磁路与变压器_电工基础及电气测量
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第七章 磁路与变压器 江苏大学电工电子电工课件
江苏大学电工电子教研室
磁路与变压器
几种常见磁性物质的磁化曲线
磁化曲线：就是磁感应强度 与磁场强度 的关系曲线， 与磁场强度H的关系曲线 磁化曲线：就是磁感应强度B与磁场强度 的关系曲线，是进 行磁路计算不可缺乏的资料，它由实验方法获得。 行磁路计算不可缺乏的资料，它由实验方法获得。 下面给出三种常用铁磁材料的B-H曲线 曲线 下面给出三种常用铁磁材料的 B/T 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2
Φ
B=
φ
S
[特斯拉 特斯拉(T)] 特斯拉
江苏大学电工电子教研室
磁路与变压器
磁场强度H 磁场强度
磁场强度用矢量H表示，方向与磁感应强度 相同 相同。 代 磁场强度用矢量 表示，方向与磁感应强度B相同。H代 表示 表电流本身在真空中所产生的磁场的强弱， 表电流本身在真空中所产生的磁场的强弱，其大小只与产 生该磁场的电流大小成正比，与介质的性质无关。 生该磁场的电流大小成正比，与介质的性质无关。
江苏大学电工电子教研室
磁路与变压器
再如绕在铁心上的线圈通以较小的电流（励磁电流）， 再如绕在铁心上的线圈通以较小的电流（励磁电流）， 便能得到较强的磁场，磁通的绝大部分通过铁心构成回路， 便能得到较强的磁场，磁通的绝大部分通过铁心构成回路， 这种磁通的路径称为磁路。 这种磁通的路径称为磁路。
r
N匝 H S
−Hc
−Hm
0
− Br
Hc Hm
H
这种磁感应强度的变化滞后于磁 场强度的变化的现象称为~。 场强度的变化的现象称为 。
矫顽力 注：图中箭头表示反复磁化的过程
磁滞回线
磁性物质不同，其磁滞回线和磁化曲线也不同。 磁性物质不同，其磁滞回线和磁化曲线也不同。
《电工电子技术基础》课程标准
《电工电子技术基础》课程标准课程编号：062040使用专业：城市轨道交通运营管理专业课程类别：基础学习领域课程修课方式：必修课教学时数：180一、课程定位和课程设计：（一）课程性质与作用《电工电子技术基础》课程是高职高专机电、数控等专业学生必修的一门技术基础课,包括电工技术、电机与控制以及模拟电子技术和数字电子技术等部分内容。
《电工电子技术基础》是研究电路的基本定律、基本分析方法及基本知识和应用；变压器、电动机以及常用控制电器的基本原理和应用；常用电子元件及模拟电子电路、数字电子电路的原理及应用。
《电工电子技术》是机电、数控等专业前导课程，后续课程有《单片机原理与应用》、《传感器与检测技术》、《液压与气压传动技术》《城轨交通供电》、《城轨电气控制及PLC技术》等。
《电工电子技术基础》又是学生考取中级和高级电工职业资格证书的核心课程。
（二）课程设计思路课程设计的总体思路：基于工作过程和工作任务的结构模式。
遵循以“应用为目的，以必须、够用为度”的原则，以“掌握概念、强化应用、培养技能”为重点，以“精选内容、降低理论、加强基础、突出应用”为主线，坚持基本知识点的学习，在相关知识的学习中注重培养学生分析问题、解决问题的能力。
结合现场参观、实践环节和课程设计等技能训练，突出对学生综合能力及创新能力的培养。
《电工电子技术》课程的任务是使学生在以有的物理知识基础上，掌握有关电工技术与电子技术方面必备的基本理论、基本知识和基本实践技能，为学好专业知识、从事生产第一线的专业技术工作以及进一步提高科学技术知识水平打下一定的基础，同时培养学生辩证唯物主义观点和分析问题、解决问题的能力。
二、课程目标（一）知识目标1、掌握电路的基本概念、基本知识，能用电路的基本定律对直流、交流电路进行分析计算。
2、掌握变压器、电动机的基本原理和应用，掌握常用控制电器的基本结构和功能，了解安全用电知识和安全用电措施。
3、掌握半导体元件的结构、工作原理和伏安特性，掌握基本放大电路的组成原理和分析方法，整流、滤波、稳压、调压电路的原理和应用。
电工及电气测量技术
图1.11 触电者就地脱离电源的方法
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（a）检查瞳孔
（b）检查呼吸
（c）检查心跳
图1.12 对触电者的检查
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（a）触电者平卧姿势 （b）急救者吹气方法
（c）触电者呼气姿态
图1.13 口对口人工呼吸法
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（a）急救者跪跨位置 （b）急救者压胸的手掌位置 •（c）挤压方法示意 （d）突然放松示意
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1.2.4 怎样预防触电?
