 及負(fù)載功率因數(shù)cos? 一定時(shí)：,,電能損耗小,節(jié)省金屬材料（經(jīng)濟(jì)）,5.1 概述,,,,,U ? I,?P = I² Rl,,,I ? S,電力工

34、業(yè)中常采用高壓輸電低壓配電，實(shí)現(xiàn)節(jié)能并保證用電安全,（1）發(fā)電與輸配電系統(tǒng)中的各種變壓器,單相電源變壓器,三相電力變壓器,單相自耦變壓器,各種典型電力變壓器,（2）變壓器結(jié)構(gòu),變壓器的結(jié)構(gòu),變壓器的磁路,變壓器的電路,（3）變壓器分類,5.2 變壓器的工作原理,一次、二次繞組互不相連，能量的傳遞靠磁耦合。,（1）空載運(yùn)行情況,原繞組邊接交流電源，副繞組邊開路,,,,,空載時(shí)，鐵心中主磁通?是由一次繞組磁通勢(shì)產(chǎn)生的,1、電磁關(guān)系,（2）

35、帶負(fù)載運(yùn)行情況,,原繞組側(cè)接交流電源，副繞組側(cè)接負(fù)載,,,,有載時(shí)，鐵心中主磁通?是由一次、二次繞組磁通勢(shì)共同產(chǎn)生的合成磁通,,2、電壓變換（設(shè)加正弦交流電壓）,,,有效值,,同 理,主磁通按正弦規(guī)律變化，設(shè)為　　　　　　 則,（1） 原邊繞組、副邊繞組主磁通感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),根據(jù)KVL,變壓器原邊等效電路如圖，,由于電阻 R1 和感抗 X1 (或漏磁通)較小,其兩端的電壓也較小,與主磁電動(dòng)勢(shì) E1比較可忽略不計(jì)，則,（2）原、副

36、邊電壓,式中 R1 為原邊繞組的電阻; X1=?L?1 為原邊繞組的感抗（漏磁感抗，由漏磁產(chǎn)生）,對(duì)副繞組，根據(jù)KVL,結(jié)論：改變?cè)褦?shù)比，就能改變輸出電壓,式中 R2 為副繞組的電阻; X2=?L?2 為副繞組的感抗； 為副繞組的端電壓,變壓器空載時(shí),式中U20為變壓器空載電壓,故有,例題1,需一臺(tái)小型單相變壓器，額定容量SN=UNIN＝100 VA，電源電壓U

37、1=220 V，頻率f=50HZ，鐵心中的最大主磁通Φm=11.72×10-4 Wb。試求： （1）空載電壓U20=12 V時(shí)，原、副繞組各為多少匝？ （2）空載電壓U20=24 V時(shí)，原、副繞組又各為多少匝？,解,由 可得原繞組匝數(shù)為,,（1）當(dāng)空載電壓U20=12 V時(shí)，副繞組匝數(shù)為,（2）當(dāng)空載電壓U20=24 V時(shí), 副繞組匝數(shù)為,空載電壓

38、取決于電源電壓和變比K，即,解,（原、副繞組電流關(guān)系）,（1）有載運(yùn)行,可見，鐵心中主磁通的最大值?m在變壓器空載和有載時(shí)近似保持不變。即有,不論空載還是有載，原繞組上的阻抗壓降均可忽略，故有,如果U1、 f 不變，則 ?m 基本不變，近于常數(shù),空載,有載,3、電流變換,或,,結(jié)論：原、副繞組電流與匝數(shù)成反比,或,,,磁勢(shì)平衡式,空載磁勢(shì),,,有載磁勢(shì),例題2,一容量為5 kVA的單相變壓器，原繞線額定電壓U1N=220 V，副繞組

