第三章电工复习资料.ppt

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1、第第 3 章磁路和变压器章磁路和变压器3.1 磁路及其分析方法磁路及其分析方法3.2 交流铁心线圈电路交流铁心线圈电路3.3 变压器变压器3.4 电磁铁电磁铁退出退出 在电机、变压器及各种铁磁元件中常用在电机、变压器及各种铁磁元件中常用在电机、变压器及各种铁磁元件中常用在电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材料磁性材料磁性材料磁性材料做成一定形状的铁心。铁心的做成一定形状的铁心。铁心的做成一定形状的铁心。铁心的做成一定形状的铁心。铁心的磁导率磁导率磁导率磁导率比周围空气或其比周围空气或其比周围空气或其比周围空气或其它物质的磁导率高的多，它物质的磁导率高的多，它物质的磁导率高的多，它物质的磁导率

2、高的多，磁通的绝大部分经过铁心形磁通的绝大部分经过铁心形磁通的绝大部分经过铁心形磁通的绝大部分经过铁心形成闭合通路，磁通的闭合路径称为成闭合通路，磁通的闭合路径称为成闭合通路，磁通的闭合路径称为成闭合通路，磁通的闭合路径称为磁路磁路磁路磁路。+NIfNSS直流电机的磁路直流电机的磁路直流电机的磁路直流电机的磁路交流接触器的磁路交流接触器的磁路交流接触器的磁路交流接触器的磁路3.1 3.1 3.1 3.1 磁路及其分析方法磁路及其分析方法磁路及其分析方法磁路及其分析方法1 1 1 1、磁感应强度、磁感应强度、磁感应强度、磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度B B B B:表示磁场内

3、某点磁场表示磁场内某点磁场表示磁场内某点磁场表示磁场内某点磁场强弱强弱强弱强弱和和和和方向方向方向方向的物理量。的物理量。的物理量。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与电流的方向之间符合与电流的方向之间符合与电流的方向之间符合右手右手右手右手螺旋定则。螺旋定则。螺旋定则。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)(T)，1 1 1 1T=1Wb/mT=

4、1Wb/mT=1Wb/mT=1Wb/m2 2 2 2 均匀磁场均匀磁场均匀磁场均匀磁场: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，也称磁场，也称磁场，也称磁场，也称匀强磁场匀强磁场匀强磁场匀强磁场。3.1.1 3.1.1 3.1.1 3.1.1 磁场的基本物理量磁场的基本物理量磁场的基本物理量磁场的基本物理量2 2 2 2、磁通、磁通、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 B B方向的面积方向的面积方向的面积方向的面积S S S S中的磁力线总数。中的磁

5、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:如果不是均匀如果不是均匀如果不是均匀如果不是均匀磁场，则取磁场，则取磁场，则取磁场，则取B B B B的平均值。的平均值。的平均值。的平均值。在均匀磁场中在均匀磁场中在均匀磁场中在均匀磁场中 =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直在数值上可以看成为与磁场方向垂直在数值上可以看成为与磁场方向垂直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的单位面积所通过的磁通的单位面积所通过的磁通的单位面积所通过的磁通

6、,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 的单位的单位的单位的单位:韦韦韦韦 伯伯伯伯(WbWbWbWb)1Wb=1V)1Wb=1V)1Wb=1V)1Wb=1Vs s s s3 3 3 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（

7、米（A/m)A/m)A/m)A/m)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：4 4 4 4、磁导率、磁导率、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 的导磁能力的导磁能力的导磁能力的导磁能力。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

8、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）3.1.2 3.1.2 3.1.2 3.1.2 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1 1 1 1、高导磁性、高导磁性、高导磁性、高导磁性 磁性材料的磁性材料的磁性材料的磁性材料的磁导率磁导率磁导率磁导率通常都很高，即通常都很高，即通常都很高，即通常都很高，即 r r r r 1 1 1 1(如坡如坡如坡如坡莫合金，其莫合金，其莫合金，其莫合金，其 r r r r 可达可达可达可达 2 2 2

