磁路和變壓器課件

第4章磁路和變壓器4.1鐵心線圈、磁路4.2變壓器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理4.3實(shí)用中的常見變壓器第4章磁路和變壓器4.1鐵心線圈、磁路4.2變壓器學(xué)習(xí)目的與要求電工技術(shù)中不僅要討論電路問題，還將討論磁路問題。因?yàn)楹芏嚯姽ぴO(shè)備與磁路都有關(guān)系，如電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的變壓器、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電磁鐵及電工測(cè)量?jī)x表等。為了更好的學(xué)習(xí)變壓器、電機(jī)、電器的工作特性及應(yīng)用，首先在理解有關(guān)磁路的問題。磁路問題與磁場(chǎng)有關(guān)，與磁介質(zhì)有關(guān)，而且磁場(chǎng)往往還與電流相關(guān)聯(lián)，因此本章要先從磁路、磁場(chǎng)及其基本物理量進(jìn)行研究。通過本章學(xué)習(xí)，要求了解變壓器的基本結(jié)構(gòu)組成，熟悉變壓器的用途，理解和掌握變壓器變換電壓、變換電流及變換阻抗的作用；了解常用的特殊變壓器。學(xué)習(xí)目的與要求電工技術(shù)中不僅要討論電路問題，還將討論磁路4.1鐵芯線圈、磁路工程應(yīng)用實(shí)際中，大量的電氣設(shè)備都含有線圈和鐵心。當(dāng)繞在鐵芯上的線圈通電后，鐵芯就會(huì)被磁化而形成鐵芯磁路，磁路又會(huì)影響線圈的電路。因此，電工技術(shù)不僅有電路問題，同時(shí)也有磁路問題。常用電氣設(shè)備鐵芯示意圖中紅色虛線表示磁路中的工作主磁通的路徑；紫色虛線表示通過空氣閉合的極少部分漏磁通。4.1鐵芯線圈、磁路工程應(yīng)用實(shí)際中，大量的電氣設(shè)備都1.磁路的基本物理量uiΦ磁通Φ線圈通電后使鐵芯磁化，形成鐵芯磁路。

通過磁路橫截面的磁力線總量稱為磁通，用“Φ”來表示。單位是韋伯[Wb]。

均勻磁場(chǎng)中，磁通Φ等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直于磁場(chǎng)方向的面積S的乘積，即：磁通是標(biāo)量。其大小反映了與磁場(chǎng)相垂直的某個(gè)截面上的磁場(chǎng)強(qiáng)弱情況。磁通的國(guó)際單位制中還有較小的單位稱為麥克斯韋[Mx]，韋伯和麥克斯韋之間的換算關(guān)系為：1Wb=108Mx(1)磁通1.磁路的基本物理量uiΦ磁通Φ線圈通電后使鐵芯磁(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度是表征磁場(chǎng)中某點(diǎn)強(qiáng)弱和方向的物理量。用大寫字母“B”表示。B是矢量，B的方向就是置于磁場(chǎng)中該點(diǎn)小磁針N極的指向。勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，B的大小可用載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中所受到的電磁力來定義。即：上式中，電磁力F的單位是牛頓[N]、電流的單位是安培[A]、導(dǎo)體的有效長(zhǎng)度(與磁場(chǎng)方向相垂直方向的長(zhǎng)度投影)單位是米[m]時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的單位是特斯拉[T]。由Φ=BS可知，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中某截面S上B值越大，穿過該截面上的磁力線總量越多。因此，磁感應(yīng)強(qiáng)度也常稱為磁通密度。磁感應(yīng)強(qiáng)度的國(guó)際單位制中還有較小的單位高斯[Gs]，特斯拉和高斯之間的換算關(guān)系為：1T=104Gs(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度是表征磁場(chǎng)中某點(diǎn)強(qiáng)弱和方向磁導(dǎo)率是反映自然界物質(zhì)導(dǎo)磁能力的物理量，用希臘字母“μ”表示。物質(zhì)的種類很多，且導(dǎo)磁能力也各不相同，為了有效地區(qū)別它們各自的導(dǎo)磁能力，我們引入一個(gè)參照標(biāo)準(zhǔn)—真空的磁導(dǎo)率μ0:自然界中各種物質(zhì)的磁導(dǎo)率均與真空的磁導(dǎo)率相比，可得到不同的比值，我們把這個(gè)比值稱為相對(duì)磁導(dǎo)率，用“μr”表示，即：顯然，相對(duì)磁導(dǎo)率無量綱，其值越大，表明該類物質(zhì)的導(dǎo)磁性能越好；反之，導(dǎo)磁性能越差。(3)磁導(dǎo)率μ磁導(dǎo)率是反映自然界物質(zhì)導(dǎo)磁能力的物理量，用希臘字母根據(jù)相對(duì)磁導(dǎo)率μr值的不同，自然界的物質(zhì)大致可分為兩大類：(1)非磁性物質(zhì)如空氣、塑料、銅、鋁、橡膠等。這些物質(zhì)的導(dǎo)磁能力很差，磁導(dǎo)率均與真空的磁導(dǎo)率非常接近，它們的相對(duì)磁導(dǎo)率均約等于1。非磁性物質(zhì)的磁導(dǎo)率可認(rèn)為是常量。如鐵、鎳、鈷、鋼及其合金等。這些物質(zhì)的導(dǎo)磁能力非常強(qiáng)，其磁導(dǎo)率一般為真空的幾百、幾千乃至幾萬(wàn)、幾十萬(wàn)倍。如鑄鐵，其相對(duì)磁導(dǎo)率μr≈200～400；鑄鋼的相對(duì)磁導(dǎo)率μr≈500～2200；硅鋼的μr≈7000~10000；坡莫合金的μr≈20000~200000。顯然，鐵磁物質(zhì)的磁導(dǎo)率不是常量，而是一個(gè)范圍，即隨外部條件變化。鐵磁性物質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率大大于1。(2)鐵磁性物質(zhì)根據(jù)相對(duì)磁導(dǎo)率μr值的不同，自然界的物質(zhì)大致可分為兩(4)磁場(chǎng)強(qiáng)度磁場(chǎng)強(qiáng)度也是表征磁場(chǎng)中某點(diǎn)強(qiáng)弱和方向的物理量，用大寫字母“H”表示。H也是矢量，H的方向也是置于磁場(chǎng)中該點(diǎn)小磁針N極的指向。磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度有何區(qū)別和聯(lián)系？磁感應(yīng)強(qiáng)度是描述磁路介質(zhì)的磁場(chǎng)某點(diǎn)強(qiáng)弱和方向的物理量，與介質(zhì)的導(dǎo)磁率有關(guān)；磁場(chǎng)強(qiáng)度是描述電流的磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量，與介質(zhì)的導(dǎo)磁率無關(guān)。它們之間的聯(lián)系為：磁場(chǎng)強(qiáng)度H的單位有安每米和安每厘米，二者之間的換算關(guān)系為：1A/m=10-2A/cm(4)磁場(chǎng)強(qiáng)度磁場(chǎng)強(qiáng)度也是表征磁場(chǎng)中某點(diǎn)強(qiáng)弱和方向的2.磁路歐姆定律交流鐵芯線圈磁路通常由硅鋼片疊壓制成，導(dǎo)磁率很高。當(dāng)套在鐵芯上的線圈通電后，鐵芯迅速被磁化，成為一個(gè)人為集中的強(qiáng)磁場(chǎng)。uiΦ磁路部分電路部分交流鐵芯線圈示意圖電流通過N匝線圈所形成的磁動(dòng)勢(shì)用Fm=NI表示，磁路對(duì)磁通所呈現(xiàn)的阻礙作用用磁阻Rm表示，磁動(dòng)勢(shì)、磁通和磁阻三者之間的關(guān)系可表述為：磁路歐姆定律磁路歐姆定律中的磁阻Rm與磁導(dǎo)率μ有關(guān)，因此對(duì)鐵芯磁路來講是一個(gè)變量，定量計(jì)算很復(fù)雜，因此沒有電路歐姆定律應(yīng)用得那么廣泛，通常只用來定性分析磁路的情況。2.磁路歐姆定律交流鐵芯線圈磁路通常由硅鋼片疊壓制鐵磁材料內(nèi)部往往有相鄰的幾百個(gè)分子電流圈流向一致，這些分子電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)疊加起來，就形成了一個(gè)個(gè)天然的小磁性區(qū)域—磁疇。不同鐵磁物質(zhì)內(nèi)部磁疇的數(shù)量不同。通常情況下，鐵磁材料內(nèi)部的磁疇排列雜亂無章，其磁性相互抵消，因此對(duì)外不顯示磁性。