要有必要的安全知识 安装保护设备 创造不导电环境：绝缘、屏护、间距
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1.2.5 发生了触电怎么办?
迅速切断电源 触电程度轻重的判断 立即采取相应的急救措施：口对口（或口对鼻）
人工呼吸法、胸外心脏挤压法
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1.2 电工安全基本知识
1.2.1 人为什么会触电？
人体本身就是一个导体，有一定的电阻。
1.2.2 触电有哪几种？
单相触电 两相触电 跨步电压触电
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单相触电
两相触电
跨步电压触电
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1.2.3 触电程度跟哪些因素有关？
与通过人体电流强度、持续时间、电压频率、 通过人体的途径以及人体状况都有关系。
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（a）测量电源插座电压（ACV）
(b) 测量电池电压（DCV）
图1.19 运用万用表测量电源插座及电池的电压
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图1.20 测量灯泡的直流电流（ACA）
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(a) 转动调零电位器，使指针指零 (b) 读取最上面的电阻刻度，再乘以10倍 图1.21 测量灯泡 与插头导线的电阻
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。
磁路与变压器资料
1、高导磁性
指磁性材料的磁导率很高， r>>1，使其具有 被强烈磁化的特性。
2、磁饱和性
当外磁场（或励磁电流）增大到一定值时，磁性 材料的全部磁畴的磁场方向都转向与磁场的方向一致， 磁化磁场的磁感应强度BJ达到饱和值。
6
B
bB
a
BJ
B， B
B0
0 磁化曲线
O
H
B和与H的关系
注 当有磁性物质存在时
u1
N1 N2
i1
i2
u2
RL
从原边等效：
RL
U1 I1
KU 2 I2
K
U2 I2
K2
RL K 2
结论：变压器原边的等效负载，为副边所带负载乘以变比的平方。
28
29
30
5.3.3 变压器的使用 1.变压器的额定值（以单相变压器为例）
• 额定电压 U1N 、U 2N
变压器副边开路（空载）时，原、副边绕组允
说明: 如果不是均匀磁场，则取B的平均值。 磁感应强度B在数值上可以看成为与磁场方向垂直
的单位面积所通过的磁通,故又称磁通密度。
磁通 的单位:韦[伯](Wb) 1Wb =1V·s
4. 磁场强度
磁场强度H ：介质中某点的磁感应强度 B 与介质
磁导率 之比。 H B
磁场强度H的单位 ：安培/米（A/m)
由磁滞所产生的能量损耗称为磁滞损耗（Ph）。
磁滞损耗的大小：
B
单位体积内的磁滞损耗正比与
磁滞回线的面积和磁场交变的频
率 f。 磁滞损耗转化为热能，引起
O
H
铁心发热。
减少磁滞损耗的措施：
选用磁滞回线狭小的磁性材料制作铁心。变压器和 电机中使用的硅钢等材料的磁滞损耗较低。
指磁性材料的磁导率很高， r>>1，使其具有 被强烈磁化的特性。
2、磁饱和性
当外磁场（或励磁电流）增大到一定值时，磁性 材料的全部磁畴的磁场方向都转向与磁场的方向一致， 磁化磁场的磁感应强度BJ达到饱和值。
6
B
bB
a
BJ
B， B
B0
0 磁化曲线
O
H
B和与H的关系
注 当有磁性物质存在时
u1
N1 N2
i1
i2
u2
RL
从原边等效：
RL
U1 I1
KU 2 I2
K
U2 I2
K2
RL K 2
结论：变压器原边的等效负载，为副边所带负载乘以变比的平方。
28
29
30
5.3.3 变压器的使用 1.变压器的额定值（以单相变压器为例）
• 额定电压 U1N 、U 2N
变压器副边开路（空载）时，原、副边绕组允
说明: 如果不是均匀磁场，则取B的平均值。 磁感应强度B在数值上可以看成为与磁场方向垂直
的单位面积所通过的磁通,故又称磁通密度。
磁通 的单位:韦[伯](Wb) 1Wb =1V·s
4. 磁场强度
磁场强度H ：介质中某点的磁感应强度 B 与介质
磁导率 之比。 H B
磁场强度H的单位 ：安培/米（A/m)
由磁滞所产生的能量损耗称为磁滞损耗（Ph）。
磁滞损耗的大小：
B
单位体积内的磁滞损耗正比与
磁滞回线的面积和磁场交变的频
率 f。 磁滞损耗转化为热能，引起
O
H
铁心发热。
减少磁滞损耗的措施：
选用磁滞回线狭小的磁性材料制作铁心。变压器和 电机中使用的硅钢等材料的磁滞损耗较低。
《电工技术基础与技能》教学课件—第6章 磁路与变压器
nu
第6章磁路与变压器
^6.1磁路
任务 总览
^)6.2变压器 _____--
,实训：小型变压器检测
3
图6-1几种电工设备的铁心
a）变压器b）继电器c）电动机d）磁电系仪表
6.1磁路
1. 磁路 磁通所经过的路径叫做磁路。 2. 磁通势 把励磁电流I和线圈匝数N的乘积称为磁通势, 用符号Fm表示。
10
