電工技術(shù)基礎(chǔ)（第5版）（微課版）（AR H5交互版）課件 項(xiàng)目4 磁路與變壓器

項(xiàng)目4磁路與變壓器任務(wù)4.1認(rèn)識(shí)鐵心線圈及磁路任務(wù)4.2認(rèn)識(shí)變壓器任務(wù)4.3實(shí)際工程中的常見變壓器uiΦ

磁通經(jīng)過的閉合路徑稱為磁路，磁路分為有分支磁路和無分支磁路。與磁路相關(guān)的物理量有磁通、磁動(dòng)勢(shì)、磁阻等，磁路與電路有某些相似之處：磁路中的磁通對(duì)應(yīng)電路中的電流；磁路中的磁動(dòng)勢(shì)對(duì)應(yīng)電路中的電動(dòng)勢(shì)；磁路中的磁阻對(duì)應(yīng)電路中的電阻。磁路中的由于磁導(dǎo)率是一個(gè)變量，所以磁阻也是變量，因此磁路歐姆定律遠(yuǎn)沒有電路歐姆定律應(yīng)用得那么廣泛，通常只用來定性地分析磁路。磁路中的主磁通原理通常用來分析工程實(shí)際中的磁路問題。項(xiàng)目導(dǎo)入

變壓器是一種既能變換電壓、又能變換電流、還能變換阻抗的重要電氣設(shè)備，在電力系統(tǒng)和電子電路中得到了廣泛的應(yīng)用。由于變壓器是依據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的，因此討論變壓器時(shí)，既會(huì)遇到電路問題，又會(huì)遇到磁路問題，其中磁路是掌握變壓器原理的基礎(chǔ)知識(shí)，也是后面學(xué)習(xí)電機(jī)、電器的理論基礎(chǔ)。項(xiàng)目導(dǎo)入

通過本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)以及對(duì)磁路、變壓器的認(rèn)識(shí)，讀者應(yīng)建立一些磁路的新概念和分析磁路的新方法，尤其在了解磁路的基礎(chǔ)上，對(duì)變壓器的基本結(jié)構(gòu)組成及工作原理進(jìn)行分析研究，對(duì)以應(yīng)對(duì)和解決磁路中存在的新問題。知識(shí)目標(biāo)

了解磁路的基本物理量，理解磁路歐姆定律，掌握鐵磁材料的磁性能以及分類、用途，了解鐵心損耗，理解和掌握主磁通原理。了解變壓器的基本結(jié)構(gòu)組成，理解變壓器的工作原理，熟悉變壓器的外特性及性能指標(biāo)；了解實(shí)際的常見變壓器的用途。技能目標(biāo)

掌握線圈參數(shù)的測(cè)試能力；學(xué)習(xí)和掌握單相變壓器的空載、短路的實(shí)驗(yàn)方法；理解并掌握變壓器同極性端的測(cè)試技能與判別方法。任務(wù)4.1

認(rèn)識(shí)鐵心線圈及磁路提出問題

什么是磁路？磁路與電路有什么相似和不同？你了解磁路的基本物理量的概念嗎？磁路歐姆定律和電路歐姆定律有何不同？鐵磁材料都有哪些磁性能？鐵磁材料在工程上的用途你掌握了嗎？鐵心損耗包括哪些？你能否用主磁通原理分析工程實(shí)際中的問題？

電流不僅具有熱效應(yīng)，同時(shí)還具有磁效應(yīng)?？招妮d流線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)較弱，不能滿足電工設(shè)備的需要，若在線圈中套入鐵心，則鐵心線圈就會(huì)獲得較強(qiáng)的磁場(chǎng)，從而滿足電工設(shè)備小電流、強(qiáng)磁場(chǎng)的要求。知識(shí)準(zhǔn)備4.1.1磁路的基本物理量