鐵磁材料之所以具有高導(dǎo)磁性。是因?yàn)樵谄鋬?nèi)部具有一種特殊的物質(zhì)結(jié)構(gòu)—磁疇。這些磁疇相當(dāng)于一個(gè)個(gè)小磁鐵。磁疇是怎么形成的？顯然，磁疇是由分子電流產(chǎn)生的。(1)高導(dǎo)磁性有外磁場(chǎng)作用時(shí)磁疇在外界磁場(chǎng)的作用下，均發(fā)生歸順性轉(zhuǎn)向，使得鐵磁材料內(nèi)部形成一個(gè)很強(qiáng)的附加磁場(chǎng)。3.鐵磁物質(zhì)的磁性能鐵磁材料內(nèi)部往往有相鄰的幾百個(gè)分子電流圈流向一致，這些分子電磁滯回線中H為零時(shí)B并不為零的現(xiàn)象說明鐵磁材料具有剩磁性。BH0cba起始磁化曲線oa段是線性段ab段是上升段bc段是磁化曲線的膝部C點(diǎn)以后是飽和段起始磁化曲線反映了什么？起始磁化曲線的ab段反映了鐵磁材料的高導(dǎo)磁性；c點(diǎn)以后說明鐵磁材料具有磁飽和性。磁滯回線中B的變化總是落后于H的變化說明鐵磁材料具有磁滯性。鐵磁材料反復(fù)磁化一周所構(gòu)成的曲線稱為磁滯回線。鐵磁材料的磁飽和性、磁滯性和剩磁性磁滯回線中H為零時(shí)B并不為零的現(xiàn)象說明鐵磁材料具有剩磁性。軟磁材料具有磁導(dǎo)率很高、易磁化、易去磁的顯著特點(diǎn)，適用于制作各種電機(jī)、電器的鐵心。軟磁材料4、鐵磁材料的分類和用途鐵磁材料根據(jù)工程上用途的不同可以分為三大類：硬磁材料的磁導(dǎo)率不太高、但一經(jīng)磁化能保留很大剩磁且不易去磁，適用于制作各種永久磁體。硬磁材料矩磁材料磁導(dǎo)率極高、磁化過程中只有正、負(fù)兩個(gè)飽和點(diǎn)，適用于制作各類存儲(chǔ)器中記憶元件的磁芯。矩磁材料BH0軟磁性材料磁滯回線包圍的面積很小。BH0硬磁性材料磁滯回線包圍的面積很寬大。BH0軟磁材料具有磁導(dǎo)率很高、易磁化、易去磁的顯著特點(diǎn)，適用于制作5.鐵芯損耗

根據(jù)電流的熱效應(yīng)原理，渦流通過鐵芯時(shí)將使鐵芯發(fā)熱，顯然渦流增加設(shè)備絕緣設(shè)計(jì)的難度，渦流嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成設(shè)備的燒損。φ在交變磁場(chǎng)作用下，整塊鐵芯中產(chǎn)生的旋渦狀感應(yīng)電流稱為渦流。渦流對(duì)電氣設(shè)備有何影響？為減小渦流損耗，常用硅鋼片疊壓制成電機(jī)電器的鐵芯。(1)磁滯損耗

鐵磁材料反復(fù)磁化時(shí)，內(nèi)部磁疇的極性取向隨著外磁場(chǎng)的交變來回翻轉(zhuǎn)，在翻轉(zhuǎn)的過程中，由于磁疇間相互摩擦而引起的能量損耗稱為磁滯損耗。磁滯損耗使鐵芯發(fā)熱。(2)渦流損耗5.鐵芯損耗根據(jù)電流的熱效應(yīng)原理，渦流通過鐵芯時(shí)將使鐵主磁通原理告訴我們，只要外加電壓有效值及電源頻率不變，鐵芯中工作主磁通最大值Φm也將維持不變。6.主磁通原理uiΦ

對(duì)交流鐵芯線圈而言，設(shè)工作主磁通為：可得：

交變磁通穿過線圈時(shí)，在線圈中感應(yīng)電壓，其值為：主磁通原理主磁通原理告訴我們，只要外加電壓有效值及電源頻率不變，鐵例分析某含有氣隙的鐵芯線圈，線圈兩端加有效值為U的交流電壓，當(dāng)氣隙增大時(shí)，鐵芯中的主磁通是增大還是減??？線圈中的電流如何變化？氣隙增大時(shí)，鐵芯磁路中的磁阻增加，但由于電源電壓效值為U和頻率f并無改變，根據(jù)主磁通原理可知，鐵芯磁路中的工作主磁通Φ并不發(fā)生改變。根據(jù)磁路歐姆定律：磁通不變，則上式中的比值也應(yīng)不變。因此，當(dāng)磁阻Rm增大時(shí)，線圈中通過的電流必定增大。例分析某含有氣隙的鐵芯線圈，線圈兩端加有效值為U的交流電壓，例分析一個(gè)交流電磁鐵，因出現(xiàn)機(jī)械故障，造成通電后銜鐵不能吸合，結(jié)果把線圈燒壞，試分析其原因。電磁鐵線圈中的額定電流是根據(jù)吸合后的電流限值設(shè)定的。當(dāng)通電后不能吸合時(shí)，由于鐵芯和銜鐵之間存有一定的氣隙，造成鐵芯磁路中的磁阻大大增加。民主磁通原理可知，此時(shí)鐵芯磁路中的工作主磁通Φ并不發(fā)生改變。若要滿足磁路歐姆定律：就必須增大線圈中的電流，而且氣隙雖小，但磁阻遠(yuǎn)大于鐵芯中的磁阻，此時(shí)線圈電流將是額定電流的許多倍，從而造成線圈燒毀。例分析一個(gè)交流電磁鐵，因出現(xiàn)機(jī)械故障，造成通電后銜鐵不能吸合你能說出根據(jù)導(dǎo)磁性能的不同自然界中物質(zhì)的分類嗎？你會(huì)做嗎？您能很快說出磁場(chǎng)幾個(gè)物理量的單位嗎？能否說出B和H的區(qū)別和聯(lián)系？磁通Φ、導(dǎo)磁率μ、磁感應(yīng)強(qiáng)度B和磁場(chǎng)強(qiáng)度H分別表征了磁路的哪些特征？鐵磁物質(zhì)具有哪些磁性能？鐵芯中存在哪些損耗？銅和鋁能被磁化嗎？檢驗(yàn)學(xué)習(xí)結(jié)果根據(jù)工程上用途的不同？鐵磁性材料可分為幾類？能否說出它們的特點(diǎn)和用途？你能說出根據(jù)導(dǎo)磁性能的不同自然界中物質(zhì)的分類嗎？你會(huì)做嗎？您1.變壓器的基本結(jié)構(gòu)4.2變壓器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理u1i10AXΦN1N2u20axS用硅鋼片疊壓制成的變壓器鐵芯。與電源相接的一次側(cè)繞組。|ZL|與負(fù)載相接的二次側(cè)繞組。

