第5章磁路与铁心线圈电路分解优秀PPT.ppt

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1、电工与电子技术电工与电子技术 第第5 5章章 磁路与铁心线圈电路磁路与铁心线圈电路5.2 5.2 磁性材料的磁性能磁性材料的磁性能磁性材料的磁性能磁性材料的磁性能5.4 5.4 变压器变压器变压器变压器5.1 5.1 磁场的几个物理量磁场的几个物理量磁场的几个物理量磁场的几个物理量5.3 5.3 沟通铁心线圈电路沟通铁心线圈电路沟通铁心线圈电路沟通铁心线圈电路教学要求教学要求2.2.了解变压器的基本结构、工作原理、运行特性和了解变压器的基本结构、工作原理、运行特性和了解变压器的基本结构、工作原理、运行特性和了解变压器的基本结构、工作原理、运行特性和绕组的同极性端，理解变压器额定值的意义；绕组的

2、同极性端，理解变压器额定值的意义；绕组的同极性端，理解变压器额定值的意义；绕组的同极性端，理解变压器额定值的意义；3.3.驾驭变压器电压、电流和阻抗变换作用。驾驭变压器电压、电流和阻抗变换作用。驾驭变压器电压、电流和阻抗变换作用。驾驭变压器电压、电流和阻抗变换作用。1.1.理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的基本学问；基本学问；基本学问；基本学问；5.1 5.1 磁场的几个物理量磁场的几个物理量5.1.1 5.1.1 磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应

3、强度磁感应强度B B B B:表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度B B B B的大小的大小的大小的大小:磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度B B B B的方向的方向的方向的方向:与电流的方向之间符合右手螺旋定则。与电流的方向之间符合右手螺旋定则。与电流的方向之间符合右手螺旋定则。与电流的方向之间符合右手螺旋定则。磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度B B B B的单位的单位的单位的单位:特斯拉特斯拉特斯拉特斯拉(T)(T)(T)

4、(T)，1 1 1 1T=1Wb/mT=1Wb/mT=1Wb/mT=1Wb/m2 2 2 2 匀整磁场匀整磁场匀整磁场匀整磁场:各点磁感应强度大小相等，方向相同的各点磁感应强度大小相等，方向相同的各点磁感应强度大小相等，方向相同的各点磁感应强度大小相等，方向相同的 磁场，也称匀强磁场。磁场，也称匀强磁场。磁场，也称匀强磁场。磁场，也称匀强磁场。5.1.2 5.1.2 磁通磁通磁通磁通磁通磁通 ：穿过垂直于穿过垂直于穿过垂直于穿过垂直于B B方向的面积方向的面积方向的面积方向的面积S S中的磁力线总数。中的磁力线总数。中的磁力线总数。中的磁力线总数。说明说明说明说明:假如不是匀整磁场，则取假如不

5、是匀整磁场，则取假如不是匀整磁场，则取假如不是匀整磁场，则取B B B B的平均值。的平均值。的平均值。的平均值。在匀整磁场中在匀整磁场中在匀整磁场中在匀整磁场中 =B S =B S =B S =B S 或或或或 B=B=B=B=/S/S/S/S。磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度B B B B在数值上可以看成为与磁场方向垂在数值上可以看成为与磁场方向垂在数值上可以看成为与磁场方向垂在数值上可以看成为与磁场方向垂直的单位面积所通过的磁通直的单位面积所通过的磁通直的单位面积所通过的磁通直的单位面积所通过的磁通,故又称故又称故又称故又称磁通密度磁通密度磁通密度磁通密度。磁通磁通磁通磁通 的单

6、位的单位的单位的单位:韦韦韦韦 伯伯伯伯(Wb)1Wb=1Vs(Wb)1Wb=1Vs(Wb)1Wb=1Vs(Wb)1Wb=1Vs5.1.3 5.1.3 磁场强度磁场强度磁场强度磁场强度磁场强度磁场强度H H H H ：介质中某点的磁感应强度介质中某点的磁感应强度介质中某点的磁感应强度介质中某点的磁感应强度 B B B B 与介质与介质与介质与介质 磁导率磁导率磁导率磁导率 之比。之比。之比。之比。磁场强度磁场强度磁场强度磁场强度H H H H的单位的单位的单位的单位 ：安培安培安培安培/米（米（米（米（A/m)A/m)A/m)A/m)随意选定一个闭合回线的围绕方向，凡是电流方随意选定一个闭合回

7、线的围绕方向，凡是电流方随意选定一个闭合回线的围绕方向，凡是电流方随意选定一个闭合回线的围绕方向，凡是电流方向与闭合回线围绕方向之间符合右螺旋定则的电流向与闭合回线围绕方向之间符合右螺旋定则的电流向与闭合回线围绕方向之间符合右螺旋定则的电流向与闭合回线围绕方向之间符合右螺旋定则的电流作为正、反之为负。作为正、反之为负。作为正、反之为负。作为正、反之为负。式中：式中：式中：式中：是磁场强度矢量沿任意闭合是磁场强度矢量沿任意闭合是磁场强度矢量沿任意闭合是磁场强度矢量沿任意闭合 线线线线(常取磁通作为闭合回线常取磁通作为闭合回线常取磁通作为闭合回线常取磁通作为闭合回线)的线积分；的线积分；的线积分；