實(shí)際工程應(yīng)用中，僅能定性描述磁場(chǎng)和磁路情況，已經(jīng)滿足不了電工電子技術(shù)上的需求。因此，引入能夠定量反映磁場(chǎng)和磁路基本性質(zhì)與特征的以下幾個(gè)物理量很有必要。1.磁感應(yīng)強(qiáng)度

磁感應(yīng)強(qiáng)度是表征磁場(chǎng)中某點(diǎn)強(qiáng)弱和方向的物理量。用大寫字母“B”表示。B是矢量，B的方向就是置于磁場(chǎng)中該點(diǎn)小磁針N極的指向。勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，B的大小可用載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中所受到的電磁力來定義。即：上式中，電磁力F的單位是牛頓[N]、電流的單位是安培[A]、導(dǎo)體的有效長(zhǎng)度(與磁場(chǎng)方向相垂直方向的長(zhǎng)度投影)單位是米[m]時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的單位是特斯拉[T]。還有較小的單位是高斯［Gs］。二者之間的換算關(guān)系為：1T=104Gs2.磁通uiΦ磁通Φ

通過磁路橫截面的磁力線總量稱為磁通，用“Φ”來表示。單位是韋伯[Wb]。

均勻磁場(chǎng)中，磁通Φ等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直于磁場(chǎng)方向的面積S的乘積，即：

磁通是標(biāo)量。其大小反映了與磁場(chǎng)相垂直的某個(gè)截面上的磁場(chǎng)強(qiáng)弱情況。磁通的國(guó)際單位制中還有較小的單位稱為麥克斯韋[Mx]，韋伯和麥克斯韋之間的換算關(guān)系為：1Wb=108Mx3.磁場(chǎng)強(qiáng)度

磁場(chǎng)強(qiáng)度也是表征磁場(chǎng)中某點(diǎn)強(qiáng)弱和方向的物理量，用大寫字母“H”表示。H也是矢量，H的方向也是置于磁場(chǎng)中該點(diǎn)小磁針N極的指向。磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度有何區(qū)別和聯(lián)系？

磁感應(yīng)強(qiáng)度是描述磁路介質(zhì)的磁場(chǎng)某點(diǎn)強(qiáng)弱和方向的物理量，與介質(zhì)的導(dǎo)磁率有關(guān)；磁場(chǎng)強(qiáng)度是描述電流的磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量，與介質(zhì)的導(dǎo)磁率無關(guān)，它們之間的聯(lián)系為：

磁場(chǎng)強(qiáng)度H的單位有安每米和安每厘米，二者之間的換算關(guān)系為：1A/m=10-2A/cm

磁導(dǎo)率是反映自然界物質(zhì)導(dǎo)磁能力的物理量，用希臘字母“μ”表示。物質(zhì)的種類很多，且導(dǎo)磁能力也各不相同，為了有效地區(qū)別它們各自的導(dǎo)磁能力，我們引入一個(gè)參照標(biāo)準(zhǔn)—真空的磁導(dǎo)率μ0:

自然界中各種物質(zhì)的磁導(dǎo)率均與真空的磁導(dǎo)率相比，可得到不同的比值，我們把這個(gè)比值稱為相對(duì)磁導(dǎo)率，用“μr”表示，即：

顯然，相對(duì)磁導(dǎo)率無量綱，其值越大，表明該類物質(zhì)的導(dǎo)磁性能越好；反之，導(dǎo)磁性能越差。*磁導(dǎo)率μ

根據(jù)相對(duì)磁導(dǎo)率μr值的不同，自然界的物質(zhì)大致可分為兩大類：非磁性物質(zhì)

如空氣、塑料、銅、鋁、橡膠等。這些物質(zhì)的導(dǎo)磁能力很差，磁導(dǎo)率均與真空的磁導(dǎo)率非常接近，它們的相對(duì)磁導(dǎo)率均約等于1。非磁性物質(zhì)的磁導(dǎo)率可認(rèn)為是常量。

