磁路與變壓器-課件

1、第六章磁路與變壓器第六章 在很多電工設(shè)備中（變壓器、電磁鐵、電工測(cè)量?jī)x表、電機(jī)等），不僅有電路問(wèn)題，同時(shí)還有磁路問(wèn)題，只有同時(shí)掌握了電路和磁路的基本理論，才能對(duì)各種電工設(shè)備做全面的分析。 在很多電工設(shè)備中（變壓器、電磁鐵、電工測(cè)量?jī)x1 磁場(chǎng)的基本物理量1 磁感應(yīng)強(qiáng)度B 磁感應(yīng)強(qiáng)度B是用來(lái)表示磁場(chǎng)內(nèi)某點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量。它是一個(gè)矢量。IB 如果磁場(chǎng)內(nèi)各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，大小相等、方向相同，則稱(chēng)為均勻磁場(chǎng)。B=F / I lB的大小B的方向可用右手螺旋定則來(lái)判斷單位特斯拉（T）1 磁場(chǎng)的基本物理量1 磁感應(yīng)強(qiáng)度B 磁2 磁通 磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直于磁場(chǎng)方向的面積 S的乘積，稱(chēng)為通過(guò)該面積的磁通

2、。 磁感應(yīng)強(qiáng)度B在數(shù)值上也等于與磁場(chǎng)方向相垂直的單位面積所通過(guò)的磁通。磁感應(yīng)強(qiáng)度又稱(chēng)為磁通密度。 =BS用公式表示B= /SS 通常用磁力線(xiàn)來(lái)描述磁場(chǎng)，使磁力線(xiàn)的疏密反映磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。顯然，通過(guò)某一面積的磁力線(xiàn)疏密也反映了通過(guò)該面積的磁通的大小。的單位韋伯（Wb）1T=1Wb/m2 由于磁通的連續(xù)性，磁力線(xiàn)總是閉合的空間曲線(xiàn)。2 磁通 磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直于磁場(chǎng)方向的面3 磁導(dǎo)率 磁導(dǎo)率是一個(gè)用來(lái)表示磁場(chǎng)媒質(zhì)磁性的物理量，也是用來(lái)衡量物質(zhì)導(dǎo)磁能力的物理量。 實(shí)驗(yàn)測(cè)出，真空的磁導(dǎo)率0為常數(shù)0=410-7亨/米（H/m）磁導(dǎo)率的單位 一般將其它任意一種物質(zhì)的磁導(dǎo)率與真空的磁導(dǎo)率0作比較，定義r=

3、 /0r 稱(chēng)為相對(duì)磁導(dǎo)率非磁性材料：0 、r 1 磁性材料： 0 、r 1 自然界的物質(zhì)按磁導(dǎo)率的大小，分為磁性材料和非磁性材料。3 磁導(dǎo)率 磁導(dǎo)率是一個(gè)用來(lái)表示磁場(chǎng)媒質(zhì)4 磁場(chǎng)強(qiáng)度H 磁場(chǎng)強(qiáng)度H是計(jì)算磁場(chǎng)時(shí)所引用的一個(gè)物理量，它也是一個(gè)矢量。單位：B ：特斯拉 ：亨/米H：安/米(A/m)H=B /B=H4 磁場(chǎng)強(qiáng)度H 磁場(chǎng)強(qiáng)度H是計(jì)算磁場(chǎng)時(shí)所引2 磁性材料的磁性能1 高導(dǎo)磁性 磁性材料的磁導(dǎo)率很高，可達(dá)數(shù)百、數(shù)千、乃至數(shù)萬(wàn)，這就使它們具有強(qiáng)烈的能被磁化的特性。這種特性是由其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特殊性所決定的。在沒(méi)有外磁場(chǎng)作用時(shí)，磁疇排列混亂，磁性相互抵消，對(duì)外顯示不出磁性。在外磁場(chǎng)作用下，磁疇順外磁