8、的线积分；I I I I 是穿过闭合回线所围面积的电流的代数和。是穿过闭合回线所围面积的电流的代数和。是穿过闭合回线所围面积的电流的代数和。是穿过闭合回线所围面积的电流的代数和。安培环路定律电流正负的规定安培环路定律电流正负的规定安培环路定律电流正负的规定安培环路定律电流正负的规定：安培环路定律（全电流定律）安培环路定律（全电流定律）安培环路定律（全电流定律）安培环路定律（全电流定律）I I I I1 1 1 1H H H HI I I I2 2 2 2安培环路定律将电流与磁场强度联系起来。安培环路定律将电流与磁场强度联系起来。安培环路定律将电流与磁场强度联系起来。安培环路定律将电流与磁场强度

9、联系起来。在匀整磁场中在匀整磁场中在匀整磁场中在匀整磁场中 Hl=IN Hl=IN Hl=IN Hl=IN 例例例例:环形线圈如图，其中媒质是匀整的，环形线圈如图，其中媒质是匀整的，环形线圈如图，其中媒质是匀整的，环形线圈如图，其中媒质是匀整的，试计算试计算试计算试计算 线圈内部各点的磁场强度。线圈内部各点的磁场强度。线圈内部各点的磁场强度。线圈内部各点的磁场强度。解解解解:取磁通作为闭合回线，以其取磁通作为闭合回线，以其取磁通作为闭合回线，以其取磁通作为闭合回线，以其方向作为回线的围绕方向，则有：方向作为回线的围绕方向，则有：方向作为回线的围绕方向，则有：方向作为回线的围绕方向，则有：S S

10、x x HHx xI IN N匝匝匝匝磁场强度矢量沿随意闭合线的磁场强度矢量沿随意闭合线的磁场强度矢量沿随意闭合线的磁场强度矢量沿随意闭合线的线积分线积分线积分线积分=穿过闭合回线所围面穿过闭合回线所围面穿过闭合回线所围面穿过闭合回线所围面积的电流的代数和积的电流的代数和积的电流的代数和积的电流的代数和安培环路定律安培环路定律安培环路定律安培环路定律线圈匝数与电流的乘积线圈匝数与电流的乘积线圈匝数与电流的乘积线圈匝数与电流的乘积NINININI ，称为，称为，称为，称为磁通势磁通势磁通势磁通势，用字母，用字母，用字母，用字母 F F F F 表示，则有表示，则有表示，则有表示，则有 F=NIF

11、=NIF=NIF=NI磁通由磁通势产生，磁通势的单位是安磁通由磁通势产生，磁通势的单位是安磁通由磁通势产生，磁通势的单位是安磁通由磁通势产生，磁通势的单位是安 培培培培 。式中：式中：式中：式中：N N N N 线圈匝数；线圈匝数；线圈匝数；线圈匝数；lx=2lx=2lx=2lx=2 x x x x是是是是半径为半径为半径为半径为x x x x的圆周长；的圆周长；的圆周长；的圆周长；Hx Hx Hx Hx 半径半径半径半径x x x x处的磁场强度；处的磁场强度；处的磁场强度；处的磁场强度；NI NI NI NI 为线圈匝数与电流的乘积。为线圈匝数与电流的乘积。为线圈匝数与电流的乘积。为线圈匝

12、数与电流的乘积。故得：故得：故得：故得：S S S Sx x x x H H H Hx x x xI I I IN N N N匝匝匝匝真空的磁导率为常数，用真空的磁导率为常数，用真空的磁导率为常数，用真空的磁导率为常数，用 0 0 0 0表示，有：表示，有：表示，有：表示，有：5.1.4 5.1.4 磁导率磁导率磁导率磁导率磁导率磁导率 ：表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质：表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质：表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质：表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质 的导磁实力。的导磁实力。的导磁实力。的导磁实力。相对磁导率相对磁导率相对磁导率相对磁导率 r r r r：任一种物

13、质的磁导率任一种物质的磁导率任一种物质的磁导率任一种物质的磁导率 和真空的磁导率和真空的磁导率和真空的磁导率和真空的磁导率 0 0 0 0的比值的比值的比值的比值。磁导率磁导率磁导率磁导率 的单位：的单位：的单位：的单位：亨亨亨亨/米（米（米（米（H/mH/mH/mH/m）例：环形线圈如图，其中媒质是匀例：环形线圈如图，其中媒质是匀例：环形线圈如图，其中媒质是匀例：环形线圈如图，其中媒质是匀整的，磁导率为整的，磁导率为整的，磁导率为整的，磁导率为，试计算线圈内，试计算线圈内，试计算线圈内，试计算线圈内部各点的磁感应强度。部各点的磁感应强度。部各点的磁感应强度。部各点的磁感应强度。解：解：解：解

