电工技术（第6版）课件 席时达 第5-9章 三相交流电路-继电－接触器控制

5-2负载的星形联结5-1三相交流电源第五章三相交流电路5-3负载的三角形联结5-4三相负载的功率5-5供电与配电5-1三相交流电源一、三相对称电动势二、三相四线制供电系统35-1三相交流电源现代电力系统中的供电方式几乎全部采用三相正弦交流电。

原因：三相输电比单相输电节省导线材料三相交流电机比单相交流电机性能好、经济效益高。三相交流电一般由三相交流发电机产生，通过三相输电线路，传输到三相负载或单相负载上使用。4定子转子（一）三相交流发电机结构铁心（作为导磁路经）三相绕组匝数相同空间排列互差120

——直流励磁的电磁铁一、三相对称电动势W2U1U2V2SNW1-+V1•••转子定子三相交流发电机示意图电磁感应绕组5-1三相交流电源5（二）工作原理

转子磁极匀速旋转，在各绕组中产生正弦感应电动势，这些感应电动势的幅值、频率相等，相位相差1200，相当于3个独立的交流电压源。(尾端)e1U2U1V1V2W1W2(首端)

三相绕组示意图+–+–+–e2e3三相交流发电机示意图W2U1U2V2SNW1-+V1•••转子定子绕组5-1三相交流电源6（四）相量图（三）波形图三相电动势瞬时表达式E2E1..120°120°E3.5-1三相交流电源相量表示Em0e1e2e32

120°240°360°O7三相对称电动势的瞬时值之和为0相序——三相交流电到达正最大值的顺序。幅值相等频率相同相位互差120°三相对称电动势（五）三个正弦交流电动势满足特征上述三相交流电的相序为1

2

3。E2E1..120°120°E3.5-1三相交流电源8（一）星形（Y形）联结方式中性线(零线、地线)端线(相线、火线)在低压系统，中性点通常接地，也称地线L1U1L3L2W1e1+–e3+–e2+V1–N星形联结三角形联结发电机三相绕组端线的联结方式中性点N二、三相四线制供电系统5-1三相交流电源91相电压：端线与中性线间（发电机每相绕组）的电压。线电压：端线与端线间的电压。有效值Up有效值UL输出两种电压：5-1三相交流电源–+–++–中性线(零线、地线)中性点端线(相线、火线)NNL2L3L1e1+–e3+–e2+V1–U1–+–+–+W110（二)线电压与相电压的关系根据KVL定律线电压与相电压的关系：相量图30°5-1三相交流电源––++–+–+–+–+NNL2L3L1e1–e3+–e2+–U1V1W1+相位：UL超前于Up30°（频率相同）11三相线电压也是对称的。5-1三相交流电源提示我国供电系统:相电压UP=220伏,

线电压

UL=UP=380伏线电压UL=UP

，且超前相应的相电压300问题三相交流电源有四根线，负载应如何接入电源？

星形（Y

）联结三角形（

）联结负载的联结5-2负载的星形联结一、电压、电流的基本关系二、三相对称负载的电路分析三、三相不对称负载的电路分析135-2负载的星形联结三相负载不对称三相负载：不满足ZU=ZV