變壓器的主體結(jié)構(gòu)是由鐵芯和繞組兩大部分構(gòu)成的。變壓器的繞組與繞組之間、繞組與鐵芯之間均相互絕緣。1.變壓器的基本結(jié)構(gòu)4.2變壓器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理uu20AXaxS|ZL|2.變壓器的工作原理u1i10ΦN1N2(1)變壓器的空載運(yùn)行與變換電壓原理

交變的磁通穿過N1和N2時(shí)，分別在兩個(gè)線圈中感應(yīng)電壓：

計(jì)算它們的比值：有：顯然，改變線圈繞組的匝數(shù)即可實(shí)現(xiàn)電壓的變換。且k>1時(shí)為為降壓變壓器；k<1時(shí)為升壓變壓器。變壓比，簡(jiǎn)稱變比u20AXaxS|ZL|2.變壓器的工作原理u1i10ΦNAX|ZL|axN2SN1u2u1i1Φ(2)變壓器的有載運(yùn)行與變換電流原理變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)，一次側(cè)電流由i0變?yōu)閕1，二次側(cè)產(chǎn)生負(fù)載電流i2，而電壓u20相應(yīng)變?yōu)閡2。變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)，二次側(cè)電流i2產(chǎn)生副邊磁動(dòng)勢(shì)I2N2，該磁動(dòng)勢(shì)對(duì)I0N1起削弱作用。i2根據(jù)主磁通原理，只要電源電壓和頻率不變，鐵芯中的工作主磁通Φ的數(shù)值將維持不變。因此，原邊電流i0相應(yīng)增大為i1，原邊磁動(dòng)勢(shì)也增大為I1N1，增大的部分恰好與二次側(cè)磁動(dòng)勢(shì)相平衡。此時(shí)的磁動(dòng)勢(shì)方程式為：AX|ZL|axN2SN1u2u1i1Φ(2)變壓器的有載運(yùn)磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式告訴我們：變壓器二次測(cè)電流i2的大小是由負(fù)載決定的，但二次側(cè)的能量來源于一次側(cè)，兩側(cè)電路并沒有直接的電的聯(lián)系，而是通過磁耦合把能量從原邊傳遞到副邊。由上式可得：變壓器鐵芯的導(dǎo)磁率很高，因此滿足工作主磁通需要的磁動(dòng)勢(shì)I0N1很小，和I1N1相比可忽略不計(jì)，因此磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式可改為：變壓器在能量傳遞的過程中損耗很小，因此一次側(cè)和二次側(cè)的容量近似相等，有：變流比能量傳遞過程中，變壓器在變換電壓的同時(shí)也變換了電流。磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式告訴我們：變壓器二次測(cè)電流i2的大小(3)變壓器的阻抗變換作用AX|ZL|axN2SN1u2u1i1Φi2設(shè)變壓器副邊所接負(fù)載為|ZL|，原邊等效輸入阻抗為|Z1|，則有：將變壓器的變壓比公式和變流比公式代入上式得：上式告訴我們：只要改變變壓器的匝數(shù)比，即可獲得合適的二次側(cè)對(duì)一次側(cè)的反射阻抗|Z1|。式中k2稱為負(fù)載阻抗折算到一次側(cè)時(shí)的變換系數(shù)。(3)變壓器的阻抗變換作用AX|ZL|axN2SN1u2u1已知某收音機(jī)輸出變壓器的原邊匝數(shù)為600，副邊匝數(shù)為30，原邊原來接有16Ω的揚(yáng)聲器?，F(xiàn)因故要改接成4Ω揚(yáng)聲器，問輸出變壓器的匝數(shù)N2應(yīng)改為多少？例解收音機(jī)電路中，輸出變壓器所起的作用是：讓揚(yáng)聲器阻抗與晶體管的輸出端阻抗匹配，以使負(fù)荷上獲得最大功率，從而驅(qū)動(dòng)喇叭振動(dòng)發(fā)出聲音。收音機(jī)原阻抗變換系數(shù)為：反射阻抗：改換成4Ω揚(yáng)聲器后：已知某收音機(jī)輸出變壓器的原邊匝數(shù)為600，副邊匝數(shù)為30，原設(shè)交流信號(hào)源電壓U=100V，內(nèi)阻R0=800Ω，負(fù)載RL=8Ω。(1)將負(fù)載直接接至信號(hào)源，負(fù)載獲得多大功率？(2)經(jīng)變壓器阻抗匹配，求負(fù)載獲得的最大功率是多少？此時(shí)變壓器變比是多少？例解負(fù)載直接與信號(hào)源相接時(shí)，負(fù)載上獲得的功率為：阻抗匹配時(shí)，負(fù)載折算到原繞組的反射阻抗等于800Ω。因此負(fù)載上獲得的最大功率為：變壓器的變比為：設(shè)交流信號(hào)源電壓U=100V，內(nèi)阻R0=800Ω，負(fù)載RL=變壓器輸出電壓u2隨負(fù)載電流i2變化的關(guān)系稱為它的外特性，即：u2U2Ni2I2N0cos(-φ2)=0.8超前cosφ2=1cosφ2=0.8滯后3.變壓器的外特性u(píng)2＝f（i2）外特性可用右圖所示曲線描述。(1)負(fù)載為純電阻性質(zhì)時(shí)，cosφ=1，輸出電壓u2隨負(fù)載電流i2的增加略有下降；