14、：半径为半径为半径为半径为x x x x处各点的磁场强度为处各点的磁场强度为处各点的磁场强度为处各点的磁场强度为故相应点磁感应强度为故相应点磁感应强度为故相应点磁感应强度为故相应点磁感应强度为S Sx x HHx xI IN N匝匝匝匝 由上例可见由上例可见由上例可见由上例可见,磁场内某点的磁场强度磁场内某点的磁场强度磁场内某点的磁场强度磁场内某点的磁场强度 H H H H 只与电流只与电流只与电流只与电流大小、线圈匝数、以及该点的几何位置有关，与磁大小、线圈匝数、以及该点的几何位置有关，与磁大小、线圈匝数、以及该点的几何位置有关，与磁大小、线圈匝数、以及该点的几何位置有关，与磁场媒质的磁性场

15、媒质的磁性场媒质的磁性场媒质的磁性()无关；无关；无关；无关；而磁感应强度而磁感应强度而磁感应强度而磁感应强度 B B B B 与磁场与磁场与磁场与磁场媒质的磁性有关。媒质的磁性有关。媒质的磁性有关。媒质的磁性有关。5.1.5 5.1.5 5.1.5 5.1.5 物质的磁性物质的磁性物质的磁性物质的磁性1.1.非磁性物质非磁性物质 非磁性物质分子电流的磁场方向杂乱无章，几乎非磁性物质分子电流的磁场方向杂乱无章，几乎非磁性物质分子电流的磁场方向杂乱无章，几乎非磁性物质分子电流的磁场方向杂乱无章，几乎不受外磁场的影响而相互抵消，不具有磁化特性。不受外磁场的影响而相互抵消，不具有磁化特性。不受外磁场

16、的影响而相互抵消，不具有磁化特性。不受外磁场的影响而相互抵消，不具有磁化特性。非磁性材料的磁导率都是常数，有：非磁性材料的磁导率都是常数，有：非磁性材料的磁导率都是常数，有：非磁性材料的磁导率都是常数，有：所以磁通所以磁通所以磁通所以磁通 与产生此磁通的电流与产生此磁通的电流与产生此磁通的电流与产生此磁通的电流 I I I I 成正比，成正比，成正比，成正比，呈线性关系。呈线性关系。呈线性关系。呈线性关系。当磁场媒质是非磁性材料时，有：当磁场媒质是非磁性材料时，有：当磁场媒质是非磁性材料时，有：当磁场媒质是非磁性材料时，有：即即即即 B B B B与与与与 H H H H 成正比，呈线性关系。

17、成正比，呈线性关系。成正比，呈线性关系。成正比，呈线性关系。由于由于由于由于O O O OH H H HB B B B 0 0 0 0 r r r r 1 1 1 1B B B B=0 0 0 0 H H H H()(I I I I)2.2.2.2.磁性物质磁性物质磁性物质磁性物质 磁性物质内部形成很多小区域，其分子间存在的磁性物质内部形成很多小区域，其分子间存在的磁性物质内部形成很多小区域，其分子间存在的磁性物质内部形成很多小区域，其分子间存在的一种特殊的作用力使每一区域内的分子磁场排列整齐，一种特殊的作用力使每一区域内的分子磁场排列整齐，一种特殊的作用力使每一区域内的分子磁场排列整齐，一种

18、特殊的作用力使每一区域内的分子磁场排列整齐，显示磁性，称这些小区域为磁畴。显示磁性，称这些小区域为磁畴。显示磁性，称这些小区域为磁畴。显示磁性，称这些小区域为磁畴。在外磁场作用下，磁畴方向发生变更，使之与外在外磁场作用下，磁畴方向发生变更，使之与外在外磁场作用下，磁畴方向发生变更，使之与外在外磁场作用下，磁畴方向发生变更，使之与外磁场方向趋于一样，物质整体显示出磁性来，称为磁场方向趋于一样，物质整体显示出磁性来，称为磁场方向趋于一样，物质整体显示出磁性来，称为磁场方向趋于一样，物质整体显示出磁性来，称为磁化。即磁性物质能被磁化。磁化。即磁性物质能被磁化。磁化。即磁性物质能被磁化。磁化。即磁性物

19、质能被磁化。磁磁磁磁畴畴畴畴外外外外磁磁磁磁场场场场 在没有外磁场作用的一般磁性物质中，各个磁畴在没有外磁场作用的一般磁性物质中，各个磁畴在没有外磁场作用的一般磁性物质中，各个磁畴在没有外磁场作用的一般磁性物质中，各个磁畴排列杂乱无章，磁场相互抵消，整体对外不显磁性。排列杂乱无章，磁场相互抵消，整体对外不显磁性。排列杂乱无章，磁场相互抵消，整体对外不显磁性。排列杂乱无章，磁场相互抵消，整体对外不显磁性。磁磁磁磁畴畴畴畴5.3 5.3 沟通铁芯线圈电路沟通铁芯线圈电路5.3.1 5.3.1 5.3.1 5.3.1 电磁关系电磁关系电磁关系电磁关系 +e e e e+e e e e +u u u

