第04章(磁路與變壓器)

1、第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1了解鐵磁材料的特性，掌握磁路及磁路定律；了解鐵磁材料的特性，掌握磁路及磁路定律；2. 了解交流鐵心線圈的概念了解交流鐵心線圈的概念,能分析交流鐵心線圈電路；能分析交流鐵心線圈電路；3掌握變壓器的用途、基本結(jié)構(gòu)、變壓比及變流比；掌握變壓器的用途、基本結(jié)構(gòu)、變壓比及變流比；4. 理解變壓器的額定值、外特性、損耗及效率；理解變壓器的額定值、外特性、損耗及效率；5. 區(qū)分自耦變壓器、電壓互感器和電流互感器工作原理的異區(qū)分自耦變壓器、電壓互感器和電流互感器工作原理的異同，了解使用注意事項(xiàng)；同，了解使用注意事項(xiàng)；6. 理解電焊變壓器結(jié)構(gòu)及工作特點(diǎn)；理

2、解電焊變壓器結(jié)構(gòu)及工作特點(diǎn)；7. 理解三相電力變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，了解其銘牌；理解三相電力變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，了解其銘牌；8. 了解小功率電源變壓器和電磁鐵。了解小功率電源變壓器和電磁鐵。第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器第一節(jié)第一節(jié) 磁路的基本知識(shí)磁路的基本知識(shí)第二節(jié)第二節(jié) 交流鐵心線圈電路交流鐵心線圈電路第三節(jié)變壓器的分類(lèi)、用途、結(jié)構(gòu)和工作原理第三節(jié)變壓器的分類(lèi)、用途、結(jié)構(gòu)和工作原理第四節(jié)變壓器的運(yùn)行特性和額定值第四節(jié)變壓器的運(yùn)行特性和額定值第五節(jié)常用變壓器和電磁鐵第五節(jié)常用變壓器和電磁鐵實(shí)踐應(yīng)用實(shí)踐應(yīng)用本章小結(jié)本章小結(jié)返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器一、磁場(chǎng)的基本物理量及基

3、本定律一、磁場(chǎng)的基本物理量及基本定律二、鐵磁材料二、鐵磁材料三、磁路及磁路定律三、磁路及磁路定律第一節(jié)第一節(jié) 磁路的基本知識(shí)磁路的基本知識(shí)返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器一、磁場(chǎng)的基本物理量及基本定律一、磁場(chǎng)的基本物理量及基本定律表示磁場(chǎng)特性的基本物理量是磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通、磁場(chǎng)強(qiáng)度和表示磁場(chǎng)特性的基本物理量是磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通、磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁導(dǎo)率。磁導(dǎo)率。(1) 磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度是表示磁場(chǎng)內(nèi)某點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)弱（磁力線的多少）磁感應(yīng)強(qiáng)度是表示磁場(chǎng)內(nèi)某點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)弱（磁力線的多少）及方向（磁力線的方向）的物理量。磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為及方向（磁力線的方向）的物理量。磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為

4、 式中：式中：F是電磁力；是電磁力；l是導(dǎo)體的長(zhǎng)度；是通過(guò)磁體的電流。磁是導(dǎo)體的長(zhǎng)度；是通過(guò)磁體的電流。磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向可由右手螺旋定律確定。磁感應(yīng)強(qiáng)度的國(guó)際感應(yīng)強(qiáng)度的方向可由右手螺旋定律確定。磁感應(yīng)強(qiáng)度的國(guó)際單位為（特單位為（特斯拉斯拉）。）。(2) 磁通磁通磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直于磁場(chǎng)方向的面積與垂直于磁場(chǎng)方向的面積S的乘積，稱(chēng)為通過(guò)該的乘積，稱(chēng)為通過(guò)該面積的磁通面積的磁通 。 = B SFBI l第一節(jié)第一節(jié) 磁路的基本知識(shí)磁路的基本知識(shí)返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器 (3) 磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率是描述介質(zhì)導(dǎo)磁能力的物理量。線圈內(nèi)部磁導(dǎo)率是描述介質(zhì)導(dǎo)磁能力的物理量。線

5、圈內(nèi)部點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度可表示為點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度可表示為由由lx表示表示X點(diǎn)磁力線的長(zhǎng)度?？梢?jiàn)，某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)點(diǎn)磁力線的長(zhǎng)度?？梢?jiàn)，某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與磁導(dǎo)率度的大小與磁導(dǎo)率、電流大小、線圈匝數(shù)、及該、電流大小、線圈匝數(shù)、及該點(diǎn)的位置有關(guān)。磁導(dǎo)率的單位是亨點(diǎn)的位置有關(guān)。磁導(dǎo)率的單位是亨/米（米（H/m）。）。 (4)磁場(chǎng)強(qiáng)度磁場(chǎng)強(qiáng)度磁場(chǎng)強(qiáng)度為磁場(chǎng)中某一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與該點(diǎn)介磁場(chǎng)強(qiáng)度為磁場(chǎng)中某一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與該點(diǎn)介質(zhì)磁導(dǎo)率的比值，即：質(zhì)磁導(dǎo)率的比值，即：xNIBxlxBH第一節(jié)第一節(jié) 磁路的基本知識(shí)磁路的基本知識(shí)返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器二、二、鐵磁材料鐵磁材料磁性材料的相對(duì)磁導(dǎo)

6、率很大，具有高導(dǎo)率、磁飽和以及磁磁性材料的相對(duì)磁導(dǎo)率很大，具有高導(dǎo)率、磁飽和以及磁滯等性能滯等性能 （）高磁導(dǎo)性（）高磁導(dǎo)性 鐵磁性材料的磁導(dǎo)率很高，在外磁場(chǎng)的作用下，其內(nèi)部的鐵磁性材料的磁導(dǎo)率很高，在外磁場(chǎng)的作用下，其內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度大大增強(qiáng)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為磁化。磁感應(yīng)強(qiáng)度大大增強(qiáng)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為磁化。（）飽和性（）飽和性飽和性體現(xiàn)在因磁化產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度不會(huì)隨外磁場(chǎng)的增飽和性體現(xiàn)在因磁化產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度不會(huì)隨外磁場(chǎng)的增強(qiáng)而無(wú)限增強(qiáng)。強(qiáng)而無(wú)限增強(qiáng)。（）磁滯性（）磁滯性磁滯性表現(xiàn)在鐵磁材料在交流磁場(chǎng)中反復(fù)被磁化時(shí)，磁感磁滯性表現(xiàn)在鐵磁材料在交流磁場(chǎng)中反復(fù)被磁化時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化滯后于磁場(chǎng)強(qiáng)度的變

7、化。應(yīng)強(qiáng)度的變化滯后于磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化。 第一節(jié)第一節(jié) 磁路的基本知識(shí)磁路的基本知識(shí)返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器三、磁路及磁路定律三、磁路及磁路定律 磁路就是磁通的路徑。磁路實(shí)質(zhì)上就是局限在一定路徑內(nèi)的磁場(chǎng)。磁路就是磁通的路徑。磁路實(shí)質(zhì)上就是局限在一定路徑內(nèi)的磁場(chǎng)。當(dāng)線圈中有電流流過(guò)時(shí)，產(chǎn)生的磁通絕大部分集中在鐵心上，沿鐵當(dāng)線圈中有電流流過(guò)時(shí)，產(chǎn)生的磁通絕大部分集中在鐵心上，沿鐵心而閉合，這部分磁通稱(chēng)為主磁通，用心而閉合，這部分磁通稱(chēng)為主磁通，用 表示。只有一部分磁通沿表示。只有一部分磁通沿鐵心以外的空間而閉合，這稱(chēng)為漏磁通，用鐵心以外的空間而閉合，這稱(chēng)為漏磁通，用 表示。由于

