互感和变压器
互感现象及变压器
2
2•
L2
2
1.2.1两个互感线圈的串联
L1
1
L2
2
L1
1
L2
2
采
i u1
u2
i
i u1
u2 i
用
u
u
同
(a)
(b)
名
M
M
端
后
i
u1
•
L1
•
u2
L2
u
i
u1
•
L1
u
u2
L2 •
(a)
(b)
1.2.2 两个互感线圈的并联
i
M
i1
i2
u
L1 u1
L2 u2
M
i1
i2
u
L1 u1
L2 u2
电路基础
1.1 互感
互感现象：两个线圈将相互提供磁通，产生互感电动势。
两个线圈互感
图中虚线磁通对应两个线圈通电方向相反的情况
多匝线圈互感
1.1 互感
若规定线圈的电压、电流参考方向为 关联选择，且电流产生的磁通和电流 绕行方向为右手螺旋关系，则
1 11 12
图中虚线磁通对应两个线圈通电方向相反的情况 自感磁通
k M L1L2
0 k 1
松耦合 紧耦合
L1
1
1.2 互感的串、并联
1.2.1两个互感线圈的串联
L2
2
L1
1
L2
2
i u1
i
u2
u
(a)
1．顺串：两个线圈磁通互助
1 11 12
2
21
22
u u1 u2
u1
变压器自感和互感原理
变压器自感和互感原理哎呀，今天咱们聊聊变压器的自感和互感原理，别担心，不会让你睡着，保证轻松幽默，让人一听就明白。
变压器就像是电力世界里的一个魔法师，把高压电变成低压电，或者反过来。
这魔法是怎么实现的呢？其实就是靠自感和互感这两个小家伙。
自感嘛，说白了，就是一个线圈在电流通过的时候，自己给自己“施加”一个磁场，嘿，感觉像是自我鼓励。
电流一动，磁场就呼之欲出。
这个过程有点像你在跑步的时候，越跑越有劲，心里想着“我真棒，我能行！”结果呢，能量就开始转化，电流通过的时候，线圈里就开始感应出电压。
这时候，线圈就像个自信的小孩，越动越开心，越动越有能量。
自感的原理就像是一种内生动力，听起来高大上，其实就是把电流的变化和产生的磁场联系在一起。
再说说互感，这个就有趣了，两个线圈就像是一对好兄弟，相互影响，互相帮助。
你想啊，一个线圈在那儿哐哐哐地带着电流，另一个线圈就像是个“观察者”，感受到那股磁场的波动，心里琢磨着“哎呀，这个磁场好像在叫我”。
于是，它也开始产生电压。
就好比你身边的朋友在发愁，你看了也跟着心烦，那种感觉就是互感的精髓。
换句话说，互感就是两者之间的“心有灵犀”，一个动，另一个自然就受到了影响。
你可能会问，哎，这些听起来挺酷的，但它们在生活中有什么用呢？别急，咱慢慢来。
想想咱们日常生活中的变压器，像是手机充电器、电视机电源，都是靠这个原理在转变电压，保证咱的设备能够正常运转。
比如说，手机充电器里就有个变压器，把高电压变成适合手机的低电压，避免了电流一来，手机直接被电“蒸发”的悲剧。
还有一个例子，家里的灯泡，很多时候也是变压器的功劳。
想象一下，如果直接把高压电送进灯泡，那灯泡估计会一闪而逝，变成“光荣的牺牲品”。
变压器就像是个聪明的调皮鬼，把电压调到合适的水平，让灯泡安全亮起，照亮你的夜晚。
说起来，这就有点像一位体贴的保姆，负责把能量调教得服服帖帖，让你安心使用。
对了，说到电流和磁场，肯定有人会想：这俩是不是有点像那对青少年情侣，总是纠缠不清，互相吸引又互相排斥？哈哈，没错，电流和磁场的关系就是这样千丝万缕，一方面它们互相依赖，另一方面又各有各的性格。
互感和变压器参数测量
方法二：
当开关K闭合瞬间，线圈2的 两端将产生一个互感电动势 ，电表2有电压值。 若为正值，则接电压表正端 与电源接“+”端为同名端 ，若为负值则是异名端。
互感线圈与变压器参数测定
实验内容 1、直流通断法判断变压器的同名端 电路右图所示，按图 接线后，合上开关的瞬 间，观察并记录实验现 象，写出判别结论。
互感及变压器参数的测定
