自考电工电子考点总结第四章 磁路和变压器
电工学第四章 变压器
②因涡流在垂直于磁通的平面内环流，所以顺着 磁场方向用很薄的硅钢片叠成铁心， 可减小涡流 及其损耗 。
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例1：一个铁心线圈，加上12V直流电压时，电流为1A； 加上110V交流时，电流为2A，消耗的功率为88W。求后 一种情况线圈的铜损耗、铁损耗和功率因数。
解： (1) 线圈施加直流电压时： U 12 = Ω =12Ω R= I 1 (2) 线圈施加交流电压时： PCu = RI2 =12×22 W =48 W
降压 降压
升压 实验室
仪器
…
降压
380 / 220伏 降压
36伏
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输电距离、输电功率与输电电压的关系:
输电电压
110kV 220kV 500kV
输电功率
5×104 kW (20 ~30)×104 kW 100×104 kW
输电距离
50 ~150km 200 ~ 400km ≥500km
在电子线路和自动控制系统中，变压器 起着信号传递、阻抗变换以及信号隔离等作 用。
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一般材料的磁导率 和真空磁导率 0 的 比值，称为该物质的相对磁导率 r 。 r 0
r 1 非磁性物质
非磁性物质分子电流的磁场方向杂乱无章，几乎 不受外磁场的影响而相互抵消，不具有磁化特性。
r 1
磁性物质
磁性物质内部形成许多小区域，其分子间存在 着一种特殊的作用，具有被强烈磁化的特性。
B
矫 顽 磁 力 剩磁
3 1 2
O
5
6
4
磁滞回线
剩磁：当线圈中电流减到零 （H＝0），铁心在磁化时所 获的磁性还未完全消失，这 时铁心中所保留的磁感应强 H 度称为剩磁感应强度B r 矫顽磁力：使B=0的H值，改 变磁场强度H的方向来进行反 向磁化，从而使铁心的剩磁 消失。
《电工电子技术》——磁路与变压器共45页
END
《电工电子技术》——磁路与变压器
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
磁路和变压器电工电子技术基础
磁路和变压器电工电子技术基础概述磁路和变压器是电工电子技术中重要的基础知识，它们在电力系统、通信系统以及各种电子设备中起着重要的作用。
本文将介绍磁路和变压器的基础概念、工作原理以及应用。
磁路的基础概念磁路是由磁性材料构成的路径，磁场通过磁路来传导。
磁路主要由磁性材料和空气间隙组成，其中磁性材料的主要作用是增强磁场强度。
磁通量和磁势磁通量是磁场通过磁路的量度，用Φ表示，单位是韦伯（Wb）。
磁通量的大小与磁场强度和磁路截面积成正比。
磁势是磁场在磁路中存在的力量，用Φ表示，单位是安培·匝（Am）。
磁路中的欧姆定律磁路中的欧姆定律类似于电路中的欧姆定律，描述了磁路中的磁势、磁通量和磁路电阻之间的关系。
根据磁路中的欧姆定律，磁势与磁通量的比例关系可以表示为Φ = R × Ψ，其中Φ表示磁通量，Ψ表示磁势，R表示磁路电阻。
磁路中的磁阻磁路中的磁阻决定了磁场通过磁路的难易程度。
磁阻与磁性材料的特性以及磁路的几何形状有关。
磁路中的磁阻可以通过磁路的长度、截面积以及磁性材料的磁导率来计算。
变压器的基本原理变压器是利用电磁感应原理而工作的电器，主要用于将交流电能从一个电路传输到另一个电路。
变压器可以将交流电的电压和电流进行变换，同时也可以提高或降低电压的大小。
变压器的结构典型的变压器由一个或多个绕组和一个铁芯构成。
绕组一般分为输入绕组和输出绕组，它们通过铁芯相连接。
铁芯主要起到增加磁路磁阻、导磁和集中磁感应线的作用。
变压器的工作原理变压器的工作原理基于电磁感应定律。
当输入绕组通电时，产生的磁场通过铁芯传导到输出绕组，由于磁场的变化，输出绕组中会产生感应电动势，从而产生输出电流。
变压器的变压比变压器的变压比是输入电压和输出电压之间的比值。
变压器的变压比可以通过绕组的匝数比来确定。
变压比的大小决定了变压器的升压或降压功能。
变压器的效率变压器的效率是指输出功率与输入功率之间的比值。
变压器的效率通常高达90%以上，主要损耗包括铜损、铁心损耗和额定功率损耗。
电工学原理 第4章 变压器
变压器是一种利用磁路传递电能的
设备。也就是说，变压器是利用电磁
感应原理，从一个电路向另一个电路
传递能量或传输信号的电器。
变压器的分类
升压变压器 降压变压器 电力变压器配电变压器 联络变压器 厂用变压器 变压器 整流变压器 1 中频变压器（ －8kHz） 高频变压器（几十kHz－几百kHz） 特种变压器 自耦变压器 电炉变压器
S N U 2 N I 2 N U 1N I 1N
三相变压器的额定容量
4. 额定频率fN
S N 3U 2 N I 2 N 3U1N I1N
变压器的工作频率。我国标准的工业用电频率为50Hz。 5．额定效率 N
P2 P2 P1 P2 PF PCu
从空载到额定负载，副边电压的变化程度可用电压变 化率来表示，即 U2
