1、電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術7.5 常用變壓器和電磁鐵常用變壓器和電磁鐵電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術+NIfNSS71 磁路的基本知識磁路的基本知識磁路分為直流磁路和交流磁路。磁路分為直流磁路和交流磁路。電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術FqvB電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術3、磁導率、磁導率表示物質導磁性能的物理量。真空中的磁導率表示物質導磁性能的物理量。真空中的磁導率0=410-7H/m.相對磁導率相對磁導率r=/0單位：亨單位：亨/米米 H/mSBdS電

2、工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術BH三、鐵磁材料三、鐵磁材料根據導磁性能的好壞，自然界的物質可分兩類：根據導磁性能的好壞，自然界的物質可分兩類：鐵磁性的材料，如鐵、鈷、鎳、鋼等；另一類鐵磁性的材料，如鐵、鈷、鎳、鋼等；另一類為非鐵磁性的材料，如銅、鋁、紙、空氣等。為非鐵磁性的材料，如銅、鋁、紙、空氣等。電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術鐵磁材料的特點鐵磁材料的特點電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術 非鐵磁材料沒有磁疇結構，所以不具有磁化結構。非鐵磁材料沒有磁疇結構，所以不具有磁化結構。電工技術濟南鐵道職業

3、技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術+Hm-Hm-Hc+Bm-Br-Bm電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術lSlHlNI BHIdl SlNI mRF電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術mRF 電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術SlR mSlNIR

4、F mSlR SlEREI 電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術在計算磁路時，往往是預先給定鐵芯中磁通在計算磁路時，往往是預先給定鐵芯中磁通或磁感應強度或磁感應強度B，然后根據所給的磁路及各段磁路的尺寸和材料來計算產生然后根據所給的磁路及各段磁路的尺寸和材料來計算產生預定的磁通所需的磁通勢預定的磁通所需的磁通勢F=IN。但是由于鐵磁材料的磁導率。但是由于鐵磁材料的磁導率不是常數，它隨勵磁電流而改變，因此不能直接利用不是常數，它隨勵磁電流而改變，因此不能直接利用F=Rm來計算磁通勢來計算磁通勢F。實際上在計算磁路時，要用磁場強度實際上在計算磁路時，要用磁場強度H來計算

5、來計算H dlIINHl1 12 2()INH lH lHl均勻磁路均勻磁路如果磁路是由幾段不同材料組成，即磁路是由幾段磁阻不同如果磁路是由幾段不同材料組成，即磁路是由幾段磁阻不同的材料串聯而成，那么的材料串聯而成，那么計算磁路的基本公式計算磁路的基本公式式中：式中： 稱為各段磁路的磁壓降。稱為各段磁路的磁壓降。 1 12 2H lH l、電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術如：繼電器的磁路，由三段串聯而成如：繼電器的磁路，由三段串聯而成111ls222ls01ss0如果已知磁通如果已知磁通和各段的材料及尺寸，求磁通勢如下和各段的材料及尺寸，求磁通勢如下（1首先求出

6、各段磁路的磁感應強度首先求出各段磁路的磁感應強度B：（2根據各段材料的磁化曲線根據各段材料的磁化曲線B=fH）找出相應的找出相應的H1、H2，對于空氣隙，對于空氣隙，磁場強度磁場強度 H0=B0/0（3計算各段磁路的磁壓降計算各段磁路的磁壓降Hl（4求出磁通勢求出磁通勢 IN=H1l1+H2l2+H0B1=/s1 B2=/s2 B0=/s1電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術例例 有一環形鐵心線圈其內徑為有一環形鐵心線圈其內徑為 10cm，外徑為，外徑為15cm，鐵心材料為鑄鋼。磁路中含有一空氣隙，其長度等于鐵心材料為鑄鋼。磁路中含有一空氣隙，其長度等于0.2cm。

7、設線圈中通有。設線圈中通有1A的電流，如要得到的電流，如要得到0.9T的磁的磁感應強度，試求線圈的匝數。感應強度，試求線圈的匝數。解：磁路的平均長度為解：磁路的平均長度為從鑄鋼的磁化曲線可查出：當從鑄鋼的磁化曲線可查出：當B=0.9T時，時，H=500A/m,于是于是空氣隙中的磁場強度為空氣隙中的磁場強度為則有則有 總磁通勢為總磁通勢為線圈匝數為線圈匝數為可見，當磁路中含有空氣隙的時候，由于其磁阻較大，磁可見，當磁路中含有空氣隙的時候，由于其磁阻較大，磁通勢差不多都用在空氣隙上面。通勢差不多都用在空氣隙上面。101539.22lcm21 1500 (39.2 0.2) 10195HlA5070