4、場(chǎng)方向排列，從而形成了一個(gè)很強(qiáng)的與外磁場(chǎng)同方向的磁化磁場(chǎng)。2 磁性材料的磁性能1 高導(dǎo)磁性 磁性材2 磁飽和性 磁性材料由于磁化所產(chǎn)生的磁化磁場(chǎng)不會(huì)隨外磁場(chǎng)的增強(qiáng)而無(wú)限地增強(qiáng)。當(dāng)外磁場(chǎng)達(dá)到一定值時(shí)，全部磁疇都轉(zhuǎn)向與外磁場(chǎng)的方向一致，這時(shí)磁化磁場(chǎng)基本上不會(huì)隨外磁場(chǎng)的增強(qiáng)而增強(qiáng)，這就是磁飽和性。oabcdHBB-H -HB0-Hc-d段：B隨H的增大，基本上不變，達(dá)到磁飽和。O-a段：由于H較小，B的增大也較小；a-b段：B隨H的增大，近于成正比的增大；b-c段：B隨H的增大，變化逐漸緩慢下來(lái)；2 磁飽和性 磁性材料由于磁化所產(chǎn)生的磁化磁oabcdHBB-HI /SHBB=HoabcdI - I

5、oabcdHBB-HI /SHBB=HoabcdI -3 磁滯性 若對(duì)磁性材料進(jìn)行反復(fù)的交變磁化（磁場(chǎng)強(qiáng)度H由交變電流產(chǎn)生），則BH曲線(xiàn)為一條閉合曲線(xiàn)，稱(chēng)為磁滯回線(xiàn)。由BH曲線(xiàn)可知： 當(dāng)H=0 時(shí)，B=Br0，這種B 滯后于H 而變化的性質(zhì)稱(chēng)為磁性材料的磁滯性。 Br 稱(chēng)為剩磁。 如果要使剩磁消失，即使Br =0，需進(jìn)行反向磁化。使Br =0 的H=Hc 稱(chēng)為矯頑磁力。HBHcBrHmBm-Hm-Hc-Br-BmO1234563 磁滯性 若對(duì)磁性材料進(jìn)行反復(fù)的交變磁化（ 對(duì)應(yīng)于不同的Hm，將得到一系列的磁滯回線(xiàn)，將各磁滯回線(xiàn)的頂點(diǎn)與原點(diǎn)O連接起來(lái)，得到一條曲線(xiàn)OA，稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)磁化曲線(xiàn)，它是分析與

6、計(jì)算磁路的依據(jù)。OHBAHm-Hm 對(duì)應(yīng)于不同的Hm，將得到一系列的磁滯回線(xiàn)，將磁性材料按其磁滯回線(xiàn)的特點(diǎn)，可以分為三類(lèi)：HB（1）軟磁材料：磁滯回線(xiàn)較窄，比如鑄鐵、鑄鋼等。一般用來(lái)制造變壓器、電機(jī)等的鐵芯。（2）硬磁材料：磁滯回線(xiàn)較寬，比如碳鋼等。一般用來(lái)制造永久磁鐵。（3）矩磁材料：磁滯回線(xiàn)接近矩形，比如鐵氧體材料。一般用于計(jì)算機(jī)或控制系統(tǒng)中的記憶元件。HBHB磁性材料按其磁滯回線(xiàn)的特點(diǎn)，可以分為三類(lèi)：HB（1）軟磁材料3 磁路及磁路的基本定律 在鐵芯線(xiàn)圈中，鐵芯是由高導(dǎo)磁率的材料作成的。當(dāng)線(xiàn)圈通有電流時(shí)，磁通的絕大部分通過(guò)鐵芯而閉合，稱(chēng)為主磁通；只有一小部分通過(guò)周?chē)目諝庀抖]合，稱(chēng)為漏