9、2 101010105 5 5 5)。磁性材料磁性材料磁性材料磁性材料能被强烈能被强烈能被强烈能被强烈的磁化，的磁化，的磁化，的磁化，具有很高的导磁性能。具有很高的导磁性能。具有很高的导磁性能。具有很高的导磁性能。磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。磁性物质的高导磁性被广泛地应用于磁性物质的高导磁性被广泛地应用于磁性物质的高导磁性被广泛地应用于磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备电工设备电工设备电工设备中，中，中，中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁如电机、变压器及各种铁

10、磁元件的线圈中都放有铁如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁心。在这种具有铁心的线圈中通入不太大的励磁电心。在这种具有铁心的线圈中通入不太大的励磁电心。在这种具有铁心的线圈中通入不太大的励磁电心。在这种具有铁心的线圈中通入不太大的励磁电流，便可以产生较大的磁通和磁感应强度。流，便可以产生较大的磁通和磁感应强度。流，便可以产生较大的磁通和磁感应强度。流，便可以产生较大的磁通和磁感应强度。2 2 2 2、磁饱和性、磁饱和性、磁饱和性、磁饱和性磁性物质由于磁化所产磁性物质由于磁化所产磁性物质由于磁化所产磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着外磁生的

11、磁化磁场不会随着外磁生的磁化磁场不会随着外磁生的磁化磁场不会随着外磁场的增强而无限的增强。场的增强而无限的增强。场的增强而无限的增强。场的增强而无限的增强。当当当当外磁场增大到一定程度时，外磁场增大到一定程度时，外磁场增大到一定程度时，外磁场增大到一定程度时，磁化磁场的磁感应强度将趋磁化磁场的磁感应强度将趋磁化磁场的磁感应强度将趋磁化磁场的磁感应强度将趋向某一定值。向某一定值。向某一定值。向某一定值。O OHHB,B,B B B B和和和和 与与与与HH的关系的关系的关系的关系3 3 3 3、磁滞性、磁滞性、磁滞性、磁滞性 磁性材料在交变磁场中反复磁化，其磁性材料在交变磁场中反复磁化，其磁性材

12、料在交变磁场中反复磁化，其磁性材料在交变磁场中反复磁化，其B B B B-H H H H关系曲关系曲关系曲关系曲线是一条回形闭合曲线，称为线是一条回形闭合曲线，称为线是一条回形闭合曲线，称为线是一条回形闭合曲线，称为磁滞回线磁滞回线磁滞回线磁滞回线。磁滞性：磁滞性：磁滞性：磁滞性：磁性材料中磁性材料中磁性材料中磁性材料中磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度B B B B的变化总是的变化总是的变化总是的变化总是滞后于滞后于滞后于滞后于 外磁场变化的性质。外磁场变化的性质。外磁场变化的性质。外磁场变化的性质。OOOOH H H HB B B B B B B Br r r rH H H Hc c

13、 c c剩磁感应强度剩磁感应强度剩磁感应强度剩磁感应强度B B B Br r r r(剩磁剩磁剩磁剩磁)：当线圈中电流减小到零当线圈中电流减小到零当线圈中电流减小到零当线圈中电流减小到零(H H H H=0)=0)=0)=0)时，铁心中的磁感应强度。时，铁心中的磁感应强度。时，铁心中的磁感应强度。时，铁心中的磁感应强度。矫顽磁力矫顽磁力矫顽磁力矫顽磁力H H H Hc c c c：使使使使 B B B B=0=0=0=0 所需的所需的所需的所需的 H H H H 值。值。值。值。*3.1.33.1.33.1.33.1.3 磁路的分析方法磁路的分析方法磁路的分析方法磁路的分析方法磁路的欧姆定律磁