8、0.97.2 10/410BHA m5207.2 100.2 101440HA110()195 1440 1635INHIHlHA163516351INNI電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術u(Ni)i ddtNe d ddieNLtdt（磁通勢）（磁通勢）eeRi u 電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術NLi 常 數()Rdi uRieeiRLedtuuu () ()()RUIREEIR jIXEUUU 對于漏磁通，主要不經過鐵心，所以勵磁電流對于漏磁通，主要不經過鐵心，所以勵磁電流i與與之間可認為成線性關系，鐵心線圈的漏磁電感之間

9、可認為成線性關系，鐵心線圈的漏磁電感 但是主磁通通過鐵心，所以但是主磁通通過鐵心，所以i與與之間不存在線性關系。之間不存在線性關系。鐵心線圈的主磁電感鐵心線圈的主磁電感L不是常數，它隨勵磁電流而變化。因不是常數，它隨勵磁電流而變化。因此鐵心線圈是一個非線性元件。此鐵心線圈是一個非線性元件。當當u是正弦電壓時，式中各量可視作正弦量，有是正弦電壓時，式中各量可視作正弦量，有EjIX XL漏磁感應電動勢漏磁感應電動勢漏磁感抗漏磁感抗電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術t, sinm )sin(ddddmttNtNe tN cosm )90t(sin2m fN)90(sin

10、m tE mmm444222 fN.fNEE EU (V) 444444mmSfNB.fN.EU 主磁感應電動勢的計算主磁感應電動勢的計算電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術Fe2cosPRIUIP 電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術 變壓器是利用電磁感應原理傳輸電能或信號的器變壓器是利用電磁感應原理傳輸電能或信號的器件，在電力系統和電子線路中應用廣泛。件，在電力系統和電子線路中應用廣泛。變電壓：電力系統變電壓

11、：電力系統 變阻抗：電子線路中的阻抗匹配變阻抗：電子線路中的阻抗匹配變電流：電流互感器變電流：電流互感器 在能量傳輸過程中，當輸送功率在能量傳輸過程中，當輸送功率P =UI cos 及及負載功率因數負載功率因數cos 一定時：一定時：電能損耗小電能損耗小節省金屬材料經濟）節省金屬材料經濟）U I P = I RlI S電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術 發電廠發電廠10.5kV輸電線輸電線220kV升壓升壓儀器儀器36V降壓降壓工業或民用工業或民用380 / 220V降壓降壓變電站變電站 10kV降壓降壓降壓降壓電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工

12、技術電工技術變壓器的磁路變壓器的磁路1u2uLZ1i2i單相變壓器單相變壓器+由高導磁硅鋼片疊成由高導磁硅鋼片疊成厚厚0.35mm 或或 0.5mm鐵心鐵心一次一次繞組繞組N1二次二次繞組繞組N2鐵心鐵心電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術變壓器的結構變壓器的結構電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術1u2uLZ1i2i單相變壓器單相變壓器+一次一次繞組繞組N1二次二次繞組繞組N2鐵心鐵心電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術1、 空載運行情況空載運行

13、情況一次側接交流電源，一次側接交流電源，二次側開路。二次側開路。0i02i1u+20u+2e+1e+1e+11N2N 1u dd11tNei0 ( i0N1) tNedd 22 空載時，空載時，鐵心中主鐵心中主磁通磁通是是由一次繞由一次繞組磁通勢組磁通勢產生的。產生的。1110dieLdt 電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術根據根據KVL：11111EEIRU變壓器一次側等效電路如圖變壓器一次側等效電路如圖1m1111444Nf.EUEU 由于電阻由于電阻 R1 和感抗和感抗 X1 (或漏磁通或漏磁通)較小較小,其兩其兩端的電壓也較小端的電壓也較小,與主磁電動勢與

14、主磁電動勢 E1比較可忽略不比較可忽略不計，那么計，那么1E1R1I1U1E+電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術t)sin(tNtNm111 dddde tN cosm1 )90t(sinm1 E1m144.4NfE 222111mmfNEE 有效值有效值:同同 理：理：)90t(sinm22 Ee2m244. 4NfE t, sinm 電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術KNNEEUU 21212012m220224440Nf.EUU,I 結論：改變匝數比，就能改變輸出電壓。結論：改變匝數比，就能改變輸出電壓。2222UEIRE2+1

15、u+1e+1e+1N2N+電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術2、 帶負載運行情況帶負載運行情況一次側接交流電源，一次側接交流電源，二次側接負載。二次側接負載。1u+1e+1e+11N2N 1u dd11tNe tNedd 22 i1 ( i1N1) i1i2 ( i2N2) 有載時，鐵心有載時，鐵心中主磁通中主磁通是是由一次、二次由一次、二次繞組磁通勢共繞組磁通勢共同產生的合成同產生的合成磁通。磁通。2i2+e2+e2+u22211111dieLdt 222dieLdt電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術2222ZUIZ 111N f4

