《电工电子技术》课件-第四章 变压器

01磁路的基本概念铁磁材料的磁性能021.铁芯线圈、磁路03铁芯损耗铁磁材料的分类和用途04铁芯线圈、磁路实际电路中有大量电感元件的线圈中有铁心。线圈通电后铁心就构成磁路，磁路又影响电路。因此电工技术不仅有电路问题，同时也有磁路问题。01磁路的基本概念电流通过N匝线圈产生的磁动势：均匀磁场中磁通Φ等于磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积，单位是韦伯(Wb)。磁路的基本概念f=iNf在铁芯中激发按正弦规律变化，沿铁芯闭合的工作磁通φ。iuφ交流铁心线圈示意图电路部分磁路部分……1Wb=108Mx磁路的基本概念磁导率μ：磁导率μ表示物质的导磁性能，单位是亨/米(H/m)。真空的磁导率：非铁磁物质的磁导率与真空极为接近，铁磁物质的磁导率远大于真空的磁导率。相对磁导率μr：物质磁导率与真空磁导率的比值。磁路的基本概念μr≈1的物质，如铜、铝、橡胶、空气、塑料等。μr>>1的物质，如铁、镍、钴、钢、合金钢、坡莫合金等。铁磁性物质彼此之间的相对磁导率差别很大。如铸铁的μr≈200～400；铸钢的μr≈500～2200；硅钢的μr≈7000～10000；坡莫合金的μr≈20000～200000。一个磁路中若有气隙存在，则气隙磁阻>>铁芯磁阻。非磁性物质铁磁性物质物质根据相对磁导率的不同可分为两大类磁路的基本概念磁感应强度B和磁场强度H磁感应强度B是表征磁场中某点强弱和方向的物理量。B的大小与磁场周围介质的磁导率μ有关；磁路欧姆定律可以用来定性的分析磁路的情况。磁场强度H是表征电流的磁场强弱和方向的物理量。H的大小与磁场周围介质的磁导率μ无关。磁路欧姆定律：02铁磁材料的磁性能铁磁材料的磁性能铁磁材料内部往往有相邻的几百个分子电流圈流向一致，因此在这些极小的区域内就形成了一个个天然的磁性区域—磁畴。铁磁材料内部的磁畴排列杂乱无章，磁性相互抵消，因此对外不显示磁性。

铁磁材料之所以具有高导磁性，是因为在它们的内部具有一种特殊的物质结构—磁畴。磁畴是怎么形成的？显然，磁畴是由分子电流产生的。磁畴因受外磁场作用而顺着外磁场的方向发生归顺性重新排列，在内部形成一个很强的附加磁场。（a）无外磁场情况（b）有外磁场情况铁磁材料的磁性能起始磁化曲线和磁滞回线磁滞回线中H为零时B并不为零的现象说明铁磁材料具有剩磁性。BH0cba起始磁化曲线oa段是线性段ab段是上升段bc段是磁化曲线的膝部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ab段反映了铁磁材料的高导磁性；c点以后说明铁磁材料具有磁饱和性。磁滞回线中B的变化总是落后于H的变化说明铁磁材料具有磁滞性；铁磁材料反复磁化一周所构成的曲线称为磁滞回线。铁磁材料的磁性能磁导率可达102~104，由铁磁材料组成的磁路磁阻很小，在线圈中通入较小的电流即可获得较大的磁通。B不会随H的增强而无限增强，H增大到一定值时，B不能继续增强。高导磁性磁饱和性铁磁性材料具有高导磁性、磁饱和性、磁滞性和剩磁性。铁心线圈中通过交变电流时，H的大小和方向都会改变，铁心在交变磁场中反复磁化的过程中，B的变化总是滞后于H的变化，这种现象称为磁滞性；当H减为零时B并不为零。磁滞性和剩磁性03

铁芯损耗铁磁材料反复磁化时，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。铁芯损耗

涡流在铁芯中造成的热量损耗。

根据电流的热效应，涡流通过铁芯将使铁芯发热，严重时会造成设备烧损。涡流损耗φ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。涡流对电气设备有何影响？为减小涡流损耗，常用硅钢片叠压制成电机电器的铁芯。04铁磁材料的分类和用途铁磁材料的分类和用途具有磁导率很高、易磁化、易去磁特点的铁磁材料。软磁材料适用于制作各种电机电器的铁心。具有磁导率不太高、但一经磁化、能保留很大的剩磁且不易去磁特点的铁磁材料。硬磁材料适用于制作各种人造磁体。软磁材料硬磁材料铁磁材料根据工程上用途的不同可分为三大类具有磁导率极高、磁化后只有正、负两个饱和状态特点的铁磁材料。矩磁材料适用于制作各类存储器记忆元件的磁芯。矩磁材料多参数组合的正弦交流电路磁路的基本概念铁磁材料的磁性能小