20、uN N N Ni i i i（磁通势）（磁通势）主磁通主磁通主磁通主磁通 ：通过铁芯闭合的通过铁芯闭合的通过铁芯闭合的通过铁芯闭合的磁通。磁通。磁通。磁通。漏磁通漏磁通漏磁通漏磁通 ：经过空气或其经过空气或其经过空气或其经过空气或其它非导磁媒质闭合的磁通。它非导磁媒质闭合的磁通。它非导磁媒质闭合的磁通。它非导磁媒质闭合的磁通。线圈线圈线圈线圈铁心铁心铁心铁心 i i i i，铁心线圈的漏磁电感铁心线圈的漏磁电感铁心线圈的漏磁电感铁心线圈的漏磁电感 与与与与i i i i不是线性关系。不是线性关系。不是线性关系。不是线性关系。4.3.2 4.3.2 4.3.2 4.3.2 电压电流关系电压电流

21、关系电压电流关系电压电流关系依据依据依据依据KVL:KVL:KVL:KVL:+e e e ee e e e u u u uN N N Ni i i i式中：式中：式中：式中：R R R R是线圈导线的电阻是线圈导线的电阻是线圈导线的电阻是线圈导线的电阻 L L L L 是漏磁电感是漏磁电感是漏磁电感是漏磁电感 当当当当 u u u u 是正弦电压时是正弦电压时是正弦电压时是正弦电压时，其它各电压、电流、电动，其它各电压、电流、电动，其它各电压、电流、电动，其它各电压、电流、电动势可视作正弦量，则电压、电流关系的相量式为：势可视作正弦量，则电压、电流关系的相量式为：势可视作正弦量，则电压、电流关

22、系的相量式为：势可视作正弦量，则电压、电流关系的相量式为：设主磁通设主磁通设主磁通设主磁通 则则则则有效值有效值有效值有效值 由于线圈电阻由于线圈电阻 R 和感抗和感抗X（或漏磁（或漏磁通通）较小，其电压降也较小，与主）较小，其电压降也较小，与主磁电动势磁电动势 E 相比可忽视，故有相比可忽视，故有式中：式中：式中：式中：B Bmm是是是是铁心中磁感应强度的最大值，单位铁心中磁感应强度的最大值，单位铁心中磁感应强度的最大值，单位铁心中磁感应强度的最大值，单位TT；S S 是铁心截面积，单位是铁心截面积，单位是铁心截面积，单位是铁心截面积，单位mm2 2。5.3.3 5.3.3 功率损耗功率损耗

23、 沟通铁心线圈的功率损耗主要有铜损和铁损两种。沟通铁心线圈的功率损耗主要有铜损和铁损两种。沟通铁心线圈的功率损耗主要有铜损和铁损两种。沟通铁心线圈的功率损耗主要有铜损和铁损两种。1.1.铜损（铜损（铜损（铜损（P Pcucu）在沟通铁心线圈中在沟通铁心线圈中在沟通铁心线圈中在沟通铁心线圈中,线圈电阻线圈电阻线圈电阻线圈电阻R R上的功率损耗称铜损，用上的功率损耗称铜损，用上的功率损耗称铜损，用上的功率损耗称铜损，用 Pcu Pcu 表示。表示。表示。表示。P Pcu cu=RIRI2 2式中：式中：式中：式中：R R是线圈的电阻；是线圈的电阻；是线圈的电阻；是线圈的电阻；I I 是线圈中电流的

24、有效值。是线圈中电流的有效值。是线圈中电流的有效值。是线圈中电流的有效值。2.2.铁损（铁损（铁损（铁损（P PFeFe）在沟通铁心线圈中，处于交变磁通下的铁心内的在沟通铁心线圈中，处于交变磁通下的铁心内的在沟通铁心线圈中，处于交变磁通下的铁心内的在沟通铁心线圈中，处于交变磁通下的铁心内的功率损耗称铁损，用功率损耗称铁损，用功率损耗称铁损，用功率损耗称铁损，用 PFe PFe 表示。表示。表示。表示。铁损由磁滞和涡流产生。铁损由磁滞和涡流产生。铁损由磁滞和涡流产生。铁损由磁滞和涡流产生。+u ui i磁路与电路的比较磁路与电路的比较磁路与电路的比较磁路与电路的比较 磁路磁路磁路磁路磁通势磁通势

25、磁通势磁通势F F磁通磁通磁通磁通 磁阻磁阻磁阻磁阻电路电路电路电路电动势电动势电动势电动势 E E电流密度电流密度电流密度电流密度 J J 电阻电阻电阻电阻磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度B B电流电流电流电流 I I N NI I+_ _E EI IR R5.45.4 变压器变压器 变压器是一种常见的电气设备，在电力系统和电变压器是一种常见的电气设备，在电力系统和电子线路中应用广泛。子线路中应用广泛。变电压：变电压：电力系统电力系统 变阻抗：变阻抗：电子线路中的阻抗匹配电子线路中的阻抗匹配变电流：变电流：电流互感器电流互感器 变压器的主要功能有变压器的主要功能有：在能量传输过程中，