16、4. 4EU mm10 Nim2211 NiNi+|Z |2i1u2e1i1e1N2N+2u電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術一般情況下：一般情況下：I0 (23)%I1很小可忽略。很小可忽略。2211 NiNi 所所以以或或2211NINI 2211NINI 所所以以KNNII11221 結論：一次、二次側電流與匝數成反比。結論：一次、二次側電流與匝數成反比。或：或：221011NiNiNi 22Ni102211NiNiNi 空載磁通勢空載磁通勢有載磁通勢有載磁通勢電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術22IUZ 11IUZ ZKIUK

17、KIKUIUZ22222211 ZKZ2 結論：結論： 變壓器一次側的等效阻抗模，為二次變壓器一次側的等效阻抗模，為二次側所帶負載的阻抗模的側所帶負載的阻抗模的K 2 倍。倍。 1U2U1I2IZ+1U1IZ +電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術信號源信號源IER0RL+108800LL21 RRNNKIE1N2U2ILR2N+電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術 W5 . 4800800800120RRREP220LL0LRR W1760888001202L2L0.RRREP （2將負載直接接到信號源上時，輸出功率為：將負載直接接到信

18、號源上時，輸出功率為：電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術7-4變壓器的額定值和運行特性變壓器的額定值和運行特性一、變壓器的額定值一、變壓器的額定值電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術N2N2NIUSN2N2N3IUS N2N2NIUS容量：容量： 21PP 一次側輸入功率：一次側輸入功率： cos222IUP 輸出功率：輸出功率： 變壓器運行變壓器運行時的功率取時的功率取決于負載的決于負載的大小和性質大小和性質SN是指變壓器二次側額定電壓和額定電流的乘積是指變壓器二次側額定電壓和額定電流的乘積4、額定頻率、額定頻率f N電工技術濟南鐵道

19、職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術%100%20220 UUUU)(22IfU U2I2U20I2NO電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術 FeCu2212PPPPPP 電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術KNNIIKNNUU112212121 ABP1u2u1i2iLR1N2N+電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術二、小功率電源變壓器二、小功率電源變壓器 在各種儀器設備中提供所需電源電壓的變壓器，在各種儀器設備中提供所需電源電壓的變壓器，一般容量和體積都比較小，稱為小功率變壓器。為了一般容量和體

20、積都比較小，稱為小功率變壓器。為了滿足不同部件的需要，這種變壓器常含有多個二次繞滿足不同部件的需要，這種變壓器常含有多個二次繞組，可從二次側獲得多個不同的電壓。組，可從二次側獲得多個不同的電壓。各繞組所環鏈的主磁通都是相各繞組所環鏈的主磁通都是相同的，故各繞組之間的變壓比同的，故各繞組之間的變壓比仍等于各匝數之比。仍等于各匝數之比。112323112222112121UNNUUNNUUNNU電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術323232222212121ZUIZUIZUI321,zzz當各二次繞組分別接入負載阻抗當各二次繞組分別接入負載阻抗后，二次側電流分別為后，

21、二次側電流分別為:與雙繞組變壓器相似與雙繞組變壓器相似,當電源電壓和頻率不當電源電壓和頻率不變時，主磁通保持不變時，主磁通保持不變，故磁通勢保持不變，故磁通勢保持不變即：變即：231232212221121111023232222212111.INNINNINNINININININI電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術 AXax Aax 同極性端用同極性端用“”表示。表示。增加增加+ 電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術聯接聯接 23 Nf.Um2444220 NN1324 NN1324 聯接聯接 13， 2 4ii Nf.U444110

22、m 當電源電壓為當電源電壓為220V時：時：220u+110u+電源電壓為電源電壓為110V時：時：電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術axAaAXUUU、丈量：丈量： 假設假設 說明說明 A 與與 x 或或 X 與與 a 是同極性端是同極性端.axAXAaUUU axAXAaUUU VaAXxVAXu+電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術Xx電流表電流表+_A a+SAXax+_S2e+電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術ABCXYZabczyx高壓繞組：高壓繞組：A-X B-Y C-ZX、Y 、Z ：尾端：

23、尾端A、B、C ：首端：首端低壓繞組：低壓繞組：a-x b-y c-za、b、c：首端：首端x、y、z：尾端：尾端/000YYYYYYYY、高壓繞組接法高壓繞組接法低壓繞組接法低壓繞組接法:YY0/三相配電變壓器，動力負載和照明負載共用三相配電變壓器，動力負載和照明負載共用: Y/動力供電系統井下照明）動力供電系統井下照明）: Y0/電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術A311PUU CB1UKUU312P bKUU12 ca+KUUUUUU 2P1P2P1P2133電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術A311PUU CB1UKUUU312P2 abc+KUUUUUUPPPP333212121 電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術電壓表電壓表被測電壓被測電壓=電壓表讀數電壓表讀數 N1/N2VR N1（匝數多）（匝數多）保險絲保險絲 N2（匝數少）（匝數少）u（被測電壓）（被測電壓）四、儀用互感器四、儀用互感器電工技術濟南鐵道職業技術學院濟南鐵道職業技術學院電工技術電工技術電流表電流表被測電流