项目四---磁路和变压器应用ppt课件.ppt

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1、项目四项目四 磁路和变压器应用磁路和变压器应用知识要点知识要点磁场、电流的磁效应和磁场的主要物理量磁场、电流的磁效应和磁场的主要物理量 1磁路的基本电磁关系磁路的基本电磁关系 2变压器的组成、主要技术参数和基本工作原理变压器的组成、主要技术参数和基本工作原理 3城市轨道交通使用干式变压器城市轨道交通使用干式变压器 4机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社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

2、特性和绕组的同极性端，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；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.掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用；掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用；掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用；掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用；4 4.了解三相电压的变换方法；了解三相电压的变换方法；了解三相电压的变换方法；了解三相电压的变换方法；5.5.了解电磁铁的基本工作原理及其应用知识。了解电磁铁的基本工作原理及其应用知识。了解电磁铁的基本工作原理及其应用知识。了解电磁铁的基本工作原理及其应用知识。1.1.理解磁场的

3、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知识及磁路的基本定律，会分析计算交流铁基本知识及磁路的基本定律，会分析计算交流铁基本知识及磁路的基本定律，会分析计算交流铁基本知识及磁路的基本定律，会分析计算交流铁心线圈电路；心线圈电路；心线圈电路；心线圈电路；学习目的与要点机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社任务一任务一 磁路的基本知识磁路的基本知识机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社n知识目标：掌握磁场的基本物理量 n技能目标：v能分清楚磁

4、场中各基本物理量的关系，能用磁路定律定量和定性地分析问题教学目标教学目标机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社教学内容教学内容（一）磁场的基本概念（二）磁性材料（三）磁路基本定律机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社复习提问复习提问你听说过磁悬浮列车吗？你听说过磁悬浮列车吗？还记得磁场的基本知识吗？机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社新新 课课 导导 入入情景模拟：情景模拟：SANYSANY车间中的自动永磁起重器车间中的自动永磁起重器 自动永磁起重器由于体积大，组合方便，使用简单，多用于一些大自动永磁起重器由于体积大，组合方便，使用简单，

5、多用于一些大型钢板的起吊。自动永磁起重器的优点如下：型钢板的起吊。自动永磁起重器的优点如下：1.1.适用于搬运大型钢板、形状不规则的钢板、重型锻件和铸件。适用于搬运大型钢板、形状不规则的钢板、重型锻件和铸件。2.2.磁路和卸料机构设计独特，通过主钩的升降控制起重器磁路开关磁路和卸料机构设计独特，通过主钩的升降控制起重器磁路开关状态。状态。3.3.磁路处于磁路处于“关关”状态时起重器对外没有磁性，为卸料状态；磁路状态时起重器对外没有磁性，为卸料状态；磁路处于处于“开开”状态时起重器吸力面表现为强磁，为吸料状态。状态时起重器吸力面表现为强磁，为吸料状态。机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机

6、械工业出版社任务一、磁路的基本知识 工程应用工程应用实际中，大量的电气设备都含有线圈实际中，大量的电气设备都含有线圈和铁心。当绕在铁芯上的线圈通电后，铁芯就会被磁化而和铁心。当绕在铁芯上的线圈通电后，铁芯就会被磁化而形成铁芯磁路，磁路又会影响线圈的电路。因此，电工技形成铁芯磁路，磁路又会影响线圈的电路。因此，电工技术不仅有电路问题，同时也有磁路问题术不仅有电路问题，同时也有磁路问题。常用常用电气设备铁芯示意图中红色虚线表示磁路中的工作电气设备铁芯示意图中红色虚线表示磁路中的工作主磁通的路径；紫色虚线表示通过空气闭合的极少部分漏主磁通的路径；紫色虚线表示通过空气闭合的极少部分漏磁通。磁通。新课讲

7、解新课讲解机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社（一）（一）.磁路的基本物理量磁路的基本物理量ui磁通磁通 线圈通电后使铁芯磁化，线圈通电后使铁芯磁化，形成铁芯磁路。形成铁芯磁路。通过磁路横截面的磁力通过磁路横截面的磁力线总量线总量称为称为磁通磁通，用，用“”来表示。单位是韦伯来表示。单位是韦伯 WbWb。均匀均匀磁场中，磁通磁场中，磁通等于磁感应强度等于磁感应强度B B与垂直于磁场方与垂直于磁场方向的面积向的面积S S的乘积，即：的乘积，即：磁通是标量。磁通是标量。其大小反映了与磁场相垂直的某个截面上其大小反映了与磁场相垂直的某个截面上的磁场强弱情况。的磁场强弱情况。磁通的

