《電工電子技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)資料》第5章--磁路和變壓器

1、電工電子技術(shù)基礎(chǔ)第5章 磁路和變壓器1ppt課件 某小區(qū)的變壓器發(fā)生故障，需要找出故障原因，及時修理。本章就來介紹變壓器的工作原理，幫助讀者分析故障原因。2ppt課件學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解鐵磁材料的磁性能、分類以及應(yīng)用；2.掌握主磁通原理；3.理解磁路基本定律；4.熟悉變壓器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、損耗及功率；5.了解某些特殊用途的變壓器；6.熟悉變壓器的額定值。第5章 磁路和變壓器3ppt課件第5章 磁路和變壓器5.1 磁路的基本概念5.1.1 磁路用強(qiáng)磁材料構(gòu)成的在其中產(chǎn)生一定強(qiáng)度的磁場的閉合回路稱為磁路。磁路問題是局限在一定路徑內(nèi)的磁場問題。磁場是物質(zhì)存在的基本屬性之一，是由電流產(chǎn)生的。通常人

2、們用磁感線形象地表示磁場的方向和強(qiáng)弱，習(xí)慣上人們用磁通這一物理量來表示通過某一截面積的磁感線總數(shù)。磁感線是閉合的曲線，磁感線的方向與產(chǎn)生該磁場電流的方向符合右螺旋定則。如下是關(guān)于磁場的基本物理特性。4ppt課件第5章 磁路和變壓器1. 磁感應(yīng)強(qiáng)度B磁感應(yīng)強(qiáng)度B是表示空間某點磁場強(qiáng)弱和方向的物理量，是一個矢量。其大小可用通過垂直于磁場方向的單位面積內(nèi)磁感線數(shù)目來表示，也可用某點磁場作用于1 m長、通有1 A電流的導(dǎo)體上的力來衡量，可表示為式中：F是電磁力；L是導(dǎo)體的長度；I是通過導(dǎo)體的電流。磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向可用右手螺旋定則來確定。磁感應(yīng)強(qiáng)度的國際單位為特斯拉，簡稱特，符號T。5.1 磁路的基本概

3、念5ppt課件第5章 磁路和變壓器2. 磁通在均勻磁場中，磁通等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直于磁場方向的面積S的乘積，單位是韋伯（Wb），即3.磁場強(qiáng)度H安培環(huán)路定律Hdl=I將流過線圈的電流I與其產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度聯(lián)系起來。當(dāng)磁感線閉合回路中媒質(zhì)處處均勻時，有Hl=IN,其中N是線圈匝數(shù)；l是線圈的平均長度；IN稱為磁動勢。H的方向符合右手螺旋定則，單位為安/米(A/m)。5.1 磁路的基本概念磁通反映穿過截面S的磁感線的條數(shù)，因此常把磁通稱為磁通量。6ppt課件第5章 磁路和變壓器4.磁導(dǎo)率不同的物質(zhì)，其導(dǎo)磁能力不同。磁導(dǎo)率是用來表示物質(zhì)導(dǎo)磁能力的物理量，單位為亨利/米(H/m)。實驗測得，真空的磁導(dǎo)

4、率為一常數(shù)，其值為0=410-7H/m。為了便于比較不同磁介質(zhì)的導(dǎo)磁性能，常把它們的磁導(dǎo)率與真空磁導(dǎo)率0相比較，其比值稱為相對磁導(dǎo)率，用r表示。即：r越大，介質(zhì)的導(dǎo)磁性能就越好。 r遠(yuǎn)大于1的物質(zhì)稱為鐵磁性物質(zhì)。鐵、鈷、鎳及其合金即為鐵磁性物質(zhì)，其r值很大，從幾百到幾萬。鐵磁性物質(zhì)的r不是常數(shù)，它隨磁路的飽和而減小。5.1 磁路的基本概念7ppt課件第5章 磁路和變壓器5.1.2 磁性材料及磁性能1. 磁性材料物質(zhì)按其導(dǎo)磁性能大體可分為順磁性物質(zhì)、逆磁性物質(zhì)和鐵磁性物質(zhì)三大類?？諝鉃轫槾判晕镔|(zhì)，r 1，且接近于1；銅為逆磁性物質(zhì)，r 1，且接近于1；鐵、鈷、鎳及其合金為鐵磁性物質(zhì)，其r值很大，