如鐵、鎳、鈷、鋼及其合金等。這些物質(zhì)的導(dǎo)磁能力非常強(qiáng)，其磁導(dǎo)率一般為真空的幾百、幾千乃至幾萬、幾十萬倍。如鑄鐵，其相對(duì)磁導(dǎo)率μr≈200～400；鑄鋼的相對(duì)磁導(dǎo)率μr≈500～2200；硅鋼的μr≈7000~10000；坡莫合金的μr≈20000~200000。顯然，鐵磁物質(zhì)的磁導(dǎo)率不是常量，而是一個(gè)范圍，即隨外部條件變化。鐵磁性物質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率大大于1。鐵磁性物質(zhì)4.1.2磁路歐姆定律

交流鐵芯線圈磁路通常由硅鋼片疊壓制成，導(dǎo)磁率很高。當(dāng)套在鐵芯上的線圈通電后，鐵芯迅速被磁化，成為一個(gè)人為集中的強(qiáng)磁場(chǎng)。uiΦ磁路部分電路部分交流鐵芯線圈示意圖

電流通過N匝線圈所形成的磁動(dòng)勢(shì)用Fm=NI表示，磁路對(duì)磁通所呈現(xiàn)的阻礙作用用磁阻Rm表示，磁動(dòng)勢(shì)、磁通和磁阻三者之間的關(guān)系可表述為：磁路歐姆定律

磁路歐姆定律中的磁阻Rm與磁導(dǎo)率μ有關(guān)，因此對(duì)鐵芯磁路來講是一個(gè)變量，定量計(jì)算很復(fù)雜，因此沒有電路歐姆定律應(yīng)用得那么廣泛，通常只用來定性分析磁路的情況。鐵磁材料內(nèi)部往往有相鄰的幾百個(gè)分子電流圈流向一致，這些分子電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)疊加起來，就形成了一個(gè)個(gè)天然的小磁性區(qū)域—磁疇。不同鐵磁物質(zhì)內(nèi)部磁疇的數(shù)量不同。通常情況下，鐵磁材料內(nèi)部的磁疇排列雜亂無章，其磁性相互抵消，因此對(duì)外不顯示磁性。

鐵磁材料之所以具有高導(dǎo)磁性。是因?yàn)樵谄鋬?nèi)部具有一種特殊的物質(zhì)結(jié)構(gòu)—磁疇。這些磁疇相當(dāng)于一個(gè)個(gè)小磁鐵。磁疇是怎么形成的？顯然，磁疇是由分子電流產(chǎn)生的。1.高導(dǎo)磁性有外磁場(chǎng)作用時(shí)磁疇在外界磁場(chǎng)的作用下，均發(fā)生歸順性轉(zhuǎn)向，使得鐵磁材料內(nèi)部形成一個(gè)很強(qiáng)的附加磁場(chǎng)。4.1.3鐵磁物質(zhì)的磁性能磁滯回線中H為零時(shí)B并不為零的現(xiàn)象說明鐵磁材料具有剩磁性。BH0cba起始磁化曲線oa段是線性段ab段是上升段bc段是磁化曲線的膝部C點(diǎn)以后是飽和段起始磁化曲線反映了什么？

起始磁化曲線的ab段反映了鐵磁材料的高導(dǎo)磁性；c點(diǎn)以后說明鐵磁材料具有磁飽和性。磁滯回線中B的變化總是落后于H的變化說明鐵磁材料具有磁滯性。鐵磁材料反復(fù)磁化一周所構(gòu)成的曲線稱為磁滯回線。2.鐵磁材料的磁飽和性、磁滯性和剩磁性軟磁材料具有磁導(dǎo)率很高、易磁化、易去磁的顯著特點(diǎn)，適用于制作各種電機(jī)、電器的鐵心。軟磁材料4.1.4鐵磁材料的分類和用途