結(jié)論負(fù)載的功率因數(shù)對(duì)變壓器的外特性影響很大。(2)負(fù)載為感性時(shí)，u2隨i2的增加下降的程度加大；(3)負(fù)載為容性時(shí)，輸出特性曲線呈上翹狀態(tài)，說明u2隨

i2的增加反而加大。變壓器輸出電壓u2隨負(fù)載電流i2變化的關(guān)系稱為它的變壓器外特性變化的程度，可以用電壓調(diào)整率ΔU%來表示。電壓調(diào)整率定義為：變壓器由空載到額定I2N滿載時(shí)，副邊輸出電壓u2的變化程度。4.電壓調(diào)整率電壓調(diào)整率反映了變壓器運(yùn)行時(shí)輸出電壓的穩(wěn)定性，是變壓器的主要性能指標(biāo)之一。5.變壓器的損耗和效率變壓器的損耗有鐵耗和銅耗：變壓器工作時(shí)由于主磁通不變，因此鐵損耗也基本維持不變，通常稱鐵耗為不變損耗；銅耗隨負(fù)載電流變化，稱為可變損耗。變壓器外特性變化的程度，可以用電壓調(diào)整率ΔU%來表

變壓器的效率是指變壓器的輸出功率P2與輸入功率P1的比值，通常百分?jǐn)?shù)表示，即：變壓器沒有旋轉(zhuǎn)部分，因此效率比較高?？刂蒲b置中的小型電源變壓器的效率通常在80%以上；電力變壓器的效率一般可達(dá)95%以上。變壓器在運(yùn)行中需注意，并非運(yùn)行在額定負(fù)載時(shí)效率最高。實(shí)踐證明，變壓器所帶負(fù)載為滿載的70%左右時(shí)效率最高。因此，應(yīng)根據(jù)負(fù)載情況采用最好的運(yùn)行方式。譬如控制變壓器運(yùn)行臺(tái)數(shù)，投入適當(dāng)容量的變壓器等，以使變壓器能夠處在高效率情況下運(yùn)行。變壓器的效率是指變壓器的輸出功率P2與輸入功率P1的變壓器能否變換直流電壓？為什么？你會(huì)做嗎？已知變壓器UIN=220V，為使鐵心不致飽和，規(guī)定Φm≤0.001Wb，問變壓器原線圈至少應(yīng)繞多少匝？欲制作一個(gè)220/110V的小型變壓器，能否原邊繞2匝，副邊繞1匝？為什么？若不慎將額定值110/36V的小容量變壓器原邊接到110V直流電源上，副邊會(huì)產(chǎn)生什么情況？原邊呢？檢驗(yàn)學(xué)習(xí)結(jié)果一個(gè)交流電磁鐵，額定值為工頻電220V，現(xiàn)不慎接在了220V的直流電源上，問會(huì)不會(huì)燒壞？為什么？變壓器能否變換直流電壓？為什么？你會(huì)做嗎？已知變壓器UIN=訊號(hào)式溫度計(jì)吸濕計(jì)儲(chǔ)油柜安全氣道油表氣體繼電器高壓套管低壓套管分接開關(guān)油箱鐵芯繞組放油閥門老式電力變壓器的結(jié)構(gòu)圖4.3實(shí)用中的常見變壓器1.電力變壓器及其用途訊號(hào)式溫度計(jì)吸濕計(jì)儲(chǔ)油柜安全氣道油表氣體繼電器高壓套管低壓套新式電力變壓器的結(jié)構(gòu)圖顯然，電力變壓器主要也是由鐵芯和繞組兩大部分構(gòu)成，另外加上一些外部輔助和保護(hù)設(shè)備。(1)發(fā)電機(jī)出口電壓一般不太高，因此無法將電能輸送到遠(yuǎn)處。利用變壓器變換電壓的作用，將發(fā)電機(jī)出口電壓升高，就可達(dá)到向遠(yuǎn)距離輸送電能的目的。

電力變壓器的用途(2)用戶不能直接使用傳輸?shù)母邏弘?。必須利用電力變壓器將高壓變換為低壓配電值，滿足各類用戶對(duì)不同電壓的需求。電力系統(tǒng)中，電力變壓器的應(yīng)用十分廣泛，電力變壓器對(duì)電能的經(jīng)濟(jì)傳輸，合理分配和安全使用也都具有十分重要的意義。新式電力變壓器的結(jié)構(gòu)圖顯然，電力變壓器主要也是由鐵芯定義：把普通雙繞組變壓器的高壓側(cè)繞組和低壓側(cè)繞組相串聯(lián)，即可構(gòu)成一臺(tái)自耦變壓器，如下圖所示。連成自耦變壓器實(shí)際自耦變壓器2.自耦變壓器(自耦調(diào)壓器)實(shí)際應(yīng)用中，自耦變壓器只用一個(gè)繞組，原繞組匝數(shù)較多，原繞組的一部分兼作副繞組。兩者之間不僅有磁的耦合，而且還有電的直接聯(lián)系。普通雙繞組變壓器AXaxN1N2AN1XaxN2AXaxN1N2定義：把普通雙繞組變壓器的高壓側(cè)繞組和低壓側(cè)繞組相串聯(lián)，即可u1u2自耦變壓器的工作原理和普通雙繞組變壓器相同。因此，其變比公式與雙繞組變壓器一樣，即：實(shí)驗(yàn)室中單相調(diào)壓器結(jié)構(gòu)原理圖實(shí)驗(yàn)室中單相和三相調(diào)壓器的實(shí)物圖優(yōu)點(diǎn)：額定容量相同時(shí)，自耦變壓器與雙繞組變壓器相比，其單位容量所消耗的材料少、變壓器的體種小、造價(jià)低，而且銅耗和鐵耗都小，因而效率較高。自耦調(diào)壓器的特點(diǎn)缺點(diǎn)：由于原、副邊共用一個(gè)繞組，因此當(dāng)高壓側(cè)遭受過電壓時(shí)，會(huì)波及低壓側(cè)，為避免危險(xiǎn)，需在自耦變壓器的原、副邊都裝設(shè)避雷器。結(jié)論自耦調(diào)壓器不能當(dāng)作安全變壓器來使用。u1u2自耦變壓器的工作原理和普通雙繞組變壓器相同。3.電焊變壓器電焊變壓器是專供電焊機(jī)使用的特殊變壓器。工廠和施工工地廣泛使用的交流電焊機(jī)就是由一個(gè)電焊變壓器和一個(gè)可變電抗器構(gòu)成的。其中電焊變壓器是一個(gè)降壓變壓器。u1u260～70Vi2手柄焊鉗25～30V工件對(duì)電焊變壓器的要求：空載時(shí)要有約為60~70V足夠大的引弧電壓；焊接時(shí)要求電壓陡降，額定負(fù)載下電壓約25~30V。在焊條與工件相碰不起弧、即副邊短路時(shí)，短路電流要求不能過大。此外，還要求能夠調(diào)節(jié)焊接電流的大小。變壓器電抗器可動(dòng)鐵心u2/Vi2/A07030IN電焊變壓器外特性3.電焊變壓器電焊變壓器是專供電焊機(jī)使用的特殊變壓電壓互感器和電流互感器又稱為儀用互感器，是電力系統(tǒng)中使用的測(cè)量設(shè)備，其工作原理與變壓器基本相同。1.與小量程的標(biāo)準(zhǔn)化電表配合測(cè)量高電壓、大電流；2.使測(cè)量回路與被測(cè)回路隔離，以保障人員和設(shè)備的安全；3.為各類繼電保護(hù)和控制系統(tǒng)提供控制信號(hào)。4.儀用互感器使用儀用互感器的目的電壓互感器產(chǎn)品圖電流互感器產(chǎn)品圖電壓互感器和電流互感器又稱為儀用互感器，是電力系統(tǒng)中L1L2··N1N2V電壓互感器的原繞組匝數(shù)很多，并聯(lián)于待測(cè)電路兩端；副繞組匝數(shù)較少，與電壓表及電度表、功率表、繼電器的電壓線圈并聯(lián)。用于將高電壓變換成低電壓。(1)電壓互感器電壓互感器示意圖電壓互感器使用注意事項(xiàng)