5、遠(yuǎn)大于1，其值可達(dá)幾百、幾千甚至幾萬。因此，在具有鐵磁性材料的鐵心線圈中，通入不大的電流，就可產(chǎn)生足夠強(qiáng)的磁場，即產(chǎn)生足夠大的磁感應(yīng)強(qiáng)度。5.1 磁路的基本概念電氣設(shè)備和電磁元件中的導(dǎo)磁系統(tǒng)都是由磁性材料制成的，常用的磁性材料有鐵、鎳、鈷及其合金等。8ppt課件第5章 磁路和變壓器（1）高磁導(dǎo)率5.1 磁路的基本概念2. 磁性能磁性材料具有很強(qiáng)的導(dǎo)磁能力，相對磁導(dǎo)率可達(dá)102104，由鐵磁材料組成的磁路磁阻很小，在線圈中通入較小的電流即可獲得較大的磁通。由于磁性材料具有高導(dǎo)磁性，所以各種電機(jī)、變壓器和電器的電磁系統(tǒng)的鐵心都由磁性材料構(gòu)成。與空心線圈相比，鐵心線圈達(dá)到一定的磁通或磁感應(yīng)強(qiáng)度所需的

6、“磁化力”（勵磁電流）會大大降低。因此，利用優(yōu)質(zhì)的磁芯材料，可使同一電機(jī)、變壓器的質(zhì)量和體積大大減輕和減小。（2）磁滯性當(dāng)鐵心線圈中通有大小和方向都變化的電流時，鐵心就發(fā)生交變磁化，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨磁場強(qiáng)度H變化的關(guān)系如圖5-1所示。9ppt課件第5章 磁路和變壓器5.1 磁路的基本概念（3）磁飽和性磁性材料的導(dǎo)磁性能是在其受磁化后表現(xiàn)出來的，隨著磁化作用的加強(qiáng)，磁性材料所產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度不會無限制增加。從圖5-1曲線可以看出：在Oa段中，B與H幾乎按正比例增長；在ab段中，隨著H的增長，B增長緩慢，此段稱為曲線的膝部；在b段以上，隨著H的進(jìn)一步增長，B幾乎不增長，達(dá)到飽和狀態(tài)。幾乎所有的磁性材料

7、都具有磁飽和性，由于B與H不成正比例，所以其磁導(dǎo)率不是常數(shù)，而是按圖5-1曲線變化。由圖5-2可知，當(dāng)H回到零時，B還未回到零，這種磁感應(yīng)強(qiáng)度滯后于磁場強(qiáng)度變化的性質(zhì)稱為鐵磁性材料的磁滯性。圖5-2曲線稱為磁滯回線。在磁滯回線中，Oc段B隨H增加而增加，當(dāng)磁化曲線達(dá)到c時，減小電流使H由Hm逐漸減小，B將沿另一條位置較高的曲線b下降。當(dāng)H=0時，仍有B=Br，Br為剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度，簡稱剩磁。欲使B=0，需施加反向磁場-Hc，Hc稱為矯頑力。當(dāng)達(dá)到-Hm時，磁性材料達(dá)到反向磁飽和。再令H反向減小，曲線回升；到H=0時有-Br，為反向剩磁。再使H從零正向增加到Hm，即又正向磁化到飽和，便得到一條閉

8、合的對稱于坐標(biāo)原點的回線，即磁滯回線。10ppt課件第5章 磁路和變壓器5.1 磁路的基本概念11ppt課件第5章 磁路和變壓器5.1 磁路的基本概念5.1.3磁路計算的基本定律1.安培環(huán)路定律任何磁場都是由電流產(chǎn)生的，磁路中的磁場也不例外。安培環(huán)路定律說明了產(chǎn)生磁場的電流與所產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度之間的定量關(guān)系，它表述為：在磁場中沿任何閉合回路的磁場強(qiáng)度H的線積分等于通過閉合回路內(nèi)各電流的代數(shù)和。用數(shù)學(xué)式表示為式中l(wèi)的單位為m，I就是該磁路所包圍的全電流，即閉合回路內(nèi)全部電流的代數(shù)和。這個定律又稱全電流定律，它是計算磁路時極為重要的定律。應(yīng)用時，要注意當(dāng)選取的回路中各電流的方向與所選回路繞向之間符合