8、国际单位制中还有较小的单位称为磁通的国际单位制中还有较小的单位称为麦克斯韦麦克斯韦 MxMx，韦伯和麦克斯韦之间的换算关系为：，韦伯和麦克斯韦之间的换算关系为：1Wb=108Mx(1)磁通机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社(2)磁感应强度 磁感应强度是磁感应强度是表征磁场中某点强弱和方向表征磁场中某点强弱和方向的物理量。的物理量。用大写字母用大写字母“B B”表示。表示。B B是矢量，是矢量，B B的方向就是置于磁场的方向就是置于磁场中该点小磁针中该点小磁针N N极的指向。匀强磁场中，极的指向。匀强磁场中，B B的大小可用载流的大小可用载流导体在磁场中所受到的电磁力来定义

9、。即：导体在磁场中所受到的电磁力来定义。即：上式中，电磁力上式中，电磁力F F的单位是牛顿的单位是牛顿NN、电流的单位是安、电流的单位是安培培AA、导体的有效长度、导体的有效长度(与磁场方向相垂直方向的长度投与磁场方向相垂直方向的长度投影影)单位是米单位是米mm时，磁感应强度时，磁感应强度B B的单位是特斯拉的单位是特斯拉TT。由由=BS=BS可知，匀强磁场中某截面可知，匀强磁场中某截面S S上上B B值越大，穿过该值越大，穿过该截面上的磁力线总量越多。因此，磁感应强度也常称为磁通截面上的磁力线总量越多。因此，磁感应强度也常称为磁通密度。磁感应强度的国际单位制中还有较小的单位高斯密度。磁感应强

10、度的国际单位制中还有较小的单位高斯GsGs，特斯拉和高斯之间的换算关系为：，特斯拉和高斯之间的换算关系为：1T=104Gs机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 磁导率是反映自然界磁导率是反映自然界物质导磁能力物质导磁能力的物理量，用希腊的物理量，用希腊字母字母“”表示表示 。物质的种类很多，且导磁能力也各不相。物质的种类很多，且导磁能力也各不相同，为了有效地区别它们各自的导磁能力，我们引入一个同，为了有效地区别它们各自的导磁能力，我们引入一个参照标准参照标准真空的磁导率真空的磁导率0:0:自然界中各种物质的磁导率均与真空的磁导率相比，可自然界中各种物质的磁导率均与真空的磁导

11、率相比，可得到不同的比值，我们把这个比值称为得到不同的比值，我们把这个比值称为相对磁导率相对磁导率，用，用“r r”表示，即：表示，即：显然，相对磁导率无量纲，其值越大，表明该类物质的显然，相对磁导率无量纲，其值越大，表明该类物质的导磁性能越好；反之，导磁性能越差。导磁性能越好；反之，导磁性能越差。(3)磁导率机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 根据相对磁导率r值的不同，自然界的物质大致可分为两大类：1）非磁性物质 如空气、塑料、铜、铝、橡胶等。这些物质的导磁能力很差，磁导率均与真空的磁导率非常接近，它们的相对磁导率均约等于1。非磁性物质的磁导率可认为是常量。如铁、镍、钴

12、、钢及其合金等。这些物质的导磁能力非常强，其磁导率一般为真空的几百、几千乃至几万、几十万倍。如铸铁，其相对磁导率r200400；铸钢的相对磁导率r5002200；硅钢的r700010000；坡莫合金的r20000200000。显然，铁磁物质的磁导率不是常量，而是一个范围，即随外部条件变化。铁磁性物质的相对磁导率大大于1。2)铁磁性物质机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社(4)磁场强度 磁场强度也是磁场强度也是表征磁场中某点强弱和方向的物理量表征磁场中某点强弱和方向的物理量，用，用大写字母大写字母“H H”表示。表示。H H也是矢量，也是矢量，H H的方向也是置于磁场的方向也

13、是置于磁场中该点小磁针中该点小磁针N N极的指向。极的指向。磁场强度和磁磁场强度和磁感应强度有何感应强度有何区别和联系？区别和联系？磁感应强度是描述磁路磁感应强度是描述磁路介质介质的磁场的磁场某点强弱和方向的物理量，某点强弱和方向的物理量，与介质的导磁率有关；磁场强度与介质的导磁率有关；磁场强度是描述是描述电流的磁场电流的磁场强弱强弱和方向的物理量，与介质的导磁率无关。它和方向的物理量，与介质的导磁率无关。它们之间的联系为：们之间的联系为：磁场强度磁场强度H H的单位有安每米和安每厘米，二者之间的换的单位有安每米和安每厘米，二者之间的换算关系为：算关系为：1A/m=10-2A/cm课堂提问课堂