分
3. 不能进行绕组通断检测，扣5
~10分
20 1. 不能进行绕组间绝缘检测，
扌扌1〜10分
2. 不能进行绕组对外壳的绝缘
检测，扌扌1~10分
50 1. 不能正确运用直流判别法查
找同名端，扣10〜25分
2. 不能正确运用交流判别法查
找同名端，扣10〜25分
5
1. 工作台上不整洁，扌扌1〜2
分
2. 违反安全文明操作规程，酌
• 8）变压器同名端的判别方法主要有直流判别法和交流
判 别法。
(2) 外观检查。检查变压器铁心、绕组、绕组骨架、 引出线及其套管、绝缘材料有无机械损伤；绕组有无断 线、脱焊、霉变或烧焦的痕迹；检查绝缘材料是否老化、 发脆、剥落等。
(3) 绕组通断的检测。根据绕组直流电阻的大小选择 用万用表或电桥进行检测。
(4) 绝缘测试。用兆欧表对变压器进行绝缘测试。
nu
实训小型变压器检测
（3） 绕组通断的检测。根据绕组直流电阻的大小选 择 用万用表或电桥进行检测。
（4） 绝缘测试。用兆欧表对变压器进行绝缘测试。
nu
实训小型变压器检测
二、小型变压器同名端判别
1.直流判别法 1）万用表置于最小直流电压挡。 2）按下图所示接入万用表，取一节1.5V的干电池，在接
磁路与变压器-课件
B
A
-Hm O
Hm H
对应于不同的Hm，将 得到一系列的磁滞回线，
将各磁滞回线的顶点与原 点O连接起来，得到一条 曲线OA，称为标准磁化曲
线，它是分析与计算磁路 的依据。
磁性材料按其磁滞回线的特点，可以分为三类：
（1）软磁材料：
磁滞回线较窄，比如 铸铁、铸钢等。一般 用来制造变压器、电 机等的铁芯。
HlNI
Hl：称为磁压降。
线圈 匝数N
I
磁路 长度l
F=NI：称为磁动势。
在非均匀磁路中，各段磁 压降之和等于总磁动势。
H lN IF
I
N
l0
总磁动势
l
例
HlH0l0NI
2.2 磁路欧姆定律
Φ
对于均匀磁路 Hl Bl l I
S
S
N
l
令
Rm
l
S
Rm 称为磁阻
则 HlRm
又 HlN IF ∴ Rm F
磁路与变压器
精品
在很多电工设备中（变压器、电磁
铁、电工测量仪表、电机等），不仅有 电路问题，同时还有磁路问题，只有同 时掌握了电路和磁路的基本理论，才能 对各种电工设备做全面的分析。
§1 磁场的基本物理量
1 磁感应强度B
磁感应强度B是用来表示磁场内某点磁场强弱 和方向的物理量。它是一个矢量。
B的大小
材料和绝缘材料的导电系数相差特别大，因此在分 析电路时很少考虑漏电流；但在磁路中，由于磁性 材料的磁导率只比非磁性材料的磁导率大几千或几 万倍，所以漏磁在很多情况下是不能忽略的，或者 说，不存在磁的绝缘材料。
F
Rm
磁路欧姆定律
2.3 磁路与 电路的比较
电工技术之磁路和变压器(ppt 33页)_1143
线几乎成矩形。
2021/2/23
7.2 交流铁心线圈电路
7.2.1 电磁关系
设线圈的电阻为R，主
i
Φ
磁电动势为e和漏感电动势 + e
为eσ，由KVL，有：
u e
Φσ
－
uee i R
设 主 磁 通 按 正 弦 规 律 变 化 ： msint， 则 ：
e N d d tN m co t s E m sitn 9 ( )0
2．磁通Φ
均匀磁场中磁通Φ等于磁感应强度B与垂直 于磁场方向的面积S的乘积，单位是韦伯(Wb)。
BS
3．磁导率μ
磁导率μ表示物质的导磁性能，单位是 亨/米(H/m)。
真空的磁导率 04107H/m 非铁磁物质的磁导率与真空极为接近， 铁磁物质的磁导率远大于真空的磁导率。
相对磁导率μr：物质磁导率与真空磁 导率的比值。非铁磁物质μr近似为1，铁磁 物质的μr远大于1。
+ －
(a) 电 磁 铁 的 磁 路 (b) 变 压 器 的 磁 路 (c) 直 流 电 机 的 磁 路7.1.1 磁路ຫໍສະໝຸດ 基本物理量1．磁感应强度B
磁感应强度B是表示磁场内某点磁场强弱及 方向的物理量。 B的大小等于通过垂直于磁场方 向单位面积的磁力线数目，B的方向用右手螺旋 定则确定。单位是特斯拉(T)。
若闭合回路上各点的磁场强度相等且其 方向与闭合回路的切线方向一致，则：
H lIN IF
F = N I 称 为 磁 动 势 ， 单 位 是 安 （ A ） 。
2．磁路欧姆定律
BSHSNISNI F
l
l Rm
S
l 称为磁阻，表示磁路对磁
R m S 通的阻碍作用。
电机与电气控制技术基础
③ 计算各段磁路的磁压 ，即 、 、 。
④ 利用式（15-2）求出磁动势IN。
15.1.2 铁心线圈与电磁铁
1．铁心线圈的电磁关系
铁心线圈的电磁关系有两种，一种是用直流来励磁，另一种是用交流励磁。直流励磁的铁心线圈，磁通恒定、电流I的大小只与线圈电阻R有关，功率损耗也只有I 2R，即所谓铜损。而交流铁心线圈的电磁关系与功率损耗等是比较复杂的。它也是变压器与交流电机的基础。
磁饱和性即磁性材料的磁化磁场B（或Φ）随着外磁场H（或I）的增强，并非无限地增强，而是当全部磁畴的磁场方向都转向与外磁场一致时，磁感应强度B不再增大，达到饱和值。亦即铁磁性材料的磁化曲线是非线性的，如图15-2所示。为了尽可能大地获得强磁场，一般电机铁心的磁感应强度常设计在曲线的拐点a附近。
下面以非匀磁路图15-4的分析与计算为例，介绍其求解磁动势的一般步骤。
① 由于各段磁路的截面不同，而磁通Φ相同，因此各段磁路中的磁感应强度Bi=Φ/Si，由此求得B 1、B 2、及B 0，其中计算B 0时的截面S 0 时，因δ很小，可以也取铁心截面S 2。