*電壓互感器的副邊不允許短路。因?yàn)橐坏┌l(fā)生短路，副邊將產(chǎn)生一個(gè)很大的電流，導(dǎo)致原邊電流隨之激增，由此將燒壞互感器的繞組。*電壓互感器的副邊應(yīng)當(dāng)可靠接地。*電壓互感器的副邊阻抗不得小于規(guī)定值，以減小誤差。L1L2··N1N2V電壓互感器的原繞組匝數(shù)很多，并(2)電流互感器電流互感器的原繞組線徑較粗，匝數(shù)少與待測(cè)電路負(fù)載串聯(lián)；副繞組線徑細(xì)且匝數(shù)多，與電流表及電度表、功率表、繼電器的電流線圈串聯(lián)。用于將大電流變換為小電流。A·N1·N2負(fù)荷Ф電流互感器示意圖電流互感器使用注意事項(xiàng)

*電流互感器的副邊不允許開路。因其原邊電流是由被測(cè)電路決定的。正常運(yùn)行時(shí)副邊相當(dāng)于短路，具有強(qiáng)烈的去磁作用，所以鐵芯中工作主磁通所需的勵(lì)磁電流相應(yīng)很小。若副邊開路，原邊電流全部成為勵(lì)磁電流而導(dǎo)致鐵芯中工作磁通劇增，致鐵芯嚴(yán)重飽和過熱而燒損，同時(shí)因副繞組匝數(shù)很多，又會(huì)感應(yīng)出危險(xiǎn)的高電壓，危及操作人員和測(cè)量設(shè)備的安全。*電壓互感器的副邊應(yīng)當(dāng)可靠接地。*副邊阻抗不得超過規(guī)定值，以免增大誤差。(2)電流互感器電流互感器的原繞組線徑較粗，匝數(shù)少自耦變壓器為什么不能用作安全變壓器？本節(jié)內(nèi)容你掌握得如何？電壓互感器和電流互感器在使用過程中都有哪些注意事項(xiàng)？電焊變壓器的外特性和普通變壓器相比有何不同？檢驗(yàn)學(xué)習(xí)結(jié)果變壓器都有哪些損耗？何謂不變損耗？可變損耗？自耦變壓器為什么不能用作安全變壓器？本節(jié)內(nèi)容你掌握得如何？電本章學(xué)習(xí)結(jié)束。Goodbye!本章學(xué)習(xí)結(jié)束。Goodbye!第4章磁路和變壓器4.1鐵心線圈、磁路4.2變壓器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理4.3實(shí)用中的常見變壓器第4章磁路和變壓器4.1鐵心線圈、磁路4.2變壓器學(xué)習(xí)目的與要求電工技術(shù)中不僅要討論電路問題，還將討論磁路問題。因?yàn)楹芏嚯姽ぴO(shè)備與磁路都有關(guān)系，如電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的變壓器、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電磁鐵及電工測(cè)量?jī)x表等。為了更好的學(xué)習(xí)變壓器、電機(jī)、電器的工作特性及應(yīng)用，首先在理解有關(guān)磁路的問題。磁路問題與磁場(chǎng)有關(guān)，與磁介質(zhì)有關(guān)，而且磁場(chǎng)往往還與電流相關(guān)聯(lián)，因此本章要先從磁路、磁場(chǎng)及其基本物理量進(jìn)行研究。通過本章學(xué)習(xí)，要求了解變壓器的基本結(jié)構(gòu)組成，熟悉變壓器的用途，理解和掌握變壓器變換電壓、變換電流及變換阻抗的作用；了解常用的特殊變壓器。學(xué)習(xí)目的與要求電工技術(shù)中不僅要討論電路問題，還將討論磁路4.1鐵芯線圈、磁路工程應(yīng)用實(shí)際中，大量的電氣設(shè)備都含有線圈和鐵心。當(dāng)繞在鐵芯上的線圈通電后，鐵芯就會(huì)被磁化而形成鐵芯磁路，磁路又會(huì)影響線圈的電路。因此，電工技術(shù)不僅有電路問題，同時(shí)也有磁路問題。常用電氣設(shè)備鐵芯示意圖中紅色虛線表示磁路中的工作主磁通的路徑；紫色虛線表示通過空氣閉合的極少部分漏磁通。4.1鐵芯線圈、磁路工程應(yīng)用實(shí)際中，大量的電氣設(shè)備都1.磁路的基本物理量uiΦ磁通Φ線圈通電后使鐵芯磁化，形成鐵芯磁路。