=

ZW(大批量的单相负载接在三相电源上)对称三相负载：ZU=ZV=

ZW(三相电动机)单相负载：只需一相电源供电

(照明负载、家用电器)负载三相负载：需三相电源同时供电

(三相电动机等)14

把大量单相负载分成3组，分别接电源L1－N、L2－N和L3－N之间，组成不对称三相负载。有中性线无中性线5-2负载的星形联结三相四线制供电系统中常见的照明电路和动力电路15负载星形联结的三相四线制电路+–+–+–负载星形联结的联结形式（三相不对称负载）N'负载中性点N电源中性点NUVWZ2Z3Z1N'L1L3L2三相负载5-2负载的星形联结161．三相负载电压等于电源相电压一、电压、电流的基本关系若不计中性线及各相线的阻抗5-2负载的星形联结+–+–+–NUVWZ2Z3Z1N'L1L3L2–++––+则17２．各相负载电流可根据欧姆定律计算即5-2负载的星形联结+–+–+–NUVWZ2Z3Z1N'L1L3L2–++––+18３．各相线电流等于各相负载电流负载电流5-2负载的星形联结+–+–+–NUVWZ2Z3Z1N'L1L3L2–++––+线电流即19４．中性线电流等于三相电流之和5-2负载的星形联结中线电流中性线电流+–+–+–NUVWZ2Z3Z1N'L1L3L2–++––+20若三相负载对称因三相电压是对称的，故负载对称时，三相电流也对称。

三相负载对称时，只需计算出任一相电流，其它两相电流可根据对称性直接写出二、三相对称负载的电路分析5-2负载的星形联结｜Z1｜=｜Z2｜=｜Z3｜=｜Z｜即φ1=φ2=φ3则21【例5-2-1】

三相四线制电路如下图所示，已知每相负载阻抗Z=（6+8j）Ω，外加线电压Ul=380V，试求负载的相电压、相电流和中心线电流。5-2负载的星形联结++––+–ZZZN'NL1L3L222解:

三相负载对称:

Z1=Z2=Z3=Z=（6+8j）Ω故可归结到一相计算5-2负载的星形联结相电压：相电流：相位差角：235-2负载的星形联结若选为参考相量，则:53.1°53.1°53.1°由于三相负载对称，故中性线电流İN=İ1+İ2+İ3=0提示在三相四线制电路中，三相对称负载的中性线电流等于零，即中性线不起作用，因此中心线没有存在的必要，故常用的三相电动机、三相电炉等对称负载，都可用三相三线制供电。5-2负载的星形联结25

负载不对称时：中性线有电流,中性线不能除，否则负载上三相电压不对称，不能正常工作

不对称电路实例——照明电路若有中性线中线电流：5-2负载的星形联结26

②若L1相负载短路或断路:则L1相灯泡熄灭，而L2、L3两相灯泡仍承受相电压220V，工作正常。

在三相四线制中，一相发生故障，不影响其它两相工作

线电压为380V，灯泡承受相电压220V。有中性线5-2负载的星形联结L1L2L31223U31123三、三相不对称负载的电路分析①正常情况下，N′与N等电位，各相灯泡承受的是相电压220V，正常发光。27③L1相断路时L2、L3两相负载串联后承受线电压电压U23，由于U、V两相负载一般不相等，所承受电压也不相等，可能低于额定电压，灯泡不能正常发光，也可能高于额定电压，灯泡烧毁。②L1相负载短路时

：L2、L3两相将分别承受线电压U12、U31，380V电压会使L2、L3两相灯泡全部烧毁。若无中性线5-2负载的星形联结L1L2L312U3123L1L2L31223U3123Ủ23①N＇点电位不等于N点电位，受各相负载互相影响。285-2负载的星形联结提示中性线的作用中性线在三相电路中，不但使用户得到两种不同的工作电压，还使星形联结的不对称负载的相电压保持对称。为了保证三相四线制供电系统中负载相电压的对称，必须确保中性线的可靠连接。因此在中性线的干线上不准接入熔断器和开关，并要用具有足够机械强度的导线作中性线。（一楼）（二楼）某大楼电灯发生故障，第二层楼和第三层楼所有电灯都突然变暗，而第一层楼电灯亮度不变。已知大楼照明供电系统如图所示，试分析故障在何处？讨论（三楼）（一楼）（二楼）上题的故障中同时发现，第三层楼的电灯比第二层楼的电灯还要暗些，这又是什么原因？5-2负载的星形联结5-3负载的三角形联结一、电压、电流的基本关系二、三相对负载的电路分析三、三相不对负载的电路分析31

三角形联结：如果单相负载的额定电压等于三相电源的线电压，就必须把负载接于两根端线之间，即分别接于电源L1－L2、L2－L3、L3－L1之间。5-3负载的三角形联结32Z12Z23Z31L1L2L3负载的相电压：每相负载两端的电压。电源的线电压：电源端线之间的电压。负载三角形联结的联结形式5-3负载的三角形联结+–+–+–+––++–33相电流和线电流的关系?相电流:

流过每相负载的电流

、、线电流:

流过端线的电流、、负载的相电压和线电压的关系?5-3负载的三角形联结Z23Z31L1L2L3Z121.每相负载承受电源线电压一、电压、电流的基本关系Z12Z23Z31L1L2L3+–+–+–+––++–即

UP

=UL5-3负载的三角形联结352.各相负载电流可根据欧姆定律分别计算5-3负载的三角形联结Z23Z31L1L2L3Z12++–+––363.各线电流可根据基尔霍夫定律计算5-3负载的三角形联结Z23Z31L1L2L3Z1237负载对称时,

相电流也对称，即二、三相对称负载的电路分析5-3负载的三角形联结I12=I23=I31=IP38负载对称时由相量图可求得：线电流比相应的相电流滞后30

根据各线电流与两个相邻相电流的关系：5-3负载的三角形联结30°39【例5-3-1】

三相三线制电路如下图所示，已知每相负载复阻抗Z=（6+8j）Ω，外加线电压UL=380V，试求工作时负载的相电流和相电流。5-3负载的三角形联结Z23Z31L1L2L3Z1240解:

三相负载对称:

Z1=Z2=Z3=Z=（6+8j）Ω故可归结到一相计算5-3负载的三角形联结相电流：所以，线电流：相位差角：41三、三相不对称负载电路分析5-3负载的三角形联结①三相不对称负载作三角形联接时，相电流是不对称的，线电流也是不对称的，各相电流应分别计算。②三相不对称负载作三角形联接时，相电压总是对称的，即等于电源线电压。若某一相负载发生故障，并不影响其它两相的工作。三相不对称负载作三角形联接时，各相电流应分别计算，互不影响。L1L3L2N

下图所示三相四线制低压供电线路中各负载的连接是什么方式？并说明哪些负载必须对称？讨论星形联接无中性线星形联接有中性线三角形联接星形联接有中性线星形联结无中线的三相负载必须对称，否则电压也会不对称。5-3负载的三角形联结讨论

试判断下列结论是否正确？(4)三相负载作三角形联结时，如果测出三相负载(6)在三相三线制电路中，无论负载是何种接法，无论(7)设三相电源线电压为380V，三相电阻炉每相电阻(1)当负载作星形联接时，必须有中性线。………()(2)

当负载作星形联接时，线电流必等于负载相电流()(3)

当负载作星形联接时，电源线电压必为各相负载电压的倍。……()电流相等，则三个线电流必然相等。……………()(5)负载作三角形联结时，线电流必为相电流的倍.()三相电流是否对称，三相线电流之和总为零。…()+++----额定电压为380V，电阻炉的电阻应接成三角形。()5-4三相负载的功率二、三相对称负载的功率一、三相功率的基本关系45一、三相功率的基本关系

分别为所在相的相电压与相电流间的相位差。等于三相有功功率之和1.有功功率

无论负载为Y或△联结，三相电路的总功率均等于各相功率之和。5-4三相负载的功率46等于三相无功功率之和2.无功功率3.视在功率不等于三相视在功率之和

分别为所在相的相电压与相电流间的相位差。5-4三相负载的功率

以上公式均与三相负载的联接方式无关。47二、三相对称负载功率

三相负载对称时，各相的相电流、相电压及其相位差都相等，故相电压与相电流的相位差角5-4三相负载的功率48星形接法时：

由于线电压和线电流的测量比较方便，计算功率常用线电压和线电流表示。三角形接法时：5-4三相负载的功率所以①这三个公式与负载的联接方式无关。②φ仍是相电压与相电流的相位差角。最常用的三相功率公式49【例5-4-2】

三相对称负载各相Z=（6+8j）Ω，接于380V线电压上，试求分别用星形接法和三角形接法时三相电路的。5-4三相负载的功率解:

每相负载阻抗:星形接法：三角形接法：总功率总功率在电源电压不变，同一对称负载由星形联结改接为三角形联结时，功率增加到原来的3倍。这说明若要使负载正常工作，则负载的连接方式必须正确。否则将因功率过大而烧毁；或因功率过小而不能正常工作。小知识5-4三相负载的功率5-5供电与配电一、电力系统二、工厂企业供配电系统三、民用供配电系统525-5供电与配电一、电力系统

电力网：升压、传输、降压、分配等中间环节用电设备统称为用户

由发电厂、电力网、电能用户组成。

将电能转换为机械能、化学能、热能和光能等能量。

电能是二次能源，由媒、水力、石油、太阳能、原子能等一次能源转换而来。提供电能53

为减小线路损耗，采用升压办法区域变电所第一次降压用户变电所第二次降压5-5供电与配电541.发电厂

火力发电

水力发电

核能发电太阳能发电风力发电5-5供电与配电555-5供电与配电2.电力网——电能从发电厂传输到用户的中间环节。为了提高电力系统的经济性、可靠性和稳定性，一般通过电力网把多个发电厂、变电所联合起来，构成一个大容量的电力网进行供电。目前我国有华东、华南、华中、华北、东北、西南、西北七大电力网。3.电能用户工业用电

农业用电生活用电

一般用电设备的额定值都为220V或380V，属低压设备。用电负荷按用电设备的重要性分为3类:(1)一类负荷：由两个独立电源供电。

(2)二类负荷：由双回路供电。

(3)三类负荷：由单回路供电。

5-5供电与配电车间变电所高压配电所电源进线低压用电设备高压用电设备380/220V车间变电所6kV～10kV电源进线M车间变电所低压用电设备低压用电设备380/220V380/220V低压配电线

高压配电线二、工厂企业供配电系统

1.供配电系统的基本结构

从电能输送线路进厂到所有用电设备进线端子的整个电路系统。配电所：只接收电能和分配电能。变电所：除有这两个功能外，还要变换电压。除了配电装置外，还装有变压器。5-5供电与配电小型工厂：电源进线380/220kV低压配电室低压配电380/220V低压负载电源进线降压变电所低压配电380/220V低压负载6～10kV中小型工厂：5-5供电与配电降压变电所低压配电380/220V低压负载6～10kV高压配电中型工厂：高压配电所6～10kV电源进线高压负载降压变电所低压配电380/220V低压负载6～10kV大型工厂：电源进线高压配电35kV及以上总降压变电所高压负载5-5供电与配电60

2.工作接地高压侧中性点接地体三相电力变压器低压侧6kV～10kVNL3L2L1N380V/220V5-5供电与配电三相电源星形联结R0≤4Ω①380V/220V三相四线制低压电网的中性线（即零线）在变电所都是连同变压器的外壳制作成直接接地的。②有了工作接地，当一相发生故障碰地时，保护装置会迅速切断故障点，保证电路的安全。③为了接地可靠，通常将各车间的零线都联接起来，成为一个网络，并每隔一定的距离进行重复接地。61

3.低压供电的三种方式（1）三相四线制供电方式

NL3L2L1三相负载工作接地重复接地单相负载5-5供电与配电L3L2L1三相负载单相负载（2）三相三线制供电方式

5-5供电与配电63（3）三相五线制供电方式

5-5供电与配电NL3L2L1三相负载工作接地重复接地单相负载PE64三、民用供配电系统5-5供电与配电总配电柜10kVQSFU降压变压器总变电所宿舍楼配电柜1层配电箱进户分支线2层配电箱进户分支线n层配电箱进户分支线某校宿舍楼配电系统示意图380V/220V380V/220V220V实验楼图书馆宿舍楼教室楼小结第五章三相交流电路66（一）三相交流电源