结铁芯损耗铁磁材料的分类和用途01变压器的基本结构变压器的工作原理02

2.变压器01变压器的基本结构变压器是一种能变换电压、变换电流、变换阻抗的“静止”电气设备。变压器在传递电能的过程中频率不变。变压器的基本结构ΦTrN1i10u1AXN2|ZL|u20Saxx由硅钢片叠压制成的变压器铁心磁路。变压器一次侧绕组（原边）变压器二次侧绕组（副边）变压器图形符号02变压器的工作原理变压器的一次侧接电源，二次侧开路，这种运行状态称为空载。变压器空载时原边电流i10很小，在铁心磁路中产生按正弦规律变化的磁通φ，当φ穿过两线圈时，分别感应电压：变压器的工作原理变压器原、副边电压与感应电压的关系为：1.变压器的空载运行与变换电压作用ΦN1i10u1AXN2|ZL|u20Saxx变压器原、副边电压与感应电压的关系为：其中k称为变压器的变比。显然：变压器通过改变原、副边的匝数即可变换电压。变压器的一次侧接电源，二次侧与负载接通，这种运行状态称为负载运行。变压器负载运行时由于副边电流存在的去磁作用，因此原边电流由i10增大至i1。原边磁动势增加的数值恰好等于二次侧负载所需要的磁动势。即：变压器的工作原理变压器在能量传递的过程中损耗甚小，因此：2.变压器的负载运行与变换电流作用因此：其中1/k称为变压器的变流比。显然：变压器在改变电压的同时也改变了电流，即变压器还可以变换电流。ΦN1i1u1AXN2|ZL|u2Saxi2变压器的副边所接负载为|ZL|，原边输入阻抗为Z1时，有：变压器的工作原理变压器的阻抗变换作用常用于电子电路中。3.变压器的变换阻抗作用例：已知某收音机输出变压器的原边匝数为600,副边匝数为30,原边原接有16Ω的扬声器，现要改接成4Ω扬声器，求N2应改为多少？ΦN1i1u1AXN2|ZL|u2Saxi2把变压比和变流比公式代入可得：变压器的工作原理多参数组合的正弦交流电路变压器的基本结构变压器的工作原理小

结01自耦变压器电焊变压器023.特殊变压器03互感器01自耦变压器特点：副绕组是原绕组的一部分，原、副压绕组不但有磁的联系，也有电的联系。自耦变压器u1u2自耦变压器的工作原理和普通双绕组变压器一样，因此变比相同自耦变压器也称为自耦调压器，它的最大特点就是可以通过转动手柄来获得原、副边所需要的各种电压。u1u2～自耦变压器的电路图符号02电焊变压器交流弧焊机实质是一种特殊的降压变压器，因此也称为电焊变压器。靠电弧放电的热量来融化焊条和金属以达到焊接金属的目的。电焊变压器由相量图可导出几个三角形：u1u260～80Vi2手柄电抗器变压器可动铁心焊钳25～30V工件电焊变压器

1.具有较高的起弧电压。起弧电压应达到60～70V，额定负载时约为30V；

2.起弧以后，要求电压能够迅速下降，同时在短路时（如焊条碰到工件上，副边输出电压为零）次级电流也不要过大，一般不超过额定值的两倍。也就是说，电焊变压器要具有陡降的外特性。3.为了适应不同的焊接要求，要求电焊变压器的焊接电流能够在较大的范围内进行调节，而且工作电流要比较稳定。电焊变压器必须满足下列要求：03电压、电流互感器电压互感器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。使用时副绕组不允许短路。电压互感器使用时，二次侧并联阻抗不得太小，否则影响测量精度。电压互感器二次侧表头额定值为标准值100V。L1L2··N1N2V电流互感器原绕组线径较粗，匝数很少，与被测电路负载串联；副绕组线径较细，匝数很多，与电流表及功率表、电度表、继电器的电流线圈串联。用于将大电流变换为小电流。使用时副绕组电路不允许开路。电流互感器二次侧所接仪表的阻抗不得大于规定值！电流互感器二次侧表头额定值为标准值5A（或1A）。A·N2·N1多参数组合的正弦交流电路自耦变压器电焊变压器小

结互感器01电力变压器的型号及判别024.三相电力变压器三相电力变压器变压器主要由铁芯和绕组两大部分构成。铁芯是它的磁路部分，绕组是它的电路部分。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01电力变压器的型号及判别电力变压器的型号电力变压器的型号及判别S7-500/10低损耗系列产品额定容量（KVA）高压绕组额定电压（KV）变压器的额定值额定容量：三相变压器的总容量：SN=3I2NU2N额定电压：原、副边额定值均指线电压数值。额定电流：I1N、I2N均指原、副边线电流值。变压器同极性端判别··axAXAX是变压器的原边绕组ax是变压器的副边绕组Aa是变压器一对同名端由同一电流感应的电动势，极性始终保持一致的端子为同名端。电流同时由同名端流入（或流出）时，它们所产生的磁场相互增强，反之相互削弱。判别方法：02变压器的连接组别及并联运行三相变压器的联接组别较多，为了制造和使用的方便，国家标准规定，三相双绕组电力变压器的标准联接组别有五种：Y，yn0；YN，y0；Y，y0；Y，d11；YN，d11。其中大写字母Y表示高压绕组为星形联接方式，后面加N表示带有中线；小写字母y或d，表示低压绕组联接为星形或三角形，星形有中线引出时，后面加字母n（0表示指0点）。三相电力变压器的连接组别副边绕组···abcxyzabc···ABCXYZCAB原边绕组Y,d11连接组别电路图与相量图三相电力变压器的并联运行ACBac