电工学第5章变压器
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电工学-第5章变压器解剖
变
因为 1 ＞＞ 0 ，所以 Rm0 ＞＞ Rm1
压 当F 一定时， 因 Rm0 的存在，使 大大减小。
器 若要保持 一定，则需增大磁通势 F 。
大连理工大学电气工程系
第
5 章
5.2 电 磁 铁
变 压
电磁铁的常见结构形式
器
衔铁
铁心
铁心
励磁 线圈
铁心
励磁 线圈
衔铁
励磁 线圈
衔铁
电磁铁的种类： 直流电磁铁、交流电磁铁。
f
压 器
电磁吸力用平均值衡量。 fm
m 不变 → fm 不变。
f
(2) 衔铁吸合后→磁阻
m 不变
O
磁通势 →励磁电流
起动电流 工作电流。
3. 结构特点 (1) 铁心和衔铁用硅钢片叠成。 (2) 加短路环消除衔铁的振动。
17
平均吸力
t
大连理工大学电气工程系
18
第
5
章
[例5.2.1] 一铁心线圈，加上 12 V 直流电压时，电
章 二、交流电磁铁
变 1. 交流铁心线圈电路
压 器
u → i →Ni → →e
=－N
d
dt
→e
=－N
d
dt
=－L
di dt
(1) 电压与电流关系
＋u－
设 = m sin t
则 e =－N m cos t = N m sin(t－90o)
Em = N m = 2 f N m
i
e
Φ
f
大连理工大学电气工程系
变 自然界的物质按磁导率分类： 压 非磁性物质、磁性物质。 器 非磁性物质：
≈0（ 为常数）
电工学-第5章变压器
第5章变压器目录5.1 磁路5.2 电磁铁5.3 变压器的工作原理5.4 变压器的基本结构5.5 三相变压器*5.6 仪用互感器*5.7 自耦变压器*5.8 三绕组变压器*5.9 绕组的极性5.1 磁路直流电机的磁路交流接触器的磁路四极直流电机和交流接触器的磁路_+NSNSI f5.1 磁路一、磁场的基本物理量单位：特[斯拉](T)，1 T = 1 Wb/m 21. 磁通Φ磁场中穿过某一截面积A 的磁感线数。
单位：韦[伯]（Wb ）。
2. 磁感应强度B描述介质中的实际磁场强弱和方向。
B 是矢量，其方向为磁场的方向大小：磁场是由电流产生的，磁场用磁感线描述。
——磁通密度ΦAB =3. 磁场强度HH 是进行磁场计算引进的辅助物理量。
H是矢量，其方向B与相同。
H 与B 的区别：(1)H ∝I，与介质的性质无关。
(2)B 与电流的大小和介质的性质均有关。
单位：安/米（A / m）。
4. 磁导率μμ是用来表示媒质导磁能力的物理量。
BH μ=（H / m）真空中的磁导率：μ0 = 4π×10－7 H / m 一、磁场的基本物理量二、物质的磁性能μ≈μ0（μ为常数）(1) 顺磁物质例如变压器油和空气：μ略大于μ0。
(2) 反磁物质例如铜和铋：μ略小于μ0。
自然界的物质按磁导率分类：非磁性物质、磁性物质。
非磁性物质：磁性物质的分类：硬磁物质、软磁物质、矩磁物质。
ΦσiΦ1. 高导磁性μ>>μ0 ，μr >>1常用磁性材料的磁导率铸钢：μ≈1 000μ0硅钢片：μ≈(6 000 ~ 7 000)μ0坡莫合金：μ≈(20 000 ~ 200 000)μ0磁性物质的高导磁性被广泛应用于变压器和电机中。
＋u －主磁通漏磁通铁心励磁绕组※主磁通>>漏磁通磁性物质的磁性能主要有以下三点。
二、物质的磁性能2. 磁饱和性BH O初始磁化曲线3. 磁滞性剩磁矫顽磁力H m －Hm－HcH cBHOB r－Br磁滞回线BHO基本磁化曲线注：B与H成非线性关系。
电工学少学时第五章详解
(2)在处理电路时一般可以不考虑漏电流，在处理磁路 时一般都要考虑漏磁通；
(3)磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。
由于 不是常数，其随励磁电流而变，磁路欧姆定律
