第五章磁路與變壓器精選ppt第五章磁路與變壓器§5.1磁路的根本概念上一頁下一頁返回本章§5.2交流鐵心線圈電路§5.3變壓器§5.4幾種常用的變壓器精選ppt§5.1磁路的根本概念一、鐵磁材料磁疇鐵磁材料:能被磁化的的材料。例如：鐵、鈷、鎳以及它們的合金和氧化物。鐵心：由鐵磁材料制成磁疇：鐵心自身存在的自然磁性小區域注意：在沒有外磁場作用時，磁疇的方向雜亂無章，宏觀不顯磁性。返回本章鐵心上一頁下一頁精選ppt磁化：在一定強度外磁場的作用下,磁疇將沿外磁場方向趨向規那么排列，產生附加磁場，使通電線圈的磁場顯著增強。IIΦ鐵心通電線圈磁化過程返回本章返回本節直線1表示空心線圈的情況；曲線2表示線圈放入鐵心的情況。ΦIOAB直線1曲線2上一頁下一頁精選ppt磁化過程說明直線1曲線2(磁化曲線)I與Φ成正比且增加率較小OA段AB段B點以后大局部磁疇的磁場沿外磁場方向排列,Φ與I成正比且增加率較大所有磁疇的磁場最終都沿外磁場方向排列,鐵心磁場從未飽和狀態過渡到飽和狀態稱飽和狀態，鐵心的增磁作用已到達極限返回本章返回本節上一頁下一頁精選ppt磁路：主磁通所經過的閉合路徑。i二、磁路

線圈通入電流后，產生磁通，分主磁通和漏磁通。：主磁通：漏磁通鐵心（導磁性能好的磁性材料）線圈返回本章返回本節上一頁下一頁精選ppt磁路和電路的比較磁路電路磁通INR+_EI磁壓降磁動勢電動勢電流電壓降U返回本章返回本節上一頁下一頁精選ppt三、磁滯現象磁滯：鐵心線圈通入交流電，鐵心中的磁疇會隨交流電的變化而被反復磁化。由于磁疇本身存在“慣性〞，使得磁通的變化滯后電流的變化。外磁場不斷克服磁疇的“慣性〞消耗的能量，為磁滯損耗。磁滯損耗是鐵心發熱的原因之一。返回本章返回本節上一頁下一頁精選ppt四、磁導率：表征各種材料導磁能力的物理量〔亨/米〕

真空中的磁導率()為常數一般材料的磁導率和真空中的磁導率之比，稱為這種材料的相對磁導率，那么稱為鐵磁材料，那么稱為非鐵磁材料返回本章返回本節上一頁下一頁精選ppt硬磁材料

矩磁材料

鐵磁材料的磁性能是：1、高導磁性2、磁飽和性3、磁滯性軟磁材料返回本章返回本節BH0+Br-Br-Hc+Hc+HcBH0+Br-Br-Hc-Hc+Hc0BH-Br+Br不同材料的磁滯回線上一頁下一頁精選ppt

根據磁性能，磁性材料又可分為三種：2、硬磁材料〔磁滯回線寬。常用做永久磁鐵〕；1、軟磁材料〔磁滯回線窄長。常用做磁頭、磁心等〕；3、矩磁材料〔磁滯回線接近矩形。可用做記憶元件〕。返回本章返回本節上一頁下一頁精選ppt五、渦流ii交變的磁通穿過鐵心導體時，在其內部產生的旋渦狀的電流。渦流會使鐵心發熱并消耗能量，為了減小渦流損耗，鐵心常采用涂有絕緣材料的硅鋼片疊成。由硅鋼片疊成的鐵心鐵磁材料的鐵心線圈返回本章返回本節上一頁下一頁精選ppt電路方程：交流激勵線圈中產生感應電勢§5.2

交流鐵心線圈電路：主磁通：漏磁通ui

和

產生的感應電勢∴一般情況下uR

很小，漏磁通很小返回本章N上一頁下一頁精選ppt假設則最大值有效值uiN—線圈匝數；f—電源頻率；—鐵心中交變磁通的幅值返回本章返回本節上一頁下一頁精選ppt例1有一個鐵心線圈接在交流220V、50Hz的交流電源上，鐵心中磁通的最大值為0.001Wb，問鐵芯上的線圈至少應繞多少匝？解U≈4.44fNΦm有假設鐵心中的線圈只繞了100匝，線圈通電后會產生什么后果？結果是線圈通電后會燒壞——由于磁通最大值遠遠超過了規定的最大值，對應線圈中的電流遠遠超過正常值。返回本節返回本章上一頁下一頁精選ppt變壓器功能：變電壓：電力系統變阻抗：電子電路中的阻抗匹配〔如喇叭的輸出變壓器〕變電流：電流互感器§5.3變壓器返回本章上一頁下一頁精選ppt