② 据各段磁路材料的磁化曲线B=f（H），查得与上述B i对应的磁场度H i。其中空气隙或其它非铁磁材料的磁场强度H 0=B 0/μ0=B 0/4π×10-7（A/m）可以直接计算。
[牛顿] （15-11）
由式（15-11）可知，吸力在零与最大值Fm之间脉动（图15-8）。因而衔铁以两倍电源频率在颤动，引起噪音，同时触头容易损坏。为了消除这种现象，可在磁极的部分端面上套一个分磁坏（图15-9）。于是在分磁坏（或称短路环）中便产生感应电流，以阻碍磁通的变化，使在磁极两部分中的磁通Φ1与Φ2之间产生一相位差，因而磁极各部分的吸力也就不会同时降为零，这就消除了衔铁的颤动，当然也就除去了噪音。
④ 利用式（15-2）求出磁动势IN。
15.1.2 铁心线圈与电磁铁
1．铁心线圈的电磁关系
铁心线圈的电磁关系有两种，一种是用直流来励磁，另一种是用交流励磁。直流励磁的铁心线圈，磁通恒定、电流I的大小只与线圈电阻R有关，功率损耗也只有I 2R，即所谓铜损。而交流铁心线圈的电磁关系与功率损耗等是比较复杂的。它也是变压器与交流电机的基础。
磁饱和性即磁性材料的磁化磁场B（或Φ）随着外磁场H（或I）的增强，并非无限地增强，而是当全部磁畴的磁场方向都转向与外磁场一致时，磁感应强度B不再增大，达到饱和值。亦即铁磁性材料的磁化曲线是非线性的，如图15-2所示。为了尽可能大地获得强磁场，一般电机铁心的磁感应强度常设计在曲线的拐点a附近。
下面以非匀磁路图15-4的分析与计算为例，介绍其求解磁动势的一般步骤。
① 由于各段磁路的截面不同，而磁通Φ相同，因此各段磁路中的磁感应强度Bi=Φ/Si，由此求得B 1、B 2、及B 0，其中计算B 0时的截面S 0 时，因δ很小，可以也取铁心截面S 2。
② 据各段磁路材料的磁化曲线B=f（H），查得与上述B i对应的磁场度H i。其中空气隙或其它非铁磁材料的磁场强度H 0=B 0/μ0=B 0/4π×10-7（A/m）可以直接计算。
[牛顿] （15-11）
由式（15-11）可知，吸力在零与最大值Fm之间脉动（图15-8）。因而衔铁以两倍电源频率在颤动，引起噪音，同时触头容易损坏。为了消除这种现象，可在磁极的部分端面上套一个分磁坏（图15-9）。于是在分磁坏（或称短路环）中便产生感应电流，以阻碍磁通的变化，使在磁极两部分中的磁通Φ1与Φ2之间产生一相位差，因而磁极各部分的吸力也就不会同时降为零，这就消除了衔铁的颤动，当然也就除去了噪音。
电工及电气测量技术电子课件——磁路与变压器
5.1.5 铁磁材料的磁性能
1．高导磁性
（a）磁化前
(b) 磁化后
图5.6 铁磁材料的磁化
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2．磁饱和性 3．磁滞性
图5.7 磁滞回线
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5.2 变压器的应用
5.2.1 空载运行和电压变换
图5.8 变压器的空载运行
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由法拉第电磁感应定律可得
物质 硅钢片
r （H/m）
103
铝
1．000 214
坡莫合金
104
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5．磁场强度H
磁场强度H也是表征磁场强弱和方向的物理量，但它 不包括磁介质因磁化而产生的磁场，它的国际单位是
A/m。故
H=B/
（5-7）
上一页 下一页 返 回
图5.5 磁性媒质的磁化曲线
上一页 下一页 返 回
上一页 下一页 返 回
(a) 芯式变压器 （b）壳式变压器 图5.4 变压器的结构形式
上一页 下一页 返 回
5.1.3 变压器的额定值
变压器的额定值是保证变压器能够长期可靠地运 行工作，并且有良好的工作性能的技术限额，它也是 厂家设计制造和试验变压器的依据，其内容包括以下 几个方面：
上一页 下一页 返 回
上一页 下一页 返 回
3．磁感应强度B
B=/S
（5-5）
如果磁场内各点的磁感应强度B大小相等，方向 相同，这样的磁场则称为均匀磁场。
上一页 下一页 返 回
4．磁导率
磁导率是表征物质导磁能力的物理量，它表明了物 质对磁场的影响程度。
表5-2 主要导磁物质的相对磁导率
物质 空气
r（H/m） 1．000 000 365
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（2）若要信号源输给负载的功率达到最大，负载
电阻应等于信号源内阻。今用变压器进行阻抗
变换，则变压器的匝数比应选多少？阻抗变换
后信号源的输出功率多大？负载吸收的功率多
上一页 下一页 返 回
(a) 负载与信号源直接相连
(b) 变压器进行阻抗变换
图5.15 例5-3的电路
上一页
下一页
返 回
解：（1）由图5.15(a)可得信号源的输出功
(a) 变压器电路
(b) 等效电路
上一页 下一页 返 回
图5.14 变压器的阻抗变换作用
[例5-3] 图5.15所示电路中，某交流信号源的电动 势E=120V，内阻R0=800，负载电阻RL=8。 试求： （1）如图5.15(a)所示，信号源输出多大功率？负
