電工基礎(chǔ)項(xiàng)目教程 課件 項(xiàng)目四 小型變壓器的制作與測試

電工基礎(chǔ)使用項(xiàng)目教程項(xiàng)目四小型變壓器的制作與測試任務(wù)一小型變壓器的電路分析任務(wù)二小型變壓器的設(shè)計(jì)、制作與測試項(xiàng)目四小型變壓器的制作與測試能掌握各種工機(jī)具和儀器的使用掌握小型變壓器的拆裝方法與步驟，能夠進(jìn)行常見故障的分析與檢修；能夠利用所掌握的理論知識，運(yùn)用技能進(jìn)行實(shí)踐，培養(yǎng)解決問題的能力；會設(shè)計(jì)小功率電源變壓器，并能進(jìn)行制作與測試。技能目標(biāo)了解互感現(xiàn)象及其在實(shí)際中的應(yīng)用；了解常用變電器的結(jié)構(gòu)，掌握其工作原理；了解實(shí)際變壓器的銘牌數(shù)據(jù)和外特性：掌握電氣識圖知識及基本安裝接線圖的相關(guān)知識；掌握小功率變壓器的設(shè)計(jì)、制作與測試的知識。知識目標(biāo)項(xiàng)目四小型變壓器的制作與測試

1.通過學(xué)習(xí)變壓器相關(guān)規(guī)范，培養(yǎng)學(xué)生良好的職業(yè)道德，安全生產(chǎn)意識、質(zhì)量意識。2．通過變壓器的參數(shù)測試，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力及認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。課程思政項(xiàng)目四小型變壓器的制作與測試現(xiàn)代化的工業(yè)企業(yè)廣泛的采用電力作為能源，而發(fā)電廠發(fā)出的電力往往需經(jīng)遠(yuǎn)距離傳輸才能到達(dá)用電地區(qū)。在傳輸?shù)墓β屎愣〞r，傳輸電壓越高，則所需的電流越小。因?yàn)殡妷航嫡扔陔娏?。線損正比于電流的平方，所以用較高的輸電電壓可以獲得較低的線路壓降和線路損耗，要制造電壓很高的發(fā)電機(jī)，目前技術(shù)很困難，所以要用專門的設(shè)備將發(fā)電機(jī)端的電壓升高以后再輸送出去，這種專門的設(shè)備就是變壓器。變壓器（Transformer）是利用電磁感應(yīng)的原理來改變交流電壓的裝置，主要構(gòu)件是初級線圈、次級線圈和鐵芯（磁芯），變壓器除了應(yīng)用在電力系統(tǒng)中，還應(yīng)用在需要特種電源的工礦企業(yè)中。例如：冶煉用的電爐變壓器，電解或化工用的整流變壓器，焊接用的電焊變壓器，試驗(yàn)用的試驗(yàn)變壓器，交通用的牽引變壓器，以及補(bǔ)償用的電抗器，保護(hù)用的消弧線圈，測量用的互感器等。項(xiàng)目要求項(xiàng)目四小型變壓器的制作與測試要想完成本項(xiàng)目，就必須掌握變壓器的結(jié)構(gòu)、工作原理，以及變壓器設(shè)計(jì)理念、制作步驟和測試方法，因此，將本項(xiàng)目分為兩個任務(wù)：任務(wù)1變壓器的電路分析；任務(wù)2變壓器的設(shè)計(jì)、制作與測試。項(xiàng)目分析新課導(dǎo)入情景模擬：SANY車間中的自動永磁起重器

自動永磁起重器由于體積大，組合方便，使用簡單，多用于一些大型鋼板的起吊。自動永磁起重器的優(yōu)點(diǎn)如下：1.適用于搬運(yùn)大型鋼板、形狀不規(guī)則的鋼板、重型鍛件和鑄件。2.磁路和卸料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)獨(dú)特，通過主鉤的升降控制起重器磁路開關(guān)狀態(tài)。3.磁路處于“關(guān)”狀態(tài)時起重器對外沒有磁性，為卸料狀態(tài)；磁路處于“開”狀態(tài)時起重器吸力面表現(xiàn)為強(qiáng)磁，為吸料狀態(tài)。