8、表示。由于 很小，很小，在工程上常將它忽略不計(jì)。主磁通所通過(guò)的閉合路徑稱(chēng)為磁路。在工程上常將它忽略不計(jì)。主磁通所通過(guò)的閉合路徑稱(chēng)為磁路。圖圖中是幾種常見(jiàn)電工設(shè)備的磁路。中是幾種常見(jiàn)電工設(shè)備的磁路。 兩種常用電工設(shè)備的磁路兩種常用電工設(shè)備的磁路第一節(jié)第一節(jié) 磁路的基本知識(shí)磁路的基本知識(shí)返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器三、磁路及磁路定律三、磁路及磁路定律（）磁路的歐姆定律（）磁路的歐姆定律下圖為繞有線圈的鐵心，當(dāng)線圈電流為時(shí)，在鐵下圖為繞有線圈的鐵心，當(dāng)線圈電流為時(shí)，在鐵心中就會(huì)有磁通通過(guò)。心中就會(huì)有磁通通過(guò)。上式在形式上與電路的歐姆定律相似，故也稱(chēng)為磁路的上式在形式上與電路的歐姆定

9、律相似，故也稱(chēng)為磁路的歐姆定律。歐姆定律。 I ,NIBHl由 ,BNIHlllA得到NIFRlmA第一節(jié)第一節(jié) 磁路的基本知識(shí)磁路的基本知識(shí)返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器一、一、直流鐵心線圈直流鐵心線圈將線圈繞制在鐵心上便構(gòu)成了鐵心線圈。鐵心線將線圈繞制在鐵心上便構(gòu)成了鐵心線圈。鐵心線圈根據(jù)所接的電源不同，可分為直流鐵心線圈和交流圈根據(jù)所接的電源不同，可分為直流鐵心線圈和交流鐵心線圈兩類(lèi)。它的磁路即為直流磁路和交流磁路鐵心線圈兩類(lèi)。它的磁路即為直流磁路和交流磁路。在線圈中通入直流電流后，磁路中產(chǎn)生的磁通是恒定在線圈中通入直流電流后，磁路中產(chǎn)生的磁通是恒定的，因此在線圈和鐵心中

10、不會(huì)感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)來(lái)。的，因此在線圈和鐵心中不會(huì)感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)來(lái)。 二、二、交流鐵心線圈交流鐵心線圈將交流鐵心線圈接交流電源，線圈中通過(guò)交流電將交流鐵心線圈接交流電源，線圈中通過(guò)交流電流，產(chǎn)生交變磁通，并在鐵心和線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)流，產(chǎn)生交變磁通，并在鐵心和線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。勢(shì)。 第二節(jié)交流鐵心線圈電路第二節(jié)交流鐵心線圈電路返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器一、變壓器的分類(lèi)與用途一、變壓器的分類(lèi)與用途二、變壓器的結(jié)構(gòu)二、變壓器的結(jié)構(gòu)三、變壓器的工作原理三、變壓器的工作原理第三節(jié)變壓器的分類(lèi)、用途、結(jié)構(gòu)及工作原理第三節(jié)變壓器的分類(lèi)、用途、結(jié)構(gòu)及工作原理返回返回第四章第四章 磁路與變壓

11、器磁路與變壓器一、變壓器的分類(lèi)與用途一、變壓器的分類(lèi)與用途變壓器按其用途不同可分為電力變壓器和特殊變壓器按其用途不同可分為電力變壓器和特殊變壓器兩大類(lèi)。應(yīng)用于電力系統(tǒng)變配電的變壓器稱(chēng)變壓器兩大類(lèi)。應(yīng)用于電力系統(tǒng)變配電的變壓器稱(chēng)為電力變壓器，常見(jiàn)的升壓變壓器、降壓變壓器和為電力變壓器，常見(jiàn)的升壓變壓器、降壓變壓器和配電變壓器等。如針對(duì)某種特殊需要而制造的變壓配電變壓器等。如針對(duì)某種特殊需要而制造的變壓器，稱(chēng)為特殊變壓器。如整流變壓器、自耦變壓器、器，稱(chēng)為特殊變壓器。如整流變壓器、自耦變壓器、音頻變壓器等。音頻變壓器等。此外，根據(jù)變壓器的鐵心結(jié)構(gòu)，可以分為殼式此外，根據(jù)變壓器的鐵心結(jié)構(gòu)，可以分為殼

12、式和心式兩種；根據(jù)電源的相數(shù)可以分為單相和三相和心式兩種；根據(jù)電源的相數(shù)可以分為單相和三相變壓器；按冷卻方式可分為油冷變壓器和空氣變壓變壓器；按冷卻方式可分為油冷變壓器和空氣變壓器等。器等。 上述各種變壓器有不同的用途，但其作用上述各種變壓器有不同的用途，但其作用都是可以改變交流電壓、交流電流、交換阻抗以及都是可以改變交流電壓、交流電流、交換阻抗以及改變相位等。改變相位等。第三節(jié)變壓器的分類(lèi)、用途、結(jié)構(gòu)及工作原理第三節(jié)變壓器的分類(lèi)、用途、結(jié)構(gòu)及工作原理返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器一、變壓器的分類(lèi)與用途一、變壓器的分類(lèi)與用途如圖是幾種變壓器的實(shí)物圖。如圖是幾種變壓器的實(shí)物圖。（

13、a） 油浸式電力變壓器油浸式電力變壓器 （b）包封線圈干式變壓器）包封線圈干式變壓器 (c) 音頻環(huán)形變壓器音頻環(huán)形變壓器 （d） 電源變壓器電源變壓器 第三節(jié)變壓器的分類(lèi)、用途、結(jié)構(gòu)及工作原理第三節(jié)變壓器的分類(lèi)、用途、結(jié)構(gòu)及工作原理返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器二、變壓器的結(jié)構(gòu)二、變壓器的結(jié)構(gòu)各類(lèi)變壓器的基本結(jié)構(gòu)是相同的，其主要部分是由鐵心各類(lèi)變壓器的基本結(jié)構(gòu)是相同的，其主要部分是由鐵心和繞組等組成。根據(jù)鐵心結(jié)構(gòu)的不同，可分為心式與殼式兩和繞組等組成。根據(jù)鐵心結(jié)構(gòu)的不同，可分為心式與殼式兩種，如下圖所示。心式鐵心變壓器的繞組套在鐵心柱上，繞種，如下圖所示。心式鐵心變壓器的繞組

14、套在鐵心柱上，繞組的裝配和絕緣都比較方便，多用于容量較大的變壓器。殼組的裝配和絕緣都比較方便，多用于容量較大的變壓器。殼式鐵心變壓器具有分支的磁路，鐵心把繞組包圍在中間，故式鐵心變壓器具有分支的磁路，鐵心把繞組包圍在中間，故不要專(zhuān)門(mén)的變壓器外殼，它的制造工藝較復(fù)雜，常用于小容不要專(zhuān)門(mén)的變壓器外殼，它的制造工藝較復(fù)雜，常用于小容量的變壓器。鐵心構(gòu)成變壓器的磁路部分。為了減少鐵心中量的變壓器。鐵心構(gòu)成變壓器的磁路部分。為了減少鐵心中的磁滯和渦流損耗，鐵心采用的磁滯和渦流損耗，鐵心采用0.350.5mm厚的硅鋼片疊厚的硅鋼片疊成，疊裝之前，硅鋼片上還需涂一層絕緣漆。在疊片時(shí)一般成，疊裝之前，硅鋼片上

15、還需涂一層絕緣漆。在疊片時(shí)一般采用交錯(cuò)疊裝方式，這樣可以降低磁路的磁阻，減少勵(lì)磁電采用交錯(cuò)疊裝方式，這樣可以降低磁路的磁阻，減少勵(lì)磁電流。流。第三節(jié)變壓器的分類(lèi)、用途、結(jié)構(gòu)及工作原理第三節(jié)變壓器的分類(lèi)、用途、結(jié)構(gòu)及工作原理返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器三、變壓器的工作原理三、變壓器的工作原理l（1）變壓器空載運(yùn)行）變壓器空載運(yùn)行若變壓器一次繞組接交流電壓，而二次繞組開(kāi)路，稱(chēng)為變?nèi)糇儔浩饕淮卫@組接交流電壓，而二次繞組開(kāi)路，稱(chēng)為變壓器的空載運(yùn)行。如下圖所示，在的作用下，原繞組有電壓器的空載運(yùn)行。如下圖所示，在的作用下，原繞組有電流流 通過(guò)，這個(gè)電流稱(chēng)為空載電流，或勵(lì)磁電流。通過(guò)，這