14、路的欧姆定律磁路的欧姆定律磁路的欧姆定律是分析磁路的基本定律。是分析磁路的基本定律。是分析磁路的基本定律。是分析磁路的基本定律。环形线圈如图，其中媒质是均匀的，磁导率为环形线圈如图，其中媒质是均匀的，磁导率为环形线圈如图，其中媒质是均匀的，磁导率为环形线圈如图，其中媒质是均匀的，磁导率为 ，试计算线圈内部的磁通试计算线圈内部的磁通试计算线圈内部的磁通试计算线圈内部的磁通 。解：解：解：解：根据安培环路定律，有：根据安培环路定律，有：根据安培环路定律，有：根据安培环路定律，有：设磁路的平均长度为设磁路的平均长度为设磁路的平均长度为设磁路的平均长度为 l l l l，则有：则有：则有：则有：1.1

15、.1.1.引例引例引例引例S Sx x HHx xI IN N匝匝匝匝式中：式中：式中：式中：F=NIF=NI 为为为为磁通势磁通势磁通势磁通势，由其产生磁通；，由其产生磁通；，由其产生磁通；，由其产生磁通；R Rmm 称为称为称为称为磁阻磁阻磁阻磁阻，表示磁路对磁通的阻碍作用；，表示磁路对磁通的阻碍作用；，表示磁路对磁通的阻碍作用；，表示磁路对磁通的阻碍作用；l l 为磁路的平均长度；为磁路的平均长度；为磁路的平均长度；为磁路的平均长度；S S 为磁路的截面积。为磁路的截面积。为磁路的截面积。为磁路的截面积。2.2.磁路的欧姆定律磁路的欧姆定律磁路的欧姆定律磁路的欧姆定律 若某磁路的磁通为若

16、某磁路的磁通为若某磁路的磁通为若某磁路的磁通为 ，磁通势为磁通势为磁通势为磁通势为F F ，磁阻为磁阻为磁阻为磁阻为R Rmm，则：，则：，则：，则：即有：即有：即有：即有：3.3.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 R4.4.4.4.磁路分析的特点磁路分析的特点磁路分析的特

17、点磁路分析的特点（1 1 1 1）磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相）磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相）磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相）磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。磁路欧姆定律不能直接用来计算，只能用于似。磁路欧姆定律不能直接用来计算，只能用于似。磁路欧姆定律不能直接用来计算，只能用于似。磁路欧姆定律不能直接用来计算，只能用于定性定性定性定性分析分析分析分析；（2 2 2 2）设磁路由）设磁路由）设磁路由）设磁路由不同材料或不同长度和截面积的不同材料或不同长度和截面积的不同材料或不同长度和截面积的不同材料或不同长度和截面积的 n n n n 段组成段组成

18、段组成段组成，则基本公式为：，则基本公式为：，则基本公式为：，则基本公式为：即：即：即：即：3.2 3.2 3.2 3.2 交流铁心线圈电路交流铁心线圈电路交流铁心线圈电路交流铁心线圈电路1 1 1 1、电磁关系、电磁关系、电磁关系、电磁关系 +e e e e+e e +u uN N N Ni i（磁通势）（磁通势）主磁通主磁通主磁通主磁通 ：通过铁心闭合的通过铁心闭合的通过铁心闭合的通过铁心闭合的磁通。磁通。磁通。磁通。漏磁通漏磁通漏磁通漏磁通 ：经过空气或其它经过空气或其它经过空气或其它经过空气或其它非导磁媒质闭合的磁通。非导磁媒质闭合的磁通。非导磁媒质闭合的磁通。非导磁媒质闭合的磁通。线

19、圈线圈线圈线圈铁心铁心铁心铁心2 2、电压电流关系、电压电流关系、电压电流关系、电压电流关系根据根据根据根据KVL:KVL:KVL:KVL:+e ee e u uN Ni i 当当当当 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，其它各电，其它各电，其它各电压、电流、电动势可视作正弦量，压、电流、电动势可视作正弦量，压、电流、电动势可视作正弦量，压、电流、电动势可视作正弦量，则电压、电流关系的则电压、电流关系的则电压、电流关系的则电压、电流关系的相量式相量式相量式相量式为：为：为：为：由于线圈电阻由于线圈电阻由于线圈电阻由于线圈电阻 R R 和漏磁通和漏磁通和漏磁通和漏