項(xiàng)目四小型變壓器的制作與測試

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，鐵芯就會被磁化而形成鐵芯磁路，磁路又會影響線圈的電路。因此，電工技術(shù)不僅有電路問題，同時也有磁路問題。

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。新課講解（一）.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]。

均勻磁場中，磁通Φ等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直于磁場方向的面積S的乘積，即：

磁通是標(biāo)量。其大小反映了與磁場相垂直的某個截面上的磁場強(qiáng)弱情況。磁通的國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(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度

磁感應(yīng)強(qiáng)度是表征磁場中某點(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中該點(diǎn)小磁針N極的指向。勻強(qiáng)磁場中，B的大小可用載流導(dǎo)體在磁場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)體的有效長度(與磁場方向相垂直方向的長度投影)單位是米[m]時，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

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，我們把這個比值稱為相對磁導(dǎo)率，用“μr”表示，即：

顯然，相對磁導(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(4)磁場強(qiáng)度

磁場強(qiáng)度也是表征磁場中某點(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中該點(diǎn)小磁針N極的指向。磁場強(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)；磁場強(qiáng)度是描述電流的磁場強(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課堂提問

根據(jù)相對磁導(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、幾十萬倍。如鑄鐵，其相對磁導(dǎo)率μr≈200～400；鑄鋼的相對磁導(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，而是一個范圍，即隨外部條件變化。鐵磁性物質(zhì)的相對磁導(dǎo)率大大于1。2)鐵磁性物質(zhì)用鐵磁材料人為造成的磁通閉合路徑稱為磁路。是一種自身有自然磁性小區(qū)域的材料，小區(qū)域稱為磁疇。沒有外磁場，鐵磁材料不顯磁性。

在沒有外磁場作用時，各個磁疇磁場方向不規(guī)則，宏觀不顯磁性。

鐵磁材料當(dāng)帶有鐵心的線圈通電，鐵心中的磁疇便沿電流產(chǎn)生外磁場方向定向排列。產(chǎn)生附加磁場，使總磁場顯著增強(qiáng)。其原因是磁疇被磁化而形成內(nèi)磁場。磁化過程直線1曲線2FI能方便磁化的材料稱為鐵磁材料，除鐵以外，還有鈷，鎳以及它們的合金和氧化物等。磁化過程：曲線2(磁化曲線)OA段大部分磁疇的磁場沿外磁場方向排列，

與I成正比且增加率較大AB段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(tài)過渡到飽和狀態(tài)B點(diǎn)以后飽和狀態(tài)，鐵心的增磁作用已達(dá)到極限，同直線1直線1

與

I

成正比且增加率較小直線1曲線2FIOAB??電機(jī)、變壓器等鐵心中工作磁通選在磁化曲線AB

段動畫：磁化曲線（二）.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，成為一個人為集中的強(qiáng)磁場。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勢用Fm=NI表示，磁路對磁通所呈現(xiàn)的阻礙作用用磁阻Rm表示，磁動勢、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)，因此對鐵芯磁路來講是一個變量，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。磁路和電路的比較（一）磁路電路磁通INR+_EI磁壓降磁動勢電動勢電流電壓降U磁路與電路的比較(二)基本定律

磁阻磁感應(yīng)強(qiáng)度安培環(huán)路定律磁路IN歐姆定律電阻電流強(qiáng)度基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電流定律電路R+_EI鐵磁材料內(nèi)部往往有相鄰的幾百個分子電流圈流向一致，這些分子電流產(chǎn)生的磁場疊加起來，就形成了一個個天然的小磁性區(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)于一個個小磁鐵。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)磁性有外磁場作用時磁疇在外界磁場的作用下，均發(fā)生歸順性轉(zhuǎn)向，使得鐵磁材料內(nèi)部形成一個很強(qiáng)的附加磁場。（三）.鐵磁物質(zhì)的磁性能課堂提問磁滯回線中H為零時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。（2）鐵磁材料的磁飽和性、磁滯性和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（四）、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)兩個飽和點(diǎn)，適用于制作各類存儲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（五）.鐵芯損耗