9、右手螺旋關(guān)系時，該電流為正，否則為負(fù)。12ppt課件第5章 磁路和變壓器5.1 磁路的基本概念2.磁路歐姆定律勵磁線圈通過勵磁電流會產(chǎn)生磁通（即電生磁），通過實驗發(fā)現(xiàn)，勵磁電流I越大，產(chǎn)生的磁通就越大；線圈的匝數(shù)越多，產(chǎn)生的磁通也越大。把勵磁電流I和線圈匝數(shù)N的乘積NI稱為磁通勢F，它是磁路中產(chǎn)生磁通的源泉。單位為A(安培)。磁通由磁通勢F產(chǎn)生，它的大小除與磁通勢有關(guān)外，還與什么因素有關(guān)呢？由實驗得知，當(dāng)磁通勢一定時： 鐵心材質(zhì)的磁導(dǎo)率越高，磁通就越多； 鐵心磁路截面積S越大，磁通也越多； 鐵心磁路l越長，磁通越少。13ppt課件第5章 磁路和變壓器5.1 磁路的基本概念可以證明，當(dāng)磁通勢F一

10、定時，磁通與、S成正比，而與l成反比。它們間的關(guān)系是14ppt課件第5章 磁路和變壓器5.1 磁路的基本概念3.磁路基爾霍夫定律磁感線是閉合的，因此磁通是連續(xù)的，對于磁路中任一閉合面、任一時刻穿入的磁通，必定等于穿出的磁通，在一個有分支的磁路中的節(jié)點處取一閉合面，磁通的代數(shù)和為零，這就是磁路基爾霍夫第一定律。如圖5-3所示為一分支磁路，在節(jié)點A處作一閉合面，若設(shè)穿入閉合面的磁通為正，穿出閉合面的磁通為負(fù)，則有上式和電路中的基爾霍夫電流定律相似。此外，考慮到在磁路的任一閉合路徑中，磁場強(qiáng)度與磁通勢的關(guān)系應(yīng)符合安培環(huán)路定律，故有15ppt課件第5章 磁路和變壓器5.1 磁路的基本概念上式和電路中的

11、基爾霍夫電壓定律相似，稱為磁路基爾霍夫第二定律。當(dāng)磁通勢與路徑方向一致或符合右手螺旋法則關(guān)系時將其取正，反之取負(fù)。16ppt課件第5章 磁路和變壓器5.1 磁路的基本概念5.1.4 電磁鐵電磁鐵是利用通電的鐵心線圈對鐵磁物質(zhì)產(chǎn)生電磁吸引力的設(shè)備。它一般由勵磁線圈、鐵心和銜鐵三部分組成，如圖5-4所示。電磁鐵廣泛地應(yīng)用在繼電器、接觸器及自動裝置中。當(dāng)線圈通過電流時，便產(chǎn)生磁場，鐵心和銜鐵都被磁化。銜鐵受到電磁力的作用而被吸向鐵心。將銜鐵拉脫鐵心所需的外力稱做“拉脫力”F，也就是在銜鐵吸合時的吸力。電磁鐵有直流、交流兩種。17ppt課件第5章 磁路和變壓器5.1 磁路的基本概念1.直流電磁鐵直流電

12、磁鐵的勵磁電流為直流電流?？梢宰C明，直流電磁鐵的銜鐵所受的吸引力為式中，B0為氣隙的磁感應(yīng)強(qiáng)度（T）；S為空氣隙磁場的截面積（m2）；F為吸引力（N）。由于是直流勵磁，線圈的電阻及直流電壓源電壓一定時，勵磁電流一定，磁通勢也一定，與空氣隙的大小無關(guān)，但電磁力與空氣隙的大小關(guān)系甚大。在磁通勢一定的條件下，如空氣隙大，則磁路的磁阻大，根據(jù)磁路的歐姆定律，磁通和磁通密度就要減小，而吸力F與B0成正比，所以電磁吸力將隨空氣隙的增大而顯著減??；如空氣隙減小，吸力就會顯著增加。（5-6）18ppt課件第5章 磁路和變壓器5.1 磁路的基本概念2.交流電磁鐵交流電磁鐵、交流電機(jī)、變壓器與其他交流電器的磁路是