20、磁通 较小，其电压降也较较小，其电压降也较较小，其电压降也较较小，其电压降也较小，与主磁电动势小，与主磁电动势小，与主磁电动势小，与主磁电动势 E E 相比可忽略，故有：相比可忽略，故有：相比可忽略，故有：相比可忽略，故有：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：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。3 3 3 3、功率损耗、功率损耗

21、、功率损耗、功率损耗 交流铁心线圈的功率损耗主要有交流铁心线圈的功率损耗主要有交流铁心线圈的功率损耗主要有交流铁心线圈的功率损耗主要有铜损铜损铜损铜损和和和和铁损铁损铁损铁损两种。两种。两种。两种。1.1.1.1.铜损（铜损（铜损（铜损（P P P Pcucucucu）在交流铁心线圈中在交流铁心线圈中在交流铁心线圈中在交流铁心线圈中,线圈电阻线圈电阻线圈电阻线圈电阻R R 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 P P P Pcucucucu 表示。表示。表示。表示。P Pcucu =RIRI2 2式中：式中：式中：式中：R R R R是

22、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 I I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。是线圈中电流的有效值。2.2.2.2.铁损（铁损（铁损（铁损（P P P PFeFeFeFe）在交流铁心线圈中，处于交变磁通下的铁心内的功在交流铁心线圈中，处于交变磁通下的铁心内的功在交流铁心线圈中，处于交变磁通下的铁心内的功在交流铁心线圈中，处于交变磁通下的铁心内的功率损耗称铁损，用率损耗称铁损，用率损耗称铁损，用率损耗称铁损，用 P P P PFeFeFeFe 表示。表示。表示。表示。铁损由铁损由铁损由铁损由磁滞磁滞磁滞磁滞和和和和涡流涡流涡流涡流产生。产生

23、。产生。产生。+u ui i（1 1 1 1）磁滞损耗（）磁滞损耗（）磁滞损耗（）磁滞损耗（P P P Ph h h h）由磁滞所产生的能量损耗称为由磁滞所产生的能量损耗称为由磁滞所产生的能量损耗称为由磁滞所产生的能量损耗称为磁滞损耗（磁滞损耗（磁滞损耗（磁滞损耗（P P P Ph h h h）。）。）。）。磁滞损耗的大小：磁滞损耗的大小：磁滞损耗的大小：磁滞损耗的大小：单位体积内的磁滞损耗正比与单位体积内的磁滞损耗正比与单位体积内的磁滞损耗正比与单位体积内的磁滞损耗正比与磁滞回线的面积和磁场交变的频磁滞回线的面积和磁场交变的频磁滞回线的面积和磁场交变的频磁滞回线的面积和磁场交变的频率率率率f

24、 f f f。O OHHB B 磁滞损耗转化为热能，引起铁心发热。磁滞损耗转化为热能，引起铁心发热。磁滞损耗转化为热能，引起铁心发热。磁滞损耗转化为热能，引起铁心发热。为了减少磁为了减少磁为了减少磁为了减少磁滞损耗，滞损耗，滞损耗，滞损耗，选用选用选用选用磁滞回线狭小磁滞回线狭小磁滞回线狭小磁滞回线狭小的磁性材料制作铁心。变的磁性材料制作铁心。变的磁性材料制作铁心。变的磁性材料制作铁心。变压器和电机中使用的硅钢等材的磁滞损耗较低。压器和电机中使用的硅钢等材的磁滞损耗较低。压器和电机中使用的硅钢等材的磁滞损耗较低。压器和电机中使用的硅钢等材的磁滞损耗较低。(2)(2)涡流损耗（涡流损耗（涡流损耗

25、（涡流损耗（P Pe e）涡流损耗涡流损耗涡流损耗涡流损耗:由涡流所产生的功率损耗。由涡流所产生的功率损耗。由涡流所产生的功率损耗。由涡流所产生的功率损耗。涡流涡流涡流涡流：交变磁通在铁心内产生交变磁通在铁心内产生交变磁通在铁心内产生交变磁通在铁心内产生感应电动势和电流，称为涡流。涡感应电动势和电流，称为涡流。涡感应电动势和电流，称为涡流。涡感应电动势和电流，称为涡流。涡流在垂直于磁通的平面内环流。流在垂直于磁通的平面内环流。流在垂直于磁通的平面内环流。流在垂直于磁通的平面内环流。涡流涡流涡流涡流损耗转化为热能，引起铁损耗转化为热能，引起铁损耗转化为热能，引起铁损耗转化为热能，引起铁心发热。心