不能直接用来计算，只能用于定性分析；
(4)在电路中，当 E=0时，I=0；但在磁路中，由于有
剩磁，当 F=0 时， 不为零；
5.2 电磁铁
衔铁
铁心
铁心
励磁 线圈
铁心
励磁 线圈
衔铁
励磁 线圈
衔铁
电磁铁的种类： 直流电磁铁、交流电磁铁。
铁心
励磁 线圈
衔铁
一、直流电磁铁
1. 直流铁心线圈电路
U → I → NI →
(1) 电压与电流的关系
I=
U R
(2) 线圈的功率： P = R I 2
＋U－ I
Φ
S
f
N
N
S
一、直流电磁铁
＋U－
I
2. 电磁吸力
第5章 变压器
第5章 变压器
5.1 磁路 5.2 电磁铁 5.3 变压器的工作原理 5.4 变压器的基本结构 5.5 三相变压器 5.6 仪用互感器 5.7 自耦变压器 5.8 三绕组变压器 5.9 绕组的极性
5.1 磁路
5.1 磁场的基本物理量
1、磁感应强度B : 表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。
zz是漏磁阻抗是漏磁阻抗根据电磁感应定律根据电磁感应定律有效值有效值由于线圈电阻由于线圈电阻rr和感抗和感抗x或漏磁通或漏磁通较小其较小其电压降也较小与主磁电动势电压降也较小与主磁电动势e相比可忽略故有相比可忽略故有mm是是铁心中磁感应强度的最大值单位铁心中磁感应强度的最大值单位t是铁心截面积单位是铁心截面积单位m功率视在功率
(3)磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。
由于 不是常数，其随励磁电流而变，磁路欧姆定律
不能直接用来计算，只能用于定性分析；
(4)在电路中，当 E=0时，I=0；但在磁路中，由于有
剩磁，当 F=0 时， 不为零；
5.2 电磁铁
衔铁
铁心
铁心
励磁 线圈
铁心
励磁 线圈
衔铁
励磁 线圈
衔铁
电磁铁的种类： 直流电磁铁、交流电磁铁。
铁心
励磁 线圈
衔铁
一、直流电磁铁
1. 直流铁心线圈电路
U → I → NI →
(1) 电压与电流的关系
I=
U R
(2) 线圈的功率： P = R I 2
＋U－ I
Φ
S
f
N
N
S
一、直流电磁铁
＋U－
I
2. 电磁吸力
第5章 变压器
第5章 变压器
5.1 磁路 5.2 电磁铁 5.3 变压器的工作原理 5.4 变压器的基本结构 5.5 三相变压器 5.6 仪用互感器 5.7 自耦变压器 5.8 三绕组变压器 5.9 绕组的极性
5.1 磁路
5.1 磁场的基本物理量
1、磁感应强度B : 表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。
zz是漏磁阻抗是漏磁阻抗根据电磁感应定律根据电磁感应定律有效值有效值由于线圈电阻由于线圈电阻rr和感抗和感抗x或漏磁通或漏磁通较小其较小其电压降也较小与主磁电动势电压降也较小与主磁电动势e相比可忽略故有相比可忽略故有mm是是铁心中磁感应强度的最大值单位铁心中磁感应强度的最大值单位t是铁心截面积单位是铁心截面积单位m功率视在功率
课件5：5.4变压器
2
二、电压与匝数的关系 1．理想变压器 没有_能__量__损__失___的变压器． 2．电压与匝数的关系 原、n1副线圈的电压之比，等于两个线圈的_匝__数___之比，即：UU12＝ ___n_2__. 3．两类变压器 副线圈的电压比原线圈电压低的变压器叫_降__压___变压器；副线圈 的电压比原线圈电压高的变压器叫__升__压__变压器．
3
要点 1、理想变压器工作时的几个关系 1．电压关系： (1)UU12＝nn12 (2)推导：若理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，原线 圈两端加交变电压U1，副线圈输出电压为U2.
