交流铁心线圈电路-变压器的等效电路26页PPT
第讲 交流铁芯线圈电路和变压器
第讲交流铁芯线圈电路和变压器背景在电路设计和应用中，变压器和线圈通常是用于转换和传输电能的重要元器件。
它们可以实现电压升降、电能传递以及信号耦合等功能。
而其中，交流铁芯线圈电路和变压器的应用较为广泛，因此学习和掌握这些知识是非常重要的。
交流铁芯线圈电路交流铁芯线圈电路是将一个固定的直流电源直通到一对铁芯线圈(即“电感”)，并在此基础上加上一个交流信号。
其中，铁芯可以是软磁材料或硬磁材料制成的。
在软磁材料中，磁通可以容易地改变方向，并且可以减小失真；而硬磁材料则更容易保持磁通的方向，但对于信号失真的问题则有些难以解决。
在铁芯线圈中，交流信号会导致其中的磁通不断变化，从而产生交流电磁感应电动势。
此时，电感的阻抗就会随着电流和信号频率的变化而发生变化，其阻抗值随信号频率的增加而增大。
因此，铁芯线圈常用于滤波和隔离等应用中。
变压器变压器是一种将交流电能从一个电路传输到另一个电路的装置，通常用于调整电路中电压或者电流的变化。
变压器是由两个或多个线圈连接在一起，其中一个线圈与电源相连，称为“输入线圈”(primary coil)；而另一个线圈与负载电路相连，称为“输出线圈”(secondary coil)。
变压器的基本原理是利用电磁感应现象，使得输入线圈中的磁通沿着铁心产生磁通，从而引起输出线圈产生感应电动势。
由于变压器中的磁通是通过铁心传递的，因此变压器的铁心一般由软磁性材料(如硅钢)制成，以降低磁通的损耗。
在变压器中，输入线圈和输出线圈的匝数比例决定了变压器的转换比。
这种设计使得变压器可以在输出电路中调整电压和电流的值，而不需要使用其他的元器件(如调压器)。
因此，变压器应用非常广泛，例如电源适配器、放大器和UPS等。
本文简要介绍了交流铁芯线圈电路和变压器的工作原理和应用范围。
其中，交流铁芯线圈电路主要用于滤波和隔离等应用中；而变压器通过调整电路的电压和电流，被广泛应用于电源适配器、放大器和UPS等领域。
磁路与变压器
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2. 磁通 磁通是磁感应强度矢量的通量，是指穿过某一截面S的磁力 线条数，用Φ表示，单位是Wb，称为韦伯。在均匀磁场中，各 点磁感应强度大小相等，方向相同。当所取截面S与磁力线方向 垂直时，有
Φ BS 或 B Φ
(7.2)
S
从式(7.2)可看出，B也可理解为单位截面上的磁通， 即穿 过单位截面的磁力线条数，故又称为磁通密度，简称磁密。
第二定律。
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4. 磁路的计算 在进行磁路计算时，首先要注意几个问题。 1) 主磁通与漏磁通 主磁通又称为工作磁通，即工作所要求的闭合磁路的磁 通，如图7.7中的Φ即为主磁通。 漏磁通是不按所需的工作路径闭合的磁通，如图7.7中的 Φσ所示。漏磁通很小，一般只有工作磁通的千分之几，因而 常可忽略不计。
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图7.4 不同材料的磁滞回线 (a) 永磁材料；(b) 软磁材料；(c) 矩磁材料
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7.2 磁路计算的基本定律
1. 安培环路定律 任何磁场都是由电流产生的，磁路中的磁场也不例外。安 培环路定律说明了产生磁场的电流与所产生的磁场强度之间的 定量关系，它表述为：在磁场中沿任何闭合回路的磁场强度H的 线积分等于通过闭合回路内各电流的代数和。用数学式表示为