14、提问机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社（二）.磁路欧姆定律 交流铁芯线圈磁路通常由交流铁芯线圈磁路通常由硅钢片叠压制成，导磁率很高。硅钢片叠压制成，导磁率很高。当套在铁芯上的线圈通电后，当套在铁芯上的线圈通电后，铁芯迅速被磁化，成为一个人铁芯迅速被磁化，成为一个人为为集中的强磁场集中的强磁场。ui磁路部分磁路部分电路部分电路部分交流铁芯线圈示意图 电流通过电流通过N N匝线圈所形成的磁匝线圈所形成的磁动势用动势用Fm=NIFm=NI表示，磁路对表示，磁路对磁通所呈现的阻碍作用用磁阻磁通所呈现的阻碍作用用磁阻RmRm表示，磁动势、磁通和磁阻表示，磁动势、磁通和磁阻三者之间的

15、关系可表述为：三者之间的关系可表述为：磁路欧姆定律 磁路欧姆定律中的磁阻磁路欧姆定律中的磁阻RmRm与磁导率与磁导率有关，因此对铁有关，因此对铁芯磁路来讲是一个变量，定量计算很复杂，因此没有电路欧芯磁路来讲是一个变量，定量计算很复杂，因此没有电路欧姆定律应用得那么广泛，通常只用来定性分析磁路的情况。姆定律应用得那么广泛，通常只用来定性分析磁路的情况。机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社磁路和电路的比较（一）磁路和电路的比较（一）磁磁路路电电路路磁通磁通INR+_EI磁压降磁压降磁动势磁动势电动势电动势电流电流电压降电压降U机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出

16、版社磁路与电路的比较磁路与电路的比较(二二)基本定律基本定律 磁阻磁阻磁感应磁感应强度强度安培环路安培环路定律定律磁磁 路路IN欧姆定律欧姆定律电阻电阻电流电流强度强度基尔霍夫基尔霍夫电压定律电压定律基尔霍夫基尔霍夫电流定律电流定律电电 路路R+_EI机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社铁磁材料内部往往有相邻的几百个分子电流铁磁材料内部往往有相邻的几百个分子电流圈流向一致，这些分子电流产生的磁场叠加圈流向一致，这些分子电流产生的磁场叠加起来，就形成了一个个天然的小磁性区域起来，就形成了一个个天然的小磁性区域磁畴。不同铁磁物质内部磁畴的数量不同。磁畴。不同铁磁物质内部磁畴的数

17、量不同。通常情况下，铁磁材通常情况下，铁磁材料内部的磁畴排列料内部的磁畴排列杂杂乱无章乱无章，其，其磁性相互磁性相互抵消抵消，因此对外不显，因此对外不显示磁性。示磁性。铁磁材料之所以具有高导磁性。是因为在其铁磁材料之所以具有高导磁性。是因为在其内部具有一种特殊的物质结构内部具有一种特殊的物质结构磁畴磁畴。这些这些磁畴相当于一个个小磁铁。磁畴相当于一个个小磁铁。磁畴是怎磁畴是怎么形成的么形成的？显然，磁畴是由分子电流产生的显然，磁畴是由分子电流产生的。(1)高导磁性有外磁场作用时磁畴在外界磁场的作磁畴在外界磁场的作用下，均发生用下，均发生归顺性归顺性转向转向，使得铁磁材料，使得铁磁材料内部形成一

18、个很强的内部形成一个很强的附加磁场附加磁场。（三）.铁磁物质的磁性能课堂提问课堂提问机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社磁滞回线中磁滞回线中H H为零时为零时B B并不为零并不为零 的现象的现象说明铁磁材料具有说明铁磁材料具有剩磁性剩磁性。BH0cba起始磁化曲线起始磁化曲线oaoa段是段是线性段线性段ab段是上升段bcbc段是磁化曲线的段是磁化曲线的膝部膝部C点以后是饱和段起始磁化曲线反映了什么？起始磁化曲线的起始磁化曲线的abab段反映了铁磁材料的段反映了铁磁材料的高导磁性高导磁性；c c点点以后说明铁磁材料具有以后说明铁磁材料具有磁饱和性磁饱和性。磁滞回线中磁滞回线中