同理，有几组副线圈时，有Un11＝Un22＝Un32……
4
2．功率关系： (1)P1＝P2 (2)推导： 根据能量守恒定律，对于没有能量损失的理想变压器，输入功 率等于输出功率，即P入＝P出，只有一个副线圈时，P1＝P2， 存在多个副线圈时P1＝P2＋P3＋…
19
解析： 灯泡正常发光，可得 UA＝UB＝UC＝UD，所以 U2 ＝2U3.由变压器的电压比公式nn23＝UU23＝2UU33＝21，所以 n2＝2n3. 同理，灯泡正常发光，功率相等，即 PA＝PB＝PC＝PD.由 P＝I2R， 得 IA＝IB＝IC＝ID，即 I1＝I2＝I3.由 U1I1＝U2I2＋U3I3 得 n1I1＝ n2I2＋n3I3，即 n1＝n2＋n3＝2n3＋n3＝3n3，所以 n1∶n2∶n3＝3∶ 2∶1.
答案： B
20
题后反思：对于两个以上的副线圈的理想变压器，电压与匝数 成正比是成立的，而电流与匝数成反比的规律不成立．但在任 何情况下电流关系都可以根据原线圈的输入功率等于副线圈 的输出功率，即 P 入＝P 出求解．
21
课堂小结
二、电压与匝数的关系 1．理想变压器 没有_能__量__损__失___的变压器． 2．电压与匝数的关系 原、n1副线圈的电压之比，等于两个线圈的_匝__数___之比，即：UU12＝ ___n_2__. 3．两类变压器 副线圈的电压比原线圈电压低的变压器叫_降__压___变压器；副线圈 的电压比原线圈电压高的变压器叫__升__压__变压器．
3
要点 1、理想变压器工作时的几个关系 1．电压关系： (1)UU12＝nn12 (2)推导：若理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，原线 圈两端加交变电压U1，副线圈输出电压为U2.
同理，有几组副线圈时，有Un11＝Un22＝Un32……
4
2．功率关系： (1)P1＝P2 (2)推导： 根据能量守恒定律，对于没有能量损失的理想变压器，输入功 率等于输出功率，即P入＝P出，只有一个副线圈时，P1＝P2， 存在多个副线圈时P1＝P2＋P3＋…
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解析： 灯泡正常发光，可得 UA＝UB＝UC＝UD，所以 U2 ＝2U3.由变压器的电压比公式nn23＝UU23＝2UU33＝21，所以 n2＝2n3. 同理，灯泡正常发光，功率相等，即 PA＝PB＝PC＝PD.由 P＝I2R， 得 IA＝IB＝IC＝ID，即 I1＝I2＝I3.由 U1I1＝U2I2＋U3I3 得 n1I1＝ n2I2＋n3I3，即 n1＝n2＋n3＝2n3＋n3＝3n3，所以 n1∶n2∶n3＝3∶ 2∶1.
答案： B
20
题后反思：对于两个以上的副线圈的理想变压器，电压与匝数 成正比是成立的，而电流与匝数成反比的规律不成立．但在任 何情况下电流关系都可以根据原线圈的输入功率等于副线圈 的输出功率，即 P 入＝P 出求解．
21
课堂小结
人教版高中物理选修—第五章交变电流-变压器-ppt精品课件
从理论知识推导结论：
原、副线圈中产生的感应电动势
分别是：
E1=n1/ t E2=n2/ t
E1 n1 E2 n2
若不考虑原副线圈的内阻，则：
人教版高中物理选修3—2第五章交变 电流第4 节：变 压器( 共18张P PT)【P PT优秀 课件】 -精美 版
U1=E1 U2=E2
U1 n1 U 2 n2
转化。
变压器的工作原理------互感现象
变压器工作的基础是互感现象，电流通过原线圈时在 铁芯中激发的磁场不仅穿过原线圈，也同时穿过副线圈， 由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在 不断变化，变化的磁场在副线圈中产生 感应电动势。
Hale Waihona Puke 把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上， 一个线圈连到电源的两端：
电流互感器
使用时把原线圈与 电路串联，原线圈匝数 少于副线圈匝数