7、磁通。這種人為形成的磁通的路徑，即主磁通通過(guò)的路徑就稱(chēng)為磁路。而產(chǎn)生磁通的電流稱(chēng)為勵(lì)磁電流（當(dāng)為直流時(shí)稱(chēng)為直流勵(lì)磁，當(dāng)為交流時(shí)稱(chēng)為交流勵(lì)磁）。對(duì)于鐵芯線(xiàn)圈，可由較小的勵(lì)磁電流而產(chǎn)生較大的磁通。 ： 主磁通 ：漏磁通 i ：勵(lì)磁電流1 磁路3 磁路及磁路的基本定律 在鐵芯線(xiàn)圈中，鐵2.1 安培環(huán)路定律（全電流定律） 安培環(huán)路定律指出：在磁場(chǎng)中，任取一閉合路徑，并指定其方向，沿此閉合路徑的方向?qū)Υ艌?chǎng)強(qiáng)度H 的矢量進(jìn)行線(xiàn)積分，則線(xiàn)積分值等于通過(guò)該閉合路徑的所有電流的代數(shù)和。I1I2I3 若電流方向和磁場(chǎng)強(qiáng)度H 的方向之間符合右手螺旋關(guān)系，則電流取正；否則取負(fù)。2 磁路的基本定律2.1 安培環(huán)路定律（

8、全電流定律） 安培環(huán)路定律指出在均勻的無(wú)分支的磁路中，安培環(huán)路定律可表示為：磁路長(zhǎng)度l線(xiàn)圈匝數(shù)NIHl：稱(chēng)為磁壓降。F=NI：稱(chēng)為磁動(dòng)勢(shì)。在均勻的無(wú)分支的磁路中，安培環(huán)路定律可表示為：磁路線(xiàn)圈IHl總磁動(dòng)勢(shì) 在非均勻磁路中，各段磁壓降之和等于總磁動(dòng)勢(shì)。IN例總磁動(dòng)勢(shì) 在非均勻磁路中，各段磁壓降之和等于總對(duì)于均勻磁路磁路歐姆定律則令Rm 稱(chēng)為磁阻2.2 磁路歐姆定律INSl又對(duì)于均勻磁路磁路歐姆定律則令Rm 稱(chēng)為磁阻2.2 磁路歐姆磁 路電 路磁動(dòng)勢(shì)F=NI電動(dòng)勢(shì)E磁通電流I磁壓降Hl電壓降U磁通密度B= /S電流密度J=I /S磁阻電阻INSlIR+_EU2.3 磁路與電路的比較表1磁 路電

9、路磁動(dòng)勢(shì)F=NI電動(dòng)勢(shì)E磁通電流I磁壓降Hl電壓磁 路電 路磁路歐姆定律電路歐姆定律安培環(huán)路定律基爾霍夫電壓定律磁通的連續(xù)性基爾霍夫電流定律INSlIR+_EU表2磁 路電 路磁路電路安培環(huán)路定律基爾霍夫電壓定律磁通的連續(xù)性 磁路歐姆定律、安培環(huán)路定律、磁通的連續(xù)性分別與電路歐姆定律、基爾霍夫電壓定律、基爾霍夫電流定律具有相同的形式。乍一看可以用分析電路的方法分析磁路，但因磁性材料的磁導(dǎo)率不是常數(shù)，從而磁阻不是常數(shù)，所以分析磁路遠(yuǎn)比分析電路要復(fù)雜的多。 另外，磁路與電路本質(zhì)也是不同的，由于導(dǎo)電材料和絕緣材料的導(dǎo)電系數(shù)相差特別大，因此在分析電路時(shí)很少考慮漏電流；但在磁路中，由于磁性材料的磁導(dǎo)率只

10、比非磁性材料的磁導(dǎo)率大幾千或幾萬(wàn)倍，所以漏磁在很多情況下是不能忽略的，或者說(shuō)，不存在磁的絕緣材料。 磁路歐姆定律、安培環(huán)路定律、磁通的連續(xù)性分別4 直流磁路的分析磁動(dòng)勢(shì)F=NI 也一定（磁通和磁阻成反比）直流磁路的特點(diǎn):（R 為線(xiàn)圈的電阻）直流磁路即用直流來(lái)勵(lì)磁的磁路IUU 一定I 一定（線(xiàn)圈中沒(méi)有反電動(dòng)勢(shì)）4 直流磁路的分析磁動(dòng)勢(shì)F=NI 也一定（磁通和磁阻成反INl例求：（1）鐵芯材料為鑄鐵時(shí)線(xiàn)圈中的電流； （2）鐵芯材料為硅鋼片時(shí)線(xiàn)圈中的電流。已知：N=300匝，鐵芯中的B=0.9T，磁路的平均長(zhǎng)度l=450cm（1）當(dāng)鐵芯材料為鑄鐵時(shí)， 由磁化曲線(xiàn)可查得： B=0.9TH=9000A/