19、B B的变化的变化总是落后于总是落后于H H的变化的变化说明铁磁材料具有说明铁磁材料具有磁磁滞性滞性。铁磁材料反复磁化一铁磁材料反复磁化一周所构成的曲线称为周所构成的曲线称为磁滞回线磁滞回线。（2）铁磁材料的磁饱和性、磁滞性和剩磁性机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社软磁材料具有磁导率很高、易磁化、易去磁的显著特点，适用于制作各种电机、电器的铁心。软磁材料（四）、铁磁材料的分类和用途 铁磁材料根据工程上用途的不同可以分为三大类：硬磁材料的磁导率不太高、但一经磁化能保留很大剩磁且不易去磁，适用于制作各种永久磁体。硬磁材料矩磁材料磁导率极高、磁化过程中只有正、负两个饱和点，适用

20、于制作各类存储器中记忆元件的磁芯。矩磁材料BH0软磁性材料磁滞回线包围的面积很小。BH0硬磁性材料磁滞回线包围的面积很宽大。BH0机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社（五）.铁芯损耗 根据电流的热效应原理，根据电流的热效应原理，涡流通过铁芯时将使铁芯发热，涡流通过铁芯时将使铁芯发热，显然涡流增加设备绝缘设计的显然涡流增加设备绝缘设计的难度，涡流严重时会造成设备难度，涡流严重时会造成设备的烧损。的烧损。在交变磁场作用下，整块铁芯中产生的旋涡状感应电流称为涡流。涡流对电涡流对电气设备有气设备有何影响？何影响？为减小涡流损耗，常用硅钢片叠压制成电机电器的铁芯。(1)磁滞损耗 铁磁

21、材料反复磁化时，内部磁畴的极性取向随着外磁场的交变来回翻转，在翻转的过程中，由于磁畴间相互摩擦而引起的能量损耗称为磁滞损耗。磁滞损耗使铁芯发热。(2)涡流损耗机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 主磁通原理告诉我们主磁通原理告诉我们:只要外加电压有效值及电源频只要外加电压有效值及电源频只要外加电压有效值及电源频只要外加电压有效值及电源频率不变，铁芯中工作主磁通最大值率不变，铁芯中工作主磁通最大值率不变，铁芯中工作主磁通最大值率不变，铁芯中工作主磁通最大值m m m m也将维持不变。也将维持不变。也将维持不变。也将维持不变。（六）.主磁通原理ui 对交流铁芯线圈而言，设工作主

22、磁通为：可得：交变磁通穿过线圈时，在线圈中感应电压，其值为：主磁通原理机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社练一练：一一个个有有铁铁心心的的线线圈圈，接接在在交交流流 220 220 V V、50 50 Hz Hz 的的电电源源上上，若若要要使使铁铁心心中中产产生生磁磁通通的的最最大大值值为为 0.002 0.002 WbWb，问问铁铁心心上上的的线线圈圈至至少少应应绕多少匝？绕多少匝？机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社解 根据公式机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 上题中如果铁心上的线圈只绕 100 匝，其他不变，通电后会产生什么

23、后果？线线圈圈只只绕绕了了 100 100 匝匝，磁磁通通将将远远远远超超过过了了规规定定的的最最大大值值。根根据据磁磁化化曲曲线线可可知知线线圈圈中中的的电电流流将将远远远远超超过过正正常值，线圈通电后可能会被烧坏。常值，线圈通电后可能会被烧坏。你想好了吗？机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社你能说出根据导磁你能说出根据导磁性能的不同自然界性能的不同自然界中物质的分类吗？中物质的分类吗？你会做吗？您能很快说出磁场几您能很快说出磁场几个物理量的单位吗？个物理量的单位吗？能否说出能否说出B B和和H H的区别的区别和联系？和联系？磁通磁通、导磁率、导磁率、磁感、磁感应强度应强

24、度B B和磁场强度和磁场强度H H分别表分别表征了磁路的哪些特征？征了磁路的哪些特征？铁磁物质具有哪些磁铁磁物质具有哪些磁性能？铁芯中存在哪些性能？铁芯中存在哪些损耗？铜和铝能被磁损耗？铜和铝能被磁 化吗化吗？根据工程上用途的根据工程上用途的不同？铁磁性材料不同？铁磁性材料可分为几类？能否可分为几类？能否说出它们的特点和说出它们的特点和用途？用途？机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社1 1、磁场的基本物理量、磁场的基本物理量2 2、磁性材料具有高导磁性、磁饱和性、磁滞性。、磁性材料具有高导磁性、磁饱和性、磁滞性。磁滞会产生损耗并导致铁心发热。磁滞会产生损耗并导致铁心发热。3