人教版高中物理选修3—2第五章交变 电流第4 节：变 压器( 共18张P PT)【P PT优秀 课件】 -精美 版
互感器的区分技巧
(1)电压互感器是降压变压器，据
U1 n1 U 2 n2
，知n1>n2。
电流互感器是升压变压器，据
I1 n2 I 2 n1
•
6.科学家在对 黄 化 豌 豆 幼苗 切 段 的 实 验研 究 中 发 现 ，低 浓 度 的 生 长素 促 进 细 胞 的伸 长 ， 但 生 长素 浓 度 增 高 到一 定 值 时 ， 就会 促 进 切 段 中乙 烯 的 合 成 ，而 乙 烯 含 量 的增 高 ， 反 过 来又 抑 制 了 生 长素 促 进 切 段 细胞 伸 长 的 作 用。
P入= P出 即: U2I2 = U1I1
I1 U2 n2 I2 U1 n1
原、副线圈中产生的感应电动势
分别是：
E1=n1/ t E2=n2/ t
E1 n1 E2 n2
若不考虑原副线圈的内阻，则：
人教版高中物理选修3—2第五章交变 电流第4 节：变 压器( 共18张P PT)【P PT优秀 课件】 -精美 版
U1=E1 U2=E2
U1 n1 U 2 n2
转化。
变压器的工作原理------互感现象
变压器工作的基础是互感现象，电流通过原线圈时在 铁芯中激发的磁场不仅穿过原线圈，也同时穿过副线圈， 由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在 不断变化，变化的磁场在副线圈中产生 感应电动势。
Hale Waihona Puke 把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上， 一个线圈连到电源的两端：
电流互感器
使用时把原线圈与 电路串联，原线圈匝数 少于副线圈匝数
人教版高中物理选修3—2第五章交变 电流第4 节：变 压器( 共18张P PT)【P PT优秀 课件】 -精美 版
互感器的区分技巧
(1)电压互感器是降压变压器，据
U1 n1 U 2 n2
，知n1>n2。
电流互感器是升压变压器，据
I1 n2 I 2 n1
•
6.科学家在对 黄 化 豌 豆 幼苗 切 段 的 实 验研 究 中 发 现 ，低 浓 度 的 生 长素 促 进 细 胞 的伸 长 ， 但 生 长素 浓 度 增 高 到一 定 值 时 ， 就会 促 进 切 段 中乙 烯 的 合 成 ，而 乙 烯 含 量 的增 高 ， 反 过 来又 抑 制 了 生 长素 促 进 切 段 细胞 伸 长 的 作 用。
P入= P出 即: U2I2 = U1I1
I1 U2 n2 I2 U1 n1
第五章变压器1
二、分类
按用途分：电力变压器和特种变压器。 按绕组数目分：单绕组（自耦）变压器、双绕组变压器、 三绕组变压器和多绕组变压器。 按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压器。 按铁心结构分：心式变压器和壳式变压器。 按调压方式分：无励磁调压变压器和有载调压变压器。 按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变压器和 充气式变压器。
电工学 第五章
三、 变压器的结构
变压器由铁心和绕组两个基本部分组成， 另 外还有油箱等辅助设备， 现分别介绍如下。
1． 铁心 铁心构成变压器的磁路部分。 变压器的铁心
大多用0.35～0.5 mm厚的硅钢片交错叠装而成， 叠装之前， 硅钢片上还需涂一层绝缘漆。 交错 叠装即将每层硅钢片的接缝错开， 这样可以减小 铁心中的磁滞和涡流损耗。 图5-2为几种常见铁 心的形状。
e1、 e2与Φ符合右手螺旋法则。
电工学 第五章
由于副边开路， 这时变压器的原边电路相当于一个 交流铁心线圈电路。其磁动势i10N1在铁心中产生主磁 通Φ， 主磁通Φ通过闭合铁心， 在原、 副绕组中分别 感应出电动势e1、 e2。 根据电磁感应定律可得
e1
N1
d dt
e2
N2
d dt
电工学 第五章