16、個(gè)電流稱(chēng)為空載電流，或勵(lì)磁電流。1U0i1i 第三節(jié)變壓器的分類(lèi)、用途、結(jié)構(gòu)及工作原理第三節(jié)變壓器的分類(lèi)、用途、結(jié)構(gòu)及工作原理返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器三、變壓器的工作原理三、變壓器的工作原理l（1）變壓器的空載運(yùn)行）變壓器的空載運(yùn)行根據(jù)圖示參考方向，忽略原繞組的電阻以及漏磁通的影響，根據(jù)圖示參考方向，忽略原繞組的電阻以及漏磁通的影響，可得可得 由于變壓器空載，其副繞組端的空載端電壓由于變壓器空載，其副繞組端的空載端電壓 由此可以推出變壓器的電壓變換關(guān)系為由此可以推出變壓器的電壓變換關(guān)系為 為變壓器的變壓比。為變壓器的變壓比。11deNdt22deNdt11ueu =e22

17、111222UENKUENK第三節(jié)變壓器的分類(lèi)、用途、結(jié)構(gòu)及工作原理第三節(jié)變壓器的分類(lèi)、用途、結(jié)構(gòu)及工作原理返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器三、變壓器的工作原理三、變壓器的工作原理l（2）變壓器的負(fù)載運(yùn)行）變壓器的負(fù)載運(yùn)行 變壓器原繞組接電源，副繞組接負(fù)載變壓器原繞組接電源，副繞組接負(fù)載 ，變壓器向負(fù)載供電，變壓器向負(fù)載供電，這稱(chēng)為變壓器的負(fù)載運(yùn)行。如下圖所示。圖中各量的參考方這稱(chēng)為變壓器的負(fù)載運(yùn)行。如下圖所示。圖中各量的參考方向各為相關(guān)聯(lián)的參考方向。向各為相關(guān)聯(lián)的參考方向。 空載時(shí)主磁通由磁動(dòng)勢(shì)空載時(shí)主磁通由磁動(dòng)勢(shì) 決定。忽略直流電阻和漏磁通的決定。忽略直流電阻和漏磁通的影響，

18、當(dāng)外加電壓影響，當(dāng)外加電壓 一定時(shí)，不論空載或有載，鐵心中的主一定時(shí)，不論空載或有載，鐵心中的主磁通磁通 不變，所以磁動(dòng)勢(shì)應(yīng)近似相等，即不變，所以磁動(dòng)勢(shì)應(yīng)近似相等，即 ZL.N I1 01um.1 12 21 0N IN IN I第三節(jié)變壓器的分類(lèi)、用途、結(jié)構(gòu)及工作原理第三節(jié)變壓器的分類(lèi)、用途、結(jié)構(gòu)及工作原理返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器三、變壓器的工作原理三、變壓器的工作原理l（2）變壓器的負(fù)載運(yùn)行）變壓器的負(fù)載運(yùn)行空載時(shí)，很小，可忽略不計(jì)，則空載時(shí)，很小，可忽略不計(jì)，則由上式可知，與的相位相反。它們的數(shù)值關(guān)系為由上式可知，與的相位相反。它們的數(shù)值關(guān)系為即變壓器有電流變換作用

19、。即變壓器有電流變換作用。.1 12 21 0N IN IN II0.2211NIIN.I1.I2121221NIIINk第三節(jié)變壓器的分類(lèi)、用途、結(jié)構(gòu)及工作原理第三節(jié)變壓器的分類(lèi)、用途、結(jié)構(gòu)及工作原理返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器三、變壓器的工作原理三、變壓器的工作原理l（3）阻抗變換）阻抗變換變壓器不僅具有變換電壓和變換電流作用，它還具有阻抗變變壓器不僅具有變換電壓和變換電流作用，它還具有阻抗變換的作用。在圖換的作用。在圖 (a)中，負(fù)載阻抗接在變壓器的副邊，而中，負(fù)載阻抗接在變壓器的副邊，而圖中點(diǎn)劃線框中部分的總阻抗可用圖圖中點(diǎn)劃線框中部分的總阻抗可用圖 (b)中的等效阻

20、抗來(lái)中的等效阻抗來(lái)表示。其等效的條件是：電壓、電流及功率不變。表示。其等效的條件是：電壓、電流及功率不變。 LZ/LZ第三節(jié)變壓器的分類(lèi)、用途、結(jié)構(gòu)及工作原理第三節(jié)變壓器的分類(lèi)、用途、結(jié)構(gòu)及工作原理返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器三、變壓器的工作原理三、變壓器的工作原理l（3）阻抗變換）阻抗變換兩式相比，得兩式相比，得 匝數(shù)不同，變換后的阻抗不同?？梢圆捎眠m當(dāng)?shù)脑言褦?shù)不同，變換后的阻抗不同。可以采用適當(dāng)?shù)脑褦?shù)比，使變換后的阻抗等電源的內(nèi)阻，稱(chēng)為阻抗匹數(shù)比，使變換后的阻抗等電源的內(nèi)阻，稱(chēng)為阻抗匹配。這時(shí)負(fù)載上可獲得最大功率。配。這時(shí)負(fù)載上可獲得最大功率。22UZLI/11UZLI/

21、212.21ZUILkUIZL第三節(jié)變壓器的分類(lèi)、用途、結(jié)構(gòu)及工作原理第三節(jié)變壓器的分類(lèi)、用途、結(jié)構(gòu)及工作原理返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器一、變壓器的外特性一、變壓器的外特性 運(yùn)行中的變壓器，當(dāng)電源電壓及負(fù)載功率因數(shù)為常運(yùn)行中的變壓器，當(dāng)電源電壓及負(fù)載功率因數(shù)為常數(shù)時(shí)，副繞組輸出電壓隨負(fù)載電流的變化關(guān)系可用曲數(shù)時(shí)，副繞組輸出電壓隨負(fù)載電流的變化關(guān)系可用曲線來(lái)表示，該曲線稱(chēng)為變壓器的外特性曲線，如下線來(lái)表示，該曲線稱(chēng)為變壓器的外特性曲線，如下圖所示。圖所示。圖中表明，當(dāng)負(fù)載為電阻性和電感性時(shí)，隨的增大而下圖中表明，當(dāng)負(fù)載為電阻性和電感性時(shí)，隨的增大而下降，且感性負(fù)載比阻性負(fù)載下

22、降更明顯；對(duì)容性負(fù)載，降，且感性負(fù)載比阻性負(fù)載下降更明顯；對(duì)容性負(fù)載，隨的增大而上升。隨的增大而上升。U1cos2U2I2U =f I22U2U2I2I2第四節(jié)第四節(jié) 變壓器的運(yùn)行特性和額定值變壓器的運(yùn)行特性和額定值返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器二、變壓器的損耗與效率二、變壓器的損耗與效率 當(dāng)副繞組接負(fù)載后，在電壓的作用下，負(fù)載有電流通過(guò)，當(dāng)副繞組接負(fù)載后，在電壓的作用下，負(fù)載有電流通過(guò)，負(fù)載吸收功率。負(fù)載吸收的有功功率為負(fù)載吸收功率。負(fù)載吸收的有功功率為為負(fù)載的功率因數(shù)。這時(shí)原繞組從電源吸收的有功功率為為負(fù)載的功率因數(shù)。這時(shí)原繞組從電源吸收的有功功率為 ，是與的相位差是與的相

23、位差。變壓器從電源得到變壓器從電源得到的有功功率不會(huì)全部由負(fù)載吸收，因?yàn)閭鬏斶^(guò)程中有銅損的有功功率不會(huì)全部由負(fù)載吸收，因?yàn)閭鬏斶^(guò)程中有銅損耗耗 和鐵損耗和鐵損耗 。這些損耗均變?yōu)闊崃?，使變壓器。這些損耗均變?yōu)闊崃?，使變壓器溫度升高。根?jù)能量守恒定律：溫度升高。根據(jù)能量守恒定律： 變壓器的效率為：變壓器的效率為： 小型變壓器的效率約為小型變壓器的效率約為60%90%，大型電力變壓器的，大型電力變壓器的效率可達(dá)效率可達(dá)9699 。為了變壓器能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，其負(fù)。為了變壓器能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，其負(fù)載不能過(guò)低。載不能過(guò)低。 U2cos22 22PU Icos2cos11 11PU I1U1I1PCu第四節(jié)第四節(jié)