26、当输送功率在能量传输过程中，当输送功率P=UI cos 及及负载功率因数负载功率因数cos 确定时：确定时：电能损耗小电能损耗小节约金属材料（经济）节约金属材料（经济）概述概述U I P =I RlI S变压器的结构变压器的结构变压器的结构变压器的结构变压器的磁路变压器的磁路绕组：绕组：绕组：绕组：一次绕组一次绕组一次绕组一次绕组二次绕组二次绕组二次绕组二次绕组单相变压器单相变压器+由高导磁硅钢片叠成由高导磁硅钢片叠成厚厚0.35mm 或或 0.5mm铁心铁心变压器的电路变压器的电路变压器的电路变压器的电路一次一次绕组绕组N1二次二次绕组绕组N2铁心铁心变压器的分类变压器的分类变压器的分类变压

27、器的分类电压互感器电压互感器电压互感器电压互感器 电流互感器电流互感器电流互感器电流互感器 按用途分按用途分按用途分按用途分电力变压器电力变压器电力变压器电力变压器 (输配电用输配电用输配电用输配电用)仪用变压器仪用变压器仪用变压器仪用变压器 整流变压器整流变压器整流变压器整流变压器 按相数分按相数分按相数分按相数分三相变压器三相变压器三相变压器三相变压器 单相变压器单相变压器单相变压器单相变压器 按制造方式按制造方式按制造方式按制造方式壳式壳式壳式壳式心式心式心式心式变压器符号变压器符号变压器符号变压器符号 变压器的工作原理变压器的工作原理单相变压器单相变压器+一次一次绕组绕组N1二次二次绕

28、组绕组N2铁心铁心 一次、二次绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合。一次、二次绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合。一次、二次绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合。一次、二次绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合。1.1.1.1.电磁关系电磁关系电磁关系电磁关系(1)(1)空载运行状况空载运行状况一次侧接沟通电源，一次侧接沟通电源，二次侧开路。二次侧开路。+1 i0(i0N1)1空载时，空载时，铁心中主铁心中主磁通磁通 是是由一次绕由一次绕组磁通势组磁通势产生的。产生的。1.1.1.1.电磁关系电磁关系电磁关系电磁关系(2)(2)带负载运行状况带负载运行状况一次侧接沟通电源，一次侧接沟通电源，二次侧接载。二次侧

29、接载。+1 1i1(i1N1)i1i2(i2N2)2有载时，铁心有载时，铁心中主磁通中主磁通 是是由一次、二次由一次、二次绕组磁通势共绕组磁通势共同产生的合成同产生的合成磁通。磁通。2i2+e2+e 2+u2 Z Z 2.2.电压变换（设加正弦沟通电压）电压变换（设加正弦沟通电压）有效值有效值:同同 理：理：主磁通按正弦规律变化，设为主磁通按正弦规律变化，设为主磁通按正弦规律变化，设为主磁通按正弦规律变化，设为 则则则则(1)(1)一次、二次侧主磁通感应电动势一次、二次侧主磁通感应电动势一次、二次侧主磁通感应电动势一次、二次侧主磁通感应电动势 依据依据KVL：变压器一次侧等效电路如右图变压器一

30、次侧等效电路如右图 由于电阻由于电阻 R1 和感抗和感抗 X1(或漏磁通或漏磁通)较小较小,其两其两端的电压也较小端的电压也较小,与主磁电动势与主磁电动势 E1比较可忽视不比较可忽视不计，则计，则+(2)(2)一次、二次侧电压一次、二次侧电压一次、二次侧电压一次、二次侧电压式中式中式中式中 R R1 1 为为为为一次侧一次侧绕组的电阻绕组的电阻绕组的电阻绕组的电阻;X X1 1=L L 1 1 为为为为一次侧一次侧绕组的感抗绕组的感抗绕组的感抗绕组的感抗(漏磁感抗，由漏磁漏磁感抗，由漏磁漏磁感抗，由漏磁漏磁感抗，由漏磁产生产生产生产生)。（匝比）（匝比）（匝比）（匝比）K K为为为为变比变比变

31、比变比对二次侧，依据对二次侧，依据对二次侧，依据对二次侧，依据KVLKVL：结论：变更匝数比，就能变更输出电压。结论：变更匝数比，就能变更输出电压。式中式中式中式中 R R2 2 为为为为二次二次二次二次绕组的电阻绕组的电阻绕组的电阻绕组的电阻;X X2 2=L L 2 2 为为为为二次二次二次二次绕组的感抗；绕组的感抗；绕组的感抗；绕组的感抗；为为为为二次二次二次二次绕组的端电压。绕组的端电压。绕组的端电压。绕组的端电压。变压器空载时变压器空载时变压器空载时变压器空载时:+u u2 2+i i1 1i i2 2+e e2 2+e e 2 2式中式中式中式中U U2020为变压器空载电压。为变