一般小容量变压器的绕组用高强度漆包线绕制而 成， 大容量变压器可用绝缘扁铜线或铝线绕制。 绕 组的形状有筒型和盘型两种， 如图5-3所示。 筒型绕 组又称同心式绕组， 原、 副绕组套在一起， 一般低 压绕组在里面， 高压绕组在外面， 这样排列可降低 绕组对铁心的绝缘要求。 盘型绕组又称交叠式绕组， 原、 副绕组分层交叠在一起。
i 10
i 20
u1
e1
N1 N2
e2
u 20
按用途分：电力变压器和特种变压器。 按绕组数目分：单绕组（自耦）变压器、双绕组变压器、 三绕组变压器和多绕组变压器。 按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压器。 按铁心结构分：心式变压器和壳式变压器。 按调压方式分：无励磁调压变压器和有载调压变压器。 按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变压器和 充气式变压器。
电工学 第五章
三、 变压器的结构
变压器由铁心和绕组两个基本部分组成， 另 外还有油箱等辅助设备， 现分别介绍如下。
1． 铁心 铁心构成变压器的磁路部分。 变压器的铁心
大多用0.35～0.5 mm厚的硅钢片交错叠装而成， 叠装之前， 硅钢片上还需涂一层绝缘漆。 交错 叠装即将每层硅钢片的接缝错开， 这样可以减小 铁心中的磁滞和涡流损耗。 图5-2为几种常见铁 心的形状。
e1、 e2与Φ符合右手螺旋法则。
电工学 第五章
由于副边开路， 这时变压器的原边电路相当于一个 交流铁心线圈电路。其磁动势i10N1在铁心中产生主磁 通Φ， 主磁通Φ通过闭合铁心， 在原、 副绕组中分别 感应出电动势e1、 e2。 根据电磁感应定律可得
e1
N1
d dt
e2
N2
d dt
电工学 第五章
一般小容量变压器的绕组用高强度漆包线绕制而 成， 大容量变压器可用绝缘扁铜线或铝线绕制。 绕 组的形状有筒型和盘型两种， 如图5-3所示。 筒型绕 组又称同心式绕组， 原、 副绕组套在一起， 一般低 压绕组在里面， 高压绕组在外面， 这样排列可降低 绕组对铁心的绝缘要求。 盘型绕组又称交叠式绕组， 原、 副绕组分层交叠在一起。
i 10
i 20
u1
e1
N1 N2
e2
u 20
变压器 课件
变压器
一、变压器的原理 1．变压器的构造
由闭合铁芯 和绕在铁芯上的两个线圈组成，如图 5-4-1 所示。
图 5-4-1
(1)原线圈：与 交流电源 连接的线圈，也叫初级线圈 。 (2)副线圈：与 负载 连接的线圈，也叫 次级线圈 。 2．变压器的工作原理 变压器工作的基础是 互感 现象，电流通过原线圈时 在铁芯中激发的磁场不仅穿过原线圈，也同时穿过 副 线圈， 由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在不断 变化，变化的磁场在副线圈中产生 感应电动势 。
理想变压器的动态变化
[典例] 如图 5-4-7 所示，理想变压
器的副线圈上通过输电线接有两个相同
的灯泡 L1 和 L2，输电线的等效电阻为 R。
图 5-4-7
开始时，开关 S 断开。当开关 S 接通时，以下说法中不正确
的是 A．副线圈两端 M、N 的输出电压减小
()
B．副线圈输电线等效电阻 R 上的电压增大
2．互感器 (1)电压互感器：如图 5-4-2 甲所示，原线圈并联在高压电路 中，副线圈接电压表。互感器将高电压变为低电压，通过电压表 测低电压，结合匝数比可计算出高压电路的电压。 (2)电流互感器：如图 5-4-2 乙所示，原线圈串联在待测大电 流电路中，副线圈接电流表。互感器将大电流变成小电流，通过 电流表测出小电流，结合匝数比可计算出大电流电路的电流。
3．作用
改变交变电流的 电压 。
二、电压与匝数的关系
1．理想变压器
没有 能量损失 的变压器，也是一个理想化模型。
2．电压与匝数的关系
理想变压器原、副线圈的电压之比，等于两个线圈的 匝数之
比，即：UU12＝
n1 n2
。
3．两类变压器 副线圈的电压比原线圈电压低的变压器叫降压 变压器； 副线圈的电压比原线圈电压高的变压器叫 升压 变压器。 三、两种互感器 1．电压互感器 把高电压变成低电压。它的原线圈 并联 在高压电路上， 副线圈接入交流电压表，如图 5-4-2 甲所示。
一、变压器的原理 1．变压器的构造