11、m（2）當(dāng)鐵芯材料為硅鋼片時(shí)， 由磁化曲線(xiàn)可查得： B=0.9TH=260A/m解INl例求：（1）鐵芯材料為鑄鐵時(shí)線(xiàn)圈中的電流；已知：N=INlI=0.39A H=260A/mB=0.9TB=0.05T鑄鐵硅鋼片B=0.9TH=9000A/mI=13.5AH=260A/mI=0.39A鑄鐵硅鋼片 =BS要得到相同的，則鑄鐵鐵芯的截面積要增加17倍，增加了用鐵量。相差17倍選用磁導(dǎo)率高的鐵芯材料，可減小勵(lì)磁電流，因此可減小用銅量。INlI=0.39A H=260A/mB=0.9TB=0例I已知：環(huán)形鐵芯線(xiàn)圈的內(nèi)徑為10cm，外徑為15cm；鐵芯材料為鑄鋼；空氣隙長(zhǎng)度為0.2cm，I=1A，B=

12、0.9T。求：線(xiàn)圈匝數(shù)N=？例I已知：環(huán)形鐵芯線(xiàn)圈的內(nèi)徑為10cm，外徑為15cm；鐵芯由鑄鋼的磁化曲線(xiàn)可查得：B=0.9TH1=500A/mH1l1=500 (39.2-0.2) 10 -2=195（A）H0l0=7.210 5 0.2 10 -2=1440（A）解I磁路的平均長(zhǎng)度為： 空氣隙的磁阻較大，所以磁動(dòng)勢(shì)主要降落在空氣隙上NI=H1l1+H0l0=195+1440=1635(A)由鑄鋼的磁化曲線(xiàn)可查得：H1l1=500 (39.2-0.5 交流磁路的分析： 主磁通 ：漏磁通i ：勵(lì)磁電流交流磁路即用交流來(lái)勵(lì)磁的磁路分析交流磁路較為復(fù)雜，其在電磁關(guān)系、電壓、電流及功率損耗等方面都和直

13、流磁路有所不同。5 交流磁路的分析： 主磁通交流磁路分析交流磁路較為1 電磁關(guān)系1 電磁關(guān)系2 電壓、電流關(guān)系根據(jù)KVLu是正弦交流量，也是同頻率的正弦函數(shù)。設(shè) = msint2 電壓、電流關(guān)系根據(jù)KVLu是正弦交流量，設(shè) = 在 f、N和S不變的前提下，只要U不變， m、 Bm也基本不變。 在交流磁路中，u不變時(shí)， 也不變。的變化將引起磁阻的變化，i也隨之變化。在 f、N和S不變的前提下，只要U不變， m、 Bm也基本交流磁路直流磁路(U不變，I不變）（隨Rm變化）（ U不變時(shí)，m 基本不變）( I 隨Rm而變化）交流磁路和直流磁路的比較(U不變，I不變）（隨Rm變化）（ U不變時(shí)，m 基本

14、不3 功率關(guān)系在交流磁路中，功率損耗為：銅損鐵損磁滯損耗渦流損耗3 功率關(guān)系在交流磁路中，功率損耗為：銅損鐵損磁滯損耗渦流3.1 磁滯損耗 由磁滯所產(chǎn)生的損耗稱(chēng)為磁滯損耗。 可以證明：交變磁化一周在鐵芯的單位體積內(nèi)所產(chǎn)生的磁滯損耗與磁滯回線(xiàn)所圍面積成正比。 磁滯損耗要引起鐵芯發(fā)熱。為了減小磁滯損耗，應(yīng)選用磁滯回線(xiàn)狹小的磁性材料制造鐵芯。硅鋼是變壓器和電機(jī)中常用的鐵芯材料，其磁滯損耗較小。3.1 磁滯損耗 由磁滯所產(chǎn)生的損耗稱(chēng)為磁滯3.2 渦流損耗 由渦流所產(chǎn)生的損耗稱(chēng)為渦流損耗。 當(dāng)鐵心線(xiàn)圈中通有交變電流時(shí)，它所產(chǎn)生的磁通也是交變的。因此，不僅要在線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，在鐵芯內(nèi)也要產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)