载电阻RL吸收多大功率？信号源的效率多大？
输出功率
S2=U2I2=440V· A
可见当变压器的功率损耗忽略不计时，它 的输入功率与输出功率相等，这是符合能量守 上一页 下一页 返 回 恒定律的。
应用一：电流互感器
（a）构造
(b) 接线图
上一页 下一页 返 回
图5.12 电流互感器
由于 I1
I2
N2 1 Ki N1 K
（Ki称为变流比）
(c)实际电路
上一页
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返 回
应用二：电压互感器
(a) 构造 图5.10 电压互感器
(b)接线图
上一页
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返 回
U1/U2=K，所以U1=KU2。
（1）使测量仪表与高压电路分开，以保证工 作安全；
（2）扩大测量仪表的量程。
上一页
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返 回
5.2.2 负载运行和电流变换
图5.11 变压器的负载运行
上一页 下一页 返 回
目前我国生产的中小型变压器主要有S5、
SL5、SF5、SZ5、SZL5等系列。这些符号的含 义是： S——三相；D——单相；F——风冷；W—— 水冷； Z——有载调压；L——铝线圈变压器。 例如某变压器型号为 S L 7———500 / 10 高压侧电压10kV 额定容量 上一页
变压器的额定值是保证变压器能够长期 可靠地运行工作，并且有良好的工作性能的 技术限额，它也是厂家设计制造和试验变压 器的依据，其内容包括以下几个方面：
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返 回
1.额定电压U1N/U2N
U1N、U2N分别为原、副边额定电压，是指变
压器空载时端电压的保证值，以有效值表示，
对三相变压器来说，均指线电压，单位是V
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2．磁饱和性 3．磁滞性
图5.7 磁滞回线
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5.2 变压器的应用
5.2.1 空载运行和电压变换
图5.8 变压器的空载运行
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由法拉第电磁感应定律可得
d e1 N1 dt
d e2 ， N 2 dt
（5-8）
e1，e2的有效值分别为
一、实训目的
1.学习单相变压器高、低压绕组的判别方法； 2.学习单相变压器同名端的判定。
二、原理说明
即在某一瞬间当原绕组的某一端电位为正时，副绕组也
必然有一个电位为正的对应端，这两个对应端就叫做同 极性端，或者叫做同名端。通常在同极性端旁标注以相
同的符号，如“*”或“·”。
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1Wb=108MX
=F/Rm
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表5-1磁路与电路的对比
磁路
磁动势F=IN 磁通 磁感应强度B=/S 磁阻Rm=l/S 磁导率
电路
电动势E 电流I 电流密度J=I/S 电阻R=l/S 电阻率
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3．磁感应强度B
B=/S （5-5）
如果磁场内各点的磁感应强度B大小相
第5章 磁路与变压器
5.1 变压器的工作原理
5.2 变压器的应用
5.4 磁路在其他方面的应用
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实例引入：市电给6V小灯泡供电方案
(a) 电阻器分压供电方案
(b) 变压器降压供电方案
图5.1 两种供电方案
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5.1 变压器的工作原理
5.1.1 分类及型号
1.按电压的升降分类：有升压变压器和降压 变压器两种。
P 0.176 P i 17.8
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（2）如图5.15(b)所示，变压器把负载RL R L 变换为等效电阻 R 0 800
N1 N 变压器的匝数比应为2
Pi
R L 800 10 RL 8
E2 R0 R/L
2
这时信号源输出功率为： 负载吸收的功率为：
U1≈E1， U20≈E2
（510）
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由式（5-10）可见，变压器空载运行
时，原、副绕组上电压的比值等于两者的 匝数比，这个比值K称为变压器的变压比 或变比。当原、副绕组匝数不同时，变压 器就可以把某一数值的交流电压变换为同 频率的另一数值的电压，这就是变压器的 电压变换作用。当原绕组匝数N1比副绕组 匝数N2多时，K>1，这种变压器称为降压
（2）每盏白炽灯的额定电流 IN=P/U=100/36=2.78A 最多允许接白炽灯的盏数为13.9/2.78=5盏