32、压器空载电压。为变压器空载电压。为变压器空载电压。故有故有故有故有三相电压的变换三相电压的变换三相电压的变换三相电压的变换ABCXYZabczyx1)1)三相变压器的结构三相变压器的结构三相变压器的结构三相变压器的结构高压绕组：高压绕组：A-X B-Y C-ZX、Y、Z：尾端：尾端A、B、C：首端首端低压绕组：低压绕组：a-x b-y c-za、b、c：首端：首端x、y、z：尾端：尾端2)2)2)2)三相变压器的联结方式三相变压器的联结方式三相变压器的联结方式三相变压器的联结方式联结方式联结方式联结方式联结方式：高压绕组接法高压绕组接法低压绕组接法低压绕组接法三相配电变压器三相配电变压器动力供

33、电系统（井下照明）动力供电系统（井下照明）高压、超高压供电系统高压、超高压供电系统高压、超高压供电系统高压、超高压供电系统常用接法常用接法常用接法常用接法:（1 1 1 1）三相变压器）三相变压器）三相变压器）三相变压器Y/YY/YY/YY/Y0 0 0 0联结联结联结联结线电压之比：线电压之比：线电压之比：线电压之比：ACBbca+（2 2 2 2）三相变压器）三相变压器）三相变压器）三相变压器Y Y Y Y0 0 0 0/联结联结联结联结线电压之比：线电压之比：线电压之比：线电压之比：ACBabc+3.3.电流变换电流变换电流变换电流变换(一次、二次侧电流关系一次、二次侧电流关系一次、二次

34、侧电流关系一次、二次侧电流关系)有载运行有载运行有载运行有载运行 可见，铁心中主磁通的最大值可见，铁心中主磁通的最大值可见，铁心中主磁通的最大值可见，铁心中主磁通的最大值 mm在变压器空载在变压器空载在变压器空载在变压器空载和有载时近似保持不变。即有和有载时近似保持不变。即有和有载时近似保持不变。即有和有载时近似保持不变。即有 不论变压器空载还是不论变压器空载还是不论变压器空载还是不论变压器空载还是有载，一次绕组上的阻有载，一次绕组上的阻有载，一次绕组上的阻有载，一次绕组上的阻抗压降均可忽视，故有抗压降均可忽视，故有抗压降均可忽视，故有抗压降均可忽视，故有由上式，若由上式，若由上式，若由上式，

35、若U U1 1、f f 不变，则不变，则不变，则不变，则 m m 基本不变，近于常数。基本不变，近于常数。基本不变，近于常数。基本不变，近于常数。空载空载空载空载：有载：有载：有载：有载：+|Z|+一般情况下：一般情况下：I0 (23)%I1N 很小可很小可忽忽略。略。或或结论：一次、二次侧电流与匝数成反比。结论：一次、二次侧电流与匝数成反比。或：或：1.1.供应产生供应产生供应产生供应产生 mm的磁势的磁势的磁势的磁势2 2.提供用于补偿提供用于补偿提供用于补偿提供用于补偿 作用作用作用作用 的磁势的磁势的磁势的磁势磁势平衡式：磁势平衡式：磁势平衡式：磁势平衡式：空载磁势空载磁势有载磁势有载

36、磁势4 4 4 4.阻抗变换阻抗变换阻抗变换阻抗变换由图可知：由图可知：由图可知：由图可知：结论：结论：变压器一次侧的等效阻抗模，为二次变压器一次侧的等效阻抗模，为二次侧所带负载的阻抗模的侧所带负载的阻抗模的K K 2 2 倍。倍。+(1)(1)变压器的匝数比应为变压器的匝数比应为变压器的匝数比应为变压器的匝数比应为：信号源信号源R0RL+R R0 0+解解解解:例例例例1:1:如图，沟通信号源的电动如图，沟通信号源的电动如图，沟通信号源的电动如图，沟通信号源的电动势势势势 E=120V E=120V，内阻，内阻，内阻，内阻 R 0=800 R 0=800，负载为扬声器，其等效电阻，负载为扬声

37、器，其等效电阻，负载为扬声器，其等效电阻，负载为扬声器，其等效电阻为为为为RL=8RL=8。要求。要求。要求。要求:（1 1）当）当）当）当RLRL折算到原边的等效电阻折算到原边的等效电阻折算到原边的等效电阻折算到原边的等效电阻 时，求变压器的匝数比和信号时，求变压器的匝数比和信号时，求变压器的匝数比和信号时，求变压器的匝数比和信号源输出的功率；（源输出的功率；（源输出的功率；（源输出的功率；（2 2）当将负）当将负）当将负）当将负载干脆与信号源联接时载干脆与信号源联接时载干脆与信号源联接时载干脆与信号源联接时,信号信号信号信号源输出多大功率？源输出多大功率？源输出多大功率？源输出多大功率？信