25、 3、磁路的基本定律、磁路的基本定律U U E E =4.44 4.44 f f N N mm机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社任务二任务二 变压器的用途、结构变压器的用途、结构 与工作原理与工作原理 机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社知识目标：v 了解变压器的结构，掌握变压器的工作了解变压器的结构，掌握变压器的工作原理原理。技能目标：v 能解释日常生产生活中变压器的常见现能解释日常生产生活中变压器的常见现象象。教学目标教学目标机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社教学内容教学

26、内容（一）变压器的用途（二）变压器的结构（三）变压器的原理机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社磁路的欧姆定律？磁路的基本物理量有哪些？课前复习课前复习机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社右图是日常生活中比较常见的三相电力变压器本节课主要讨论电力变压器的基本结构和工作原理。新新 课课 导导 入入机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社新新 课课 讲讲 解解任务二任务二 变压器的基本结构和工作原理变压器的基本结构和工作原理（一）变压器的用途 变压器是一种将交流电压升高或降低，又能保持频率不便的静止电气设备。输送同样功率的电能时，电压越高，电流

27、就越小，输送线路上的功率损耗也就越小，输电线的截面积可以减少，这样可以节省金属导线的用量。因此，发电厂必须用电力变压器将电压升高，才能将大量的电能送往远处的用电地区。机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社变压器的分类变压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

28、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机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社（二）.变压器的基本结构u1i10AX N1N2u20axS用硅钢片叠压制成的变压器铁芯。与电源相接的一次侧绕组。|ZL|与负载相接的二次侧绕组。变压器的主体结构是由铁芯和绕组两大部分构成的。变压器的绕组与绕组之间、绕组与铁芯之间均相互绝缘。机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社u20AXaxS|ZL|（三）.变压器的工作原理u1i10 N1N21、变压器的空载运行与变换

29、电压原理 交变的磁通穿过N1和N2时，分别在两个线圈中感应电压：计算它们的比值：有：显然，改变线圈绕组的匝数即可实现电压的变换。且k1时为降压变压器；k1时为升压变压器。变压比，简称变比机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社AX|ZL|axN2SN1u2u1i1 2、变压器的有载运行与变换电流原理变压器负载运行时，一次侧电流由i0变为i1，二次侧产生负载电流i2，而电压u20相应变为u2。变压器负载运行时，二次侧电流i2产生副边磁动势I2N2，该磁动势对I0N1起削弱作用。i2 根据主磁通原理，只要电源电压和频率不变，铁芯中的工作主磁通的数值将维持不变。因此，原边电流i0 相

30、应增大为i1，原边磁动势也增大为I1N1，增大的部分恰好与二次侧磁动势相平衡。此时的磁动势方程式为：机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 磁动势平衡方程式告诉我们：变压器二次测电流i2的大小是由负载决定的，但二次侧的能量来源于一次侧，两侧电路并没有直接的电的联系，而是通过磁耦合把能量从原边传递到副边。由上式可得：变压器铁芯的导磁率很高，因此满足工作主磁通需要的磁动势I0N1很小，和I1N1相比可忽略不计，所以磁动势平衡方程式又可改为：变压器在能量传递的过程中损耗很小，因此一次侧和二次侧的容量近似相等，有：变流比能量传递过程中，变压器在变换电压的同时也变换了电流。机械工业出版

31、社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社3、变压器的阻抗变换作用AX|ZL|axN2SN1u2u1i1 i2 设变压器副边所接负载为|ZL|，原边等效输入阻抗为|Z1|，则有：将变压器的变压比公式和变流比公式代入上式得：上式告诉我们：只要改变变压器的匝数比，即可获得合适的二次侧对一次侧的反射阻抗|Z1|。式中k2称为负载阻抗折算到一次侧时的变换系数。机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社已知某收音机输出变压器的原边匝数为600，副边匝数为30，原边原来接有16的扬声器。现因故要改接成4扬声器，问输出变压器的匝数N2应改为多少？收音机电路中，输出变压器所起的作用是：让扬声器