24、變壓器的運(yùn)行特性和額定值變壓器的運(yùn)行特性和額定值PFe %100%100%100FeCu222212ppPPpPPPP返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器三、變壓器的額定值三、變壓器的額定值（）額定電壓（）額定電壓 原繞組的額定電壓是指變壓器在額定運(yùn)行的情況下，原繞組的額定電壓是指變壓器在額定運(yùn)行的情況下，根據(jù)變壓器的絕緣強(qiáng)度和容許溫升所規(guī)定的電壓值，用符根據(jù)變壓器的絕緣強(qiáng)度和容許溫升所規(guī)定的電壓值，用符號(hào)表示。副繞組的額定電壓是指變壓器空載，原繞組加號(hào)表示。副繞組的額定電壓是指變壓器空載，原繞組加上額定電壓時(shí)，副繞組兩端的電壓，用表示。、上額定電壓時(shí)，副繞組兩端的電壓，用表示。、對(duì)

25、單相變壓器是電壓的有效值。對(duì)單相變壓器是電壓的有效值。 （）額定電流（）額定電流 額定電流是指變壓器在額定運(yùn)行情況下，根據(jù)容許溫額定電流是指變壓器在額定運(yùn)行情況下，根據(jù)容許溫升所規(guī)定的電流值，用和表示。升所規(guī)定的電流值，用和表示。U1NU2NU2NU1NI1NI2N第四節(jié)第四節(jié) 變壓器的運(yùn)行特性和額定值變壓器的運(yùn)行特性和額定值返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器三、變壓器的額定值三、變壓器的額定值（）額定容量（）額定容量額定容量是指變壓器副繞組輸出的額定視在功率，單位為額定容量是指變壓器副繞組輸出的額定視在功率，單位為VA或或kVA,用符號(hào)表示。用符號(hào)表示。單相變壓器單相變壓器 （）

26、額定頻率（）額定頻率變壓器額定運(yùn)行時(shí)，原繞組外加電壓的頻率。我國(guó)的標(biāo)變壓器額定運(yùn)行時(shí)，原繞組外加電壓的頻率。我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)工頻為準(zhǔn)工頻為50Hz。SN2211SUIUINNNNN第四節(jié)第四節(jié) 變壓器的運(yùn)行特性和額定值變壓器的運(yùn)行特性和額定值返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器一、自耦變壓器和調(diào)壓器一、自耦變壓器和調(diào)壓器二、電焊變壓器二、電焊變壓器三、小功率電源變壓器三、小功率電源變壓器四、儀用互感器四、儀用互感器五、三相電力變壓器五、三相電力變壓器六、電磁鐵六、電磁鐵第五節(jié)第五節(jié) 常用變壓器和電磁鐵常用變壓器和電磁鐵返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器一、自耦變壓器和調(diào)壓器一、

27、自耦變壓器和調(diào)壓器l如果一、二次側(cè)共用一部分繞組，如圖所示，這種只有一如果一、二次側(cè)共用一部分繞組，如圖所示，這種只有一個(gè)繞組的變壓器就稱(chēng)為自耦變壓器。它的原、副繞組之間個(gè)繞組的變壓器就稱(chēng)為自耦變壓器。它的原、副繞組之間除了有磁的耦合外，還有電的直接聯(lián)系。圖中除了有磁的耦合外，還有電的直接聯(lián)系。圖中N1、N2分別分別為一、二次繞組的匝數(shù)。自耦變壓器的原理與普通變壓器為一、二次繞組的匝數(shù)。自耦變壓器的原理與普通變壓器相同，即相同，即 第五節(jié)第五節(jié) 常用變壓器和電磁鐵常用變壓器和電磁鐵返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器一、自耦變壓器和調(diào)壓器一、自耦變壓器和調(diào)壓器l自耦變壓器的主要優(yōu)點(diǎn)是

28、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)省用銅自耦變壓器的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)省用銅量、重量輕、尺寸小、成本低、效率較高。理量、重量輕、尺寸小、成本低、效率較高。理論及實(shí)踐均證明：當(dāng)一、二次繞組的電壓之比論及實(shí)踐均證明：當(dāng)一、二次繞組的電壓之比接近于，或者說(shuō)不大于時(shí)，自耦變壓器的接近于，或者說(shuō)不大于時(shí)，自耦變壓器的優(yōu)點(diǎn)比較顯著，因此容量較大的異步電動(dòng)機(jī)降優(yōu)點(diǎn)比較顯著，因此容量較大的異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)時(shí)，常采用自耦變壓器來(lái)降壓。壓起動(dòng)時(shí)，常采用自耦變壓器來(lái)降壓。 第五節(jié)第五節(jié) 常用變壓器和電磁鐵常用變壓器和電磁鐵返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器一、自耦變壓器和調(diào)壓器一、自耦變壓器和調(diào)壓器l自耦變壓器的缺點(diǎn)在

29、于：一、二次繞組的電路直接連在一自耦變壓器的缺點(diǎn)在于：一、二次繞組的電路直接連在一起，因此高壓側(cè)的電氣故障會(huì)波及到低壓側(cè)，這是很不安起，因此高壓側(cè)的電氣故障會(huì)波及到低壓側(cè)，這是很不安全的。因此要求自耦變壓器在使用時(shí)必須正確接線，且外全的。因此要求自耦變壓器在使用時(shí)必須正確接線，且外殼必須接地，并規(guī)定安全用的降壓變壓器不允許采用自耦殼必須接地，并規(guī)定安全用的降壓變壓器不允許采用自耦變壓器結(jié)構(gòu)型式，其原因是一旦發(fā)生接線錯(cuò)誤，極易出現(xiàn)變壓器結(jié)構(gòu)型式，其原因是一旦發(fā)生接線錯(cuò)誤，極易出現(xiàn)危險(xiǎn)。如圖所示為自耦變壓器給攜帶式安全照明燈提供危險(xiǎn)。如圖所示為自耦變壓器給攜帶式安全照明燈提供12 V工作電壓的電路

30、圖，因?yàn)楣ぷ麟妷旱碾娐穲D，因?yàn)閁2端接地，此時(shí)連接照明燈的端接地，此時(shí)連接照明燈的每根導(dǎo)線對(duì)地的電壓都是每根導(dǎo)線對(duì)地的電壓都是200 V以上，這對(duì)持燈人極不安以上，這對(duì)持燈人極不安全。自耦變壓器也不能用于要求一、二次側(cè)電路隔離的場(chǎng)全。自耦變壓器也不能用于要求一、二次側(cè)電路隔離的場(chǎng)合。合。 第五節(jié)第五節(jié) 常用變壓器和電磁鐵常用變壓器和電磁鐵返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器一、自耦變壓器和調(diào)壓器一、自耦變壓器和調(diào)壓器l如果把自耦變壓器的二次側(cè)抽頭做成能夠沿繞如果把自耦變壓器的二次側(cè)抽頭做成能夠沿繞組自由滑動(dòng)的觸點(diǎn)，就可以改變二次線圈匝數(shù)組自由滑動(dòng)的觸點(diǎn)，就可以改變二次線圈匝數(shù),構(gòu)成輸