38、号源的输出功率：信号源的输出功率：信号源的输出功率：信号源的输出功率：电子线路中，常利用阻抗匹配实现最大输出功率。电子线路中，常利用阻抗匹配实现最大输出功率。电子线路中，常利用阻抗匹配实现最大输出功率。电子线路中，常利用阻抗匹配实现最大输出功率。结论：接入变压器以后，输出功率大大提高。结论：接入变压器以后，输出功率大大提高。结论：接入变压器以后，输出功率大大提高。结论：接入变压器以后，输出功率大大提高。原因：原因：原因：原因：满足了最大功率输出的条件：满足了最大功率输出的条件：满足了最大功率输出的条件：满足了最大功率输出的条件：（2）将负载干脆接到信号源上时，输出功率为：）将负载干脆接到信号源

39、上时，输出功率为：1 1 1 1）变压器的型号变压器的型号变压器的型号变压器的型号5.5.变压器的铭牌和技术数据变压器的铭牌和技术数据S J L 1000/10S J L 1000/10 变压器额定容量变压器额定容量(KVA)铝线圈铝线圈铝线圈铝线圈 冷却方式冷却方式冷却方式冷却方式J:J:油浸自冷式油浸自冷式油浸自冷式油浸自冷式F:F:风冷式风冷式风冷式风冷式相数相数相数相数S:三相三相D:单相单相 高压绕组的额定电压高压绕组的额定电压高压绕组的额定电压高压绕组的额定电压(KV)(KV)2 2 2 2）额定值额定值额定值额定值 额定电压额定电压额定电压额定电压 U U1N1N、U U2N2N

40、 变压器二次侧开路（空载）时，一次、二次侧变压器二次侧开路（空载）时，一次、二次侧变压器二次侧开路（空载）时，一次、二次侧变压器二次侧开路（空载）时，一次、二次侧绕组允许的电压值绕组允许的电压值绕组允许的电压值绕组允许的电压值单相：单相：单相：单相：U U1N 1N，一次侧电压，一次侧电压，一次侧电压，一次侧电压，U U2N2N，二次侧空载时的电压，二次侧空载时的电压，二次侧空载时的电压，二次侧空载时的电压三相：三相：三相：三相：U U1N1N、U U2N2N，一次、二次侧的线电压，一次、二次侧的线电压，一次、二次侧的线电压，一次、二次侧的线电压 额定电流额定电流额定电流额定电流 I I1N1

41、N、I I2N2N 变压器满载运行时，一次、二次侧绕组允许的变压器满载运行时，一次、二次侧绕组允许的变压器满载运行时，一次、二次侧绕组允许的变压器满载运行时，一次、二次侧绕组允许的电流值。电流值。电流值。电流值。单相：一次、二次侧绕组允许的电流值单相：一次、二次侧绕组允许的电流值单相：一次、二次侧绕组允许的电流值单相：一次、二次侧绕组允许的电流值三相：一次、二次侧绕组线电流三相：一次、二次侧绕组线电流三相：一次、二次侧绕组线电流三相：一次、二次侧绕组线电流 额定容量额定容量额定容量额定容量 SN SN 传送功率的最大实力。传送功率的最大实力。传送功率的最大实力。传送功率的最大实力。单相：单相：

42、单相：单相：三相：三相：三相：三相：容量容量容量容量 S SN N 输出功率输出功率输出功率输出功率 P P2 2 一次侧输入功率一次侧输入功率一次侧输入功率一次侧输入功率 P P1 1 输出功率输出功率输出功率输出功率 P P2 2留意：变压器几个功率的关系（单相）留意：变压器几个功率的关系（单相）留意：变压器几个功率的关系（单相）留意：变压器几个功率的关系（单相）效率效率效率效率容量：容量：一次侧输入功率：一次侧输入功率：输出功率：输出功率：变压器运行变压器运行时的功率取时的功率取决于负载的决于负载的性质性质2)2)2)2)额定值额定值额定值额定值 运用时，变更滑动端的位置，便可得到不同的

43、运用时，变更滑动端的位置，便可得到不同的运用时，变更滑动端的位置，便可得到不同的运用时，变更滑动端的位置，便可得到不同的输出电压。试验室中用的调压器就是依据此原理输出电压。试验室中用的调压器就是依据此原理输出电压。试验室中用的调压器就是依据此原理输出电压。试验室中用的调压器就是依据此原理制作的。留意：一次、二次侧千万不能对调运用，制作的。留意：一次、二次侧千万不能对调运用，制作的。留意：一次、二次侧千万不能对调运用，制作的。留意：一次、二次侧千万不能对调运用，以防变压器损坏。因为以防变压器损坏。因为以防变压器损坏。因为以防变压器损坏。因为N N变小时，磁通增大，电流变小时，磁通增大，电流变小时

44、，磁通增大，电流变小时，磁通增大，电流会快速增加。会快速增加。会快速增加。会快速增加。5.4.4 5.4.4 5.4.4 5.4.4 特殊变压器特殊变压器特殊变压器特殊变压器1.1.自耦变压器自耦变压器ABP+1.二次侧不能短路，二次侧不能短路，二次侧不能短路，二次侧不能短路，以防产生过流；以防产生过流；以防产生过流；以防产生过流；2.2.铁心、低压绕组的铁心、低压绕组的铁心、低压绕组的铁心、低压绕组的 一端接地，以防在一端接地，以防在一端接地，以防在一端接地，以防在 绝缘损坏时，在二绝缘损坏时，在二绝缘损坏时，在二绝缘损坏时，在二次侧出现高压。次侧出现高压。次侧出现高压。次侧出现高压。运用留