鐵磁材料根據(jù)工程上用途的不同可以分為三大類：硬磁材料的磁導(dǎo)率不太高、但一經(jīng)磁化能保留很大剩磁且不易去磁，適用于制作各種永久磁體。硬磁材料矩磁材料磁導(dǎo)率極高、磁化過程中只有正、負(fù)兩個(gè)飽和點(diǎn)，適用于制作各類存儲(chǔ)器中記憶元件的磁芯。矩磁材料BH0軟磁性材料磁滯回線包圍的面積很小。BH0硬磁性材料磁滯回線包圍的面積很寬大。BH04.1.5鐵芯損耗

根據(jù)電流的熱效應(yīng)原理，渦流通過鐵芯時(shí)將使鐵芯發(fā)熱，顯然渦流增加設(shè)備絕緣設(shè)計(jì)的難度，渦流嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成設(shè)備的燒損。φ在交變磁場(chǎng)作用下，整塊鐵芯中產(chǎn)生的旋渦狀感應(yīng)電流稱為渦流。渦流對(duì)電氣設(shè)備有何影響？為減小渦流損耗，常用硅鋼片疊壓制成電機(jī)電器的鐵芯。1.磁滯損耗

鐵磁材料反復(fù)磁化時(shí)，內(nèi)部磁疇的極性取向隨著外磁場(chǎng)的交變來回翻轉(zhuǎn)，在翻轉(zhuǎn)的過程中，由于磁疇間相互摩擦而引起的能量損耗稱為磁滯損耗。磁滯損耗使鐵芯發(fā)熱。2.渦流損耗

主磁通原理告訴我們，只要外加電壓有效值及電源頻率不變，鐵芯中工作主磁通最大值Φm也將維持不變。4.1.6.主磁通原理uiΦ

對(duì)交流鐵芯線圈而言，設(shè)工作主磁通為：

可得：

交變磁通穿過線圈時(shí)，在線圈中感應(yīng)電壓，其值為：主磁通原理例分析某含有氣隙的鐵芯線圈，線圈兩端加有效值為U的交流電壓，當(dāng)氣隙增大時(shí)，鐵芯中的主磁通是增大還是減?。烤€圈中的電流如何變化？氣隙增大時(shí)，鐵芯磁路中的磁阻增加，但由于電源電壓效值為U和頻率f并無改變，根據(jù)主磁通原理可知，鐵芯磁路中的工作主磁通Φ并不發(fā)生改變。根據(jù)磁路歐姆定律：

磁通不變，則上式中的比值也應(yīng)不變。因此，當(dāng)磁阻Rm增大時(shí)，線圈中通過的電流必定增大。例分析一個(gè)交流電磁鐵，因出現(xiàn)機(jī)械故障，造成通電后銜鐵不能吸合，結(jié)果把線圈燒壞，試分析其原因。電磁鐵線圈中的額定電流是根據(jù)吸合后的電流限值設(shè)定的。當(dāng)通電后不能吸合時(shí)，由于鐵芯和銜鐵之間存有一定的氣隙，造成鐵芯磁路中的磁阻大大增加。民主磁通原理可知，此時(shí)鐵芯磁路中的工作主磁通Φ并不發(fā)生改變。若要滿足磁路歐姆定律：就必須增大線圈中的電流，而且氣隙雖小，但磁阻遠(yuǎn)大于鐵芯中的磁阻，此時(shí)線圈電流將是額定電流的許多倍，從而造成線圈燒毀。你能說出根據(jù)導(dǎo)磁性能的不同自然界中物質(zhì)的分類嗎？你會(huì)做嗎？您能很快說出磁場(chǎng)幾個(gè)物理量的單位嗎？能否說出B和H的區(qū)別和聯(lián)系？

磁通Φ、導(dǎo)磁率μ、磁感應(yīng)強(qiáng)度B和磁場(chǎng)強(qiáng)度H分別表征了磁路的哪些特征？

鐵磁物質(zhì)具有哪些磁性能？鐵芯中存在哪些損耗？銅和鋁能被磁化嗎？檢驗(yàn)學(xué)習(xí)結(jié)果根據(jù)工程上用途的不同？鐵磁性材料可分為幾類？能否說出它們的特點(diǎn)和用途？中國(guó)磁性材料從大國(guó)走向強(qiáng)國(guó)