26、发热。心发热。心发热。为了减少涡流损耗，铁心为了减少涡流损耗，铁心为了减少涡流损耗，铁心为了减少涡流损耗，铁心用彼此绝缘的钢片叠成，把涡流限用彼此绝缘的钢片叠成，把涡流限用彼此绝缘的钢片叠成，把涡流限用彼此绝缘的钢片叠成，把涡流限制在较小的截面内。制在较小的截面内。制在较小的截面内。制在较小的截面内。铁心线圈交流电路的有功功率为：铁心线圈交流电路的有功功率为：铁心线圈交流电路的有功功率为：铁心线圈交流电路的有功功率为：3.3.1 3.3.1 3.3.1 3.3.1 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

27、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3.3 3.3 3.3 3.3 变压器变压器变压器变压器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

28、，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 一次侧接交一次侧接交流电源，二次流电源，二次侧侧接负载接负载接负载接负载。+1 1i1(i1N1)i1i2(i2N2)2 2i2+e2+e 2+u2 Z Z 根据根据KVLKVL：变压器一次侧等效电路如图：变压器一次侧等效电路如图：+2.2.2.2.电压变换（设加正弦交流电压）电压变换（设加正弦交流电压）电压变换（设加正弦交流电压）电压变换（设加正弦交流电压）由于线圈电阻由于线圈电阻由于线圈电阻由于线圈电阻 R R R R1 1 1 1 和漏磁通和漏磁通和漏磁通和漏磁通 1 1 1 1较小，其电压降也较较小，其电压降也较较

29、小，其电压降也较较小，其电压降也较小，与主磁电动势小，与主磁电动势小，与主磁电动势小，与主磁电动势 E E E E1 1 1 1 相比可忽略，故有：相比可忽略，故有：相比可忽略，故有：相比可忽略，故有：（匝比）匝比）匝比）匝比）K K K K为为为为变比变比变比变比对二次侧，对二次侧，对二次侧，对二次侧，根据根据KVLKVL：结论：当电源电压结论：当电源电压U U U U1 1 1 1一定时，只要改变匝数比，一定时，只要改变匝数比，就能得到不同的输出电压就能得到不同的输出电压U U U U2 2 2 2 。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

30、2+e e2 2+e e 2 2其中，其中，其中，其中，U U U U20202020为变压器为变压器为变压器为变压器空载电压空载电压空载电压空载电压。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A AB BCCX XY YZ Za ab bc cz zy yx x1)1)1)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 A-X B-YB-Y C-ZC-ZX X、Y Y、Z Z：尾端尾端A A、B B、C C：首端首端低压绕组：低压绕组：a-x a-x b-yb-y c-zc-za a、b b、c c：首端首

31、端x x、y y、z 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（1 1）三相变压器）三相变压器）三相变压器）三相变压器Y/YY/Y0 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）三相变压器）三相变压器）三相变压器）三相变压器Y Y0 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、

32、二次侧电流关系一次、二次侧电流关系)由前面分析可得：由前面分析可得：由前面分析可得：由前面分析可得：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：可得：若可得：若可得：若可得：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

33、般情况下：一般情况下：I I0 0 (2-3(2-3)%)%I I1N 1N 很小可很小可忽忽略。略。或或 结论：一次、二次绕阻的电流之比近似等结论：一次、二次绕阻的电流之比近似等于它们匝数比的倒数。于它们匝数比的倒数。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磁势4.4.4.4.阻抗变换阻抗变换阻抗变换阻抗变换（阻抗匹配）（阻抗匹配）（阻抗匹配）（阻抗匹配）由图可知：由图可知：由图可知：由图可知：结论：变压器一次侧的等效阻抗模，为二次侧结论：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所带负载的阻抗模的K K 2 2 倍。倍。+(1)(1)(1)(1