磁通为Φ2和Φ3，则根据物理学中磁通连续性原理可知：
Φ1=Φ2+Φ3
或
Φ1－Φ2－Φ3=0
推广到一般情况，对任意闭合面的总磁通有：
∑Φk=0 这一关系与电路中的基尔霍夫第一定律相对应，可称为磁路
的基尔霍夫第一定律。
另外，若在图7.6所示的磁路中，任取一闭合磁路 ABCDA，其中：CDA段平均长度为L1，AC段平均长度为L2， ABC段平均长度为L3。则根据全电流定律得到
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高中物理选修3-2 第五章交流电-4.变压器(课件)(共70张PPT)
A组能力训练题1 1、一个正常工作的理想变压器的原副线圈中，下列 的哪个物理量不一定相等：（ B ） A、交变电流的频率 B、电流的有效值 C、电功率 D、磁通量的变化率
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A组能力训练题2 2、变压器在使用中，下列说法中正确的是（ AC ） A.原线圈中输入的电流，随着副线圈中的输出电流的 增大而增大 B.原线圈输入的电压，随着副线圈中的输出电流的增 大而增大 C.当副线圈空载（断路）时，原线圈中无电流 D.当副线圈空载时，原线圈上电压为零
解析：对于一定的变压器来说，U2由U1决定，I1由I2 决定，P1由P2决定。
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A组能力训练题7
7. 利用如图所示的电流互感器可以测量被测电路中的电
流,若互感器原副线圈的匝数比n1:n2=1:100, 交流电流表 A的示数是50mA，则被测电路的电流为（ B ）
A. 0.5A B. 5A C. 0.5mA D. 50mA
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例1、 一个理想变压器，原线圈和副线圈的匝数分别 为n1和n2，正常工作时输入和输出的电压、电流、功 率分别为U1和U2、I1和I2、P1和P2，已知n1＞n2，则 （ BC ） A．U1＞U2，P1＜P2 B．P1＝P2 ，I1＜I2， C．I1＜I2，U1＞U2 D．P1＞P2，I1＞I2
解析：本题根据理想变压器电压与匝数的关系进行求解. 因理想变压器电压与匝数的成正比关系，
U1 U2 ΔU n1 n2 Δn 现副线圈电压下降3V，故U1:n1=3:18，
解得：n1=1320匝。
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例3、 有5个完全相同的灯泡连接在理想变压器的原副
线圈电路中，如图所示，若将该电路与交流电源接通,
解见下页 19
解析： 电键接1时，灯均正常发光，表明 I1=I2', I2=4I1，n1/n2=I2/I1=4, 变压器为降压变压器
变压器-高二物理课件(2019人教版选择性必修第二册)
若将载流导线在铁芯上绕n0匝,由I= 0 0知,当n0>1时I值将偏大,D错。
【例6】（多选）某电磁感应式无线充电系统原理如图所示，当下方送电线圈两端
啊a、b接上220V的正弦交变电流后，会在上方临近的受电线圈中产生感应电流，
从而实现充电器与用电装置间的能量传递。若该装置等效为一个无漏磁的理想变
圈消耗的电功率变小，理想变压器原副线圈功率相等，原线圈输入功率减小，所以 C 选项错误:
D.P、Q都不动，副线圈两端电压不变，新开开关，副线圈中总电阻增大，总电流减小，所以变压
器的输入电流也要减小，所以 D 选项正确。故选 BD.