15、勢(shì)和感應(yīng)電流，這種感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流就稱(chēng)為渦流。它在垂直于磁通方向的平面內(nèi)環(huán)流。i3.2 渦流損耗 由渦流所產(chǎn)生的損耗稱(chēng)為渦流i 渦流要引起鐵芯發(fā)熱。為了減小渦流損耗，順磁場(chǎng)方向，將鐵芯作成由彼此絕緣的鋼片疊成，這樣可以限制渦流只能在較小的截面內(nèi)流通。ii 渦流要引起鐵芯發(fā)熱。為了減小渦流損耗，順4 等效電路R線(xiàn)圈電阻X漏磁感抗R0和鐵損對(duì)應(yīng)的等效電阻X0和主磁通對(duì)應(yīng)的等效感抗R0jX0RjX 為了研究問(wèn)題的方便，交流鐵心電路可以用一個(gè)不含鐵心的交流電路來(lái)等效代替。 等效條件是：在同樣電壓作用下，電流及各量之間的相位關(guān)系保持不變。這樣就使磁路計(jì)算問(wèn)題簡(jiǎn)化為電路計(jì)算問(wèn)題了。4 等效電路R線(xiàn)圈電

16、阻R0jX0RjX 6 電磁鐵 電磁鐵是自動(dòng)控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的一種執(zhí)行元件。它是利用通電的鐵心線(xiàn)圈產(chǎn)生電磁吸力吸引銜鐵，使銜鐵運(yùn)動(dòng)而作功。 電磁鐵按勵(lì)磁電流的不同分直流電磁鐵和交流電磁鐵兩類(lèi)。 電磁鐵的結(jié)構(gòu)型式很多，但都由鐵心、線(xiàn)圈和銜鐵三部分組成，它們的工作原理也都相同。鐵心線(xiàn)圈銜鐵6 電磁鐵 電磁鐵是自動(dòng)控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用1 直流電磁鐵直流電磁鐵的電磁吸力為：B氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度（T）S氣隙的截面積(m2) 銜鐵吸合過(guò)程中，若U不變，則 I不變，但氣隙變小，使Rm變小，所以、B、F都隨之變大。 直流電磁鐵的特點(diǎn)是：動(dòng)作平穩(wěn)，工作可靠，適用于動(dòng)作頻繁的機(jī)構(gòu)。IU1 直流電磁鐵直流電磁鐵的電

17、磁吸力為：B氣隙中的磁感應(yīng)交流電磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度是交變的，設(shè)iu則交流電磁鐵的電磁吸力為：B= BmsinttBBmtFFm2 交流電磁鐵 交流電磁鐵的電磁吸力時(shí)而大，時(shí)而小，因而將使鐵心產(chǎn)生機(jī)械震動(dòng)，并發(fā)出噪聲。震動(dòng)將使鐵心易磨損，增大功率損耗；震動(dòng)還會(huì)使觸點(diǎn)接觸不牢，產(chǎn)生電火花，將觸點(diǎn)燒毀。交流電磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度是交變的，設(shè)iu則交流電磁鐵的電磁吸力 為了防止震動(dòng)，可在鐵心上裝阻尼環(huán)。阻尼環(huán)為一短路環(huán)，受交變磁通的感應(yīng)，環(huán)中產(chǎn)生滯后磁通的感應(yīng)電流。因此環(huán)所包圍的鐵心部分中的磁通與環(huán)外鐵心中的磁通便有一相位差存在，使兩部分的磁通和吸力不同時(shí)降為零，消除了震動(dòng)和噪聲。12 為了防止震動(dòng)，可在鐵