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5.1.4 工作原理
1．磁动势F
F=N1i1 （5-3） 磁通就是由它产生的，它的单位是安培（A）。
2．磁通
磁通是指通过与磁场方向垂直的某一面积上 的磁力线总数，它的国际单位是Wb，以前在 工程上有时用电磁制单位MX，则有他们之间 的换算公式
E1=4.44fN1m， E2=4.44fN2m
（5-9）
式中f为交流电源的频率，φm为主磁通的
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若略去漏磁通的影响，不考虑绕组 上电阻的压降，则可认为原、副绕组上 电动势的有效值近似等于原、副绕组上 电压的有效值，即
U1 E 4.44fN 1 m N 1 1 K U 20 E 2 4.44fN 2 将式（5-9）代入，得 m N 2
（a）绕法1
(b)绕法2
图5.24 变压器的同极性端
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3．交流法测绕组极性
(a) 交流法
(b) 直流法
图5.25 测定变压器绕组的极性
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4．直流法测绕组极性
用直流法测定绕组极性的电路如图5.25
（b）所示。当开关S闭合瞬间，Fra bibliotek果毫安表 的指针正向偏转，则1和3是同极性端；反向 偏转时，则1和4是同极性端。
们发现，利用变压器进行阻抗变换后，电源
效率由9增加到50。如果在电源输出同一
信号功率下，负载将会得到最大的输出功率， 这就是电子线路中的阻抗匹配。
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5.2.4 变压器的外特性及变压器的效率
U 20 U 2 U 100 U 20
P2 100 P1
P2 100 P2 PCu PFe
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5.1.2 变压器的结构
(a) 结构示意图
(b) 符号
图5.2 变压器结构示意图及表示符号
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(a)口型
(b)EI型
(c)F型
(d)C型
图5.3 变压器的铁芯
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(a) 芯式变压器
（b）壳式变压器
图5.4 变压器的结构形式
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5.1.3 变压器的额定值
率为
E E2 1202 Pi IE E 17.8W R0 RL R 0 R L 800 8
2 E 120 2 0.176 W P I RL R R R L 800 8 8 L 0
2
负载吸收的功率
或kV。
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2.额定电流I1N/I2N
I1N和I2N分别为原、副边额定电流，是指变压
器连续运行时原、副绕组允许通过的最大电
流有效值。三相变压器的额定电流是指线电
流，单位为A。
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3.额定容量SN
SN是变压器在额定状态下的电功率输出能
力。单位以V· A或kV· A表示。
2.按相数分类：有单相变压器、三相变压器 及多相变压器。
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3.按用途分类：有用于供配电系统中的电力变
压器；有用于测量和继电保护的仪用变压器 （电压互感器和电流互感器）；有产生高电压
供电设备的耐压试验用的试验变压器；有电炉
变压器、电焊变压器和整流变压器等特殊用途
的变压器。
4.按冷却方式及冷却的介质分类：有以空气冷 却的干式变压器；有以油冷却的油浸变压器； 有以水冷却的水冷式变压器。
P 4.5 Pi 9
1202 9W 800 800
2 E 120 2 L P I R L R R R 800 800 800 4.5W L 0
效率为：=
50
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经过（1）（2）两题的计算和比较后我
对于单相变压器SN=U1NI1N=U2NI2N
（5-1）
3 3
对于三相变压器 SN= （5-2）
电阻应等于信号源内阻。今用变压器进行阻抗
变换，则变压器的匝数比应选多少？阻抗变换
后信号源的输出功率多大？负载吸收的功率多
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(a) 负载与信号源直接相连
(b) 变压器进行阻抗变换
图5.15 例5-3的电路
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解：（1）由图5.15(a)可得信号源的输出功