13、由交流勵磁的，這些磁路都具有鐵心。在研究它們的原理之前，有必要先研究交流鐵心線路中外加電壓與磁通的關(guān)系。（1）電壓與磁通的關(guān)系。則有（5-8）19ppt課件第5章 磁路和變壓器5.1 磁路的基本概念上式說明：當(dāng)交流鐵心線圈的匝數(shù)與電壓頻率為一定時，磁通的最大值（主磁通）只由線圈外加電壓確定，與磁路有無空氣隙無關(guān)；若電源電壓U不變，主磁通的幅值m也基本不變。這個關(guān)系又稱恒磁通原理。（2）工作機(jī)理。根據(jù)式（5-8），電磁吸力的瞬時值為交流電磁鐵的示意圖與圖5-4相似。設(shè)交流電磁鐵線圈接上電源后，線圈里的主磁通為=msint，而空氣隙的磁感應(yīng)強(qiáng)度為我們在計算時，只考慮吸力的平均值20ppt課件第5章

14、 磁路和變壓器5.1 磁路的基本概念由于50 Hz的工頻交流電的作用，交流電磁鐵的電磁吸力每秒100次為零，100次為最大值，因此會引起銜鐵的振動，產(chǎn)生噪聲并造成機(jī)械磨損，降低電磁鐵的使用壽命。為了克服這些缺點，在交流電磁鐵鐵心的一個端面嵌一個銅環(huán)（稱為短路環(huán)），如圖5-7所示。由于磁通的交變，在短路環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流并阻礙這部分磁通的變化，使得在鐵心端面部分磁通與之間產(chǎn)生相位差。這樣，鐵心端面兩部分磁通不是同時達(dá)到零值，也就不會有吸力為零的時候，從而消除了銜鐵的振動和噪聲。交流電磁鐵的f（t）曲線如圖5-6所示，瞬時吸引力在電源的一個周期內(nèi)兩次為零，但吸引力方向不變，平均吸引力為最大吸引力的一

15、半。21ppt課件第5章 磁路和變壓器5.1 磁路的基本概念交流電磁鐵在吸合過程中電流和吸力變化的情況與直流電磁鐵工作過程有很大的區(qū)別。對于電磁吸力，由于交流電磁鐵磁路的磁通只與線圈的外加電壓、頻率及匝數(shù)有關(guān)，與銜鐵位置無關(guān)，根據(jù)式（5-6），可得在銜鐵吸合過程中，電磁吸力大致不變，這是與直流電磁鐵不同之處。對于電流，在直流電磁鐵的吸合過程中，勵磁電流僅與線圈電阻有關(guān)，不因氣隙大小而變。但在交流電磁鐵的吸合過程中，線圈中的電流（有效值）變化很大。在吸合過程中，隨著氣隙的減小，磁阻也會減小，線圈的電感和感抗增大，因而電流逐漸減小。因此，如果由于機(jī)械故障（如銜鐵被卡?。?，通電后銜鐵吸合不上，線圈中

16、將會通過很大的電流而使線圈嚴(yán)重發(fā)熱，甚至燒毀。這一點必須引起注意。22ppt課件第5章 磁路和變壓器5.2 變壓器5.2.1 變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器具有變換電壓、電流、阻抗的功能，在電力系統(tǒng)和電子電路中有很廣泛的應(yīng)用。在電力系統(tǒng)中，傳輸電能的變壓器稱為電力變壓器。它是電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備，在遠(yuǎn)距離輸電中，當(dāng)輸送一定功率時，輸電電壓越高，則電流越小，輸電導(dǎo)線截面、線路的能量損耗及電壓損失也越小。為此，大功率遠(yuǎn)距離輸電，都將輸出電壓升高。而用電設(shè)備的電壓又較低，為了安全可靠用電，需要把電壓降下來。因此變壓器對電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)輸送、靈活分配及安全用電有著極其重要的意義。變壓器因使用場合、工作需求不同，其結(jié)

17、構(gòu)也有所不同，但是各種變壓器的結(jié)構(gòu)大體相同，主要是由鐵心和繞組組成。23ppt課件第5章 磁路和變壓器5.2 變壓器1. 鐵心變壓器的鐵心，通常用磁導(dǎo)率較高的鐵磁材料硅鋼片疊加而成，片間涂以絕緣漆予以絕緣。某些通信器材使用的變壓器鐵心通常采用鐵氧體或鋁鐵合金等磁性材料制作。鐵心按照結(jié)構(gòu)形式分為心式和殼式兩種。心式鐵心呈“口”字形，繞組包著鐵心；殼式鐵心呈橫“日”字形，鐵心包著繞組，如圖5-8所示。24ppt課件第5章 磁路和變壓器5.2 變壓器2. 繞組變壓器的繞組通常用具有良好絕緣性能的漆包線、紗包線或絲包線繞成。在工作時和交流電源相連的繞組稱為一次繞組，又稱原繞組或初級繞組，而與負(fù)載相連的