31、出電壓連續(xù)可調(diào)的自耦變壓器。為了使構(gòu)成輸出電壓連續(xù)可調(diào)的自耦變壓器。為了使滑動(dòng)接觸可靠，這種自耦變壓器的鐵心做成圓滑動(dòng)接觸可靠，這種自耦變壓器的鐵心做成圓環(huán)形，其上均勻分布繞組，滑動(dòng)觸點(diǎn)由碳刷構(gòu)環(huán)形，其上均勻分布繞組，滑動(dòng)觸點(diǎn)由碳刷構(gòu)成，當(dāng)用手柄轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)移動(dòng)觸點(diǎn)的位置時(shí)，就改成，當(dāng)用手柄轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)移動(dòng)觸點(diǎn)的位置時(shí)，就改變了二次繞組的匝數(shù)，調(diào)節(jié)了輸出電壓的大小。變了二次繞組的匝數(shù)，調(diào)節(jié)了輸出電壓的大小。這種自耦變壓器又稱(chēng)為自耦調(diào)壓器，輸出電壓這種自耦變壓器又稱(chēng)為自耦調(diào)壓器，輸出電壓可低于電源電壓，也可稍高于電源電壓。如實(shí)可低于電源電壓，也可稍高于電源電壓。如實(shí)驗(yàn)室中常用的單相調(diào)壓器，一次繞組驗(yàn)室中常用

32、的單相調(diào)壓器，一次繞組U1U2接接輸入交流電壓輸入交流電壓 =220V或或110 V，二次繞組，二次繞組ulu2接輸出電壓接輸出電壓=0250V，均勻變化。其，均勻變化。其外形圖、原理電路圖和圖形符號(hào)如下圖所示。外形圖、原理電路圖和圖形符號(hào)如下圖所示。第五節(jié)第五節(jié) 常用變壓器和電磁鐵常用變壓器和電磁鐵2U返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器一、自耦變壓器和調(diào)壓器一、自耦變壓器和調(diào)壓器 (a) 實(shí)物實(shí)物 (b) 外形結(jié)構(gòu)外形結(jié)構(gòu) (c) 原理電路圖原理電路圖 (d) 圖形符號(hào)圖形符號(hào) 第五節(jié)第五節(jié) 常用變壓器和電磁鐵常用變壓器和電磁鐵返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器一、自

33、耦變壓器和調(diào)壓器一、自耦變壓器和調(diào)壓器l使用自耦調(diào)壓器時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：使用自耦調(diào)壓器時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：l1一、二次繞組的公共端一、二次繞組的公共端U2或或u2接中性線，接中性線，U1端接電端接電源相線（火線），源相線（火線），u1端和端和u2端作為輸出。若把相線接在端作為輸出。若把相線接在U2或或u2端子，調(diào)壓器輸出電壓即使為零端子，調(diào)壓器輸出電壓即使為零(u1端和端和u2端重端重合，合，N2=0)，但，但u1端仍為高電位，用手觸摸時(shí)有危險(xiǎn)。端仍為高電位，用手觸摸時(shí)有危險(xiǎn)。l2一、二次繞組不能對(duì)調(diào)使用否則可能會(huì)燒壞繞組，甚一、二次繞組不能對(duì)調(diào)使用否則可能會(huì)燒壞繞組，甚至造成電源短路。至造成電

34、源短路。l3接通電源前，先將滑動(dòng)觸頭移至零位，使輸出電壓為零，接通電源前，先將滑動(dòng)觸頭移至零位，使輸出電壓為零，接通電源后再慢慢順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，使輸出電壓逐步上升，接通電源后再慢慢順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，使輸出電壓逐步上升，將輸出電壓調(diào)到所需值。用畢，再將手柄轉(zhuǎn)回零位，以備將輸出電壓調(diào)到所需值。用畢，再將手柄轉(zhuǎn)回零位，以備下次安全使用。下次安全使用。l4輸出電壓無(wú)論多低，其電流也不允許大于額定電流。輸出電壓無(wú)論多低，其電流也不允許大于額定電流。 第五節(jié)第五節(jié) 常用變壓器和電磁鐵常用變壓器和電磁鐵返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器二、電焊變壓器二、電焊變壓器l電弧焊接是在焊條與焊件之間燃起電

35、弧，用電弧的高溫使金屬熔電弧焊接是在焊條與焊件之間燃起電弧，用電弧的高溫使金屬熔化進(jìn)行焊接。電焊變壓器就是為滿(mǎn)足電弧焊接的需要而設(shè)計(jì)制造化進(jìn)行焊接。電焊變壓器就是為滿(mǎn)足電弧焊接的需要而設(shè)計(jì)制造的特殊的變壓器。下圖是其原理和實(shí)物圖。的特殊的變壓器。下圖是其原理和實(shí)物圖。l為了起弧較容易，電焊變壓器的空載電壓一般為為了起弧較容易，電焊變壓器的空載電壓一般為6080 V，當(dāng)，當(dāng)電弧起燃后，焊接電流通過(guò)電抗器產(chǎn)生電壓降。調(diào)節(jié)電抗器上的電弧起燃后，焊接電流通過(guò)電抗器產(chǎn)生電壓降。調(diào)節(jié)電抗器上的旋柄可改變電抗的大小以控制焊接電流及焊接電壓。維持電弧工旋柄可改變電抗的大小以控制焊接電流及焊接電壓。維持電弧工作

36、電壓一般為作電壓一般為2530 V。第五節(jié)第五節(jié) 常用變壓器和電磁鐵常用變壓器和電磁鐵返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器三、小功率電源變壓器三、小功率電源變壓器l在各種儀器設(shè)備中提供所需電源電壓的變壓器，一般容量在各種儀器設(shè)備中提供所需電源電壓的變壓器，一般容量和體積都很小，稱(chēng)為小功率電源變壓器。為了滿(mǎn)足不同部和體積都很小，稱(chēng)為小功率電源變壓器。為了滿(mǎn)足不同部件的需要，這種變壓器常含有多個(gè)二次繞組，可從二次側(cè)件的需要，這種變壓器常含有多個(gè)二次繞組，可從二次側(cè)獲得多個(gè)不同的電壓。如圖所示為具有三個(gè)二次繞組的小獲得多個(gè)不同的電壓。如圖所示為具有三個(gè)二次繞組的小功率電源變壓器。功率電源變

37、壓器。 第五節(jié)第五節(jié) 常用變壓器和電磁鐵常用變壓器和電磁鐵返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器三、小功率電源變壓器三、小功率電源變壓器l在這種多繞組的變壓器中，各繞組所環(huán)鏈的主磁通都是相在這種多繞組的變壓器中，各繞組所環(huán)鏈的主磁通都是相同的，因此各繞組之間的變壓比仍等于各匝數(shù)之比。設(shè)一同的，因此各繞組之間的變壓比仍等于各匝數(shù)之比。設(shè)一次繞組的匝數(shù)為次繞組的匝數(shù)為N1，三個(gè)二次繞組的匝數(shù)分別為，三個(gè)二次繞組的匝數(shù)分別為N21、N22、N23，一次側(cè)接電源電壓，一次側(cè)接電源電壓U1，則三個(gè)二次繞組的電壓分別，則三個(gè)二次繞組的電壓分別是是 第五節(jié)第五節(jié) 常用變壓器和電磁鐵常用變壓器和電磁鐵

38、返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器三、小功率電源變壓器三、小功率電源變壓器l當(dāng)各二次繞組分別接入負(fù)載阻抗當(dāng)各二次繞組分別接入負(fù)載阻抗|Z1|、|Z2|、|Z3|后，二次側(cè)電流分別為后，二次側(cè)電流分別為 第五節(jié)第五節(jié) 常用變壓器和電磁鐵常用變壓器和電磁鐵返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器三、小功率電源變壓器三、小功率電源變壓器l小功率電源變壓器在使用中有時(shí)需要把繞組小功率電源變壓器在使用中有時(shí)需要把繞組串聯(lián)起來(lái)以提高電壓，或把繞組并聯(lián)起來(lái)以串聯(lián)起來(lái)以提高電壓，或把繞組并聯(lián)起來(lái)以增大電流，在聯(lián)接時(shí)必須認(rèn)清繞組的同極性增大電流，在聯(lián)接時(shí)必須認(rèn)清繞組的同極性端，否則不僅達(dá)不到預(yù)