通過磁路橫截面的磁力線總量稱為磁通，用“Φ”來表示。單位是韋伯[Wb]。

均勻磁場(chǎng)中，磁通Φ等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直于磁場(chǎng)方向的面積S的乘積，即：磁通是標(biāo)量。其大小反映了與磁場(chǎng)相垂直的某個(gè)截面上的磁場(chǎng)強(qiáng)弱情況。磁通的國(guó)際單位制中還有較小的單位稱為麥克斯韋[Mx]，韋伯和麥克斯韋之間的換算關(guān)系為：1Wb=108Mx(1)磁通1.磁路的基本物理量uiΦ磁通Φ線圈通電后使鐵芯磁(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度是表征磁場(chǎng)中某點(diǎn)強(qiáng)弱和方向的物理量。用大寫字母“B”表示。B是矢量，B的方向就是置于磁場(chǎng)中該點(diǎn)小磁針N極的指向。勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，B的大小可用載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中所受到的電磁力來定義。即：上式中，電磁力F的單位是牛頓[N]、電流的單位是安培[A]、導(dǎo)體的有效長(zhǎng)度(與磁場(chǎng)方向相垂直方向的長(zhǎng)度投影)單位是米[m]時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的單位是特斯拉[T]。由Φ=BS可知，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中某截面S上B值越大，穿過該截面上的磁力線總量越多。因此，磁感應(yīng)強(qiáng)度也常稱為磁通密度。磁感應(yīng)強(qiáng)度的國(guó)際單位制中還有較小的單位高斯[Gs]，特斯拉和高斯之間的換算關(guān)系為：1T=104Gs(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度是表征磁場(chǎng)中某點(diǎn)強(qiáng)弱和方向磁導(dǎo)率是反映自然界物質(zhì)導(dǎo)磁能力的物理量，用希臘字母“μ”表示。物質(zhì)的種類很多，且導(dǎo)磁能力也各不相同，為了有效地區(qū)別它們各自的導(dǎo)磁能力，我們引入一個(gè)參照標(biāo)準(zhǔn)—真空的磁導(dǎo)率μ0:自然界中各種物質(zhì)的磁導(dǎo)率均與真空的磁導(dǎo)率相比，可得到不同的比值，我們把這個(gè)比值稱為相對(duì)磁導(dǎo)率，用“μr”表示，即：顯然，相對(duì)磁導(dǎo)率無量綱，其值越大，表明該類物質(zhì)的導(dǎo)磁性能越好；反之，導(dǎo)磁性能越差。(3)磁導(dǎo)率μ磁導(dǎo)率是反映自然界物質(zhì)導(dǎo)磁能力的物理量，用希臘字母根據(jù)相對(duì)磁導(dǎo)率μr值的不同，自然界的物質(zhì)大致可分為兩大類：(1)非磁性物質(zhì)如空氣、塑料、銅、鋁、橡膠等。這些物質(zhì)的導(dǎo)磁能力很差，磁導(dǎo)率均與真空的磁導(dǎo)率非常接近，它們的相對(duì)磁導(dǎo)率均約等于1。非磁性物質(zhì)的磁導(dǎo)率可認(rèn)為是常量。如鐵、鎳、鈷、鋼及其合金等。這些物質(zhì)的導(dǎo)磁能力非常強(qiáng)，其磁導(dǎo)率一般為真空的幾百、幾千乃至幾萬(wàn)、幾十萬(wàn)倍。如鑄鐵，其相對(duì)磁導(dǎo)率μr≈200～400；鑄鋼的相對(duì)磁導(dǎo)率μr≈500～2200；硅鋼的μr≈7000~10000；坡莫合金的μr≈20000~200000。顯然，鐵磁物質(zhì)的磁導(dǎo)率不是常量，而是一個(gè)范圍，即隨外部條件變化。鐵磁性物質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率大大于1。(2)鐵磁性物質(zhì)根據(jù)相對(duì)磁導(dǎo)率μr值的不同，自然界的物質(zhì)大致可分為兩(4)磁場(chǎng)強(qiáng)度磁場(chǎng)強(qiáng)度也是表征磁場(chǎng)中某點(diǎn)強(qiáng)弱和方向的物理量，用大寫字母“H”表示。H也是矢量，H的方向也是置于磁場(chǎng)中該點(diǎn)小磁針N極的指向。磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度有何區(qū)別和聯(lián)系？磁感應(yīng)強(qiáng)度是描述磁路介質(zhì)的磁場(chǎng)某點(diǎn)強(qiáng)弱和方向的物理量，與介質(zhì)的導(dǎo)磁率有關(guān)；磁場(chǎng)強(qiáng)度是描述電流的磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量，與介質(zhì)的導(dǎo)磁率無關(guān)。它們之間的聯(lián)系為：磁場(chǎng)強(qiáng)度H的單位有安每米和安每厘米，二者之間的換算關(guān)系為：1A/m=10-2A/cm(4)磁場(chǎng)強(qiáng)度磁場(chǎng)強(qiáng)度也是表征磁場(chǎng)中某點(diǎn)強(qiáng)弱和方向的2.磁路歐姆定律交流鐵芯線圈磁路通常由硅鋼片疊壓制成，導(dǎo)磁率很高。當(dāng)套在鐵芯上的線圈通電后，鐵芯迅速被磁化，成為一個(gè)人為集中的強(qiáng)磁場(chǎng)。uiΦ磁路部分電路部分交流鐵芯線圈示意圖電流通過N匝線圈所形成的磁動(dòng)勢(shì)用Fm=NI表示，磁路對(duì)磁通所呈現(xiàn)的阻礙作用用磁阻Rm表示，磁動(dòng)勢(shì)、磁通和磁阻三者之間的關(guān)系可表述為：磁路歐姆定律磁路歐姆定律中的磁阻Rm與磁導(dǎo)率μ有關(guān)，因此對(duì)鐵芯磁路來講是一個(gè)變量，定量計(jì)算很復(fù)雜，因此沒有電路歐姆定律應(yīng)用得那么廣泛，通常只用來定性分析磁路的情況。2.磁路歐姆定律交流鐵芯線圈磁路通常由硅鋼片疊壓制鐵磁材料內(nèi)部往往有相鄰的幾百個(gè)分子電流圈流向一致，這些分子電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)疊加起來，就形成了一個(gè)個(gè)天然的小磁性區(qū)域—磁疇。不同鐵磁物質(zhì)內(nèi)部磁疇的數(shù)量不同。通常情況下，鐵磁材料內(nèi)部的磁疇排列雜亂無章，其磁性相互抵消，因此對(duì)外不顯示磁性。

鐵磁材料之所以具有高導(dǎo)磁性。是因?yàn)樵谄鋬?nèi)部具有一種特殊的物質(zhì)結(jié)構(gòu)—磁疇。這些磁疇相當(dāng)于一個(gè)個(gè)小磁鐵。磁疇是怎么形成的？顯然，磁疇是由分子電流產(chǎn)生的。(1)高導(dǎo)磁性有外磁場(chǎng)作用時(shí)磁疇在外界磁場(chǎng)的作用下，均發(fā)生歸順性轉(zhuǎn)向，使得鐵磁材料內(nèi)部形成一個(gè)很強(qiáng)的附加磁場(chǎng)。3.鐵磁物質(zhì)的磁性能鐵磁材料內(nèi)部往往有相鄰的幾百個(gè)分子電流圈流向一致，這些分子電磁滯回線中H為零時(shí)B并不為零的現(xiàn)象說明鐵磁材料具有剩磁性。BH0cba起始磁化曲線oa段是線性段ab段是上升段bc段是磁化曲線的膝部C點(diǎn)以后是飽和段起始磁化曲線反映了什么？起始磁化曲線的ab段反映了鐵磁材料的高導(dǎo)磁性；c點(diǎn)以后說明鐵磁材料具有磁飽和性。磁滯回線中B的變化總是落后于H的變化說明鐵磁材料具有磁滯性。鐵磁材料反復(fù)磁化一周所構(gòu)成的曲線稱為磁滯回線。鐵磁材料的磁飽和性、磁滯性和剩磁性磁滯回線中H為零時(shí)B并不為零的現(xiàn)象說明鐵磁材料具有剩磁性。軟磁材料具有磁導(dǎo)率很高、易磁化、易去磁的顯著特點(diǎn)，適用于制作各種電機(jī)、電器的鐵心。軟磁材料4、鐵磁材料的分類和用途鐵磁材料根據(jù)工程上用途的不同可以分為三大類：硬磁材料的磁導(dǎo)率不太高、但一經(jīng)磁化能保留很大剩磁且不易去磁，適用于制作各種永久磁體。硬磁材料矩磁材料磁導(dǎo)率極高、磁化過程中只有正、負(fù)兩個(gè)飽和點(diǎn)，適用于制作各類存儲(chǔ)器中記憶元件的磁芯。矩磁材料BH0軟磁性材料磁滯回線包圍的面積很小。BH0硬磁性材料磁滯回線包圍的面積很寬大。BH0軟磁材料具有磁導(dǎo)率很高、易磁化、易去磁的顯著特點(diǎn)，適用于制作5.鐵芯損耗