18、繞組稱為二次繞組，也叫副繞組或次級繞組。在變壓器中絕緣是一個重要問題。不僅繞組的匝間和層間要保持良好的絕緣，繞組和鐵心、繞組和繞組之間也要保證良好絕緣。5.2.2 變壓器的類別變壓器按用途不同可分為用于遠(yuǎn)距離輸配電的電力變壓器，用于機(jī)床局部照明和控制的控制變壓器，用于電子設(shè)備和儀器供電電源的電源變壓器，用于平滑調(diào)壓的自耦變壓器，用于信號傳遞的耦合變壓器等。變壓器按輸入端電源的相數(shù)可分為單相變壓器和三相變壓器，本節(jié)主要介紹單相變壓器。25ppt課件第5章 磁路和變壓器5.2 變壓器5.2.3 變壓器的工作原理變壓器的原理示意圖如圖5-9所示，為便于說明問題，把變壓器與電源相接的一側(cè)繞組叫一次繞組

19、（或稱為初級繞組、原邊等），把變壓器與負(fù)載相接的繞組叫二次繞組（或稱為次級繞組、副邊等）。通常一次繞組的各物理量都用下標(biāo)“1”表示，二次繞組的各物理量用下標(biāo)“2”表示。設(shè)變壓器一次繞組和二次繞組的匝數(shù)分別為N1、N2。26ppt課件第5章 磁路和變壓器5.2 變壓器1. 變壓器空載運(yùn)行變壓器的一次繞組接上交流電壓，二次側(cè)開路，這種運(yùn)行狀態(tài)稱為變壓器空載運(yùn)行。在外加電壓u1的作用下，一次繞組內(nèi)通過的電流稱為勵磁電流i10，二次繞組中的電流i20，二次電壓為開路電壓uo。不計線圈電阻及漏感，可以證明有以下結(jié)論成立：式中k為變壓器的變比。式（5-11）表明，變壓器空載運(yùn)行時，一、二次的電壓有效值之比

20、等于一、二次繞組的匝數(shù)比。當(dāng)變壓器一、二次繞組匝數(shù)不同時，可以把某一數(shù)值的交流電壓變換為同頻率的另一數(shù)值的交流電壓，這就是變壓器的電壓變換作用。當(dāng)變壓器的N1N2，即k1時，稱為降壓變壓器；反之，當(dāng)N1N2，即k1時，稱為升壓變壓器。27ppt課件第5章 磁路和變壓器5.2 變壓器2. 變壓器負(fù)載運(yùn)行變壓器的一次繞組接上交流電源，二次繞組接有負(fù)載的運(yùn)行狀態(tài)稱為負(fù)載運(yùn)行。由于二次繞組接有負(fù)載，二次繞組中就有電流i2流過。因當(dāng)電源電壓U1和電源頻率f一定時，m近似為常數(shù)。因此，空載時的磁動勢N1i0和負(fù)載狀態(tài)下鐵心中的合成磁動勢（N1i1N2i2）應(yīng)近似相等。即在額定狀態(tài)下可以將i10忽略不計，則

21、有用其有效值可以表示為（5-12）28ppt課件第5章 磁路和變壓器5.2 變壓器式（5-12）表明變壓器一、二次繞組的電流有效值之比與它們的匝數(shù)比成反比。由于二次繞組的內(nèi)阻抗很小，在二次側(cè)帶負(fù)載時的電壓u2與空載時的電壓基本相等，即根據(jù)式（5-11）和式（5-12）可得即由式（5-14）可看出，變壓器一、二次繞組中電壓高的一側(cè)電流小，而電壓低的一側(cè)電流大。變壓器可以把一次側(cè)繞組的能量通過的聯(lián)系傳到二次側(cè)，從而實現(xiàn)能量的傳輸。（5-14）（5-13）29ppt課件第5章 磁路和變壓器5.2 變壓器【例5-1】一臺220 V/36V的行燈變壓器，已知一次線圈匝數(shù)N11100匝，試求二次線圈匝數(shù)。