39、期目的，反而可能燒端，否則不僅達(dá)不到預(yù)期目的，反而可能燒壞變壓器。壞變壓器。l同極性端又稱(chēng)同名端。是指變壓器各繞組電同極性端又稱(chēng)同名端。是指變壓器各繞組電位瞬時(shí)極性相同的端點(diǎn)。以左圖位瞬時(shí)極性相同的端點(diǎn)。以左圖 為例，它有為例，它有兩個(gè)二次繞組，由主磁通把它們與一次繞組兩個(gè)二次繞組，由主磁通把它們與一次繞組聯(lián)系在一起，當(dāng)主磁通交變時(shí)，每個(gè)繞組中聯(lián)系在一起，當(dāng)主磁通交變時(shí)，每個(gè)繞組中都要產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。任一瞬時(shí)這兩個(gè)二次都要產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。任一瞬時(shí)這兩個(gè)二次繞組都是一端電位高，另一端電位低，這同繞組都是一端電位高，另一端電位低，這同時(shí)電位高時(shí)電位高(或同時(shí)電位低或同時(shí)電位低)的兩個(gè)端點(diǎn)就是同的兩

40、個(gè)端點(diǎn)就是同名端。通常在同名端旁標(biāo)注以相同的符號(hào)，名端。通常在同名端旁標(biāo)注以相同的符號(hào)，如如“”或或“*”。圖中端點(diǎn)。圖中端點(diǎn)1和和3就是同名端，就是同名端，當(dāng)然端點(diǎn)當(dāng)然端點(diǎn)2和和4也是同名端。也是同名端。第五節(jié)第五節(jié) 常用變壓器和電磁鐵常用變壓器和電磁鐵返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器三、小功率電源變壓器三、小功率電源變壓器l正確的串聯(lián)接法，應(yīng)把兩個(gè)繞組的一對(duì)異名正確的串聯(lián)接法，應(yīng)把兩個(gè)繞組的一對(duì)異名端聯(lián)在一起，如把上圖中的端聯(lián)在一起，如把上圖中的2、3端聯(lián)在一起，端聯(lián)在一起，這樣在另一對(duì)異名端這樣在另一對(duì)異名端(1、4端端)得到的電壓即得到的電壓即為兩個(gè)二次繞組電壓之和，若接

41、反，則輸出為兩個(gè)二次繞組電壓之和，若接反，則輸出電壓會(huì)抵消；正確的并聯(lián)接法，應(yīng)把兩個(gè)繞電壓會(huì)抵消；正確的并聯(lián)接法，應(yīng)把兩個(gè)繞組的兩對(duì)同名端分別聯(lián)在一起組的兩對(duì)同名端分別聯(lián)在一起(還需注意并聯(lián)還需注意并聯(lián)繞組的電壓必須相等繞組的電壓必須相等)，如把圖中的，如把圖中的1、3端端以及以及2、4端分別相聯(lián)這時(shí)可向負(fù)載提供更端分別相聯(lián)這時(shí)可向負(fù)載提供更大的電流，如接反，則會(huì)造成線圈短路以致大的電流，如接反，則會(huì)造成線圈短路以致燒毀變壓器。燒毀變壓器。 l同名端與繞組的繞向有關(guān)，如下圖所示，一同名端與繞組的繞向有關(guān)，如下圖所示，一個(gè)繞組改變了繞向，端點(diǎn)個(gè)繞組改變了繞向，端點(diǎn)1和和3就不是同名端就不是同名端

42、而是異名端了。而是異名端了。 第五節(jié)第五節(jié) 常用變壓器和電磁鐵常用變壓器和電磁鐵返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器四、儀用互感器四、儀用互感器l電工測(cè)量中經(jīng)常使用的一種專(zhuān)用雙繞組變壓器，電工測(cè)量中經(jīng)常使用的一種專(zhuān)用雙繞組變壓器，主要作用是擴(kuò)大測(cè)量?jī)x表的量程和使測(cè)量?jī)x表主要作用是擴(kuò)大測(cè)量?jī)x表的量程和使測(cè)量?jī)x表與高壓電路隔離以保證安全。與高壓電路隔離以保證安全。l儀用互感器按用途不同分為電壓互感器和電流儀用互感器按用途不同分為電壓互感器和電流互感器兩種?；ジ衅鲀煞N。第五節(jié)第五節(jié) 常用變壓器和電磁鐵常用變壓器和電磁鐵返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器四、儀用互感器四、儀用互感

43、器l(1)電壓互感器電壓互感器電壓互感器如圖所示，其一次繞組匝數(shù)多，與被測(cè)的高壓電壓互感器如圖所示，其一次繞組匝數(shù)多，與被測(cè)的高壓電網(wǎng)并聯(lián)；二次繞組匝數(shù)少，與電壓表或功率表的電壓線電網(wǎng)并聯(lián)；二次繞組匝數(shù)少，與電壓表或功率表的電壓線圈聯(lián)接，因?yàn)殡妷罕砘蚬β时淼碾姼芯€圈電阻很大，所以圈聯(lián)接，因?yàn)殡妷罕砘蚬β时淼碾姼芯€圈電阻很大，所以電壓互感器二次側(cè)電流很小，近似于變壓器的空載運(yùn)行，電壓互感器二次側(cè)電流很小，近似于變壓器的空載運(yùn)行，于是有于是有式中式中Ku稱(chēng)為電壓互感器的變壓比。稱(chēng)為電壓互感器的變壓比。第五節(jié)第五節(jié) 常用變壓器和電磁鐵常用變壓器和電磁鐵2u2211UKUNNU返回返回第四章第四章 磁

44、路與變壓器磁路與變壓器四、儀用互感器四、儀用互感器l(1)電壓互感器電壓互感器當(dāng)當(dāng)N1N2 時(shí)，時(shí)，Ku很大，很大，U2N1時(shí)，時(shí)，Ki很大，很大，I2I2N,已超載，故不允許該負(fù)載接入。已超載，故不允許該負(fù)載接入。第五節(jié)第五節(jié) 常用變壓器和電磁鐵常用變壓器和電磁鐵40031050332NNN2USI87. 040031045cos332N2LUPI返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器六、電磁鐵六、電磁鐵l電磁鐵是利用通電線圈鐵心對(duì)鐵磁性物質(zhì)產(chǎn)生電磁吸力而工作的電磁鐵是利用通電線圈鐵心對(duì)鐵磁性物質(zhì)產(chǎn)生電磁吸力而工作的一種電器設(shè)備。如圖是電磁鐵的幾種常見(jiàn)結(jié)構(gòu)型式，各種電磁鐵一種電器設(shè)備

45、。如圖是電磁鐵的幾種常見(jiàn)結(jié)構(gòu)型式，各種電磁鐵都由線圈、鐵心和銜鐵都由線圈、鐵心和銜鐵(或需要吸引的鐵磁體或需要吸引的鐵磁體)三個(gè)基本部分構(gòu)成。三個(gè)基本部分構(gòu)成。其中線圈和鐵心是固定不動(dòng)的，銜鐵則可以活動(dòng)。當(dāng)線圈通以勵(lì)其中線圈和鐵心是固定不動(dòng)的，銜鐵則可以活動(dòng)。當(dāng)線圈通以勵(lì)磁電流時(shí)，在鐵心中產(chǎn)生磁場(chǎng)，鐵心和銜鐵被磁化，并在氣隙間磁電流時(shí)，在鐵心中產(chǎn)生磁場(chǎng)，鐵心和銜鐵被磁化，并在氣隙間產(chǎn)生電磁吸力將銜鐵吸動(dòng)。斷電后，電磁力消失，銜鐵借助于其產(chǎn)生電磁吸力將銜鐵吸動(dòng)。斷電后，電磁力消失，銜鐵借助于其他非電磁力復(fù)位。他非電磁力復(fù)位。(a) 接觸器（馬蹄式）接觸器（馬蹄式） (b) 繼電器（拍合式）繼電器

46、（拍合式） (c) 電動(dòng)錘（螺管式）電動(dòng)錘（螺管式）l 圖圖 電磁鐵的結(jié)構(gòu)電磁鐵的結(jié)構(gòu)第五節(jié)第五節(jié) 常用變壓器和電磁鐵常用變壓器和電磁鐵返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器六、電磁鐵六、電磁鐵l1. 直流電磁鐵直流電磁鐵l 直流電磁鐵的勵(lì)磁電流為直流電流。可以證明，直流直流電磁鐵的勵(lì)磁電流為直流電流?？梢宰C明，直流電磁鐵的銜鐵所受的電磁吸力為電磁鐵的銜鐵所受的電磁吸力為l式中，式中，B0為氣隙的磁感應(yīng)強(qiáng)度，單位是為氣隙的磁感應(yīng)強(qiáng)度，單位是T；0=410-7H/m，為真空的磁導(dǎo)率；，為真空的磁導(dǎo)率；S為氣隙磁場(chǎng)為氣隙磁場(chǎng)的截面積，單位是的截面積，單位是m2；F為電磁吸力，單位是為電磁吸