2.互感器
U1 n1
U2＝n2
V
电压互感器
I1n1＝I2n2
A
并联 降压
形的铁芯上，P是可移动的滑动触头。AB间接交流电压U，输出端接通了两个相同
的灯泡L1和L2，Q为滑动变阻器的滑动触头，当开关S闭合，P处于图示的位置时，
两灯均能发光。下列说法正确的是（
）A. 图中自耦变压器是升压变压器
B. Q不动，将P沿逆时针方向移动，L1将变亮C. P不动，将Q向右移动，变压器的
量的电压为副线圈两端的电压,原、副线圈匝数不变,输入电压不变,故 V2示数不变,V3示数为 V2示数减
去 R0两端电压,两线圈中电流增大,易知R0两端电压升高,故V3示数减小，选项B错误;理想变压器
U1I1=U2I2，则U1ΔI1 =U₂ΔI2，ΔI2>ΔI1 ，故U2<U1,变压器为降压变压器,选项C错误;因I增大,故知R减小,变
D.若将载流导线在铁芯上多绕几匝，钳形电流测量仪的示数将变小
解析： 钳形电流测量仪实质是一个电流互感器,依据电磁感应原理工
变压器(高中物理教学课件)完整版
典型例题
例3.如图所示，P是电压互感器，Q是电流互感器，
如果两个互感器的变压比和变流比都是50，电压
表的示数为220V，电流表的示数为3A，则输电线
路中的电压和电流分别是( A )
A．11000V，150A
B．1100V，15A
C．4.4V，16.7A
D．4.4V，0.06A
典型例题
例4.如图所示为一理想变压器，其原、副线圈匝
五.变压器的等效电路
1.等效电阻法 理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2原、副线圈 的电压分别为U1、U2， 副线圈负载电阻为 R， 等效电路如图所示，
求 R等效。
法一：U1 U2
n1 n2
U2
n2 n1
U1
左图：P
U
2 2
R
n2 2U12 n12 R
右图：P'
U12 R等效
P
n2 2U12 n12 R
1.变压比：U1 n1 或者U1 U2
U 2 n2
n1 n2
2.功率关系：因没有能量损失
P1 P2 U1I1 U 2I2
3.变流比：由功率关系U1I1
U2I2
I1 I2
U2 U1
I1 I2
n2 n1
或者n1I1
n2I2
4.频率关系：原副线圈频率不变
f1 f2
二.理想变压器变压规律
注意： ①若n1<n2，则U1<U2，这种变压器叫升压变压器 ②若n1>n2，则U1>U2，这种变压器叫降压变压器 ③原副线圈电压比与匝数比成—— 正比 ④原副线圈电流比与匝数比成—— 反比 ⑤原线圈电压与副线圈电压成—— 正比 ⑥原线圈电流与副线圈电流成—— 正比 ⑦变压器电压、频率由输入端决定 ⑧变压器电流、功率由输出端决定
变压器和三相电动机的等效电路
变压器和三相电动机的等效电路变压器和三相电动机是电力系统中常见的电气设备，它们在电能的转换和传输过程中发挥着重要的作用。
本文将从等效电路的角度，对变压器和三相电动机进行介绍和分析。
一、变压器的等效电路变压器是一种用来改变交流电压的装置。
它由一个或多个线圈（即绕组）构成，绕组之间通过磁场耦合而相互影响。
变压器的等效电路是为了简化分析和计算而建立的模型，它将变压器的绕组和磁路抽象为电路元件。
1. 主要元件变压器的等效电路主要由四个元件组成：输入电压源、输出负载、主绕组和副绕组。
其中，输入电压源表示输入电压的大小和相位，输出负载表示输出电压和电流的大小和相位，主绕组和副绕组分别表示主边和副边的线圈。
2. 线圈和磁路主绕组和副绕组通过磁路耦合在一起，构成了变压器的传递路径。
磁路的特性可以用磁感应强度和磁导率来描述。
主绕组和副绕组的线圈可以看作是电感元件，它们的大小和匝数决定了变压器的变比。
3. 等效电路图变压器的等效电路图可以简化为一个理想变压器和一个实际变压器。
理想变压器假设没有能量损耗和磁通泄漏，转换效率为100%；实际变压器考虑了能量损耗和磁通泄漏，转换效率降低。
二、三相电动机的等效电路三相电动机是工业中常用的电动机类型，它通过三相交流电源驱动，将电能转换为机械能。
三相电动机的等效电路是为了分析和计算电动机的性能和特性而建立的模型。
1. 主要元件三相电动机的等效电路主要由三个元件组成：输入电源、定子和转子。
输入电源提供了驱动电动机运转所需的电能，定子是固定不动的部分，转子则是旋转的部分。