(a) 变压器电路
(b) 等效电路
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图5.14 变压器的阻抗变换作用
[例5-3] 图5.15所示电路中，某交流信号源的电动 势E=120V，内阻R0=800，负载电阻RL=8。 试求： （1）如图5.15(a)所示，信号源输出多大功率？负
载电阻RL吸收多大功率？信号源的效率多大？
输出功率
S2=U2I2=440V· A
可见当变压器的功率损耗忽略不计时，它 的输入功率与输出功率相等，这是符合能量守 上一页 下一页 返 回 恒定律的。
应用一：电流互感器
（a）构造
(b) 接线图
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图5.12 电流互感器
由于 I1
I2
N2 1 Ki N1 K
（Ki称为变流比）
(c)实际电路
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应用二：电压互感器
(a) 构造 图5.10 电压互感器
(b)接线图
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U1/U2=K，所以U1=KU2。
（1）使测量仪表与高压电路分开，以保证工 作安全；
（2）扩大测量仪表的量程。
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5.2.2 负载运行和电流变换
图5.11 变压器的负载运行
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目前我国生产的中小型变压器主要有S5、
SL5、SF5、SZ5、SZL5等系列。这些符号的含 义是： S——三相；D——单相；F——风冷；W—— 水冷； Z——有载调压；L——铝线圈变压器。 例如某变压器型号为 S L 7———500 / 10 高压侧电压10kV 额定容量 上一页
变压器的额定值是保证变压器能够长期 可靠地运行工作，并且有良好的工作性能的 技术限额，它也是厂家设计制造和试验变压 器的依据，其内容包括以下几个方面：
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1.额定电压U1N/U2N
U1N、U2N分别为原、副边额定电压，是指变
压器空载时端电压的保证值，以有效值表示，
对三相变压器来说，均指线电压，单位是V
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2．磁饱和性 3．磁滞性
图5.7 磁滞回线
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5.2 变压器的应用
5.2.1 空载运行和电压变换
图5.8 变压器的空载运行
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由法拉第电磁感应定律可得
d e1 N1 dt
d e2 ， N 2 dt
（5-8）
e1，e2的有效值分别为
一、实训目的
1.学习单相变压器高、低压绕组的判别方法； 2.学习单相变压器同名端的判定。
二、原理说明
即在某一瞬间当原绕组的某一端电位为正时，副绕组也
必然有一个电位为正的对应端，这两个对应端就叫做同 极性端，或者叫做同名端。通常在同极性端旁标注以相
同的符号，如“*”或“·”。
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1Wb=108MX
=F/Rm
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表5-1磁路与电路的对比
磁路
磁动势F=IN 磁通 磁感应强度B=/S 磁阻Rm=l/S 磁导率
电路
电动势E 电流I 电流密度J=I/S 电阻R=l/S 电阻率
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3．磁感应强度B
B=/S （5-5）
如果磁场内各点的磁感应强度B大小相
第5章 磁路与变压器
5.1 变压器的工作原理
5.2 变压器的应用
5.4 磁路在其他方面的应用
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实例引入：市电给6V小灯泡供电方案
(a) 电阻器分压供电方案
(b) 变压器降压供电方案
图5.1 两种供电方案
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5.1 变压器的工作原理
5.1.1 分类及型号
1.按电压的升降分类：有升压变压器和降压 变压器两种。
P 0.176 P i 17.8
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（2）如图5.15(b)所示，变压器把负载RL R L 变换为等效电阻 R 0 800
N1 N 变压器的匝数比应为2
Pi
R L 800 10 RL 8
E2 R0 R/L
2
这时信号源输出功率为： 负载吸收的功率为：
U1≈E1， U20≈E2
（510）