34、)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：R R R R0 0 0 0+解解解解:例例例例1:1:1:1:如图，交流信号源的电动势如图，交流信号源的电动势 E E=120V=120V，内阻内阻 R R 0 0=800=800，负载为扬声器，其等效电阻为负载为扬声器，其等效电阻为R RL L=8=8。要要求求:（1 1）当）当R RL L折算到原边的等效电阻折算到原边的等效电阻 R RL L=R R0 0 时，时，求变压器的匝数比和信号源输出的功率；（求变压器的匝数比和信号源输出的功率；（2 2）当将）当将负载直接与信号源联接时负载直接与信号源联接时,信号源输出

35、多大功率？信号源输出多大功率？信号源的输出功率：信号源的输出功率：信号源的输出功率：信号源的输出功率：（2 2）将负载直接接到信号源上时）将负载直接接到信号源上时）将负载直接接到信号源上时）将负载直接接到信号源上时，输出功率输出功率输出功率输出功率为：为：信号源信号源R0RL+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5.5.5.5.变压器的铭牌和技术数据变压器的铭牌和技术数据变压器的铭牌和技术数据变压器的铭牌和技术数据S L S L 7 7 1000/10 1000/10 变压器额定容量变压器额定容量(KVA)(KVA)设计序号设计序号设计序号设计序号 铝线铝线铝线铝线

36、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)(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 U U U1N1N1N1N、U U U U2N2N2N2N ：变压器二次侧：变压器二次侧：变压器二次侧：变压器二次侧开路开路开路开路（空载空载空载空载）时，一次、二次侧绕组允许的电压值。时，一次、二次侧绕组允许的电压值。时，一次、二次侧绕组允许的电压值。时，一次、二次侧绕组允许的电压值。额定电流额定电流额定电流额定电流I I I I1N1N1N1N、I I I I2N2N

37、2N2N ：变压器满载运行时，一次、二：变压器满载运行时，一次、二：变压器满载运行时，一次、二：变压器满载运行时，一次、二次侧绕组允许的电流值。次侧绕组允许的电流值。次侧绕组允许的电流值。次侧绕组允许的电流值。额定容量额定容量额定容量额定容量S S S SN N N N ：传送功率的最大能力。：传送功率的最大能力。：传送功率的最大能力。：传送功率的最大能力。单相：单相：单相：单相：3.3.2 3.3.2 3.3.2 3.3.2 变压器的外特性变压器的外特性变压器的外特性变压器的外特性 当一次侧电压当一次侧电压当一次侧电压当一次侧电压U U U U1 1和负载功率因数和负载功率因数和负载功率因数

38、和负载功率因数coscoscoscos 2 2保持不变时保持不变时保持不变时保持不变时，二次侧输出电压二次侧输出电压二次侧输出电压二次侧输出电压U U U U2 2和输出电流和输出电流和输出电流和输出电流I I I I2 2的关系，的关系，的关系，的关系，U U U U2 2=f f f f(I I I I2 2)。U U U U20202020：一次侧加额定一次侧加额定一次侧加额定一次侧加额定电压、二次侧电压、二次侧电压、二次侧电压、二次侧开路开路开路开路时，时，时，时，二次侧的输出电压。二次侧的输出电压。二次侧的输出电压。二次侧的输出电压。一般一般一般一般供电系统供电系统供电系统供电系统希

39、望要硬特性（随希望要硬特性（随希望要硬特性（随希望要硬特性（随I I I I2 2 2 2的变化，的变化，的变化，的变化，U U U U2 2 2 2 变化变化变化变化不大），电压变化率约在不大），电压变化率约在不大），电压变化率约在不大），电压变化率约在5%5%5%5%左右。左右。左右。左右。电压变化率：电压变化率：电压变化率：电压变化率：coscoscoscos 2 2=0.8=0.8=0.8=0.8(感性）感性）感性）感性）U U2 2I I2 2U U2020I I2N2Ncoscoscoscos 2 2=1=1=1=1OO3.3.3 3.3.3 3.3.3 3.3.3 变压器的损耗与