1.电动势的特点：三相对称，即幅值相等，频率相同，相位相差1200。相当于3个独立的交流电压源。常采用星形联结，提供两种电压。

2.相电压：相线与中性线之间的电压，我国低压供电系统中相电压为220V。

3.线电压：相线与相线之间的电压，我国低压供电系统中线电压为380V。线电压是相电压的倍，在相位上超前相应的相电压300。第五章三相交流电路小结5-5供电与配电67（二）三相负载的接法两种接法：星形联结、三角形联结。选择哪种联结由负载的额定电压与电源电压决定。1.星形联结（2）三相负载对称时：中性线电流为零，故中性线可不接；三相负载不对称时：则必须接中性线，以保证各相相电压对称。（1）各相负载承受相电压，线电流等于相电流。2.三角形联结（1）各相负载承受线电压，线电流等于相邻两相电流之差。（2）三相负载对称时：线电流等于倍的相电流，且滞后于相应相电流30°三相负载对称是指三相负载的复阻抗Z相等。5-5供电与配电68（三）功率

1.可分别计算各相的有功功率和无功功率，相加后得三相有功功率和三相无功功率。

3.若三相负载对称，则不论是星形联结，还是三角形联结，都可用以下公式计算三相功率。

2.三相视在功率，一般不等于各相视在功率之和，除非三相负载对称。

式中的φ是每相负载的相电压与相电流的相位差角，亦即每相负载的阻抗角或功率因数角。5-5供电与配电（四）供配电1.电力系统发电厂--将其它能量转化为电能电力网--将电能高压输送给用户电能用户--将电能转化为其它能中型厂一般要设一个高压配电所，将进厂的6~10kV分配到各车间变电所降至380V/220V再用；3.低压变压器的低压侧常作星形联结，有三相四线制、三相五线制和三相三线制三种供电方式，前两种变压器中性点都接地，称工作接地。4.三相交流供配电系统图常用一条线代表三相线路，并在单线上画斜线表示实际线数。2.用电设备的额定电压一般都为380V/220V。小型厂可直接进380V/220V低压线或设一个低压变电所，将将进厂的6~10kV降至380V/220V使用；大型厂进线一般在35kV以上，需要一个高压变电所将电压降至6~10后再分配到各车间变电所。5-5供电与配电素材库附件71

为了方便各位老师根据不同的教学风格修改课件，这里将一部分自行制作的素材库附上。说明

素材库包括：元器件、电路符号、各种变量、波形、圆点标记等。72+VCCCVBBRRLui–+u–+讨论附件：素材库usu+_+_+_复习

ZL

i1I2n1PNM3～L3L1L2IaX400T300US3+–E+_+–

链接EDA3【例10-2-9】I1I2回路方向i1提示想一想？6-2防止触电的保护措施6-3生活用电安全技术第六章安全用电6-4安全意识和触电急救6-1

触电6-1触电一、电伤与电击二、决定触电伤害程度的因素三、触电方式766-1触电根据人体所受伤害，触电分两种类型。

电击——

电流对人体内部的伤害，造成人体内部组织的破坏。危及生命。

电伤——

电流对人体表面的伤害。如电弧烧伤、烙伤等。一般不危及生命。一、电伤与电击77

感知电流：能引起人类感觉的最小电流。

摆脱电流：正常人触电后能自主摆脱的最大电流。

致命电流：在短时间内危及生命的最小电流。二、决定触电伤害程度的因素1.电流的大小6-1触电工频感知电流大约为1mA左右，直流约为5mA.工频摆脱电流约为10～16mA左右，直流约为50mA。工频致命电流约为30～50mA左右，30mA以下的电流称为安全电流。78同样大小的电流，交流电比直流电伤害重，而交流电中50Hz频率对人体的伤害最大。电击能量：触电电流与触电时间的乘积。

2.电流的频率3.电流通过人体的时间

触电电流通过人体的时间越长，伤害越大。4.电流途径

6-1触电电流通过心脏、大脑、脊椎和中枢神经等要害部位时伤害最严重，头部触电及从一只手到另一只手或手到脚的触电最危险。电击能量超过30mA·s有致命危险。79以上各因素中，电流大小起决定作用，而电流大小取决于触电电压和人体电阻的大小。