發電廠1.05萬伏輸電線22萬伏升壓變電站1萬伏降壓

變壓器應用舉例…降壓實驗室380/220伏降壓儀器36伏降壓返回本章返回本節上一頁下一頁精選ppt單相變壓器鐵心原邊繞組副邊繞組一、變壓器的根本結構返回本章返回本節上一頁下一頁精選ppt鐵心線圈(又稱繞組)變壓器的組成鐵心變壓器鐵心用具有絕緣層的0.35~0.5mm厚的硅鋼片疊成。線圈小容量變壓器多用高強度漆包線繞制。大容量變壓器可用絕緣銅或鋁線繞制。返回本章返回本節上一頁下一頁精選ppt變壓器的主要結構心式結構殼式結構返回本章返回本節上一頁下一頁鐵心繞組繞組鐵心心式結構殼式結構精選ppt變壓器的冷卻方式自然冷卻—小容量變壓器油冷式—大容量變壓器心式結構：變壓器的鐵心被繞組包圍。多用于電力變壓器殼式結構：變壓器的鐵心包圍繞組。常用于小容量變壓器返回本章返回本節上一頁下一頁高壓繞組低壓繞組上下壓繞組的一般纏繞方式精選ppt變壓器符號：工作過程：返回本章返回本節上一頁下一頁精選ppt1.空載運行

原邊接入電源，副邊開路。接上交流電源原邊通過的空載電流為i10

產生感應電動勢二、變壓器的工作原理

i10

產生工作磁通

（

方向符合右手定則）返回本章返回本節上一頁下一頁精選ppt結論：改變匝數比，就能改變輸出電壓。K為變比原、副邊電壓關系根據交流磁路的分析可得：時

變電壓返回本章返回本節上一頁下一頁精選ppt2.負載運行Z副邊帶負載后對磁路的影響：在副邊感應電壓的作用下，副邊線圈中有了電流i2。此電流在磁路中也會產生磁通，從而影響原邊電流i1。根據當外加電壓、頻率不變時，鐵芯中主磁通的最大值在變壓器空載或有負載運行時根本不變。帶負載后磁動勢的平衡關系為：返回本章返回本節上一頁下一頁精選ppt結論：原、副邊電流與匝數成反比

由于變壓器鐵芯材料的磁導率高、空載勵磁電流

(i10)很小，一般不到額定電流的10%，常可忽略。原、副邊電流關系∴變電流返回本章返回本節上一頁下一頁精選ppt原、副邊阻抗關系從副邊等效：返回本章從原邊等效：返回本節上一頁下一頁精選ppt變阻抗結論：變壓器原邊的等效負載，為副邊所帶負載乘以變比的平方。返回本章返回本節上一頁下一頁精選ppt例2有一臺降壓變壓器，原繞組電壓為220V，副繞組電壓為110V，原繞組為2200匝，假設副繞組接入阻抗值為10Ω的阻抗，問變壓器的變比、副繞組匝數、原繞組中電流各為多少？解變壓器變比副繞組匝數副繞組電流原繞組電流返回本章返回本節上一頁下一頁精選ppt例3揚聲器上如何得到最大輸出功率設：信號源電壓的有效值:Us=120V;信號源內阻：R0=800Ω;負載為揚聲器，其等效電阻：RL=8

。1、將負載與信號源直接相連，得到的輸出功率為：信號源RL返回本章返回本節上一頁下一頁精選ppt2、將負載通過變壓器接到信號源上。變壓器把負載RL

變換為等效電阻2N假設要信號源輸出給負載的功率到達最大，用變壓器進行阻抗變換，通過變壓器把負載RL變換為等效電阻變壓器變比

返回本章返回本節上一頁下一頁精選ppt輸出功率為：結論：由此例可見經變壓器“匹配〞后，輸出功率增大了許多。原因是滿足了電路中獲得最大功率輸出的條件〔信號源內、外阻抗相等〕。信號源返回本章返回本節上一頁下一頁精選ppt問題與討論一1、為什么變壓器的鐵心要用硅鋼片疊成？用整塊的鐵心行不行？2、有一臺變壓器在修理后，鐵心出現氣隙，這對于鐵心的磁阻、工作磁通以及勵磁電流有何影響？答：變壓器鐵心用硅鋼片的目的是為了減小渦流損耗。如果用整塊的鐵心，變壓器會由于過熱而損壞。答：鐵心出現氣隙，鐵心的磁阻增大，根據電壓不變，工作磁通不變，但由于磁阻增大，因而勵磁電流增大。3、變壓器能否用來變換直流電壓？如果將變壓器接到與它的額定電壓相同的直流電源上，會產生什么后果？答：不能；將變壓器接到直流電源上，由于額定電壓高而線圈電阻小，使得變壓器上產生很大的電流，而燒毀變壓器。返回本章返回本節上一頁下一頁精選ppt三、變壓器的外特性U2I2U20U20：原邊加額定電壓、副邊開路時，副邊的輸出電壓。一般供電系統希望要硬特性（隨I2的變化，U2