32、阻抗与晶体管的输出端阻抗匹配，以使负荷上获得最大功率，从而驱动喇叭振动发出声音。收音机原阻抗变换系数为：反射阻抗：改换成4扬声器后：机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社练一练：有一台降压变压器，一次绕组电压为 220 V，二次绕组电压为 110 V，一次绕组为 2200 匝，若二次绕组接入阻抗为 10 W 的阻抗，问变压器的变比、二次绕组匝数，一次、二次绕组中电流各为多少?机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社解 变压器变比为二次绕组匝数为二次绕组电流为一次绕组电流为机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 变压器输出电压u2随负载电流 i

33、2变化的关系称为它的外特性，即：u2U2Ni2I2N0cos(-2)=0.8超前超前cos2=1cos2=0.8滞后滞后3.变压器的外特性u2f（i2）外特性可用右图所示曲线描述。(1)负载为纯电阻性质时，cos=1，输出电压u2随负载电 流i2的增加略有下降；结论结论负载的功率因数对变压器的外特性影响很大。(2)负载为感性时，u2随i2的增加下降的程度加大；(3)负载为容性时，输出特性曲线呈上翘状态，说明u2随 i2的增加反而加大。机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 变压器外特性变化的程度，可以用电压调整率U%来表示。电压调整率定义为：变压器由空载到额定I2N满载时，副

34、边输出电压u2的变化程度。4.电压调整率 电压调整率反映了变压器运行时输出电压的稳定性，是变压器的主要性能指标之一。机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社为减少涡流损耗，铁心为减少涡流损耗，铁心为减少涡流损耗，铁心为减少涡流损耗，铁心一般由导磁钢片叠成。一般由导磁钢片叠成。一般由导磁钢片叠成。一般由导磁钢片叠成。变压器的损耗包括两部分：变压器的损耗包括两部分：变压器的损耗包括两部分：变压器的损耗包括两部分：铜损铜损铜损铜损 (P PCuCu)：绕组导线电阻的损耗。绕组导线电阻的损耗。绕组导线电阻的损耗。绕组导线电阻的损耗。涡流损耗：交变磁通在铁心中产生的感涡流损耗：交变磁通在

35、铁心中产生的感涡流损耗：交变磁通在铁心中产生的感涡流损耗：交变磁通在铁心中产生的感 应电流应电流应电流应电流(涡流涡流涡流涡流)造成的损耗。造成的损耗。造成的损耗。造成的损耗。磁滞损耗：磁滞现象引起铁心发热，造磁滞损耗：磁滞现象引起铁心发热，造磁滞损耗：磁滞现象引起铁心发热，造磁滞损耗：磁滞现象引起铁心发热，造 成的损耗。成的损耗。成的损耗。成的损耗。铁损铁损铁损铁损(P PFeFe)：变压器的效率为变压器的效率为变压器的效率为变压器的效率为一般一般一般一般 95959595%,负载为额定负载的负载为额定负载的负载为额定负载的负载为额定负载的(50(50(50(5075)%75)%时，时，时，

36、时，最大。最大。最大。最大。输出功率输出功率输出功率输出功率输入功率输入功率输入功率输入功率5.变压器的损耗和效率机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社5.变压器的损耗和效率变压器的损耗有铁耗和铜耗：变压器工作时由于主磁通不变，因此铁损耗也基本维持不变，通常称铁耗为不变损耗；铜耗随负载电流变化，称为可变损耗。变压器的效率是指变压器的输出功率P2与输入功率P1的比值，通常百分数表示，即：机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社变压器没有旋转部分，因此效率比较高。控制装置中的小型电源变压器的效率通常在80%以上；电力变压器的效率一般可达95%以上。变压器在运行中需

37、注意，并非运行在额定负载时效率最高。实践证明，变压器所带负载为满载的70%左右时效率最高。因此，应根据负载情况采用最好的运行方式。譬如控制变压器运行台数，投入适当容量的变压器等，以使变压器能够处在高效率情况下运行。机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社变压器的结构变压器的结构变压器的工作原理变压器的工作原理机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社任务三任务三 城市轨道交通牵引供电城市轨道交通牵引供电 系统干式变压器系统干式变压器 机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社知识目标：v了解变压器的常见运行故障了解变压器的常见运行故障 技能目标：v能