由闭合铁芯 和绕在铁芯上的两个线圈组成，如图 5-4-1 所示。
图 5-4-1
(1)原线圈：与 交流电源 连接的线圈，也叫初级线圈 。 (2)副线圈：与 负载 连接的线圈，也叫 次级线圈 。 2．变压器的工作原理 变压器工作的基础是 互感 现象，电流通过原线圈时 在铁芯中激发的磁场不仅穿过原线圈，也同时穿过 副 线圈， 由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在不断 变化，变化的磁场在副线圈中产生 感应电动势 。
理想变压器的动态变化
[典例] 如图 5-4-7 所示，理想变压
器的副线圈上通过输电线接有两个相同
的灯泡 L1 和 L2，输电线的等效电阻为 R。
图 5-4-7
开始时，开关 S 断开。当开关 S 接通时，以下说法中不正确
的是 A．副线圈两端 M、N 的输出电压减小
()
B．副线圈输电线等效电阻 R 上的电压增大
2．互感器 (1)电压互感器：如图 5-4-2 甲所示，原线圈并联在高压电路 中，副线圈接电压表。互感器将高电压变为低电压，通过电压表 测低电压，结合匝数比可计算出高压电路的电压。 (2)电流互感器：如图 5-4-2 乙所示，原线圈串联在待测大电 流电路中，副线圈接电流表。互感器将大电流变成小电流，通过 电流表测出小电流，结合匝数比可计算出大电流电路的电流。
3．作用
改变交变电流的 电压 。
二、电压与匝数的关系
1．理想变压器
没有 能量损失 的变压器，也是一个理想化模型。
2．电压与匝数的关系
理想变压器原、副线圈的电压之比，等于两个线圈的 匝数之
比，即：UU12＝
n1 n2
。
3．两类变压器 副线圈的电压比原线圈电压低的变压器叫降压 变压器； 副线圈的电压比原线圈电压高的变压器叫 升压 变压器。 三、两种互感器 1．电压互感器 把高电压变成低电压。它的原线圈 并联 在高压电路上， 副线圈接入交流电压表，如图 5-4-2 甲所示。
变压器 课件(人教版)
＝0.1 A，根据 I1∶I2＝n2∶n1 得 I1＝0.2 A.所以正确答案是 A.
答案 A
例3 如图5所示，理想变压器三个线圈的匝数之比为 n1∶n2∶n3＝10∶5∶1，其中n1接到220 V的交流电源上， n2和n3分别与电阻R2、R3组成闭合回路. 已知通过电阻R3的电流I3＝2 A，电阻 R2＝110 Ω，求通过电阻R2的电流I2和 通过原线圈的电流I1.
一、变压器的原理 1.变压器的结构：如图1所示，为变压器的示意图和在电路 图中的符号.
图1
(1)变压器的构造：闭合铁芯、原线圈(匝数用n1表示)、副 线圈(匝数用n2表示).输入电压是U1，输出电压是U2，两个 线圈都绕在 闭合铁芯上. (2)原线圈：与交流电源相连接的线圈，又叫做 初级线圈 . (3)副线圈：与负载相连的另一个线圈，又叫做 次级线圈 .
外壳和副线圈应接地.
(3)作用：将高电压变为低电压，
通过测量低电压，计算出高压电
图7
路的电压.
3.电流互感器 (1)构造：小型升压变压器，如图乙所示. (2)接法：原线圈串联在被测电路中，副线圈接电流表.为了 安全，外壳和副线圈应接地. (3)作用：将大电流变成小电流，通过测量小电流，计算出 被测电路中的大电流.
图5
解析 由变压器原、副线圈电压比等于其匝数比可得，加在
R2 上的电压
U2＝nn21 U1＝150×220 V＝110 V 通过电阻 R2 的电流 I2＝UR22＝111100 A＝1 A 加在 R3 上的电压 U3＝nn31 U1＝110×220 V＝22 V
根据输出功率等于输入功率得：U1I1＝U2I2＋U3I3 代入数据解得通过原线圈的电流为：I1＝0.7 A. 答案 1 A 0.7 A
答案 A
例3 如图5所示，理想变压器三个线圈的匝数之比为 n1∶n2∶n3＝10∶5∶1，其中n1接到220 V的交流电源上， n2和n3分别与电阻R2、R3组成闭合回路. 已知通过电阻R3的电流I3＝2 A，电阻 R2＝110 Ω，求通过电阻R2的电流I2和 通过原线圈的电流I1.
一、变压器的原理 1.变压器的结构：如图1所示，为变压器的示意图和在电路 图中的符号.