根據(jù)電流的熱效應(yīng)原理，渦流通過鐵芯時將使鐵芯發(fā)熱，顯然渦流增加設(shè)備絕緣設(shè)計(jì)的難度，渦流嚴(yán)重時會造成設(shè)備的燒損。φ在交變磁場作用下，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，內(nèi)部磁疇的極性取向隨著外磁場的交變來回翻轉(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

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。（六）.主磁通原理uiΦ

對交流鐵芯線圈而言，設(shè)工作主磁通為：

可得：

交變磁通穿過線圈時，在線圈中感應(yīng)電壓，其值為：主磁通原理練一練：一個有鐵心的線圈，接在交流220V、50Hz的電源上，若要使鐵心中產(chǎn)生磁通的最大值為0.002Wb，問鐵心上的線圈至少應(yīng)繞多少匝？

[解]

根據(jù)公式

上題中如果鐵心上的線圈只繞100匝，其他不變，通電后會產(chǎn)生什么后果？

線圈只繞了100匝，磁通將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了規(guī)定的最大值。根據(jù)磁化曲線可知線圈中的電流將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過正常值，線圈通電后可能會被燒壞。你想好了嗎？想一想你能說出根據(jù)導(dǎo)磁性能的不同自然界中物質(zhì)的分類嗎？你會做嗎？您能很快說出磁場幾個物理量的單位嗎？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？右圖是日常生活中比較常見的三相電力變壓器本節(jié)課主要討論電力變壓器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。新課講解（一）變壓器的用途

變壓器是一種將交流電壓升高或降低，又能保持頻率不便的靜止電氣設(shè)備。輸送同樣功率的電能時，電壓越高，電流就越小，輸送線路上的功率損耗也就越小，輸電線的截面積可以減少，這樣可以節(jié)省金屬導(dǎo)線的用量。因此，發(fā)電廠必須用電力變壓器將電壓升高，才能將大量的電能送往遠(yuǎn)處的用電地區(qū)。變壓器的分類電壓互感器電流互感器按用途分電力變壓器(輸配電用)儀用變壓器整流變壓器按相數(shù)分三相變壓器單相變壓器按制造方式殼式心式變壓器符號（二）.變壓器的基本結(jié)構(gòu)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。

2.線圈(繞組)：小容量多用高強(qiáng)度漆包線繞制而成。一般有兩個或以上繞組。接電源的繞組稱為一次繞組，接負(fù)載的繞組稱為二次繞組。3．變壓器冷卻裝置:油箱、散熱器等。4．變壓器的圖形符號12341、2為一次繞組3、4為二次繞組u2+-u1+-u1、u2

分別為輸入與輸出電壓動畫：單相變壓器的基本結(jié)構(gòu)u20AXaxS|ZL|（三）.變壓器的工作原理u1i10ΦN1N21、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，分別在兩個線圈中感應(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時為降壓變壓器；k<1時為升壓變壓器。變壓比，簡稱變比1．空載運(yùn)行一次繞組接電源，二次繞組開路狀態(tài)(如圖示)k：匝數(shù)比外加電壓u1，

N1中形成電流i0

(空載電流)?！鷌0產(chǎn)生工作磁通是

→

使｛一次繞組二次繞組感應(yīng)電動勢e1感應(yīng)電動勢e2→二次繞組與輸出的空載電壓U2因?yàn)閡1

e1，有效值U1

E1=4.44fN1

m

u2

e2，有效值U2

E2=4.44fN2

m動畫：變壓器的變壓功能

變壓器的工作原理2．變壓器有載運(yùn)行一次、二次繞組電流有效值與匝數(shù)成反比。在理想情況下AX|ZL|axN2SN1u2u1i1Φ2、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，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，二次側(cè)電流i2產(chǎn)生副邊磁動勢I2N2，該磁動勢對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，原邊磁動勢也增大為I1N1，增大的部分恰好與二次側(cè)磁動勢相平衡。此時的磁動勢方程式為：