根據(jù)電流的熱效應(yīng)原理，渦流通過鐵芯時(shí)將使鐵芯發(fā)熱，顯然渦流增加設(shè)備絕緣設(shè)計(jì)的難度，渦流嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成設(shè)備的燒損。φ在交變磁場(chǎng)作用下，整塊鐵芯中產(chǎn)生的旋渦狀感應(yīng)電流稱為渦流。渦流對(duì)電氣設(shè)備有何影響？為減小渦流損耗，常用硅鋼片疊壓制成電機(jī)電器的鐵芯。(1)磁滯損耗

鐵磁材料反復(fù)磁化時(shí)，內(nèi)部磁疇的極性取向隨著外磁場(chǎng)的交變來回翻轉(zhuǎn)，在翻轉(zhuǎn)的過程中，由于磁疇間相互摩擦而引起的能量損耗稱為磁滯損耗。磁滯損耗使鐵芯發(fā)熱。(2)渦流損耗5.鐵芯損耗根據(jù)電流的熱效應(yīng)原理，渦流通過鐵芯時(shí)將使鐵主磁通原理告訴我們，只要外加電壓有效值及電源頻率不變，鐵芯中工作主磁通最大值Φm也將維持不變。6.主磁通原理uiΦ

對(duì)交流鐵芯線圈而言，設(shè)工作主磁通為：可得：

交變磁通穿過線圈時(shí)，在線圈中感應(yīng)電壓，其值為：主磁通原理主磁通原理告訴我們，只要外加電壓有效值及電源頻率不變，鐵例分析某含有氣隙的鐵芯線圈，線圈兩端加有效值為U的交流電壓，當(dāng)氣隙增大時(shí)，鐵芯中的主磁通是增大還是減?。烤€圈中的電流如何變化？氣隙增大時(shí)，鐵芯磁路中的磁阻增加，但由于電源電壓效值為U和頻率f并無改變，根據(jù)主磁通原理可知，鐵芯磁路中的工作主磁通Φ并不發(fā)生改變。根據(jù)磁路歐姆定律：磁通不變，則上式中的比值也應(yīng)不變。因此，當(dāng)磁阻Rm增大時(shí)，線圈中通過的電流必定增大。例分析某含有氣隙的鐵芯線圈，線圈兩端加有效值為U的交流電壓，例分析一個(gè)交流電磁鐵，因出現(xiàn)機(jī)械故障，造成通電后銜鐵不能吸合，結(jié)果把線圈燒壞，試分析其原因。電磁鐵線圈中的額定電流是根據(jù)吸合后的電流限值設(shè)定的。當(dāng)通電后不能吸合時(shí)，由于鐵芯和銜鐵之間存有一定的氣隙，造成鐵芯磁路中的磁阻大大增加。民主磁通原理可知，此時(shí)鐵芯磁路中的工作主磁通Φ并不發(fā)生改變。若要滿足磁路歐姆定律：就必須增大線圈中的電流，而且氣隙雖小，但磁阻遠(yuǎn)大于鐵芯中的磁阻，此時(shí)線圈電流將是額定電流的許多倍，從而造成線圈燒毀。例分析一個(gè)交流電磁鐵，因出現(xiàn)機(jī)械故障，造成通電后銜鐵不能吸合你能說出根據(jù)導(dǎo)磁性能的不同自然界中物質(zhì)的分類嗎？你會(huì)做嗎？您能很快說出磁場(chǎng)幾個(gè)物理量的單位嗎？能否說出B和H的區(qū)別和聯(lián)系？磁通Φ、導(dǎo)磁率μ、磁感應(yīng)強(qiáng)度B和磁場(chǎng)強(qiáng)度H分別表征了磁路的哪些特征？鐵磁物質(zhì)具有哪些磁性能？鐵芯中存在哪些損耗？銅和鋁能被磁化嗎？檢驗(yàn)學(xué)習(xí)結(jié)果根據(jù)工程上用途的不同？鐵磁性材料可分為幾類？能否說出它們的特點(diǎn)和用途？你能說出根據(jù)導(dǎo)磁性能的不同自然界中物質(zhì)的分類嗎？你會(huì)做嗎？您1.變壓器的基本結(jié)構(gòu)4.2變壓器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理u1i10AXΦN1N2u20axS用硅鋼片疊壓制成的變壓器鐵芯。與電源相接的一次側(cè)繞組。|ZL|與負(fù)載相接的二次側(cè)繞組。

變壓器的主體結(jié)構(gòu)是由鐵芯和繞組兩大部分構(gòu)成的。變壓器的繞組與繞組之間、繞組與鐵芯之間均相互絕緣。1.變壓器的基本結(jié)構(gòu)4.2變壓器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理uu20AXaxS|ZL|2.變壓器的工作原理u1i10ΦN1N2(1)變壓器的空載運(yùn)行與變換電壓原理