图1
(1)变压器的构造：闭合铁芯、原线圈(匝数用n1表示)、副 线圈(匝数用n2表示).输入电压是U1，输出电压是U2，两个 线圈都绕在 闭合铁芯上. (2)原线圈：与交流电源相连接的线圈，又叫做 初级线圈 . (3)副线圈：与负载相连的另一个线圈，又叫做 次级线圈 .
外壳和副线圈应接地.
(3)作用：将高电压变为低电压，
通过测量低电压，计算出高压电
图7
路的电压.
3.电流互感器 (1)构造：小型升压变压器，如图乙所示. (2)接法：原线圈串联在被测电路中，副线圈接电流表.为了 安全，外壳和副线圈应接地. (3)作用：将大电流变成小电流，通过测量小电流，计算出 被测电路中的大电流.
图5
解析 由变压器原、副线圈电压比等于其匝数比可得，加在
R2 上的电压
U2＝nn21 U1＝150×220 V＝110 V 通过电阻 R2 的电流 I2＝UR22＝111100 A＝1 A 加在 R3 上的电压 U3＝nn31 U1＝110×220 V＝22 V
根据输出功率等于输入功率得：U1I1＝U2I2＋U3I3 代入数据解得通过原线圈的电流为：I1＝0.7 A. 答案 1 A 0.7 A
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真空中的磁导率： 0 = 4×10－7 H / m
电工学第5章变压器
4
第 5
章 二、物质的磁性能
变 自然界的物质按磁导率分类： 压 非磁性物质、磁性物质。 器 非磁性物质：
≈0（ 为常数）
(1) 顺磁物质
例如变压器油和空气： 略大于 0 。
(2) 反磁物质
例如铜和铋： 略小于 0 。
磁性物质的磁性能主要有以下三点。
c Ac
0 A0
=(
lc
c Ac
＋
l0
0 A0
)
器
= (Rmc＋Rm0) = Rm
Rm = Rmc＋Rm0 =
lc
c Ac
＋
l0
0 A0
不是常数
※ Rmc、Rm0、Rm—— 铁心、空气隙、磁路的磁阻。
右边 = ∑I = N I 或 ∑I = F （磁通势）
磁路欧姆定律: Rm = F 或
=
F Rm
12
N S
电工学第5章变压器
13
第 5
章 二、交流电磁铁
变 1. 交流铁心线圈电路
压 器
u → i →Ni → →e
=－N
d
dt
→e
=－N
d
dt
=－L
di dt
(1) 电压与电流关系
＋u－
设 = m sin t
则 e =－N m cos t = N m sin(t－90o)
Em = N m = 2 f N m
15
第
5 章
忽略漏阻抗，有
U =－E
变 压
则
m=
U 4.44 f N
器
当 U 、f 一定时， m 基本不变。
(2) 功率
视在功率: 无功功率: 有功功率:
S = UI
铜损耗
Q = S sin
铁损耗
P = S cos
= PCu＋PFe = RI2 +( Ph＋Pe )
磁滞损耗 涡流损耗
电工学第5章变压器
流为1 A；加上 110 V 交流电压时，电流为 2 A，消耗的
变 压
功率为 88 W。求后一种情况下线圈的铜损耗、铁损耗和
器 功率因数。
[解] 由直流电压和电流求得线圈的电阻为
R=
U I
=
12 1
= 12
由交流电流求得线圈的铜损耗为
PCu = RI2 = 12×22 W = 48 W 由有功功率和铜损耗求得线圈的铁损耗为
i
e
Φ
f
电工学第5章变压器
14
第
5
章
E = 4.44 f N m
变 压
E =－j4.44 f NΦm
器 漏磁通磁路对应的电感
L =
N
i
＋u－ i
－e ＋ Φ
漏感抗（漏电抗）
X =ωL = 2 f L U = UR－E －E
=－E＋j LI＋RI
漏阻抗
=－E＋(R＋j L ) I =－E＋Z I
电工学第5章变压器
第 5
章 磁滞损耗 Ph 变 涡流损耗 Pe 压 铁损耗使铁心发热。 器 减小铁损耗的方法
① 使用软磁材料减小Ph ； ② 增大铁心的电阻率，