磁動勢平衡方程式告訴我們：變壓器二次測電流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勢I0N1很小，和I1N1相比可忽略不計(jì)，所以磁動勢平衡方程式又可改為：

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也變換了電流。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)時的變換系數(shù)。一、變壓器的空載運(yùn)行（一）空載運(yùn)行時各物理量正方向的規(guī)定二次繞組開路按照“電工慣例”規(guī)定參考方向：（1）電壓的參考方向：在同一支路中，電壓的參考方向與電流的參考方向一致。（2）磁通的參考方向：磁通的參考方向與電流的參考方向之間符合右手螺旋定則。（3）感應(yīng)電動勢的參考方向：由交變磁通Ф產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e，其參考方向與產(chǎn)生該磁通的電流參考方向一致（即感應(yīng)電動勢e與產(chǎn)生它的磁通

Ф之間符合右手螺旋定則）。參考方向的規(guī)定按此參考方向列出的電磁感應(yīng)定律方程：有效值：E1=4.44fN1ФmE2=4.44fN2Фm略去一次繞組中的阻抗不計(jì)U1≈E1＝4.44fN1Фm

U2＝E2=4.44fN2Фm

變壓比，簡稱變比U1恒定時，變壓器鐵心中的磁通Фm基本上保持不變變壓器的負(fù)載運(yùn)行單相變壓器負(fù)載運(yùn)行二次繞組中有電流一次繞組中電流變?yōu)閕1

變壓器負(fù)載運(yùn)行時的磁通勢平衡方程式:因?yàn)殡娫措妷翰蛔?，故?fù)載時的磁勢和空載時相同：N1I1≈N2I2忽略I0:變壓器的變流比變壓器的高壓繞組匝數(shù)多，而通過的電流小，因此繞組所用的導(dǎo)線細(xì)；反之低壓繞組匝數(shù)少，通過的電流大，所用的導(dǎo)線較粗。結(jié)論：變壓器的阻抗變換相當(dāng)于直接接在一次繞組上的等效阻抗已知某收音機(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)動喇叭振動發(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：

練一練：有一臺降壓變壓器，一次繞組電壓為220V，二次繞組電壓為110V，一次繞組為2200匝，若二次繞組接入阻抗為10W的阻抗，問變壓器的變比、二次繞組匝數(shù)，一次、二次繞組中電流各為多少?[解]變壓器變比為二次繞組匝數(shù)為二次繞組電流為一次繞組電流為

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u2＝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，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)對變壓器的外特性影響很大。(2)負(fù)載為感性時，u2隨i2的增加下降的程度加大；(3)負(fù)載為容性時，輸出特性曲線呈上翹狀態(tài)，說明u2隨

i2的增加反而加大。在電源電壓不變的條件下，變壓器二次繞組電壓U2與電流I2的關(guān)系，即外特性U2

=f(I2)電壓調(diào)整率電壓調(diào)整率越小越好，一般為3%~5%。變壓器的外特性

特點(diǎn)

這是因變壓器自身內(nèi)阻抗壓降引起的，U2

隨負(fù)載電流的增大而降低。

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，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)行時輸出電壓的穩(wěn)定性，是變壓器的主要性能指標(biāo)之一。為減少渦流損耗，鐵心一般由導(dǎo)磁鋼片疊成。

變壓器的損耗包括兩部分：銅損(

PCu)：繞組導(dǎo)線電阻的損耗。渦流損耗：交變磁通在鐵心中產(chǎn)生的感

應(yīng)電流(渦流)造成的損耗。磁滯損耗：磁滯現(xiàn)象引起鐵心發(fā)熱，造

成的損耗。

鐵損(

PFe)：變壓器的效率為一般

95%,負(fù)載為額定負(fù)載的(50~75)%時，

最大。輸出功率輸入功率5.變壓器的損耗和效率1．變壓器的功率損耗外加電壓固定時磁通固定，鐵損不變，稱固定損耗。主要有兩部分鐵損耗銅損耗磁滯損耗渦流損耗銅損的大小隨電流變化而變化，稱可變損耗。2．變壓器的效率效率=輸出功率輸入功率輸出功率輸出功率+鐵損耗+銅損耗=×100%變壓器效率一般在95%~98%以上，負(fù)載一般在40%~60%額定負(fù)載時效率最高。