一、互感及变压器参数的测定
实验目的
1
掌握耦合线圈和变压器同名端 的判别方法。
2
掌握耦合线圈互感系数、耦合系 数的测量方法。
互感线圈与变压器参数测定
实验仪器Βιβλιοθήκη 函数信号发生器 交流毫伏表 万用表 DGDZ-2型电工电子综合实验箱
互感线圈与变压器参数测定
实验原理 一、互感线圈M、L1 和L2测定 次级开路法
Z1=U1/I1
M=U2/(ωI1)
互感线圈与变压器参数测定
实验原理 一、互感线圈M、L1 和L2测定 次级开路法
Z2= U2' /I2
M= U1'/(ωI2)
互感线圈与变压器参数测定
实验原理 二、变压器同名端的判断
方法一：
若 则1、4为同名端，正接 若 则1、3为同名端，反接
互感线圈与变压器参数测定
互感线圈与变压器参数测定
实验内容 2、次级开路法判断变压器的同名端 电路右图所示，图中 Us是频率为1KHz的正弦 信号，R=1KΩ,调节输入 信号电压幅值，使电阻R 的电压UR=0.1V，测量 U12、U34和U13 ，写出判 别原理和结论。
互感线圈与变压器参数测定
实验内容 3、采用次级开路法测量互感线圈参数
变压器和互感器的区别
变压器和互感器的区别
变压器和互感器的区别
电压互感器的工作原理与一般的变压器相同，仅在结构型式、所用材料、容量、误差范围等方面有所差别。
变压器：
变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流），用于改变电压等级，负载较大电流。
1、变压器种类很多，按冷却方式、防潮方式、铁芯或线圈结构、电源相数、用途等分若干个类；
2、变压器的容量由小到大，从几十伏安大到几十兆伏安；
3、变压器的一次侧电压受二次负荷影响较大，负荷大时系统电压会受到影响；
4、变压器二次侧负荷就是各种用电设备，通过的电流较大，具有较强的带负载能力；
5、变压器一次侧电压不论多高，均可根据需要升高或降低二次电压；
6、变压器的外形与体积因容量的不同有时很大；
7、变压器常用于多种场合。
电压互感器：
电压互感器是一种电压变换装置。
它将高电压变换为低电压，以便用。
第5章互感及变压器
ψ21 两线圈端电压的相量表达式：
ψψ122
•
•
•
U 1 jX L1 I 1 jX M I 2
•
•
•
U 2 jXM I1 jXL2 I 2
XM M
自感电压总是与本线圈中通过的电流取关联参考
方向，因此前面均取正号；
互感电压前面的正、负号要依据两线圈电流的磁
场是否一致。
如上图所示两线圈电流产生的磁场方向一致，因
互感电压的极性与电压表的极性相符，可以判断：
1和2 是一对同名端！
5.1.4 耦合电感元件及其伏安关系
有了同名端，表示两个线圈相互作用时，就不 需考虑实际绕向，而只画出同名端及u、i 参考方向 即可。
M
*
*
i1
+ u21 –
u21
M
di1 dt
M
* i1
* – u21 +
u21
M
di1 dt
例： i1 M i2
2.同名端
实际应用中，电气设备中的线圈都是密封在壳体 内，一般无法看到线圈的绕向，因此在电路图中常常 也不采用将线圈绕向绘出的方法，通常采用“同名端 标记”表示绕向一致的两相邻线圈的端子。如：
*
*
·
·
同名端统一用“·”或“*”标识
同名端：同一变化电流在本线圈中产生的自感电压
和在另一线圈中产生的互感电压的实际极性相同端。
• 变压器一般由绕在同一铁芯上的两个匝数不同的 线圈组成，当其中一个线圈中通上交流电时，另 一线圈中就会感应出数值不同的感应电动势，输 出不同的电压，从而达到变换电压的目的。利用 这个原理，可以把十几伏特的低电压升高到几万 甚至几十万伏特。如高压感应圈、电压、电流互 感器等。
电压互感器与变压器的区别
电压互感器和变压器很相象，都是用来变换线路上的电压。