磁性材料是指由過渡元素鐵、鈷、鎳及其合金等能夠直接或間接產(chǎn)生磁性的物，在當(dāng)前的信息時(shí)代所占的地位越來越重要。

目前磁性材料處于快速成長(zhǎng)階段，行業(yè)盈利能力等方面呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，潛在進(jìn)入企業(yè)不斷增加，且市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇。磁性材料的科研水平和產(chǎn)業(yè)化程度是衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)、科技和國(guó)防的重要標(biāo)志，同樣隨著應(yīng)用市場(chǎng)不斷的開拓發(fā)展，也為中國(guó)磁性材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了更多的新機(jī)遇。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，全國(guó)有釹鐵硼企業(yè)200余家，永磁鐵氧體企業(yè)340余家，軟磁鐵氧體企業(yè)約250余家，金屬磁粉、磁芯材料企業(yè)約50加，非晶軟磁合金材料企業(yè)約有70多家。顯然，我國(guó)磁性材料工業(yè)在產(chǎn)量上已經(jīng)初具規(guī)模。

由于豐富的原料資源、廉價(jià)的勞動(dòng)力和巨大的應(yīng)用市場(chǎng)，釹鐵硼磁體在中國(guó)發(fā)展有諸多優(yōu)勢(shì)。隨著專利失效期的來臨，"十五"期間我國(guó)磁性材料將得以較大發(fā)展是肯定的。除中低檔產(chǎn)品穩(wěn)步占領(lǐng)市場(chǎng)外，重點(diǎn)發(fā)展高檔產(chǎn)品，材料性能達(dá)到N45、N38H和N32H，總產(chǎn)量將達(dá)到10000噸。可以斷言：21世紀(jì)中國(guó)磁體產(chǎn)業(yè)將從磁性材料大國(guó)成為世界磁性材料強(qiáng)國(guó)。拓展閱讀

能夠結(jié)合國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展了解行業(yè)對(duì)專業(yè)人才的需求，樹立遠(yuǎn)大理想和愛國(guó)主義情懷，提升學(xué)習(xí)者的責(zé)任感和使命感；具備知難而進(jìn)的意志和毅力；具備吃苦耐勞、不怕困難、勇于挑戰(zhàn)自我的精神。任務(wù)4.2

認(rèn)識(shí)變壓器提出問題變壓器屬于什么性質(zhì)的電器？你理解和掌握變壓器的結(jié)構(gòu)原理嗎？變壓器的變換電壓作用如何理解？變壓器的變換電流作用你理解嗎？變壓器變換阻抗的作用呢？你對(duì)變壓器的外特性與性能指標(biāo)有多少了解？

變壓器是一種靜止的電器設(shè)備，它依靠電磁感應(yīng)原理，將一種電壓、電流的交流電能轉(zhuǎn)換成同頻率的另一種電壓、電流的電能。眾所周知，輸送一定的電能時(shí)，輸電線路的電壓越高，線路中的電流和相應(yīng)的損耗就越小，為此，交流發(fā)電機(jī)的出口電壓需要通過升壓變壓器才能經(jīng)高壓輸電線將電能經(jīng)濟(jì)地送到用電地區(qū)；送到用電地區(qū)的高壓電又需經(jīng)過變壓器降為用戶所需的電壓，供各種動(dòng)力和照明設(shè)備安全而方便地使用。知識(shí)準(zhǔn)備4.2.1變壓器的基本結(jié)構(gòu)u1i10XAΦN1N2u20axS用硅鋼片疊壓制成的變壓器鐵芯。與電源相接的一次側(cè)繞組。|ZL|與負(fù)載相接的二次側(cè)繞組。

變壓器的主體結(jié)構(gòu)是由鐵芯和繞組兩大部分構(gòu)成的。變壓器的繞組與繞組之間、繞組與鐵芯之間均相互絕緣。u20XAaxS|ZL|4.2.2變壓器的工作原理u1i10ΦN1N21.變壓器的空載運(yùn)行與變換電壓的作用