18、心上裝阻尼環(huán)。阻尼環(huán)為一 交流電磁鐵吸合過(guò)程中，磁阻Rm對(duì)電流的影響 在吸合過(guò)程中，若u不變, 則m也基本不變。 如果氣隙中有異物卡住，電磁鐵長(zhǎng)時(shí)間吸不上，線(xiàn)圈中的電流一直很大，將會(huì)導(dǎo)致過(guò)熱，把線(xiàn)圈燒壞。 iu電磁鐵吸合前(氣隙大）起動(dòng)電流大 Rm大電磁鐵吸合后(氣隙?。╇娏餍m小 交流電磁鐵吸合過(guò)程中，磁阻Rm對(duì)電流的影響 7 變壓器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理 變壓器是一種常用的電工設(shè)備，在電力系統(tǒng)及電子線(xiàn)路中都應(yīng)用廣泛。 在電力系統(tǒng)中，變壓器主要用于變換電壓，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸電。 在電子線(xiàn)路中，除電源變壓器，變壓器還用來(lái)耦合電路，傳遞信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)阻抗匹配等。 此外，有自耦變壓器，互感器及各種專(zhuān)用變

19、壓器（用于電焊、電爐、整流等）。 變壓器的種類(lèi)很多，但它們的基本結(jié)構(gòu)和工作原理是相同的。7 變壓器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理 變壓器是一1 變壓器的基本結(jié)構(gòu)原邊繞組與電源聯(lián)接的繞組，也稱(chēng)初級(jí)繞組，一次繞組。副邊繞組與負(fù)載聯(lián)接的繞組，也稱(chēng)次級(jí)繞組，二次繞組。閉合鐵芯原邊繞組副邊繞組1 變壓器的基本結(jié)構(gòu)原邊繞組與電源聯(lián)接的繞組，也稱(chēng)初級(jí)2 變壓器的工作原理N1N22.1 電磁關(guān)系2 變壓器的工作原理N1N22.1 電磁關(guān)系N1N22.2 電壓變換作用K變比注：變壓器空載時(shí)i2=0、U20=E2N1N22.2 電壓變換作用K變比注：N1N22.3 電流變換作用當(dāng)U1不變時(shí)， m也近似不變。 注：i10為空

20、載電流，也即勵(lì)磁電流，由于鐵芯的磁導(dǎo)率很高，所以i10的有效值很小，在I1N的10%以?xún)?nèi)。N1N22.3 電流變換作用當(dāng)U1不變時(shí)， 2.4 阻抗變換作用利用變壓器的阻抗變換作用可以實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。2.4 阻抗變換作用利用變壓器的阻抗變換作用可以實(shí)現(xiàn)阻抗匹已知交流信號(hào)源Us=5V、Rs=1000，負(fù)載電阻 RL=40 。為達(dá)到阻抗匹配（RL=Rs），求：（1）變壓器的匝數(shù)比；（2）變壓器原邊和副邊電流；（3）負(fù)載獲得的功率；（4）如果不用變壓器，直接將負(fù)載接到電源上，負(fù)載獲得的功率。例已知交流信號(hào)源Us=5V、Rs=1000，負(fù)載電阻 RL=（1）解（2）（1）解（2）（3）（4）直接將負(fù)載接到

21、電源上時(shí)（3）（4）直接將負(fù)載接到電源上時(shí)8 變壓器的運(yùn)行特性和同極性端1 外特性和電壓調(diào)整率 實(shí)際變壓器，不僅原副繞組都存在電阻，當(dāng)原副繞組有電流通過(guò)時(shí)還都將產(chǎn)生漏磁通，所以嚴(yán)格講，當(dāng)u1恒定時(shí)， u2會(huì)隨負(fù)載變化而變化。 變壓器的外特性表示當(dāng)原邊接額定電壓U1N時(shí)，U2與I2之間對(duì)應(yīng)的關(guān)系曲線(xiàn)。U2I2I2NU20電阻性負(fù)載電感性負(fù)載U2外特性8 變壓器的運(yùn)行特性和同極性端1 外特性和電壓調(diào)整率 U2I2I2NU20電阻性負(fù)載電感性負(fù)載U2電壓調(diào)整率：實(shí)際變壓器，希望U%小一些為好，一般U%=2%3%U2I2I2NU20電阻性負(fù)載電感性負(fù)載U2電壓調(diào)整率：實(shí)際2 損耗和效率變壓器的功率損耗