47、力，單位是N。l對(duì)于直流電磁鐵，當(dāng)線圈的電阻對(duì)于直流電磁鐵，當(dāng)線圈的電阻R及直流電壓源電壓及直流電壓源電壓U一定時(shí)，線圈中的電流一定時(shí)，線圈中的電流I（=U/R）為定值亦即磁動(dòng)勢(shì)）為定值亦即磁動(dòng)勢(shì)IN為定值，而與氣隙大小無(wú)關(guān)。但在銜鐵被吸合過(guò)程為定值，而與氣隙大小無(wú)關(guān)。但在銜鐵被吸合過(guò)程中，由于氣隙迅速減小，磁阻隨之減小。根據(jù)磁路的中，由于氣隙迅速減小，磁阻隨之減小。根據(jù)磁路的歐姆定律，磁通及磁感應(yīng)強(qiáng)度將迅速增大，吸力也顯歐姆定律，磁通及磁感應(yīng)強(qiáng)度將迅速增大，吸力也顯者增大。者增大。 第五節(jié)第五節(jié) 常用變壓器和電磁鐵常用變壓器和電磁鐵SBF0202返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器

48、六、電磁鐵六、電磁鐵l直流電磁鐵吸力公式也可用來(lái)計(jì)算交流直流電磁鐵吸力公式也可用來(lái)計(jì)算交流電磁鐵的吸力。由于主磁通電磁鐵的吸力。由于主磁通和磁感應(yīng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度強(qiáng)度B都是隨時(shí)間變化的正弦量，所以都是隨時(shí)間變化的正弦量，所以其吸力在零與最大值其吸力在零與最大值Fm之間脈動(dòng)，吸之間脈動(dòng)，吸力的平均值為力的平均值為l上式表明，交流電磁鐵的平均吸力為最上式表明，交流電磁鐵的平均吸力為最大吸力的大吸力的1/2。通常交流電磁鐵的吸力。通常交流電磁鐵的吸力是指平均吸力。是指平均吸力。 第五節(jié)第五節(jié) 常用變壓器和電磁鐵常用變壓器和電磁鐵SBF02mav4返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器六、電磁鐵六

49、、電磁鐵l交流電磁鐵的吸力隨時(shí)間而變化的波形如左圖所示?？梢钥闯?，交交流電磁鐵的吸力隨時(shí)間而變化的波形如左圖所示?？梢钥闯?，交流電磁鐵的吸力流電磁鐵的吸力(t)是隨時(shí)間而變化的，交流電磁鐵吸力的方向是隨時(shí)間而變化的，交流電磁鐵吸力的方向一定，但在電流的一個(gè)周期內(nèi)有兩次達(dá)到零值，兩次到達(dá)最大值，。一定，但在電流的一個(gè)周期內(nèi)有兩次達(dá)到零值，兩次到達(dá)最大值，。對(duì)工頻交流電來(lái)說(shuō)，這意味著銜鐵每秒內(nèi)有對(duì)工頻交流電來(lái)說(shuō)，這意味著銜鐵每秒內(nèi)有100次的釋放與重新吸次的釋放與重新吸合，其結(jié)果是造成銜鐵的振動(dòng)，產(chǎn)生噪聲和機(jī)械損傷。為消除振動(dòng)，合，其結(jié)果是造成銜鐵的振動(dòng)，產(chǎn)生噪聲和機(jī)械損傷。為消除振動(dòng)，交流電磁鐵

50、的鐵心磁極的部分端面常嵌有一個(gè)銅質(zhì)分磁環(huán)交流電磁鐵的鐵心磁極的部分端面常嵌有一個(gè)銅質(zhì)分磁環(huán)(也稱(chēng)短也稱(chēng)短路環(huán)路環(huán))，如右圖所示。它將原來(lái)鐵心中的磁通，如右圖所示。它將原來(lái)鐵心中的磁通分成分成1和和2兩部?jī)刹糠帧Ｓ捎诖磐ǖ淖兓?，短路環(huán)內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電壓而有了感應(yīng)電流，并分。由于磁通的變化，短路環(huán)內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電壓而有了感應(yīng)電流，并阻礙磁通變化，這樣使短路環(huán)內(nèi)的合成磁通阻礙磁通變化，這樣使短路環(huán)內(nèi)的合成磁通2的變化比環(huán)外磁通的變化比環(huán)外磁通1的變化滯后，由于這兩部分磁通不是同時(shí)達(dá)到零值，就不會(huì)有的變化滯后，由于這兩部分磁通不是同時(shí)達(dá)到零值，就不會(huì)有吸引力為零的時(shí)候了，也不會(huì)同時(shí)到達(dá)最大值，從而起到減弱振動(dòng)

51、吸引力為零的時(shí)候了，也不會(huì)同時(shí)到達(dá)最大值，從而起到減弱振動(dòng)的作用，降低了噪聲，這種方法稱(chēng)為磁通的裂相。的作用，降低了噪聲，這種方法稱(chēng)為磁通的裂相。 第五節(jié)第五節(jié) 常用變壓器和電磁鐵常用變壓器和電磁鐵返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器六、電磁鐵六、電磁鐵l根據(jù)根據(jù)U=4.44Nm，交流電磁鐵在外加電壓有效值不變的情況，交流電磁鐵在外加電壓有效值不變的情況下，無(wú)論氣隙大小如何，下，無(wú)論氣隙大小如何，m基本不變，基本不變，Bm也基本不變，所以銜鐵也基本不變，所以銜鐵在吸合過(guò)程中，平均吸力基本保持不變。但是由于吸合前后氣隙長(zhǎng)、在吸合過(guò)程中，平均吸力基本保持不變。但是由于吸合前后氣隙長(zhǎng)、短不

52、同，根據(jù)磁路歐姆定律短不同，根據(jù)磁路歐姆定律=IN/Rm，式中，式中一定，銜鐵吸合一定，銜鐵吸合前氣隙大，則磁阻前氣隙大，則磁阻Rm也大，那么只有勵(lì)磁電流也大，那么只有勵(lì)磁電流I也跟著增大。所以也跟著增大。所以銜鐵在吸合過(guò)程中，隨著氣隙逐漸變小，磁路的磁阻顯著減小，線銜鐵在吸合過(guò)程中，隨著氣隙逐漸變小，磁路的磁阻顯著減小，線圈感抗顯著增大，線圈中的電流是顯著減小的。由于吸合過(guò)程的時(shí)圈感抗顯著增大，線圈中的電流是顯著減小的。由于吸合過(guò)程的時(shí)間很短，電磁鐵長(zhǎng)期工作在吸合狀態(tài)，故設(shè)計(jì)電磁鐵是按吸合時(shí)的間很短，電磁鐵長(zhǎng)期工作在吸合狀態(tài)，故設(shè)計(jì)電磁鐵是按吸合時(shí)的發(fā)熱計(jì)算的。因此，交流電磁鐵在工作時(shí)銜鐵與

53、鐵心之間一定要吸發(fā)熱計(jì)算的。因此，交流電磁鐵在工作時(shí)銜鐵與鐵心之間一定要吸合好，要防止線圈通電后銜鐵受阻卡住或吸合不緊的情況發(fā)生，否合好，要防止線圈通電后銜鐵受阻卡住或吸合不緊的情況發(fā)生，否則會(huì)因長(zhǎng)時(shí)間通過(guò)則會(huì)因長(zhǎng)時(shí)間通過(guò)56倍的額定電流（線圈的額定電流是按銜鐵倍的額定電流（線圈的額定電流是按銜鐵吸合后設(shè)計(jì)的吸合后設(shè)計(jì)的) 甚至更大而燒毀線圈。這種情況下應(yīng)盡快切斷電源，甚至更大而燒毀線圈。這種情況下應(yīng)盡快切斷電源，檢查排除故障。同樣原因，交流電磁鐵不宜過(guò)分頻繁操作。檢查排除故障。同樣原因，交流電磁鐵不宜過(guò)分頻繁操作。 第五節(jié)第五節(jié) 常用變壓器和電磁鐵常用變壓器和電磁鐵返回返回第四章第四章 磁路