交變的磁通穿過N1和N2時(shí)，分別在兩個(gè)線圈中感應(yīng)電壓：

計(jì)算它們的比值：有：

顯然，改變線圈繞組的匝數(shù)即可實(shí)現(xiàn)電壓的變換。且k>1時(shí)為為降壓變壓器；k<1時(shí)為升壓變壓器。變壓比，簡(jiǎn)稱變比XA|ZL|axN2SN1u2u1i1Φ2.變壓器的負(fù)載運(yùn)行與變換電流的作用變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)，一次側(cè)電流由i0變?yōu)閕1，二次側(cè)產(chǎn)生負(fù)載電流i2，而電壓u20相應(yīng)變?yōu)閡2。

變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)，二次側(cè)電流i2產(chǎn)生副邊磁動(dòng)勢(shì)I2N2，該磁動(dòng)勢(shì)對(duì)I0N1起削弱作用。i2

根據(jù)主磁通原理，只要電源電壓和頻率不變，鐵芯中的工作主磁通Φ的數(shù)值將維持不變。因此，原邊電流i0相應(yīng)增大為i1，原邊磁動(dòng)勢(shì)也增大為I1N1，增大的部分恰好與二次側(cè)磁動(dòng)勢(shì)相平衡。此時(shí)的磁動(dòng)勢(shì)方程式為：

磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式告訴我們：變壓器二次測(cè)電流i2的大小是由負(fù)載決定的，但二次側(cè)的能量來源于一次側(cè)，兩側(cè)電路并沒有直接的電的聯(lián)系，而是通過磁耦合把能量從原邊傳遞到副邊。

由上式可得：

變壓器鐵芯的導(dǎo)磁率很高，因此滿足工作主磁通需要的磁動(dòng)勢(shì)I0N1很小，和I1N1相比可忽略不計(jì)，因此磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式可改為：

變壓器在能量傳遞的過程中損耗很小，因此一次側(cè)和二次側(cè)的容量近似相等，有：變流比能量傳遞過程中，變壓器在變換電壓的同時(shí)也變換了電流。3.變壓器的變換阻抗作用XA|ZL|axN2SN1u2u1i1Φi2

設(shè)變壓器副邊所接負(fù)載為|ZL|，原邊等效輸入阻抗為|Z1|，則有：將變壓器的變壓比公式和變流比公式代入上式得：

上式告訴我們：只要改變變壓器的匝數(shù)比，即可獲得合適的二次側(cè)對(duì)一次側(cè)的反射阻抗|Z1|。式中k2稱為負(fù)載阻抗折算到一次側(cè)時(shí)的變換系數(shù)。已知某收音機(jī)輸出變壓器的原邊匝數(shù)為600，副邊匝數(shù)為30，原邊原來接有16Ω的揚(yáng)聲器?，F(xiàn)因故要改接成4Ω揚(yáng)聲器，問輸出變壓器的匝數(shù)N2應(yīng)改為多少？例解收音機(jī)電路中，輸出變壓器所起的作用是：讓揚(yáng)聲器阻抗與晶體管的輸出端阻抗匹配，以使負(fù)荷上獲得最大功率，從而驅(qū)動(dòng)喇叭振動(dòng)發(fā)出聲音。收音機(jī)原阻抗變換系數(shù)為：反射阻抗：改換成4Ω揚(yáng)聲器后：設(shè)交流信號(hào)源電壓U=100V，內(nèi)阻R0=800Ω，負(fù)載RL=8Ω。(1)將負(fù)載直接接至信號(hào)源，負(fù)載獲得多大功率？(2)經(jīng)變壓器阻抗匹配，求負(fù)載獲得的最大功率是多少？此時(shí)變壓器變比是多少？例解負(fù)載直接與信號(hào)源相接時(shí)，負(fù)載上獲得的功率為：