E1m N1m 2fN1m E1 E1m / 2 4.44 fN1m E2 m N 2m 2fN 2m E2 E2 m / 2 4.44 fN2m
电压变换
据基尔霍夫电压定律，对原、副绕组列出端电压 方程式如下： i =i
220 4.44 f ( N1 N 2 ) m
N1 N 2
则穿过铁芯中的主磁通 m 不变，变压器工作 状态不变，所以 U 3 20V 。
I 3NU 3N 1 20 I1 I 2 0.091A U 1N U 2 N 220
（4）应将1、3相联接，2、4相联接，然后接入 110V电源，此时 U 3 20V 。
铜损可通过短路实验测得，铁损可通过空载实验测得。
4.2 变 压 器
变压器的基本结构与工作原理
电工电子技术及应用 第四章 磁路与变压器
I 1 / I 2 = U 2 / U 1 = N 2 / N1 = 1 / K
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第一节 磁路的基本知识
四,交流铁芯线圈电路
为交流铁芯线圈电路. 图4 -6为交流铁芯线圈电路.由于线圈中有铁芯存在,使线 为交流铁芯线圈电路 由于线圈中有铁芯存在, 圈的外加电压与线圈中的电流是非线性关系. 圈的外加电压与线圈中的电流是非线性关系.这种非线性关 系主要是因为磁通与电流的非线性关系造成的. 系主要是因为磁通与电流的非线性关系造成的.其非线性关 系可由磁化曲线分析得出. 系可由磁化曲线分析得出.而电压与磁通的关系由以下公式 得出. 得出.
I 1 / I 2 = N 2 / N1
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图4-1 磁路
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表4-1 磁路与电路对照表
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图4-4 磁滞回线
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表4-3 硬,软磁材料比较表
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表4-3 硬,软磁材料比较表
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图4-5 涡流
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图4-6 交流铁芯线圈电路
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图4-7 变压器的结构和图形符号
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U = 4.44 fNΦ m
式中 U—加在铁芯线圈上的电压的有效值 加在铁芯线圈上的电压的有效值; 加在铁芯线圈上的电压的有效值 N—线圈匝数 线圈匝数; 线圈匝数 f—电源频率 电源频率; 电源频率 Φm—铁芯中交变磁通的幅值. 铁芯中交变磁通的幅值. 铁芯中交变磁通的幅值
电工电子技术第4单元 磁路与变压器
4.1
自感与互感电压
4.2
变压器的基本结构和工作原理
4.3
实用中的几种常见变压器
4.4
变压器的铭牌和常用术语
4.5
变压器同名端判断方法
4.6
识读与安装光控节能灯电路
4.7
识读与安装电力变压器低压电压型漏电保护电路
第一部分 任 务 导 入
在第2单元我们讨论了没有互感的正 弦交流电路，但是在实际工作中，互感电 路用得很多，特别像变压器等，已成为当 前电力设备中不可缺少的元件。 它的用途很广、类型众多，但基本原 理仍是互感耦合。
4.2 变压器的基本结构和工作原理
变压器是一种静止的电器，是根据 电磁感应的原理，把某一电压等级的交 流电能转换为同频率的另一电压等级的 交流电能，以便于电能的经济输送、灵 活分配和安全使用。
变压器除了用于改变电压之外，还可以用来 改变电流（如变流器、大电流发生器等），阻抗 变换（如电子电路中的输入、输出变压器），改 变相位（如改变线圈的连接方法以改变压器的极 性或组别）等。 它是输配电、用电、电工测量、电子技术等 方面不可缺少的重要电气设备。
4.1.2 互感电动势
在图4-3中，线圈2所产生的感应电动 势称为互感电动势。因为线圈2与线圈1无 电的联系，仅是通过铁芯有关的耦合。 电气设备中用量较大的变压器就是一 种互感原理的典型应用。 互感原理在变压器上的典型应用示意 图如图4-4所示。
图4-4 互感原理在变压器上的典型应用示意图
互感电动势的大小可由以下公式计 算： E=−N· d/dt 式中，E——感应电动势，单位为V； N——线圈的匝数； d/dt——磁通的变化率，的单 位为Wb，t的单位为s。
4.2.1 变压器的基本结构
电工技术之磁路和变压器
i1N1+i2N2）和空载时产生主磁通的原绕组的 磁动势i0N1基本相等，即：
i1N1 i2 N2 i0 N1
I1N1 I2 N2 I0 N1