22、為：= 短路損耗= 空載損耗變壓器的效率為：P2輸出功率P1輸入功率 變壓器的功率損耗很小，所以效率很高，通常在95%以上。對(duì)一般的電力變壓器，當(dāng)負(fù)載為額定負(fù)載的50% 75%時(shí)，效率達(dá)到最大。2 損耗和效率變壓器的功率損耗為：= 短路損耗= 空載損耗3 同極性端 變壓器原副繞組的電壓都是交變的，但是某一瞬間，原繞組必有一個(gè)端點(diǎn)的極性為正，另一個(gè)端點(diǎn)的極性為負(fù)，與此同時(shí)，副繞組也必有一個(gè)端點(diǎn)的極性為正，另一端點(diǎn)的極性為負(fù)。通常把原副繞組極性同為正或同為負(fù)的兩個(gè)端點(diǎn)稱(chēng)為同極性端，或稱(chēng)同名端。3 同極性端 變壓器原副繞組的電壓都是交變的1243+-+-*1243+-+*（1）同極性端和繞組的繞向有

23、關(guān)；（2）從同極性端流入電流時(shí)，它們所產(chǎn)生的磁通是同方 向的，據(jù)此可判斷繞組的同極性端。注：同極性端一定時(shí)兩繞組之間。結(jié)論：1243+-+-*1243+-+*（1）同極性端和繞組若繞組的繞向看不出來(lái)，可通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)判斷同極性端。（1）直流法1243*+-mAS開(kāi)關(guān)S合閘瞬間，如果mA表指針正偏，則1、3為同極性端；否則1、4為同極性端。若繞組的繞向看不出來(lái)，（1）直流法1243*+-mAS開(kāi)關(guān)（2）交流法若u13= u12 - u34則1、3為同極性端；1243*+-uV若u13= u12 + u34則1、4為同極性端；（2）交流法若u13= u12 - u341243*+-u9 三相變壓

24、器 配電變壓器是一種應(yīng)用最為廣泛的電力變壓器，主要用于將輸電線(xiàn)路上的高壓35kV或中壓10kV變換為低壓400V/230V以供用戶(hù)使用。配電變壓器一般都是三相變壓器。 現(xiàn)代交流電能的生產(chǎn)和輸送幾乎都采用三相制。欲把某一數(shù)值的三相電壓變換為同一頻率的另一數(shù)值的三相電壓，可用三臺(tái)完全相同的單相變壓器組成三相變壓系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可用一臺(tái)三相變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)。前者主要用于大容量的三相電壓變換，后者主要用于中小容量的三相電壓變換。9 三相變壓器 配電變壓器是一種應(yīng)用最為廣aXCBAZYbczyxAX、BY、CZ原邊繞組Ax、by、cz副邊繞組三相變壓器的工作原理圖 三相變壓器原副繞組都可以聯(lián)接成Y或，目前我國(guó)

25、常用的有Y/Y0、 Y/、 Y0 /三種聯(lián)接方式。aXCBAZYbczyxAX、BY、CZ原邊繞組三相變壓aXCBAZYbczyx 三相變壓器原、副繞組的線(xiàn)電壓之比，不僅與原、副繞組的匝數(shù)有關(guān)，還與原、副繞組的聯(lián)接方式有關(guān)。若采用Y/Y0聯(lián)接方式，則若采用Y/ 聯(lián)接方式，則aXCBAZYbczyx 三相變壓器原、副繞組 變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)都在其銘牌上標(biāo)注。10 變壓器的技術(shù)數(shù)據(jù) 1 額定電壓 U1N 、 U2N 變壓器超過(guò)額定電壓使用時(shí)，將因磁路過(guò)飽和，勵(lì)磁電流增高和鐵損增大，引起變壓器溫升增高；超過(guò)額定電壓嚴(yán)重時(shí)可能造成絕緣擊穿和燒毀。 變壓器的副邊額定電壓是原邊接額定電壓時(shí)副邊的空載電壓。 變