阻抗匹配時(shí)，負(fù)載折算到原繞組的反射阻抗等于800Ω。因此負(fù)載上獲得的最大功率為：變壓器的變比為：

變壓器輸出電壓u2隨負(fù)載電流i2變化的關(guān)系稱為它的外特性，即：u2U2Ni2I2N0cos(-φ2)=0.8超前cosφ2=1cosφ2=0.8滯后4.2.3變壓器的外特性u(píng)2＝f（i2）外特性可用右圖所示曲線描述。(1)負(fù)載為純電阻性質(zhì)時(shí)，cosφ=1，輸出電壓u2隨負(fù)載電流i2的增加略有下降；

結(jié)論負(fù)載的功率因數(shù)對(duì)變壓器的外特性影響很大。(2)負(fù)載為感性時(shí)，u2隨i2的增加下降的程度加大；(3)負(fù)載為容性時(shí)，輸出特性曲線呈上翹狀態(tài)，說明u2隨

i2的增加反而加大。

變壓器外特性變化的程度，可以用電壓調(diào)整率ΔU%來表示。電壓調(diào)整率定義為：變壓器由空載到額定I2N滿載時(shí)，副邊輸出電壓u2的變化程度。2.電壓調(diào)整率

電壓調(diào)整率反映了變壓器運(yùn)行時(shí)輸出電壓的穩(wěn)定性，是變壓器的主要性能指標(biāo)之一。3.變壓器的損耗和效率變壓器的損耗有鐵耗和銅耗：

變壓器工作時(shí)由于主磁通不變，因此鐵損耗也基本維持不變，通常稱鐵耗為不變損耗；銅耗隨負(fù)載電流變化，稱為可變損耗。

變壓器的效率是指變壓器的輸出功率P2與輸入功率P1的比值，通常百分?jǐn)?shù)表示，即：

變壓器沒有旋轉(zhuǎn)部分，因此效率比較高。控制裝置中的小型電源變壓器的效率通常在80%以上；電力變壓器的效率一般可達(dá)95%以上。

變壓器在運(yùn)行中需注意，并非運(yùn)行在額定負(fù)載時(shí)效率最高。實(shí)踐證明，變壓器所帶負(fù)載為滿載的70%左右時(shí)效率最高。因此，應(yīng)根據(jù)負(fù)載情況采用最好的運(yùn)行方式。譬如控制變壓器運(yùn)行臺(tái)數(shù)，投入適當(dāng)容量的變壓器等，以使變壓器能夠處在高效率情況下運(yùn)行。變壓器能否變換直流電壓？為什么？你會(huì)做嗎？已知變壓器UIN=220V，為使鐵心不致飽和，規(guī)定Φm≤0.001Wb，問變壓器原線圈至少應(yīng)繞多少匝？

欲制作一個(gè)220/110V的小型變壓器，能否原邊繞2匝，副邊繞1匝？為什么？

若不慎將額定值110/36V的小容量變壓器原邊接到110V直流電源上，副邊會(huì)產(chǎn)生什么情況？原邊呢？思考與問題一個(gè)交流電磁鐵，額定值為工頻電220V，現(xiàn)不慎接在了220V的直流電源上，問會(huì)不會(huì)燒壞？為什么？任務(wù)4.3

實(shí)際工程中的常見變壓器提出問題你了解電力變壓器對(duì)電能的經(jīng)濟(jì)傳輸、合理分配和安全使用的重要意義嗎？自耦變壓器與普通變壓器結(jié)構(gòu)原理上有何不同？電焊變壓器在使用時(shí)應(yīng)注意哪些？?jī)x用互感器通常用在哪些場(chǎng)合？使用中應(yīng)注意什么？