交變的磁通穿過N1和N2時(shí)，分別在兩個(gè)線圈中感應(yīng)電壓：

計(jì)算它們的比值：有：顯然，改變線圈繞組的匝數(shù)即可實(shí)現(xiàn)電壓的變換。且k>1時(shí)為為降壓變壓器；k<1時(shí)為升壓變壓器。變壓比，簡(jiǎn)稱變比u20AXaxS|ZL|2.變壓器的工作原理u1i10ΦNAX|ZL|axN2SN1u2u1i1Φ(2)變壓器的有載運(yùn)行與變換電流原理變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)，一次側(cè)電流由i0變?yōu)閕1，二次側(cè)產(chǎn)生負(fù)載電流i2，而電壓u20相應(yīng)變?yōu)閡2。變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)，二次側(cè)電流i2產(chǎn)生副邊磁動(dòng)勢(shì)I2N2，該磁動(dòng)勢(shì)對(duì)I0N1起削弱作用。i2根據(jù)主磁通原理，只要電源電壓和頻率不變，鐵芯中的工作主磁通Φ的數(shù)值將維持不變。因此，原邊電流i0相應(yīng)增大為i1，原邊磁動(dòng)勢(shì)也增大為I1N1，增大的部分恰好與二次側(cè)磁動(dòng)勢(shì)相平衡。此時(shí)的磁動(dòng)勢(shì)方程式為：AX|ZL|axN2SN1u2u1i1Φ(2)變壓器的有載運(yùn)磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式告訴我們：變壓器二次測(cè)電流i2的大小是由負(fù)載決定的，但二次側(cè)的能量來源于一次側(cè)，兩側(cè)電路并沒有直接的電的聯(lián)系，而是通過磁耦合把能量從原邊傳遞到副邊。由上式可得：變壓器鐵芯的導(dǎo)磁率很高，因此滿足工作主磁通需要的磁動(dòng)勢(shì)I0N1很小，和I1N1相比可忽略不計(jì)，因此磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式可改為：變壓器在能量傳遞的過程中損耗很小，因此一次側(cè)和二次側(cè)的容量近似相等，有：變流比能量傳遞過程中，變壓器在變換電壓的同時(shí)也變換了電流。磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式告訴我們：變壓器二次測(cè)電流i2的大小(3)變壓器的阻抗變換作用AX|ZL|axN2SN1u2u1i1Φi2設(shè)變壓器副邊所接負(fù)載為|ZL|，原邊等效輸入阻抗為|Z1|，則有：將變壓器的變壓比公式和變流比公式代入上式得：上式告訴我們：只要改變變壓器的匝數(shù)比，即可獲得合適的二次側(cè)對(duì)一次側(cè)的反射阻抗|Z1|。式中k2稱為負(fù)載阻抗折算到一次側(cè)時(shí)的變換系數(shù)。(3)變壓器的阻抗變換作用AX|ZL|axN2SN1u2u1已知某收音機(jī)輸出變壓器的原邊匝數(shù)為600，副邊匝數(shù)為30，原邊原來接有16Ω的揚(yáng)聲器?，F(xiàn)因故要改接成4Ω揚(yáng)聲器，問輸出變壓器的匝數(shù)N2應(yīng)改為多少？例解收音機(jī)電路中，輸出變壓器所起的作用是：讓揚(yáng)聲器阻抗與晶體管的輸出端阻抗匹配，以使負(fù)荷上獲得最大功率，從而驅(qū)動(dòng)喇叭振動(dòng)發(fā)出聲音。收音機(jī)原阻抗變換系數(shù)為：反射阻抗：改換成4Ω揚(yáng)聲器后：已知某收音機(jī)輸出變壓器的原邊匝數(shù)為600，副邊匝數(shù)為30，原設(shè)交流信號(hào)源電壓U=100V，內(nèi)阻R0=800Ω，負(fù)載RL=8Ω。(1)將負(fù)載直接接至信號(hào)源，負(fù)載獲得多大功率？(2)經(jīng)變壓器阻抗匹配，求負(fù)載獲得的最大功率是多少？此時(shí)變壓器變比是多少？例解負(fù)載直接與信號(hào)源相接時(shí)，負(fù)載上獲得的功率為：阻抗匹配時(shí)，負(fù)載折算到原繞組的反射阻抗等于800Ω。因此負(fù)載上獲得的最大功率為：變壓器的變比為：設(shè)交流信號(hào)源電壓U=100V，內(nèi)阻R0=800Ω，負(fù)載RL=變壓器輸出電壓u2隨負(fù)載電流i2變化的關(guān)系稱為它的外特性，即：u2U2Ni2I2N0cos(-φ2)=0.8超前cosφ2=1cosφ2=0.8滯后3.變壓器的外特性u(píng)2＝f（i2）外特性可用右圖所示曲線描述。(1)負(fù)載為純電阻性質(zhì)時(shí)，cosφ=1，輸出電壓u2隨負(fù)載電流i2的增加略有下降；

結(jié)論負(fù)載的功率因數(shù)對(duì)變壓器的外特性影響很大。(2)負(fù)載為感性時(shí)，u2隨i2的增加下降的程度加大；(3)負(fù)載為容性時(shí)，輸出特性曲線呈上翹狀態(tài)，說明u2隨

i2的增加反而加大。變壓器輸出電壓u2隨負(fù)載電流i2變化的關(guān)系稱為它的變壓器外特性變化的程度，可以用電壓調(diào)整率ΔU%來表示。電壓調(diào)整率定義為：變壓器由空載到額定I2N滿載時(shí)，副邊輸出電壓u2的變化程度。4.電壓調(diào)整率電壓調(diào)整率反映了變壓器運(yùn)行時(shí)輸出電壓的穩(wěn)定性，是變壓器的主要性能指標(biāo)之一。5.變壓器的損耗和效率變壓器的損耗有鐵耗和銅耗：變壓器工作時(shí)由于主磁通不變，因此鐵損耗也基本維持不變，通常稱鐵耗為不變損耗；銅耗隨負(fù)載電流變化，稱為可變損耗。變壓器外特性變化的程度，可以用電壓調(diào)整率ΔU%來表

變壓器的效率是指變壓器的輸出功率P2與輸入功率P1的比值，通常百分?jǐn)?shù)表示，即：變壓器沒有旋轉(zhuǎn)部分，因此效率比較高?？刂蒲b置中的小型電源變壓器的效率通常在80%以上；電力變壓器的效率一般可達(dá)95%以上。變壓器在運(yùn)行中需注意，并非運(yùn)行在額定負(fù)載時(shí)效率最高。實(shí)踐證明，變壓器所帶負(fù)載為滿載的70%左右時(shí)效率最高。因此，應(yīng)根據(jù)負(fù)載情況采用最好的運(yùn)行方式。譬如控制變壓器運(yùn)行臺(tái)數(shù)，投入適當(dāng)容量的變壓器等，以使變壓器能夠處在高效率情況下運(yùn)行。變壓器的效率是指變壓器的輸出功率P2與輸入功率P1的變壓器能否變換直流電壓？為什么？你會(huì)做嗎？已知變壓器UIN=220V，為使鐵心不致飽和，規(guī)定Φm≤0.001Wb，問變壓器原線圈至少應(yīng)繞多少匝？欲制作一個(gè)220/110V的小型變壓器，能否原邊繞2匝，副邊繞1匝？為什么？若不慎將額定值110/36V的小容量變壓器原邊接到110V直流電源上，副邊會(huì)產(chǎn)生什么情況？原邊呢？檢驗(yàn)學(xué)習(xí)結(jié)果一個(gè)交流電磁鐵，額定值為工頻電220V，現(xiàn)不慎接在了220V的直流電源上，問會(huì)不會(huì)燒壞？為什么？變壓器能否變換直流電壓？為什么？你會(huì)做嗎？已知變壓器UIN=訊號(hào)式溫度計(jì)吸濕計(jì)儲(chǔ)油柜安全氣道油表氣體繼電器高壓套管低壓套管分接開關(guān)油箱鐵芯繞組放油閥門老式電力變壓器的結(jié)構(gòu)圖4.3實(shí)用中的常見變壓器1.電力變壓器及其用途訊號(hào)式溫度計(jì)吸濕計(jì)儲(chǔ)油柜安全氣道油表氣體繼電器高壓套管低壓套新式電力變壓器的結(jié)構(gòu)圖顯然，電力變壓器主要也是由鐵芯和繞組兩大部分構(gòu)成，另外加上一些外部輔助和保護(hù)設(shè)備。(1)發(fā)電機(jī)出口電壓一般不太高，因此無法將電能輸送到遠(yuǎn)處。利用變壓器變換電壓的作用，將發(fā)電機(jī)出口電壓升高，就可達(dá)到向遠(yuǎn)距離輸送電能的目的。

電力變壓器的用途(2)用戶不能直接使用傳輸?shù)母邏弘姟１仨毨秒娏ψ儔浩鲗⒏邏鹤儞Q為低壓配電值，滿足各類用戶對(duì)不同電壓的需求。電力系統(tǒng)中，電力變壓器的應(yīng)用十分廣泛，電力變壓器對(duì)電能的經(jīng)濟(jì)傳輸，合理分