54、與變壓器磁路與變壓器六、電磁鐵六、電磁鐵表表 直流電磁鐵與交流電磁鐵的比較直流電磁鐵與交流電磁鐵的比較第五節(jié)第五節(jié) 常用變壓器和電磁鐵常用變壓器和電磁鐵返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器六、電磁鐵六、電磁鐵l例例一個(gè)交流電磁鐵如圖所示，勵(lì)磁繞組的額定電壓一個(gè)交流電磁鐵如圖所示，勵(lì)磁繞組的額定電壓U=380 V，頻率頻率f=50 Hz，匝數(shù)，匝數(shù)N=8 650，鐵心面積，鐵心面積S=2.5 cm2。試求此。試求此電磁鐵的平均電磁吸力。電磁鐵的平均電磁吸力。l解：主磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值解：主磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值l Bm=l電磁吸力的平均值電磁吸力的平均值第五節(jié)第五節(jié) 常用變壓器和電磁鐵常用

55、變壓器和電磁鐵0.8TT105 . 286505044. 438044. 44-fNSUN6 .63210 44105 . 28 . 0247-4202mavSBF返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器 單相配電變壓器在低壓配電網(wǎng)中的應(yīng)用單相配電變壓器在低壓配電網(wǎng)中的應(yīng)用 l為解決低壓配電網(wǎng)存在的線損負(fù)荷高、電壓質(zhì)量差等問(wèn)題，可按照為解決低壓配電網(wǎng)存在的線損負(fù)荷高、電壓質(zhì)量差等問(wèn)題，可按照“10千千伏線路深入負(fù)荷中心，配電變壓器小容量、密布點(diǎn)伏線路深入負(fù)荷中心，配電變壓器小容量、密布點(diǎn)”的總體思路和縮短低的總體思路和縮短低壓供電半徑的原則，采用單相配電變壓器供電。采用單相配電變壓器的方

56、壓供電半徑的原則，采用單相配電變壓器供電。采用單相配電變壓器的方法切實(shí)可行，從而為負(fù)荷密度小、用戶(hù)分布廣的區(qū)域開(kāi)辟了一條供電新途法切實(shí)可行，從而為負(fù)荷密度小、用戶(hù)分布廣的區(qū)域開(kāi)辟了一條供電新途徑。徑。l單相配電變壓器體積小、重量輕，可以最大限度深入負(fù)荷中心，縮短低壓?jiǎn)蜗嗯潆娮儔浩黧w積小、重量輕，可以最大限度深入負(fù)荷中心，縮短低壓網(wǎng)絡(luò)半徑，降低損耗。該型變壓器可采用桿掛式安裝，安裝方便，并能減網(wǎng)絡(luò)半徑，降低損耗。該型變壓器可采用桿掛式安裝，安裝方便，并能減少臺(tái)區(qū)材料費(fèi)用。少臺(tái)區(qū)材料費(fèi)用。l單相配電變壓器一般采用單桿懸掛的安裝方式，電桿選用單相配電變壓器一般采用單桿懸掛的安裝方式，電桿選用12米重

57、型水泥桿米重型水泥桿或或15米水泥桿。單相配電變壓器的安裝地點(diǎn)受地理因素限制少，但受負(fù)荷米水泥桿。單相配電變壓器的安裝地點(diǎn)受地理因素限制少，但受負(fù)荷性質(zhì)因素制約多。性質(zhì)因素制約多。l據(jù)配電變壓器安裝要求，結(jié)合電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行情況，單相配電變壓器安裝的據(jù)配電變壓器安裝要求，結(jié)合電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行情況，單相配電變壓器安裝的典型配置，應(yīng)包括單相配電變壓器、低壓開(kāi)關(guān)、無(wú)功補(bǔ)償裝置及配電負(fù)荷典型配置，應(yīng)包括單相配電變壓器、低壓開(kāi)關(guān)、無(wú)功補(bǔ)償裝置及配電負(fù)荷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等設(shè)備。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等設(shè)備。l在負(fù)荷分散、密度小、無(wú)三相電力用戶(hù)條件下使用單相變壓器，具有優(yōu)勢(shì)。在負(fù)荷分散、密度小、無(wú)三相電力用戶(hù)條件下使用單相變壓器，具有優(yōu)

58、勢(shì)。 實(shí)踐應(yīng)用實(shí)踐應(yīng)用返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器1. 鐵磁材料因其內(nèi)部有磁疇而使其具有被磁化的可能。鐵磁材料的主鐵磁材料因其內(nèi)部有磁疇而使其具有被磁化的可能。鐵磁材料的主要性能是高導(dǎo)磁性、磁飽和性和磁滯性。鐵磁材料按其磁性能又分為軟要性能是高導(dǎo)磁性、磁飽和性和磁滯性。鐵磁材料按其磁性能又分為軟磁材料、硬磁材料和矩磁材料三種類(lèi)型，它們的磁化曲線面積大小不同。磁材料、硬磁材料和矩磁材料三種類(lèi)型，它們的磁化曲線面積大小不同。2在電氣設(shè)備中，為了得到較強(qiáng)的磁場(chǎng)并有效地加以利用，常采用導(dǎo)在電氣設(shè)備中，為了得到較強(qiáng)的磁場(chǎng)并有效地加以利用，常采用導(dǎo)磁性能良好的鐵磁材料做成一定形狀的鐵心，

59、使磁場(chǎng)集中分布于由鐵心磁性能良好的鐵磁材料做成一定形狀的鐵心，使磁場(chǎng)集中分布于由鐵心構(gòu)成的閉合路徑內(nèi)，形成磁路。磁路的主要物理量有磁感應(yīng)強(qiáng)度構(gòu)成的閉合路徑內(nèi)，形成磁路。磁路的主要物理量有磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁、磁通通、磁導(dǎo)率、磁導(dǎo)率和磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度H等。磁路與電路有對(duì)偶性。磁通等。磁路與電路有對(duì)偶性。磁通電流電流I、磁通勢(shì)磁通勢(shì)IN電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)E、磁阻、磁阻Rm電阻電阻R一一對(duì)應(yīng)，甚至磁路歐姆定律一一對(duì)應(yīng)，甚至磁路歐姆定律一電路歐姆定律也相對(duì)應(yīng)。磁路歐姆定律一電路歐姆定律也相對(duì)應(yīng)。磁路歐姆定律 是分析磁路的基礎(chǔ)，由于磁性物質(zhì)的磁阻不是常數(shù)，故它常用于定性分是分析磁路的基礎(chǔ)，由于磁性物質(zhì)的磁阻不是

60、常數(shù)，故它常用于定性分析，交流鐵心線圈主磁通析，交流鐵心線圈主磁通m 它與電源電壓、頻率及線圈匝數(shù)有關(guān)，它與電源電壓、頻率及線圈匝數(shù)有關(guān)，只要只要U、f不變，其主磁通大小就基本不變。這關(guān)系適用于一切交流勵(lì)不變，其主磁通大小就基本不變。這關(guān)系適用于一切交流勵(lì)磁的磁路，如變壓器、異步電動(dòng)機(jī)及交流接觸器等。磁的磁路，如變壓器、異步電動(dòng)機(jī)及交流接觸器等。 本章小結(jié)本章小結(jié)mRFSlINfNU44. 4返回返回第四章第四章 磁路與變壓器磁路與變壓器3鐵心線圈根據(jù)電源的不同，分為直流鐵心線圈和交鐵心線圈根據(jù)電源的不同，分為直流鐵心線圈和交流鐵心線圈，它們具有不同的工作特性。在直流鐵心線流鐵心線圈，它們具有