變化不多）變壓器的外特性：在電源電壓和負載功率因數不變的條件下，副邊輸出電壓和輸出電流的關系。返回本章即：

U2=f(I2)返回本節上一頁下一頁精選ppt變壓器外特性變化的程度用電壓變化率ΔU%表示大容量的電力變壓器的電壓變化率5%。小型號變壓器的電壓變化率20%。電壓變化率是一個重要技術指標，直接影響到供電質量。電壓變化率越小，變壓器性能越好。返回本章返回本節上一頁下一頁精選ppt四、變壓器的損耗及效率(

)變壓器的損耗銅損(PCu)：繞組導線電阻所致。磁滯損失：磁滯現象引起鐵芯發熱，造成的損失。渦流損失：交變磁通在鐵芯中產生的感應電流（渦流），造成的損失。鐵損(PFe)：銅損-----可變損耗鐵損-----固定損耗返回本章返回本節上一頁下一頁精選ppt變壓器的效率ηP2為輸出功率，P1為輸入功率一般變壓器的效率在95%大型變壓器的效率可達99%以上返回本章返回本節上一頁下一頁精選ppt

額定電流

I1N、I2N

變壓器滿載運行時，原、副邊繞組允許通過的電流值。

五、變壓器的額定值

變壓器負荷運行狀態稱額定運行。額定運行時各電量值為變壓器的額定值。U2N一次側施加額定電壓時的二次側空載電壓。

額定電壓U1N、U2NU1N

加在一次繞組上的正常工作電壓。返回本章返回本節上一頁下一頁精選ppt

額定容量SN

變壓器傳送電功率的最大能力。

額定頻率fN

變壓器應接入的電源頻率。我國電力系統的標準頻率為50Hz。以上額定值是以單相變壓器為例返回本章返回本節上一頁下一頁精選ppt容量SN

輸出功率P2

變壓器的輸出功率是否決定于變壓器的容量？效率

變壓器的容量：變壓器輸出功率：問題與討論二負載的功率因數

變壓器的輸出功率不僅與變壓器的容量有關，還與所帶負載的功率因數有關。原邊輸入功率原邊輸入功率=輸出功率+變壓器損耗返回本章返回本節上一頁下一頁精選ppt當電流分別流入兩個線圈〔或流出〕時，假設兩線圈產生的磁通方向相同，那么這兩個線圈流入端稱為同極性端〔同名端〕。也是各繞組電位瞬時極性相同的端點。同極性端〔同名端〕六、變壓器繞組極性及連接方法(a)圖A、a為同名端；(b)圖A、x為同名端返回本章AXax**(a)圖AXax**(b)圖返回本節上一頁下一頁精選ppt小功率電源變壓器在使用中有時需要把繞組串連起來以提高電壓；或把繞組并聯起來以增大電流。在連接時必須認清繞組的極性，否那么不僅達不到預期的目的，反而可能燒壞變壓器。正確的串聯接法：應把兩個繞組的一對異名端聯在一起。正確的并聯接法：應把兩個繞組的兩對同名端分別聯結在一起〔還需注意并聯繞組的電壓必須相等〕。返回本章返回本節上一頁下一頁精選ppt電器使用時兩種電壓〔220V/110V〕的切換：220V：聯結2－3110V：聯結1－3，2－4線圈的接法

1324**返回本章返回本節上一頁下一頁精選ppt220V：聯結2－3勵磁兩種接法下線圈工作情況的分析**1324返回本章返回本節上一頁下一頁精選ppt110V：聯結1－3，2－41,32,4220V：聯結2－31324**說明：兩種接法下φm不變，所以鐵芯磁路的設計相同勵磁'返回本章返回本節上一頁下一頁精選ppt問題1：在110V情況下，如果只用一個繞組〔N〕，行不行？答：不行〔兩繞組必須并繞〕原邊有兩個相同繞組的電源變壓器〔220/110〕，使用中應注意的問題：**13241,32,4N若兩種接法鐵芯中的磁通相等，則：返回本章返回本節上一頁下一頁精選ppt問題2：如果兩繞組的極性端接錯，結果如何？結論：在極性不明確時，一定要先測定極性再通電。答：有可能燒毀變壓器兩個線圈中的磁通抵消燒毀感應電勢電流

很大原因：**1324

’返回本章返回本節上一頁下一頁精選ppt§5.4幾種常用的變壓器一、三相電力變壓器電力工業中，輸配電都采用三相制。變換三相交流電電壓，那么用三相變壓器。把三個單相變壓器拼合在一起，便組成了一個三相變壓器。三相變壓器工作原理與單相變壓器相同返回本章上一頁下一頁精選pptU1U2V1V2W1W2u1u2v1u2w1w2高壓繞組分別用U1U2、V1V2、W1W2表示。低壓繞組分別用u1u2、v1v2、w1w2表示。

根據電力網的線電壓及原繞組額定電壓的大小，可以將原繞組分別接成星形或三角形。

根據供電需要，副繞組也可以接成三相四線制星形或三角形。返回本節返回本章上一頁下一頁精選ppt

三相變壓器的原