工程實(shí)際中變壓器有許多種類。按用途分有電力變壓器、試驗(yàn)變壓器、儀用變壓器、特殊用途變壓器；按相數(shù)可分為單相變壓器、三相變壓器；按繞組形式可分為雙繞組變壓器、三繞組變壓器；按鐵心形式可分為芯式變壓器、殼式變壓器；按冷卻方式可分有干式變壓器、油浸式變壓器等等。本任務(wù)主要介紹電力變壓器、自耦變壓器、電焊變壓器和儀用互感器知識(shí)準(zhǔn)備4.3.1電力變壓器電力變壓器主要也是由鐵芯和繞組兩大部分構(gòu)成，另外加上一些外部輔助和保護(hù)設(shè)備。電力變壓器的用途首先，目前使用的電能，主要是火電廠和水電站的交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的。受絕緣水平的限制，發(fā)電機(jī)出口電壓一般不太高，因此無法將電能輸送到遠(yuǎn)處。利用變壓器變換電壓的作用，將發(fā)電機(jī)出口電壓升高至幾十千伏或幾百千伏，以降低輸送電流。例如，將輸電電壓升高到110kV時(shí)，可以把5萬千瓦的功率送到50～150km以外的地方去；若將輸電電壓升高到220kV，則可把10萬～20萬千瓦的功率送到200～300km的地方去。

目前，我國(guó)遠(yuǎn)距離交流輸電電壓有35kV、110kV、220kV、550kV等幾個(gè)等級(jí)，國(guó)際上正在實(shí)驗(yàn)的交流最高輸電電壓是1000kV。其次，發(fā)電廠傳輸出來的高電壓是不可能直接用于電氣設(shè)備的。一方面用電設(shè)備的絕緣材料不可能具備如此高的耐壓等級(jí)，另一方面使用也不安全。所以需要利用電力變壓器將高電壓變換為用戶所需要的低壓配電值，滿足各類用戶對(duì)不同電壓的需求才行。通常，電能從發(fā)電廠到用戶的整個(gè)輸送過程中，需要經(jīng)過3～5次的電壓變換。

電力系統(tǒng)中，電力變壓器的應(yīng)用十分廣泛，電力變壓器對(duì)電能的經(jīng)濟(jì)傳輸，合理分配和安全使用也都具有十分重要的意義。定義：把普通雙繞組變壓器的高壓側(cè)繞組和低壓側(cè)繞組相串聯(lián)，即可構(gòu)成一臺(tái)自耦變壓器，如下圖所示。連成自耦變壓器實(shí)際自耦變壓器4.3.2自耦變壓器(自耦調(diào)壓器)

實(shí)際應(yīng)用中，自耦變壓器只用一個(gè)繞組，原繞組匝數(shù)較多，原繞組的一部分兼作副繞組。兩者之間不僅有磁的耦合，而且還有電的直接聯(lián)系。普通雙繞組變壓器AXaxN1N2AN1XaxN2AXaxN1N2u1u2

自耦變壓器的工作原理和普通雙繞組變壓器相同。因此，其變比公式與雙繞組變壓器一樣，即：實(shí)驗(yàn)室中單相調(diào)壓器結(jié)構(gòu)原理圖實(shí)驗(yàn)室中單相和三相調(diào)壓器的實(shí)物圖優(yōu)點(diǎn)：額定容量相同時(shí)，自耦變壓器與雙繞組變壓器相比，其單位容量所消耗的材料少、變壓器的體種小、造價(jià)低，而且銅耗和鐵耗都小，因而效率較高。自耦調(diào)壓器的特點(diǎn)缺點(diǎn)：由于原、副邊共用一個(gè)繞組，因此當(dāng)高壓側(cè)遭受過電壓時(shí)，會(huì)波及低壓側(cè)，為避免危險(xiǎn)，需在自耦變壓器的原、副邊都裝設(shè)避雷器。結(jié)論自耦調(diào)壓器不能當(dāng)作安全變壓器來使用。4.3.3電焊變壓器

電焊變壓器是專供電焊機(jī)使用的特殊變壓器。工廠和施工工地廣泛使用的交流電焊機(jī)就是由一個(gè)電焊變壓器和一個(gè)可變電抗器構(gòu)成的。其中電焊變壓器是一個(gè)降壓變壓器。u1u260～70