38、对常见变压器的故障进行检修能对常见变压器的故障进行检修 教学目标教学目标机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社教学内容教学内容（一）变压器的常见运行故障（二）变压器的检修工艺机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社变压器的结构？变压器的工作原理？课前复习课前复习机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社新新 课课 讲讲 解解（一）城市轨道交通牵引供电系统概述城市轨道交通牵引供电系统概述 在城市轨道交通牵引供电系统中，电能从牵引变电所经馈电线、接触网输送给电动列车，再从电动列车经钢轨回流线(或称轨道回路)流回牵引变电所。由馈电线，接触网、轨道回路及

39、回流线组成的供电网络称为牵引网。机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 习惯上，由于接触轨式是沿线路敷设的与轨道平行的附加轨，故又称第三轨；而采用架空方式时，才称为接触网。城市轨道交通牵引供电系统各部分功能简述如下 1.牵引变电所 供给城市轨道交通一定区域内牵引电能的变电所。2.接触网 经过电动列车的受电设备向电动列车供给电能的导电网（有接触轨方式和架空接触网两种方式）。3.馈电线 从牵引变电所向接触网输送牵引电能的导线。4.回流线 用以供牵引电流返回牵引变电所的导线。5.电分段 为便于检修和缩小事故范围，将接触网分成若干段，称为电分段。6.轨道 列车行走时，利用走行轨作为牵

40、引电流回流的电路。在采用跨座式单轨电动车组时，需沿线路专门敷设单独的回流线。机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社新新 课课 讲讲 解解（二）牵引变电所干式变压器（二）牵引变电所干式变压器1.干式变压器的型号干式变压器的型号如图4-13所示，该型号SGCZ(B)1010/0.4对应含义表示为：三相树脂绝缘、有载调压、低压为箔式线圈、设计序号为10的额定容量为10 kVA，额定电压为04 kV干式变压器。干式变压器的型号机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社新新 课课 讲讲 解解3.干式变压器的性能特点 （1）环氧浇注干式电力变压器的特点 1）整体机械强度好，

41、耐受短路能力强；2）耐受冲击过电压的性能好，基准冲击水平(BIL)值高；3）防潮耐腐性能好，适合恶劣环境下工作；4）可制造大容量的干式变压器；5）局部放电小，运行寿命长；6）可从备用状态立即投入运行，无需预热去潮处理；7）损耗低，过负荷能力强；8）制造经验丰富，运行管理规范。（二）牵引变电所干式变压器（二）牵引变电所干式变压器机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社新新 课课 讲讲 解解3.干式变压器的性能特点 （2）真空浇注工艺类干式电力变压器的特点 1）绝缘薄；2）质量稳定；3）绝缘性能好。（3）SF6气体绝缘干式变压器的特点 SF6气体的特性是无色、无毒、无味，在 600

42、温度下属于稳定的惰性气体。同时它不易燃 烧，不爆炸，绝缘性能好。热容量比变压器油稍 差，但在0.14 MPa以上散热性能好，能完全满足变 压器的散热要求。（二）牵引变电所干式变压器（二）牵引变电所干式变压器机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社几种特殊变压器介绍几种特殊变压器介绍拓展与提高拓展与提高机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社变压器的结构？变压器的工作原理？课前复习课前复习机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社讯号式温度计吸湿计储油柜安全气道油表气体继电器高压套管低压套管分接开关油箱铁芯绕组放油阀门老式电力变压器的结构图1.电力变

43、压器及其用途拓展与提高拓展与提高机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社新式电力变压器的结构图 显然，电力变压器主要也是由铁芯和绕组两大部分构成，另外加上一些外部辅助和保护设备。(1)发电机出口电压一般不太高，因此无法将电能输送到远处。利用变压器变换电压的作用，将发电机出口电压升高，就可达到向远距离输送电能的目的。电力变压器的用途(2)用户不能直接使用传输的高压电。必须利用电力变压器将高压变换为低压配电值，满足各类用户对不同电压的需求。电力系统中，电力变压器的应用十分广泛，电力变压器对电能的经济传输，合理分配和安全使用也都具有十分重要的意义。机械工业出版社机械工业出版社机械工业

44、出版社机械工业出版社定义：定义：把普通双绕组变压器的高压侧绕组和低压侧绕组相串联，即可构成一台自耦变压器，如下图所示。连成自耦变压器实际自耦变压器2.自耦变压器(自耦调压器)实际应用中，自耦变压器只用一个绕组，原绕组匝数较多，原绕组的一部分兼作副绕组。两者之间不仅有磁的耦合，而且还有电的直接联系。普通双绕组变压器AXaxN1N2AN1XaxN2AXaxN1N2机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社u1u2 自耦变压器的工作原理和普通双绕组变压器相同。因此，其变比公式与双绕组变压器一样，即：实验室中单相调压器结构原理图实验室中单相调压器结构原理图实验室中单相调压器结构原理图实验