减小涡流及其损耗 ；
③用很薄的硅钢片叠成铁心，
减小涡流及其损耗 。
16
Φ
(a) Φ
(b)
电工学第5章变压器
第 5
章 2. 电磁吸力
变 (1) 变化 → f 变化
电工技术
第5章 变 压 器
5.1 磁 路 5.2 电磁铁 5.3 变压器的工作原理 5.4 变压器的基本结构 5.5 三相变压器 *5.6 仪用互感器 *5.7 自耦变压器 *5.8 三绕组变压器 *5.9 绕组的极性
返回主电页工学第5章1 变压下器一章
2
第
5 章
5.1 磁 路
变 压
一、磁场的基本物理量
电工学第5章变压器
10
第
5
章 磁路中的气隙的影响
变
因为 1 ＞＞ 0 ，所以 Rm0 ＞＞ Rm1
压 当F 一定时， 因 Rm0 的存在，使 大大减小。
器 若要保持 一定，则需增大磁通势 F 。
电工学第5章变压器
第
5 章
5.2 电 磁 铁
变 压
电磁铁的常见结构形式
器
衔铁
铁心
铁心
励磁 线圈
铁心
器 磁场是由电流产生的，磁场用磁感线描述。
1. 磁通
磁场中穿过某一截面积 A 的磁感线数。
单位：韦[伯]（Wb）。
2. 磁感应强度 B
描述介质中的实际磁场强弱和方向。
B 是一个矢量，其方向为磁场的方向
大小：
B
=
A
—— 磁通密度
单位：特斯拉 (T)，1 T = 1 Wb/m2
电工学第5章变压器
3
第
功率因数为
PFe = P－PCu = (88 －48) W = 40 W
励磁 线圈
衔铁
励磁 线圈
衔铁
电磁铁的种类： 直流电磁铁、交流电磁铁。
11
铁心
励磁 线圈
衔铁
电工学第5章变压器
第
5 章
一、直流电磁铁
变 1. 直流铁心线圈电路
压 U→I→NI→
器
(1) 电压与电流的关系
＋U－ I
Φ
I=
U R
S
f
N
(2) 线圈的功率： P = R I 2
2. 电磁吸力
衔铁吸合后→磁阻 I 不变 → f
第 5
章 三、磁路欧姆定律
变 压 器
铁心中： Bc =
Ac
Hc =
Bc
c
=
1 Ac
气隙中： B0 =
A0
H0 =
B0
0
=
0 A0
根据全电流定律：
∮H dl = ∑I
8
Φ
I ＋
U －
c Ac lc
0
A0 l0
电工学第5章变压器
9
第
5
章 左边 = H1 l1＋H0 l0
变 压
=
lc ＋ l0
5 章
3. 磁场强度 H
变 压
H 是进行磁场计算引进的辅助物理量。 H 是一个矢量，其方向 B 与相同。
器 H 与 B 的区别：
(1) H ∝I，与介质的性质无关。
(2) B 与电流的大小和介质的性质均有关。
单位：安/米（A / m）。
4. 磁导率
是用来表示媒质导磁能力的物理量。
=
B H
（H / m）
f
压 器
电磁吸力用平均值衡量。 fm
m 不变 → fm 不变。
f
(2) 衔铁吸合后→磁阻
m 不变
O
磁通势 →励磁电流
起动电流 工作电流。
3. 结构特点 (1) 铁心和衔铁用硅钢片叠成。 (2) 加短路环消除衔铁的振动。
17
平均吸力
t
电工学第5章变压器
18
第
5
章
[例5.2.1] 一铁心线圈组
漏磁通
电工学第5章变压器
第 5
章 2. 磁饱和性
变B 压 器
O
H
初始磁化曲线
3. 磁滞性
6
矫顽 磁力
剩磁 B Br
－Hm －Hc
O
Hc
－Br
H Hm
磁滞回线
B
基本磁
O
H 化曲线
电工学第5章变压器
7
第 5
章 磁性物质的分类： 硬磁物质、软磁物质、矩磁物质。
变
压 铸铁和硅钢的磁化曲线
器
电工学第5章变压器
电工学第5章变压器
5
第
5
章 1. 高导磁性
变 压
0 ，r 1
常用磁性材料的磁导率
器
铸钢： ≈1 000 0
硅钢片：≈(6 000 ~ 7 000) 0
坡莫合金： ≈(20 000 ~ 200 000) 0 铁心 主磁通
磁性物质的高导磁性
被广泛应用于变压器 和电机中。
i ＋ u
※ 主磁通 漏磁通。 －