40、效率变压器的损耗与效率变压器的损耗与效率变压器的损耗与效率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 P P PCuCuCuCu)：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。涡流损耗涡流损耗涡流损耗涡流损耗磁滞损耗磁滞损耗磁滞损耗磁滞损耗铁损铁损铁损铁损(P P P PFeFeFeFe)：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 95%,95%,95%,95%,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(50-75)%(5

41、0-75)%(50-75)%(50-75)%时，时，时，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+使用时，改变滑动端的位置，便可得到不同的输使用时，改变滑动端的位置，便可得到不同的输使用时，改变滑动端的位置，便可得到不同的输使用时，改变滑动端的位置，便可得到不同的输出电压。实验室中用的调压器就是根据此原理制作出电压。实验室中用的调压器就是根据此原理制作出电压。实验室中用的调压器就是根据此原理制作出电压。实验室中用的调压器就是根据此原理制作的。的。的。的。注意：一次、二次侧千万不能对调使用，注意：一次、二次侧千万不能对调使用，注意：一次、二次侧

42、千万不能对调使用，注意：一次、二次侧千万不能对调使用，以防以防以防以防变压器损坏。变压器损坏。变压器损坏。变压器损坏。3.3.4 3.3.4 3.3.4 3.3.4 特殊变压器特殊变压器特殊变压器特殊变压器1.1.1.1.自耦变压器自耦变压器自耦变压器自耦变压器ABP+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，2.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.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，

43、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，在二次侧出现过压。次侧出现过压。次侧出现过压。次侧出现过压。使用注意事项：使用注意事项：使用注意事项：使用注意事项：2.2.2.2.电流互感器电流互感器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*3.43.43.43.4 电磁铁电磁铁电磁铁电磁铁1.1.1.1.概述概述概述概述 电磁铁是利用通电的铁心线圈吸引衔铁或电磁

44、铁是利用通电的铁心线圈吸引衔铁或电磁铁是利用通电的铁心线圈吸引衔铁或电磁铁是利用通电的铁心线圈吸引衔铁或保持某种机械零件、工件于固定位置的一种电保持某种机械零件、工件于固定位置的一种电保持某种机械零件、工件于固定位置的一种电保持某种机械零件、工件于固定位置的一种电器。当电源断开时电磁铁的磁性消失，衔铁或器。当电源断开时电磁铁的磁性消失，衔铁或器。当电源断开时电磁铁的磁性消失，衔铁或器。当电源断开时电磁铁的磁性消失，衔铁或其它零件即被释放。电磁铁衔铁的动作可使其其它零件即被释放。电磁铁衔铁的动作可使其其它零件即被释放。电磁铁衔铁的动作可使其其它零件即被释放。电磁铁衔铁的动作可使其它机械装置发生联

45、动。它机械装置发生联动。它机械装置发生联动。它机械装置发生联动。2.2.2.2.基本结构基本结构基本结构基本结构 电磁铁由电磁铁由电磁铁由电磁铁由线圈线圈线圈线圈、铁心铁心铁心铁心及及及及衔铁衔铁衔铁衔铁三部分组成，常见的三部分组成，常见的三部分组成，常见的三部分组成，常见的结构如图所示。结构如图所示。结构如图所示。结构如图所示。铁心铁心铁心铁心衔铁衔铁衔铁衔铁衔铁衔铁衔铁衔铁F F F FF F F FF F F FF F F F线圈线圈线圈线圈线圈线圈线圈线圈衔铁衔铁衔铁衔铁铁心铁心铁心铁心线圈线圈线圈线圈铁心铁心铁心铁心3.3.3.3.电磁铁吸力的计算电磁铁吸力的计算电磁铁吸力的计算电磁