空载电流i0很小，可忽略不计。
I1N1 I2 N2
I1 N2 1 I2 N1 k
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3．阻抗变换
设接在变压器副绕组的负载阻抗 Z的模为|Z|，则：
阻 R2 和漏抗 X1 很小，其上的电压远
小于 E2，仍有： U 2 E 2
U2 E2 4.44 fN2m U1 E1 N1 k U2 E2 N2
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2．电流变换
由U1≈E1=4.44N1fΦm可知，U1和f不变时 ，E1和Φm也都基本不变。因此，有负载时 产生主磁通的原、副绕组的合成磁动势（
e 也很小，与主磁电动势比较可以忽略不计。于是：
u e u N d dt
表明在忽略线圈电阻 R 及漏磁通 的条件下，当线圈
匝数 N 及电源频率 f 为一定时，主磁通的幅值Φm 由励磁线 圈外的电压有效值 U 确定，与铁心的材料及尺寸无关。
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7.2.2 功率损耗
P UI cos PCu PFe I 2R I 2Ro
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磁 化
B
ab
曲
线O
B
Br
－Hc
O
Hc H
磁 滞 回
H
线
铁磁材料的类型：
软磁材料：磁导率高，磁滞特性不明显，矫顽
力和剩磁都小，磁滞回线较窄，磁滞损耗小。
硬磁材料：剩磁和矫顽力均较大，磁滞性明显，
磁滞回线较宽。
矩磁材料：只要受较小的外磁场作用就能磁化
到饱和，当外磁场去掉，磁性仍保持，磁滞回
电工技术基础-磁路和变压器
为减小涡流损耗，常用 硅钢片叠压制成电机电 器的铁芯。
根据电流的热效应原理，涡流 通过铁芯时将使铁芯发热，显 然涡流增加设备绝缘设计的难 度，涡流严重时会造成设备的 烧损。
第4单元 磁路与变压器
6. 主磁通原理
对交流铁芯线圈而言，设工
Φ
作主磁通为：
u i
交变磁通穿过线圈时，在线
圈中感应电压，其值为：
x
将变压器的变压比公式和变流比公式代入上式得：
上式告诉我们：只要改变变压器的匝数比，即可获得合
适的二次侧对一次侧的反射阻抗|Z1|。式中k2称为负载阻抗 折算到一次侧时的变换系数。
第4单元 磁路与变压器
已知某收音机输出变压器的原边匝数为600，副边匝数为 30，原边原来接有16Ω的扬声器。现因故要改接成4Ω扬 声器，问输出变压器的匝数N2应改为多少？ 收音机电路中，输出变压器所起的作用是：让扬声器阻 抗与晶体管的输出端阻抗匹配，以使负荷上获得最大功 率，从而驱动喇叭振动发出声音。 收音机原阻抗变换系数为：
x
交变的磁通穿过N1 和N2时，分别在两个 |ZL| 线圈中感应电压：
有： 计算它们的比值：
变压比， 简称变比
显然，改变线圈绕组的匝数即可实现电压的变换。且 k>1时为为降压变压器；k<1时为升压变压器。
第4单元 磁路与变压器
2、变压器的有载运行与变换电流原理
X
u1 i1 A
Φ N1 N2
S
i2
a
第4单元 磁路与变压器
磁路实质上是人为制造的集中强磁场
普通电磁铁的磁路 单相变压器的磁路
直流电机的磁路
工程实际应用中，大量的电气设备都含有铁芯线圈， 当线圈通电后，铁芯就会被磁化而形成设备的磁路。
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第4章磁路和变压器
一．基本概念
1、磁路基本物理量
磁感应强度(B)：表示磁场内某点的磁场强弱和方向的物理量。
单位是，单位符号是基本公式：B=μH (μ表磁导率，H表示磁场强度)
2、磁通Ф
磁通Ф=BS；磁通单位是单位符号是
3、磁场强度
磁场强度（H）:是用来确定磁场和电流之间关系的辅助物理量。
代表磁路中单位平均长度上的磁动势。
磁动势(F):励磁电流与线圈匝数的乘积。
F=IN
4.磁导率μ
磁导率μ：用来衡量物质导磁能力的物理量。
单位是
真空的磁导率是一常数，磁性材料的的磁导率不是一个常数。
4、软磁材料用于制造电机、变压器等电气设备的铁芯；硬磁材料制
造永久磁铁
即：磁阻正比于磁路长度，而与磁导率和磁路截面积的乘积成反比。
二、变压器
具有变电压、变电流和变阻抗的作用。
1、电压变换关系式：；电流变换关系式：
阻抗变换关系式：
2、电压调整率：副绕组电压随电流变化的程度。
公式：
3、变压器的损耗包括：铜耗和铁耗
效率：
5、自耦变压器
特点是：副绕组是原绕组的一部分。
原副边电流电压之比分别为：
6、电流互感器
电流互感器相当于升压变压器。
例：一单相变压器额定容量为50KVA，额定电压为10000/230V。
当此变压器向R=0.842Ω，XL=0.618Ω的负载供电时正好满载，求变压器原副绕组的额定电流和电压调整率。
例：额定容量为100KVA，额定电压为6000/230V的变压器，铁损耗为500W，满载时铜耗为1400W。
这台变压器在满载情况下向功率因数为0.8的负载供电时。
副绕组的端电压为220V，求变压器的效率、。