22、若在二次線圈側(cè)接一盞36V、100W的白熾燈，則一次側(cè)電流為多少？（忽略空載電流和漏阻抗壓降）解：由變壓器的變比公式可得二次側(cè)通過白熾燈的電流為根據(jù)變壓器的變流規(guī)律可得30ppt課件第5章 磁路和變壓器5.2 變壓器3. 阻抗變換在電子線路中，為了使負(fù)載能從信號源獲取最大功率，要求阻抗匹配，即要求負(fù)載的阻抗與信號源內(nèi)阻抗相等。而在實際電路中兩者往往不相等，這時可利用變壓器的阻抗變換功能使之匹配，從而使負(fù)載獲得最大功率。如圖5-10所示，負(fù)載電流和漏磁通等可忽略不計，當(dāng)二次繞組接入負(fù)載阻抗ZL時，有31ppt課件第5章 磁路和變壓器5.2 變壓器但從一次繞組側(cè)看入的阻抗為（5-15）式（5-15

23、）表明當(dāng)二次側(cè)接入負(fù)載ZL時，從原邊看入就相當(dāng)于在原邊接入了一個阻抗Zi，它的大小是k2ZL，且通過改變k可使Zi的大小變化，以滿足匹配要求，這就是變壓器的阻抗變換功能。32ppt課件第5章 磁路和變壓器5.2 變壓器為使阻抗匹配，即要求R0=k2RL，則【例5-2】已知信號源電壓為12 V，內(nèi)阻為800 ，負(fù)載電阻RL8 ，為了使負(fù)載獲得最大功率，需要在信號源和負(fù)載之間接入一變壓器進(jìn)行阻抗匹配。試求該變壓器的變比，一、二次繞組的電流、電壓和負(fù)載獲取的功率。解：電路如圖5-11所示33ppt課件第5章 磁路和變壓器5.2 變壓器一、二次繞組端電壓分別為負(fù)載獲取的功率為則k=10。由圖5-11可

24、得一、二次繞組電流分別為34ppt課件第5章 磁路和變壓器5.2 變壓器5.2.4 變壓器的外特性和電壓變化率當(dāng)變壓器負(fù)載運(yùn)行時，二次繞組的端電壓不再是U20而是U2，大小由二次繞組的電壓平衡方程決定，即（5-16）上式中的R2為二次繞阻的電阻，X2L為二次繞阻的漏電抗，Z2R2jX2為二次繞阻的漏阻抗。從式中可見，當(dāng)負(fù)載電流I2增大時，I2Z2增大。當(dāng)U1和負(fù)載的功率因數(shù)cos2不變時，U2隨著I2增加而下降的關(guān)系稱為變壓器的外特性，如圖5-12所示。35ppt課件第5章 磁路和變壓器5.2 變壓器從圖5-12可以看出，隨著負(fù)載功率因數(shù)的降低，外特性曲線向下傾斜的程度增大，而U2隨著I2增加

25、而下降的程度增大。通常用電壓變化率U來描述U2變化的程度，定義為變壓器從空載到額定負(fù)載（I2I2N）時，二次繞組端電壓的差值與空載電壓之比，即（5-17）電壓變化率是電力變壓器的主要性能指標(biāo)之一，這個數(shù)字越小，說明變壓器的負(fù)載性能越強(qiáng)。一般變壓器的電壓變化率約在5%以下。5.2.5 變壓器的損耗和效率變壓器的損耗主要有銅損耗PCu和鐵損耗PFe兩部分，其中鐵損耗是指鐵心中的磁滯損耗和渦流損耗，大小與鐵心中的磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值Bm和頻率f有關(guān)，而與負(fù)載電流大小無關(guān)。由于運(yùn)行時，電源電壓U1和頻率f都基本不變，主磁通的幅值大小不變，故鐵損耗也基本不變，將這部分損耗稱為不變損耗。銅損耗是指一、二次繞組

26、有電流流過時在一、二次繞組的電阻上產(chǎn)生的損耗之和，即有36ppt課件第5章 磁路和變壓器5.2 變壓器負(fù)載改變時，I1、I2變化，故PCu也變化，故稱銅損耗為可變損耗。變壓器的效率是指輸出功率P2與輸入功率P1之比，由于小型變壓器的效率為7080，大容量變壓器的效率可達(dá)9899。37ppt課件第5章 磁路和變壓器5.2 變壓器【例5-3】有一單相變壓器，U1220 V，f50 Hz，空載時U20126 V，I01 A，一次繞組輸入功率P060 W；二次繞組接電阻性額定負(fù)載時，I18.2 A，I216 A，U2120 V，一次繞組輸入功率P12 000 W。試求： （1）變壓器的電壓比k； （2