46、铁吸力的计算 电磁铁吸力的大小与气隙的截面积电磁铁吸力的大小与气隙的截面积电磁铁吸力的大小与气隙的截面积电磁铁吸力的大小与气隙的截面积S S S S0 0 0 0及气隙中的及气隙中的及气隙中的及气隙中的磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度B B B B0 0 0 0的平方成正比。基本公式如下：的平方成正比。基本公式如下：的平方成正比。基本公式如下：的平方成正比。基本公式如下：式中：式中：式中：式中：B B B B0 0 0 0 的单位是特的单位是特的单位是特的单位是特 斯拉斯拉斯拉斯拉 ；S S S S0 0 0 0 的单位是平方米；的单位是平方米；的单位是平方米；的单位是平方米；F F

47、F F 的单位是牛的单位是牛的单位是牛的单位是牛 顿顿顿顿 （N N N N）。）。）。）。直流电磁铁的吸力：直流电磁铁的吸力：直流电磁铁的吸力：直流电磁铁的吸力：直流电磁铁的吸力依据上述基本公式直接求取。直流电磁铁的吸力依据上述基本公式直接求取。直流电磁铁的吸力依据上述基本公式直接求取。直流电磁铁的吸力依据上述基本公式直接求取。交流电磁铁的吸力：交流电磁铁的吸力：交流电磁铁的吸力：交流电磁铁的吸力：交流电磁铁中磁场是交变的，设交流电磁铁中磁场是交变的，设交流电磁铁中磁场是交变的，设交流电磁铁中磁场是交变的，设则则则则吸力瞬时值为吸力瞬时值为吸力瞬时值为吸力瞬时值为:式中：式中：式中：式中：为

48、吸力的最大值。为吸力的最大值。为吸力的最大值。为吸力的最大值。吸力的波形吸力的波形吸力的波形吸力的波形:吸力平均值为吸力平均值为吸力平均值为吸力平均值为:t tF Fmmf fO (1 1 1 1)交流电磁铁的吸力在零与最大值之间交流电磁铁的吸力在零与最大值之间交流电磁铁的吸力在零与最大值之间交流电磁铁的吸力在零与最大值之间脉动。衔铁以两倍电源频率在颤动，引起脉动。衔铁以两倍电源频率在颤动，引起脉动。衔铁以两倍电源频率在颤动，引起脉动。衔铁以两倍电源频率在颤动，引起噪音，同时触点容易损坏。噪音，同时触点容易损坏。噪音，同时触点容易损坏。噪音，同时触点容易损坏。为了消除这种为了消除这种为了消除这

49、种为了消除这种现象，在磁极的部分端面上套一个现象，在磁极的部分端面上套一个现象，在磁极的部分端面上套一个现象，在磁极的部分端面上套一个分磁环分磁环分磁环分磁环（或称短路环）（或称短路环）（或称短路环）（或称短路环），工作时，在分磁环中产，工作时，在分磁环中产，工作时，在分磁环中产，工作时，在分磁环中产生感应电流，其阻碍磁通的变化，在磁极生感应电流，其阻碍磁通的变化，在磁极生感应电流，其阻碍磁通的变化，在磁极生感应电流，其阻碍磁通的变化，在磁极端面两部分中的磁通端面两部分中的磁通端面两部分中的磁通端面两部分中的磁通 1 1 1 1 和和和和 2 2 2 2 之间产生相之间产生相之间产生相之间产生

50、相位差，相应该两部分的吸力不同时为零，位差，相应该两部分的吸力不同时为零，位差，相应该两部分的吸力不同时为零，位差，相应该两部分的吸力不同时为零，实现消除振动和噪音，如图所示；而直流实现消除振动和噪音，如图所示；而直流实现消除振动和噪音，如图所示；而直流实现消除振动和噪音，如图所示；而直流电磁铁吸力恒定不变；电磁铁吸力恒定不变；电磁铁吸力恒定不变；电磁铁吸力恒定不变；综合上述：综合上述：综合上述：综合上述：1 1 1 1 2 2 2 2 (2 2 2 2)交流电磁铁中交流电磁铁中交流电磁铁中交流电磁铁中,为了减少铁损，铁心由钢片叠成；直为了减少铁损，铁心由钢片叠成；直为了减少铁损，铁心由钢片叠