39、的額定電壓U2N=24 V。試求原、副繞額定電流I1N和I2N。,所以，副繞組額定電流為,解：因?yàn)?由于,所以,由圖可知,結(jié)論： 變壓器一次側(cè)的等效阻抗模，為二次側(cè)所帶負(fù)載的阻抗模的K 2 倍,,4、阻抗變換,5.3 變壓器的外特性與效率,1、外特性,當(dāng)原邊電壓 U1和負(fù)載功率因數(shù) cos?2保持不變時(shí)，副邊輸出電壓 U2和輸出電流 I2的關(guān)系，U2 = f (I2)。,U20 為原邊加額定電壓、副邊開路時(shí)，副邊的輸出電壓,一般供電系

40、統(tǒng)希望要硬特性（隨I2的變化，U2 變化不大），電壓變化率約在5%左右,電壓變化率,（1）變壓器的型號(hào),2、技術(shù)數(shù)據(jù),1）額定電壓 U1N、U2N 變壓器副邊開路（空載）時(shí)，原、副邊繞組允許的電壓值,2）額定電流 I1N、I2N 變壓器滿載運(yùn)行時(shí)，原邊、副邊繞組允許的電 流值,（2）額定值,3）額定容量 SN 傳送功率的最大能力,容量 SN ? 輸出功率 P2,原邊輸入功率

41、P1 ? 輸出功率 P2,注意：變壓器幾個(gè)功率的關(guān)系（單相）,效率,變壓器運(yùn)行時(shí)的功率取決于負(fù)載的性質(zhì),為減少渦流損耗，鐵心一般由導(dǎo)磁鋼片疊成,變壓器的損耗包括兩部分：,銅損 （?PCu） ：繞組導(dǎo)線電阻的損耗,渦流損耗：交變磁通在鐵心中產(chǎn)生的感應(yīng)電 流(渦流)造成的損耗,鐵損(?PFe )：,變壓器的效率為,負(fù)載為額定負(fù)載的（50~75）%時(shí)，?最大,輸出功率,輸入功率,（3）變壓器效率,其他

42、類型變壓器,1)、自耦變壓器,自耦變壓器亦稱為雙繞組變壓器。特點(diǎn)：原、副繞組相互絕緣，分繞同一鐵心上，且原、副繞組既有磁的聯(lián)系，又有電的直接聯(lián)系,1、外形結(jié)構(gòu)與原理,2、電流電壓變換,電壓變換關(guān)系,電流變換關(guān)系,使用時(shí)，改變滑動(dòng)端的位置，便可得到不同的輸出電壓。實(shí)驗(yàn)室中用的調(diào)壓器就是根據(jù)此原理制作的 注意：原邊、副邊千萬不能對(duì)調(diào)使用。否則，因?yàn)镹變小時(shí)，磁通增大，電流會(huì)迅速增加,3、注意事項(xiàng),,1、三相變壓器的結(jié)構(gòu),三相心式變

43、壓器的結(jié)構(gòu),,2） 三相變壓器,大型三相電力變壓器,三相電源變壓器,（1）三相變壓器的結(jié)構(gòu),高壓繞組A-X B-Y C-Z,X、Y 、Z ：尾端,A、B、C ：首端,低壓繞組a-x b-y c-z,a、b、c：首端,x、y、z：尾端,（2）三相變壓器的聯(lián)結(jié)方式,聯(lián)結(jié)方式,高壓繞組接法,低壓繞組接法,三相配電變壓器,動(dòng)力供電系統(tǒng)（井下照明）,高壓、超高壓供電系統(tǒng),常用接法,2、三相電壓變換,線電壓之比,（3）三相變壓器

44、Y/Y0連接,線電壓之比,（4）三相變壓器Y0/ ?連接,（1）二次側(cè)不能短路， 以防產(chǎn)生過流；（2）鐵心、低壓繞組的 一端接地，以防在 絕緣損壞時(shí)，在二 次側(cè)出現(xiàn)高壓,使用注意事項(xiàng),被測(cè)電壓=電壓表讀數(shù) ? N1/N2,實(shí)現(xiàn)用低量程的電壓表測(cè)量高電壓,3）、電壓互感器,,電流表,被測(cè)電流=電流表讀數(shù) ? N2/N1,（1）二次側(cè)不能開 路，