變壓器的損耗及效率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。訊號式溫度計(jì)吸濕計(jì)儲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1.電力變壓器及其用途拓展與提高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。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AXaxN1N2AN1XaxN2AXaxN1N2u1u2

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，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、副邊共用一個繞組，因此當(dāng)高壓側(cè)遭受過電壓時，會波及低壓側(cè)，為避免危險，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。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)就是由一個電焊變壓器和一個可變電抗器構(gòu)成的。其中電焊變壓器是一個降壓變壓器。u1u260～70Vi2手柄焊鉗25～30V工件對電焊變壓器的要求：空載時要有約為60~70V足夠大的引弧電壓；焊接時要求電壓陡降，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，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。變壓器電抗器可動鐵心u2/Vi2/A07030IN電焊變壓器外特性

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)化電表配合測量高電壓、大電流；2.使測量回路與被測回路隔離，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。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L1L2··N1N2V

電壓互感器的原繞組匝數(shù)很多，并聯(lián)于待測電路兩端；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。(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電路決定的。正常運(yùn)行時副邊相當(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磁電流相應(yīng)很小。若副邊開路，原邊電流全部成為勵磁電流而導(dǎo)致鐵芯中工作磁通劇增，致鐵芯嚴(yán)重飽和過熱而燒損，同時因副繞組匝數(shù)很多，又會感應(yīng)出危險的高電壓，危及操作人員和測量設(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。5.三相油浸式變壓器

油浸式變壓器的技術(shù)特點(diǎn)

節(jié)能使用壽命長運(yùn)行可靠性高占地面積小

圖S9、S10、35KV級低損耗電力變壓器圖片6.HB系列環(huán)形變壓器

環(huán)形變壓器是電子變壓器的一大類型，已廣泛應(yīng)用于家電設(shè)備和其它技術(shù)要求較高的電子設(shè)備中，它的主要用途是作為電源變壓器和隔離變壓器。環(huán)形變壓器在國外已有完整的系列，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、醫(yī)療設(shè)備、電訊、儀器和燈光照明等方面。我國近十年來環(huán)形變壓器從無到有，迄今為止已形成相當(dāng)大的生產(chǎn)規(guī)模，除滿足國內(nèi)需求外，還大量出口。國內(nèi)主要用于家電的音響設(shè)備和自控設(shè)備以及石英燈照明等方面。

7.TDR系列電源變壓器8.JBK6系類機(jī)床控制變壓器課堂小結(jié)1、三相油浸式變壓器的特點(diǎn)及型號含義2、組合式變壓器系列(美式箱體變壓器)的特點(diǎn)及型號含義3、整流變壓器、控制變壓器的特點(diǎn)及型號含義任務(wù)小結(jié)：作業(yè)布置1.說出三一拖泵中所使用的變壓器的類型、型號及特點(diǎn)2.說出三一起重機(jī)中所使用的變壓器的類型、型號及特點(diǎn)復(fù)習(xí)思考題：在電工測量中，被測量的電量經(jīng)常是高電壓或大電流，為了保證測量者的安全及按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格生產(chǎn)測量儀表，必須將待測電壓或電流按一定比例降低，以便于測量。用于測量的變壓器稱為儀用互感器。電壓互感器互感器電流互感器是降壓變壓器。一次繞組接待測高壓，二次繞組接電壓表。*需要N2<N1；

*通常二次繞組額定電壓設(shè)計(jì)成標(biāo)準(zhǔn)值

100V；

*

電壓互感器可以接成三相使用；

*使用互感器時，二次繞組不允許短路。

電壓互感器

由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,叫自感現(xiàn)象。二、自感現(xiàn)象自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢

-----叫自感電動勢。1、當(dāng)一個線圈中電流變化，在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象，稱為互感?；ジ鞋F(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，稱為互感電動勢。2、互感現(xiàn)象不僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩個線圈之間,且可發(fā)生于任何兩個相互靠近的電路之間.互感現(xiàn)象

由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,叫自感現(xiàn)象。二、自感現(xiàn)象自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢

-----叫自感電動勢。3、利用互感現(xiàn)象，可以把能量從一個線圈傳遞到另一個線圈。因此，互感現(xiàn)象在電工技術(shù)和電子技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用。

演示實(shí)驗(yàn)1A1、A2使用規(guī)格完全一樣的燈泡。閉合電鍵S，調(diào)節(jié)變阻器R和

R1

，使A1、

A2亮度相同且正常發(fā)光.