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由式（5-10）可见，变压器空载运行
时，原、副绕组上电压的比值等于两者的 匝数比，这个比值K称为变压器的变压比 或变比。当原、副绕组匝数不同时，变压 器就可以把某一数值的交流电压变换为同 频率的另一数值的电压，这就是变压器的 电压变换作用。当原绕组匝数N1比副绕组 匝数N2多时，K>1，这种变压器称为降压
（2）每盏白炽灯的额定电流 IN=P/U=100/36=2.78A 最多允许接白炽灯的盏数为13.9/2.78=5盏
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5.1.4 工作原理
1．磁动势F
F=N1i1 （5-3） 磁通就是由它产生的，它的单位是安培（A）。
2．磁通
磁通是指通过与磁场方向垂直的某一面积上 的磁力线总数，它的国际单位是Wb，以前在 工程上有时用电磁制单位MX，则有他们之间 的换算公式
E1=4.44fN1m， E2=4.44fN2m
（5-9）
式中f为交流电源的频率，φm为主磁通的
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若略去漏磁通的影响，不考虑绕组 上电阻的压降，则可认为原、副绕组上 电动势的有效值近似等于原、副绕组上 电压的有效值，即
U1 E 4.44fN 1 m N 1 1 K U 20 E 2 4.44fN 2 将式（5-9）代入，得 m N 2
（a）绕法1
(b)绕法2
图5.24 变压器的同极性端
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3．交流法测绕组极性
(a) 交流法
(b) 直流法
图5.25 测定变压器绕组的极性
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4．直流法测绕组极性
用直流法测定绕组极性的电路如图5.25
（b）所示。当开关S闭合瞬间，Fra bibliotek果毫安表 的指针正向偏转，则1和3是同极性端；反向 偏转时，则1和4是同极性端。
们发现，利用变压器进行阻抗变换后，电源
效率由9增加到50。如果在电源输出同一
信号功率下，负载将会得到最大的输出功率， 这就是电子线路中的阻抗匹配。
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5.2.4 变压器的外特性及变压器的效率
U 20 U 2 U 100 U 20
P2 100 P1
P2 100 P2 PCu PFe
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5.1.2 变压器的结构
(a) 结构示意图
(b) 符号
图5.2 变压器结构示意图及表示符号
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(a)口型
(b)EI型
(c)F型
(d)C型
图5.3 变压器的铁芯
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(a) 芯式变压器
（b）壳式变压器
图5.4 变压器的结构形式
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5.1.3 变压器的额定值
率为
E E2 1202 Pi IE E 17.8W R0 RL R 0 R L 800 8
2 E 120 2 0.176 W P I RL R R R L 800 8 8 L 0
2
负载吸收的功率
或kV。
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2.额定电流I1N/I2N
I1N和I2N分别为原、副边额定电流，是指变压
器连续运行时原、副绕组允许通过的最大电
流有效值。三相变压器的额定电流是指线电
流，单位为A。
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3.额定容量SN
SN是变压器在额定状态下的电功率输出能
力。单位以V· A或kV· A表示。
2.按相数分类：有单相变压器、三相变压器 及多相变压器。
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3.按用途分类：有用于供配电系统中的电力变
压器；有用于测量和继电保护的仪用变压器 （电压互感器和电流互感器）；有产生高电压
供电设备的耐压试验用的试验变压器；有电炉
变压器、电焊变压器和整流变压器等特殊用途
的变压器。
4.按冷却方式及冷却的介质分类：有以空气冷 却的干式变压器；有以油冷却的油浸变压器； 有以水冷却的水冷式变压器。
P 4.5 Pi 9
1202 9W 800 800
2 E 120 2 L P I R L R R R 800 800 800 4.5W L 0
效率为：=
50
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经过（1）（2）两题的计算和比较后我
对于单相变压器SN=U1NI1N=U2NI2N
（5-1）
3 3
对于三相变压器 SN= （5-2）