27、）電壓變化率； （3）效率、銅損耗PCu及鐵損耗PFe。38ppt課件第5章 磁路和變壓器5.2 變壓器5.2.6 變壓器的額定值在變壓器額定運(yùn)行情況下，根據(jù)其絕緣等級和允許溫升所規(guī)定的一次繞組的電壓值稱為一次繞組額定電壓U1N。二次繞組的額定電壓U2N是指變壓器空載、一次繞組加上額定電壓U1N時，二次繞組兩端的空載電壓U20。三相變壓器的額定電壓是指其線電壓。1. 額定電壓U1N、U2N額定電流是根據(jù)額定容量和額定電壓計算出來的線電流，單位符號為A。2. 額定電流I1N、I2N額定容量為在銘牌所規(guī)定的額定工作狀態(tài)下，變壓器輸出的視在功率，單位符號為VA或kVA。3. 額定容量SN39ppt課

28、件第5章 磁路和變壓器5.2 變壓器溫升是指變壓器在額定運(yùn)行時允許超出周圍環(huán)境溫度（+40）的數(shù)值，它取決于變壓器所用絕緣材料的等級。絕緣材料的等級簡稱絕緣等級，通常分為7個等級，絕緣等級與其所對應(yīng)的允許工作溫度見表5-1。4. 溫升我國規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)用電頻率為50 Hz。5. 額定頻率f40ppt課件第5章 磁路和變壓器1.通過空載和短路實驗測定變壓器的變比和參數(shù)；2.通過負(fù)載實驗測取變壓器的運(yùn)行特性。本章實訓(xùn) 單相變壓器空載和負(fù)載實驗實訓(xùn)目的1.空載實驗測取空載特性U0=f(I0)，P0=f(U0) ,cos0=f(U0)。2.負(fù)載實驗 （1）純電阻負(fù)載保持U1=UN，cos2=1的條件下，

29、測取U2=f(I2)。 （2）阻感性負(fù)載保持U1=UN，cos2=0.8的條件下，測取U2=f(I2)。實訓(xùn)內(nèi)容41ppt課件第5章 磁路和變壓器本章實訓(xùn) 單相變壓器空載和負(fù)載實驗實驗設(shè)備42ppt課件第5章 磁路和變壓器本章實訓(xùn) 單相變壓器空載和負(fù)載實驗（1）在三相調(diào)壓交流電源斷電的條件下，按圖5-13接線。被測變壓器選用三相組式變壓器DJ11中的一只作為單相變壓器，其額定容量PN=77 W，U1N/U2N=220 V/55 V，I1N/I2N=0.35 A/1.4 A。變壓器的低壓線圈a、x接電源，高壓線圈A、X開路?？蛰d實驗43ppt課件第5章 磁路和變壓器本章實訓(xùn) 單相變壓器空載和負(fù)載

30、實驗（2）選好所有電表量程。將控制屏左側(cè)調(diào)壓器旋鈕向逆時針方向旋轉(zhuǎn)到底，即將其調(diào)到輸出電壓為零的位置。（3）合上交流電源總開關(guān)，按下“開”按鈕，便接通了三相交流電源。調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器旋鈕，使變壓器空載電壓U0=1.2UN ，然后逐次降低電源電壓，在（0.21.2）UN 的范圍內(nèi)，測取變壓器的U0、I0、P0。（4）測取數(shù)據(jù)時，U=UN點必須測，并在該點附近測的點較密，共測取數(shù)據(jù)78組，記錄于表5-3中。（5）為了計算變壓器的變比，在UN以下測取一次側(cè)電壓的同時也測出二次側(cè)電壓數(shù)據(jù)，并記錄于表5-3中。44ppt課件第5章 磁路和變壓器本章實訓(xùn) 單相變壓器空載和負(fù)載實驗45ppt課件第5章 磁路和變壓器本章實訓(xùn) 單相變壓器空載和負(fù)載實驗實驗線路如圖5-14所示。變壓器低壓線圈接電源，高壓線圈經(jīng)過開關(guān)S1和S2，接到負(fù)載電阻RL和電抗XL上。RL由D42調(diào)到1800，XL選用D43，功率因數(shù)表選用D34-3，開關(guān)S1和S2選用D51掛箱。負(fù)載實驗46ppt課件第