45、意事项：运用留意事项：运用留意事项：运用留意事项：电压表电压表被测电压被测电压=电压表读数电压表读数 N1/N22.2.电压互感器电压互感器 实现用低量程的电压表测量高电压实现用低量程的电压表测量高电压实现用低量程的电压表测量高电压实现用低量程的电压表测量高电压VR N1（匝数多（匝数多）保险丝保险丝 N2（匝数少（匝数少）u（被测电压）（被测电压）电流表电流表被测电流被测电流=电流表读数电流表读数 N2/N11.二次侧不能开路，二次侧不能开路，二次侧不能开路，二次侧不能开路，以防产生高电压；以防产生高电压；以防产生高电压；以防产生高电压；2.2.二次侧接地，以防二次侧接地，以防二次侧接地，以

46、防二次侧接地，以防在绝缘损坏时，在在绝缘损坏时，在在绝缘损坏时，在在绝缘损坏时，在二次侧出现过压。二次侧出现过压。二次侧出现过压。二次侧出现过压。运用留意事项：运用留意事项：运用留意事项：运用留意事项：3.3.电流互感器电流互感器实现用低量程的电流表测量大电流实现用低量程的电流表测量大电流实现用低量程的电流表测量大电流实现用低量程的电流表测量大电流（被测电流）（被测电流）N N1 1（匝数少（匝数少（匝数少（匝数少）N N2 2（匝数多（匝数多（匝数多（匝数多）ARi1i2副边不允许开路。缘由如下：副边不允许开路。缘由如下：副边不允许开路。缘由如下：副边不允许开路。缘由如下：1 1、电流互感器

47、一、电流互感器一、电流互感器一、电流互感器一次被测电流磁势次被测电流磁势次被测电流磁势次被测电流磁势I1N1I1N1在铁芯产生磁通在铁芯产生磁通在铁芯产生磁通在铁芯产生磁通11；2 2、电、电、电、电流互感器二次测量仪表电流磁势流互感器二次测量仪表电流磁势流互感器二次测量仪表电流磁势流互感器二次测量仪表电流磁势I2N2I2N2在铁芯产生在铁芯产生在铁芯产生在铁芯产生磁通磁通磁通磁通22；3 3、电流互感器铁芯合磁通：、电流互感器铁芯合磁通：、电流互感器铁芯合磁通：、电流互感器铁芯合磁通：=1 =1+2+2；4 4、因为、因为、因为、因为11、22方向相反，大小相等，方向相反，大小相等，方向相反

48、，大小相等，方向相反，大小相等，相互抵消，所以相互抵消，所以相互抵消，所以相互抵消，所以 =0 =0；5 5、若二次开路，即、若二次开路，即、若二次开路，即、若二次开路，即 I2 I2=0=0，则：，则：，则：，则：=1=1，电流互感器铁芯磁通很强，电流互感器铁芯磁通很强，电流互感器铁芯磁通很强，电流互感器铁芯磁通很强，饱和，铁心发热，烧坏绝缘，产生漏电饱和，铁心发热，烧坏绝缘，产生漏电饱和，铁心发热，烧坏绝缘，产生漏电饱和，铁心发热，烧坏绝缘，产生漏电6 6、若二次开路，即、若二次开路，即、若二次开路，即、若二次开路，即 I2=0 I2=0，则：，则：，则：，则：=1=1，在在在在电流互感器

49、二次线圈电流互感器二次线圈电流互感器二次线圈电流互感器二次线圈N2N2中产生很高的感生电势中产生很高的感生电势中产生很高的感生电势中产生很高的感生电势e e，在电流互感器二次线圈两端形成高压，危及操，在电流互感器二次线圈两端形成高压，危及操，在电流互感器二次线圈两端形成高压，危及操，在电流互感器二次线圈两端形成高压，危及操作人员生命平安；作人员生命平安；作人员生命平安；作人员生命平安；7 7、电流互感器二次线圈一端、电流互感器二次线圈一端、电流互感器二次线圈一端、电流互感器二次线圈一端接地，就是为了防止高压危急而实行的爱护措施；接地，就是为了防止高压危急而实行的爱护措施；接地，就是为了防止高压危急而实行的爱护措施；接地，就是为了防止高压危急而实行的爱护措施；因此，电流互感器副边回路中不许接熔断器，也因此，电流互感器副边回路中不许接熔断器，也因此，电流互感器副边回路中不许接熔断器，也因此，电流互感器副边回路中不许接熔断器，也不允许在运行时未经旁路就拆下电流表、继电器不允许在运行时未经旁路就拆下电流表、继电器不允许在运行时未经旁路就拆下电流表、继电器不允许在运行时未经旁路就拆下电流表、继电器等设备等设备等设备等设备S S