但是变压器变换电压的目的是为了输送电能，因此容量很大，一般都是以千伏安或兆伏安为计算单位；而电压互感器变换电压的目的，主要是给测量仪表和继电保护装置供电，用来测量线路的电压、功率和电能，或者用来在线路发生故障时保护线路中的贵重设备、电机和变压器，因此电压互感器的容量很小，一般都只有几伏安、几十伏安，最大也不超过一千伏安。
线路上为什么需要变换电压呢?这是因为根据发电、输电和用电的不同情况线路上的电压大小不一，而且相差悬殊，有的是低压220V 和380V，有的是高压几万伏甚至几十万伏。
要直接测量这些低压和高压电压，就需要根据线路电压的大小，制作相应的低压和高压的电压表和其他仪表和继电器。
这样不仅会给仪表制作带来很大的困难，而且更主要的是，要直接制作高压仪表，直接在高压线路上测量电压。
那是不可能的，而且也是绝对不允许的。
如果在线路上接入电压互感器变换电压，那么就可以把线路上的低压和高压电压，按相应的比例，统一变换为一种或几种低压电压，只要用一种或几种电压规格的仪表和继电器，例如通用的电压为100V的仪表，就可以通过电压互感器，测量和监视线路上的电压。
电压互感器分类
1. 按电压等级：低压互感器、高压互感器、超高压互感器
2. 按用途：测量保护用电压互感器、计量用电压互感器
3. 按绝缘材料：油浸式电压互感器、干式电压互感器
4. 按绝缘类型：全封闭电压互感器、半封闭电压互感器
5. 按变压原理：电磁式电压互感器、电容式电压互感器
6. 按安装地点：户内式互感器、户外式互感器。
变压器 原理
变压器原理
变压器是一种电力传输和变换装置，可用来改变交流电压的大小。
它主要由两个线圈——主线圈和副线圈组成。
主线圈通常被称为高压线圈，而副线圈被称为低压线圈。
当交流电通过主线圈时，会在主线圈中产生变化的磁场。
这个磁场会切割副线圈，从而在副线圈中也产生电动势。
根据法拉第电磁感应定律，副线圈中的电动势与主线圈中的电动势成正比。
变压器的工作原理基于互感现象。
互感是指当两个线圈靠近时，它们之间会相互影响，从而导致一种电磁耦合。
在变压器中，通过改变主线圈和副线圈的匝数比，可以实现输入电压和输出电压之间的变换。
根据互感现象的原理，当主线圈的匝数比副线圈的匝数大时，输出电压将比输入电压小。
这被称为降压变压器。
相反，当主线圈的匝数比副线圈的匝数小时，输出电压将比输入电压大。
这被称为升压变压器。
为了减少能量损失和提高效率，变压器通常采用铁芯。
铁芯的存在可以集中和引导磁场，从而提高互感的效果。
除了用于改变电压，变压器还可以用于隔离电路和传送电能。
由于变压器没有机械部件，因此没有摩擦损耗，工作稳定可靠。
在实际应用中，变压器广泛用于电力系统、电子设备、通信系统等领域，为不同电器设备提供适合的电压供应。
第7章 互感耦合电路与变压器
1和2是一对同名端！线圈串联、并联时的处理方法
，熟练写出互感元件两端的电压表达式，了解互感线 圈T型等效的方法。
6.2.1 互感线圈的串联
互感线圈L1和L2相串联时有两种情况：(1)一对异 名端相联，另一对异名端与电路相接，这种连接方法 称为顺接串联(顺串），下左图所示；
M
di1 ， dt
uM1
M
di2 dt
L1
L2
ψ1
uL1
uM2
依据图中所示参考方向可
ψ21 列出两线圈端电压的相量表达
ψψ122
式分别为：
•
•
•
U 1 j I 1 X L1 j I 2 X M
i1 uM1
i2 uL2
•
•
•
U 2 j I 2 X L2 j I1 X M
自感电压总是与本线圈中通过的电流取关联参考
在本线圈中相应产生的感应电压
L1
L2
称为自感电压，用uL表示；在
相邻线圈中产生的感应电压
ψ1
ψ12
称为互感电压，用uM表示。
uL1
uM2