然后斷開開關(guān)S。重新閉合S，觀察到什么現(xiàn)象？

為什么燈立即亮燈要過會兒亮呢AB,?通電自感BA再看一遍現(xiàn)象分析

為什么燈立即亮燈要過會兒亮呢AB,?通電自感BA再看一遍現(xiàn)象分析演示實(shí)驗(yàn)1（通電自感）燈泡A2立刻正常發(fā)光，跟線圈L串聯(lián)的燈泡A1逐漸亮起來。

電路接通時，電流由零開始增加，穿過線圈L的磁通量逐漸增加，L中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的方向與原來的電流方向相反，阻礙L中電流增加，即推遲了電流達(dá)到正常值的時間?，F(xiàn)象分析演示實(shí)驗(yàn)2（斷電自感）

接通電路，待燈泡A正常發(fā)光。然后斷開電路，觀察到什么現(xiàn)象？S斷開時，A燈突然閃亮一下才熄滅。現(xiàn)象

為什么燈不是立即熄滅，而要閃亮一下才熄滅.斷電自感再看一遍現(xiàn)象分析

為什么燈不是立即熄滅，而要閃亮一下才熄滅.斷電自感再看一遍現(xiàn)象分析慢一些沿已有的閉合回路流動不一致線圈插鐵芯1、自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢

-----叫自感電動勢。自感電動勢的作用：阻礙導(dǎo)體中原來的電流變化。注意：“阻礙”不是“阻止”，電流原來怎么變化還是怎么變，只是變化變慢了，即對電流的變化起延遲作用。

當(dāng)原電流增大時，自感電動勢的方向與原電流方向相反，阻礙原電流的增大當(dāng)原電流減小時，自感電動勢的方向與原電流方向相同，阻礙原電流的減小，即“增反減同”線圈本身產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢總是阻礙線圈中原電流的變化2、自感電動勢的方向一、自感1.自感現(xiàn)象由于回路中電流變化，引起穿過回路包圍面積的磁通變化，從而在回路自身中產(chǎn)生感生電動勢的現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象。自感電動勢自感電動勢磁通量變化率正比于電流變化率正比于正比于對同一線圈:電流變化快,穿過線圈的磁通量變化快線圈中產(chǎn)生的自感電動勢就大.電流變化慢,穿過線圈的磁通量變化慢線圈中產(chǎn)生的自感電動勢就小.對不同線圈:電流變化快慢一樣,自感電動勢不同（1）決定線圈自感系數(shù)的因素：（2）自感系數(shù)的單位：亨利，簡稱亨符號是

H

常用單位：毫亨（mH）微亨（μH）

實(shí)驗(yàn)表明，線圈越長，越粗，匝數(shù)越多，自感系數(shù)越大。

另外，帶有鐵芯的線圈的自感系數(shù)比沒有鐵芯時大得多。三、自感系數(shù)一、互感現(xiàn)象二、自感現(xiàn)象1、由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，叫自感現(xiàn)象。當(dāng)一個線圈中電流變化，在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象，稱為互感。應(yīng)用：變壓器2、①通電自感產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢阻礙自身電流的增大

②斷電自感產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢阻礙自身電流的減小三、自感系數(shù)1、自感電動勢的大?。?、自感系數(shù)L：與線圈的大小、形狀、圈數(shù)及有無鐵芯有關(guān)小結(jié)二、變壓器的極性（一）同極性端或同名端：變壓器的一、二次繞組繞在同一個鐵心上，都被磁通Ф交鏈，故當(dāng)磁通