45、室中单相调压器结构原理图实验室中单相和三相调压器的实物图优点：优点：额定容量相同时，自耦变压器与双绕组变压器相比，其单位容量所消耗的材料少、变压器的体种小、造价低，而且铜耗和铁耗都小，因而效率较高。自耦调压器的特点缺点：缺点：由于原、副边共用一个绕组，因此当高压侧遭受过电压时，会波及低压侧，为避免危险，需在自耦变压器的原、副边都装设避雷器。结论结论自耦调压器不能当作安全变压器来使用。机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社3.电焊变压器 电焊变压器是专供电焊机使用的特殊变压器。工厂和施工工地广泛使用的交流电焊机就是由一个电焊变压器和一个可变电抗器构成的。其中电焊变压器是一个降压

46、变压器。u1u26070Vi2手柄手柄焊钳焊钳2530V工件工件对电焊变压器的要求：空载时要有约为6070V足够大的引弧电压；焊接时要求电压陡降，额定负载下电压约2530V。在焊条与工件相碰不起弧、即副边短路时，短路电流要求不能过大。此外，还要求能够调节焊接电流的大小。变压器变压器电抗器电抗器可动铁心可动铁心u2/Vi2/A07030IN电焊变压器外特性电焊变压器外特性机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 电压互感器和电流互感器又称为仪用互感器，是电力系统中使用的测量设备，其工作原理与变压器基本相同。1.与小量程的标准化电表配合测量高电压、大电流；2.使测量回路与被测回路隔

47、离，以保障人员和设备的安全；3.为各类继电保护和控制系统提供控制信号。4.仪用互感器使用仪用互感器的目的电压互感器产品图电流互感器产品图机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社L1L2N1N2V 电压互感器的原绕组匝数很多，并联于待测电路两端；副绕组匝数较少，与电压表及电度表、功率表、继电器的电压线圈并联。用于将高电压变换成低电压。(1)电压互感器电压互感器示意图电压互感器使用注意事项*电压互感器的副边不允许短路。因为一旦发生短路，副边将产生一个很大的电流，导致原边电流随之激增，由此将烧坏互感器的绕组。*电压互感器的副边应当可靠接地。*电压互感器的副边阻抗不得小于规定值，以减小

48、误差。机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社(2)电流互感器 电流互感器的原绕组线径较粗，匝数少与待测电路负载串联；副绕组线径细且匝数多，与电流表及电度表、功率表、继电器的电流线圈串联。用于将大电流变换为小电流。AN1N2负荷负荷电流互感器示意图电流互感器使用注意事项*电流互感器的副边不允许开路。因其原边电流是由被测电路决定的。正常运行时副边相当于短路，具有强烈的去磁作用，所以铁芯中工作主磁通所需的励磁电流相应很小。若副边开路，原边电流全部成为励磁电流而导致铁芯中工作磁通剧增，致铁芯严重饱和过热而烧损，同时因副绕组匝数很多，又会感应出危险的高电压，危及操作人员和测量设备的安全

49、。*电压互感器的副边应当可靠接地。*副边阻抗不得超过规定值，以免增大误差。机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社5.三相油浸式变压器 油浸式变压器的技术特点 节能使用寿命长运行可靠性高占地面积小 图S9、S10、35KV级低损耗电力变压器图片机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社6.HB系列环形变压器 环形变压器是电子变压器的一大类型，已广泛应用于家电设备和其它技术要求较高的电子设备中，它的主要用途是作为电源变压器和隔离变压器。环形变压器在国外已有完整的系列，广泛应用于计算机、医疗设备、电讯、仪器和灯光照明等方面。我国近十年来环形变压器从无到有，迄今为止已形

50、成相当大的生产规模，除满足国内需求外，还大量出口。国内主要用于家电的音响设备和自控设备以及石英灯照明等方面。机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社7.TDR系列电源变压器 8.JBK6系类机床控制变压器 机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社1 1、三相油浸式变压器的特点、三相油浸式变压器的特点及型号含义及型号含义2 2、组合式变压器系列、组合式变压器系列(美式箱体美式箱体变压器变压器)的特点及型号含义的特点及型号含义3 3、整流变压器、控制变压器的、整流变压器、控制变压器的特点及型号含义特点及型号含义任务小结：任务小结：机械工业出版社机械工业出版社机械工业