注脚中的12是说明线圈1的磁 i1
场在线圈2中的作用。
6.1.2 互感电压
通过两线圈的电流是交变 的电流，交变电流产生交变的 磁场，当交变的磁链穿过线圈
L1
L2
ψ1
i1
uL1 uM1
ψ1 uL2 uM2
ψ12 i2
互感现象的应用和危害
• 互感现象在电工电子技术中有着广泛的应用，变 压器就是互感现象应用的重要例子。
• 变压器一般由绕在同一铁芯上的两个匝数不同的 线圈组成，当其中一个线圈中通上交流电时，另 一线圈中就会感应出数值不同的感应电动势，输 出不同的电压，从而达到变换电压的目的。利用 这个原理，可以把十几伏特的低电压升高到几万 甚至几十万伏特。如高压感应圈、电视机行输出 变压器、电压、电流互感器等。
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【例9】 如图所示的理想变压器原线圈Ⅰ接到220V的交流电源上，副线圈有两 个，副线圈Ⅱ的匝数n2＝30匝，与一个标有“12V 12W”的灯泡L组成 闭合回路，且灯L正常发光，副线圈Ⅲ的输出电压U3＝110V，与电阻R 组成闭合回路，通过电阻R的电流强度为0.4A，副线圈Ⅲ的匝数n3＝ ______匝；原线圈Ⅰ中的电流强度I1＝_______。
互感和变压器
1．互感 两个线圈之间并没有导线相连，但当一个线圈中的电流变化时，它所产生 的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势。这种现象叫做互感现 象，这种感应电动势叫做互感电动势。 利用互感现象可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈。变压器就是利用 互感现象。
2．变压器 ⑴闭合铁芯变压器的电路图，其特点是铁芯上只绕有一个线 圈。把整个线圈作为原线圈，而取线圈的一部分作为副线圈。原线圈 接在电压恒为 的正弦交流电源上，电流表Al、A2均为理想电表。当触 头 向上移动时，下列说法正确的是( ) A．A1读数变大 B．A2读数变小 C．变压器的输入功率变大 D．变压器的输入功率不变
探究：变压器是否可以给直流电变压？
2．变压器——多个副线圈
【例1】下图中，可以将电压升高给电灯供电的变压器是(
)
【例2】 下列正确说法是 ( ) A．变压器也可能改变恒定电压 B．变压器的原理是一种电磁感应现象，副线圈输出的电流是原线圈 电流的感应电流 C．变压器由绕在同一闭合铁芯上的若干线圈构成 D．变压器原线圈相对电源而言起负载作用，而副线圈相对负载而言 起电源作用 1
【例3】 某变压器原、副线圈匝数比为55∶9，原线圈所接电源电压按图所示 规律变化，副线圈接有负载。下列判断正确的是( ) A．输出电压的最大值为36V B．原、副线圈中电流之比为55∶9 C．变压器输入、输出功率之比为55∶9 D．交流电源有效值为220V，频率为50Hz
【例4】 如图所示为一理想变压器，在原线圈输入电压不变的条件下，要提高 变压器的输入功率，可采用的方法是( ) A．只增加原线圈的匝数 B．只增加副线圈的匝数 C．只减小用电器R1的电阻 D．断开开关S
【例5】如图所示为理想变压器，电表均可视为理想电表，原线圈接线柱接电 压u＝311sin314t(V)的交流电源。当滑动变阻器的滑片P向下滑动时， 下列说法正确的是( ) A．A1示数变小 B．A2示数变小 C．A1示数不变 D．V2示数变大
【例7】如图两电路中，当a、b两端与e、f两端分别加上110V的交流电压时， 测得c、d间与g、h间的电压均为55V。若分别在c、d两端与g、h两端 加上55V的交流电压，则a、b间与e、f间的电压分别为( ) A．110V，110V B．110V，55V C．55V，55V D．110V，0