26、壓器的額定電壓用分?jǐn)?shù)形式標(biāo)在銘牌上，分子為原邊額定值，分母為副邊額定值。對(duì)于三相變壓器，額定電壓均指線(xiàn)電壓，所以額定電壓和聯(lián)接方式一并給出。10000V/400V，Y/Y0 變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)都在其銘牌上標(biāo)注。10 變 2 額定電流 I1N 、 I2N 變壓器的額定電流是原邊接額定電壓時(shí)原、副邊允許通過(guò)的最大電流。對(duì)于三相變壓器，額定電流均指線(xiàn)電流。 3 額定容量 SN 變壓器的額定容量用視在功率表示。三相變壓器單相變壓器 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，電力變壓器的額定容量等級(jí)有20kVA ， 30kVA ，50kVA ，180kVA， 320kVA， 560kVA， 750kVA， 1000kVA。 2 額定電流

27、 I1N 、 I2N 4 額定溫升 變壓器的額定溫升是在額定運(yùn)行狀態(tài)下，指定部位允許超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度之值。我國(guó)以40作為標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度。大容量變壓器油箱頂部的額定溫升，用水銀溫度計(jì)測(cè)量定為55。 有一照明用三相變壓器，額定數(shù)據(jù)為：SN=100kVA， U1N=6000V， U2N= U20= 400V， f=50Hz，聯(lián)接方式為Y/Y0 。由實(shí)驗(yàn)測(cè)得： PFe=600W， PCu=2400W。求：（1）變壓器的額定電流； （2）滿(mǎn)載和半載時(shí)的效率。例 4 額定溫升 變壓器的額定解（1）解（1）（2）假設(shè)負(fù)載為電阻性負(fù)載， 所以cos2=1，P2= SN 。滿(mǎn)載時(shí)：半載時(shí)：（2）假設(shè)負(fù)載為電阻性負(fù)

28、載， 滿(mǎn)載時(shí)：半載時(shí)：11 自耦變壓器N1N2特點(diǎn)：副邊繞組是原邊繞組的一部分。 實(shí)驗(yàn)室中常用的調(diào)壓器是一種可以改變副繞組匝數(shù)的自耦變壓器。在使用時(shí)應(yīng)注意：（1）原副繞組不能接反；（2）副繞組在開(kāi)始時(shí)應(yīng)調(diào)為0，然后從0開(kāi)始逐漸升高。11 自耦變壓器N1N2特點(diǎn)：副邊繞組是原邊繞組的一部分11 儀用互感器(包括電壓互感器和電流互感器) 1 電壓互感器（簡(jiǎn)稱(chēng)PT或YH）N1VN2AXax 電壓互感器是一種將高電壓變換為低電壓，用于測(cè)量的特殊變壓器。其一次繞組并接在主電路中，二次繞組用于并接測(cè)量?jī)x表。二次繞組的額定電壓一般都為100V。這樣不僅使接在二次繞組上的測(cè)量?jī)x表的絕緣水平降低，而且可以使它們

29、的生產(chǎn)制造標(biāo)準(zhǔn)化。AXaxA、a 是同極性端圖形符號(hào)11 儀用互感器(包括電壓互感器和電流互感器) 電壓互感器在使用時(shí)應(yīng)注意：（1）接線(xiàn)要正確。電壓互感器的一次繞組應(yīng)并接在主電路中，二次繞組用來(lái)并接測(cè)量?jī)x表。（2）二次繞組應(yīng)有一點(diǎn)接地，防止一次繞組和二次繞組之間絕緣損壞或擊穿時(shí)，一次側(cè)的高電壓串入二次側(cè)，危及人身及設(shè)備安全。（4）電壓互感器的一次繞組和二次繞組都不允許短路。二次繞組短路時(shí)，因通過(guò)很大的短路電流會(huì)將互感器燒毀，因此在電壓互感器的一次繞組和二次繞組上都應(yīng)裝有熔斷器。（3）并接在二次繞組上的測(cè)量?jī)x表不能太多，否則超過(guò)了互感器的額定功率，要引起較大的測(cè)量誤差。電壓互感器在使用時(shí)應(yīng)注意：（1）接線(xiàn)要正確。電壓互感器的一次 2 電流互感器（簡(jiǎn)稱(chēng)CT或LH