2. 定子和转子定子由定子绕组和铁芯构成，绕组一般为三相对称绕组，通过定子绕组产生的旋转磁场与转子上的导体相互作用，产生转矩驱动转子旋转。
转子一般由铁芯和绕组构成，绕组上的导体通过感应电动势产生感应电流，感应电流与定子磁场相互作用，产生转矩。
3. 等效电路图三相电动机的等效电路图可以简化为定子电阻、定子电抗、转子电抗和转矩负载。
变压器PPT课件
I0
E1
rm
xm
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E1
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§2－2 变压器的负载运行
变压器原边接在电源上， 副边接上负载的运行情况，称为负载运行。
i1 E
~
i2
•
E 2
电路、磁路的工作情况：
I1
F1
Fm
E1
原边的电势平衡
I2
F2
E2 副边的电势平衡
§2－2 变压器的负载运行 磁势平衡方程式
磁滞损耗（
空载损耗p0
铁耗p
Fe
涡流损耗（
附加损耗（
约占p0的80% ~ 85%） 约占p0的5% ~ 以下） 约占p0的10% ~ 15%）
铜耗pc u
I
2 0
r1
,
约占p0的2%
p0 U1I Fe U1 (I 0 sin m) U1I 0 cos(90 m )
U1I 0 cos0
折算法:把二次绕组的匝数用一个假想的绕组替代,这个假想 绕组的磁势和消耗功率与原来绕组一样,从而对一次侧绕组 的影响不变.这种保持磁势不变而假想改变它的匝数与电流 的方法，称折算法。
参数折算的原则是等效。参数在折算前后必须保持作用的
磁势相等，传递能量（包括有功和无功）相等,一次侧所有
参数不变。 根据需要,同样可把一次
§2－1 变压器空载运行空载电流(忽略空载损耗)
空载运行时， 原边绕组中流过的电流 ，
称为空载电流i0 。
空载电流I 0
建立空载运行时的磁场 I 主要部分 引起铁损耗 I FE
变压器中磁性材料的磁化曲线为非线性， 在一定电 压下， 空载电流大小、波形取决于饱和度。
电机与变压器 PPT课件
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②三相变压器每相原、付绕组的判别：
❖ 三相交压器有二套原、付绕组，为了使三相对称，一般是每 相原付绕组套在同一铁芯上。利用此特点，可以用实验方法 找出结构封闭．出线凌乱的三相变压器的三相原、付绕组的
❖ ❖ ❖ ❖
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第一节 变压器的分类
1.变压器按用途一般分为电 力变压器和特种变压器 两大类
❖ 电力变压器可分为: 升压 变压器、降压变压器、配 电变压器、联络变压器等
电力变压器外形
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3
控制变压器
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4
❖ 特种变压器可分为: 整流变压器、电炉变 压器、高压试验变压 器、控制变压器等
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一.三相变压器的电路系统--连接组 （一）联结法 ❖ 绕组的首端和末端的标志规定
绕 组 名 称 首 端
高 压 绕 组 ABC 低 压 绕 组 a bc
末 端
中 点
XYZ O
xyz o
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1.星形联结用符号“Y（或 y)”表示 ❖ 三个首端 A、B、C（或 a、b、c)向外引出 ❖ 末端 X、Y、Z（或 x、y、z）连接在一起成为中性点 2.三角形联结用符号“D（或d）”表示 ❖ 各相间联结次序为 A - X - C - Z - B - Y（或 a- x
❖ 变压器可将一种电压的 交流电能变换为同频率 的另一种电压的交流电 能
❖ 电压器的主要部件是一 个铁心和套在铁心上的 两个绕组。
•变压器原理图（图3-1）
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