人体电阻——通常为104~105

，但在电压较高时会发生击穿，迅速下降，最小为800~1000。触电电压——是决定触电危险性的关健因素，电压越高，通过人体的电流越大，人就越危险。通常把36V以下的电压定为安全电压。5.个体特征

人的年龄、性别、身体素质、精神状态都与触电的伤害程度有关。6-1触电801.电气装置正常情况下的触电

触电电流较大，十分危险。

指人体两处同时分别触及一根相线和一根中心线或大地而触电。加在人体上的电压是相电压，

回路电阻=人体电阻+人体与两电线之间的接触电阻三、触电方式①同时接触相线和中性线（1）单相触电6-1触电

在380/220电网中，回路电压是220V。81

②供电系统中性点接地的单相触电回路电阻＝人体电阻＋人与带电体间接触电阻＋人与地面接触电阻

指人体接触一根相线，电流从相线经人体，到大地，再回到中性点而触电。

回路电压是相电压220V。危险性决定于人站立的地面及穿什么鞋子。6-1触电82③供电系统中性点不接地的单相触电指人体接触一根相线，交流电通过人体和分布电容及绝缘电阻而形成回路。6-1触电这个电流一般不大，但如果电网分布很广，或者绝缘不良，也可使人致命。。83低压电网中最危险的触电方式！

人体两处同时分别触及两相带电体而触电。（2）两相触电6-1触电

回路电压是线电压380V。回路电阻=人体电阻＋人与两相带电体间接触电阻842.故障情况下的触电

电气设备外壳一般不带电，但经长时间运转，外壳可能带电。

电气设备发生故障时，人体接触设备的带电外壳而造成的触电。（1）接触故障装置外壳触电

触电情况与正常情况下的单相触电相同。6-1触电最常见的触电方式！85（2）跨步电压触电

③若误入危险区，应双脚并拢或单脚跳离。

当带电体碰地有电流流入地下并向四周流散时，接地点周围的土壤产生电压降，在碰地点10〜20米范围内形成分布电位。

跨步电压：人体两脚处于不同电位梯度时承受的电压。6-1触电①跨步电压触电多发生在故障设备接地体附近。②跨步电压的大小与跨步的距离、接地电流的大小、人与地面的绝缘性能、距接地点的远近及两脚的方位等很多因素有关。6-2防止触电的保护措施一、安全距离和绝缘保护三、保护接地或保护接零四、漏电保安器二、安全电压876-2防止触电的保护措施带电体与地面间、带电体与其他设备间、带电体与带电体间应留有的符合安全要求的距离。一、安全距离和绝缘保护1.安全距离保护

电压等级/kv10及以下20〜352260〜110220330安全距离/m无遮拦0.701.001.201.502.003.00有遮拦0.350.60.91.52.003.00工作人员正常活动范围与带电设备的安全距离各种情况的安全距离国家都有规定，例如：88是指用绝缘体把可能形成的触电回路隔开。1.外壳绝缘在电气设备的外壳装上防护罩。2.场地绝缘在人体站立的地方用绝缘层垫起来，3.工具绝缘电工工具手柄上套有耐压500V的绝缘套，（二）绝缘保护6-2防止触电的保护措施使人体与大地隔离。或带绝缘手套操作。89

人体危险电压＝人体最小电阻☓工频致命电流即：（800∼1000Ω）☓（

30∼50mA）＝

24∼50V二、安全电压6-2防止触电的保护措施①我国规定安全电压的上限不得超过50V。②安全电压的额定值等级为42V，36V，24V，12V，6V。例如机床照明和手提式照明灯的安全电压为36V；

③提供安全电压的电源，通常是安全隔离变压器。隧道和矿井内手提式照明灯的安全电压为12V。严禁用自耦变压器提供安全电压。380V/220V电压属于低电压，这显然不是安全电压。④安全电压与低电压是两个不同的概念。通常称1kV以上的电压为高压，1kV以下的为低压。90

电气设备外壳大多是金属的，正常不带电，但在绝缘损环或外壳碰线时就会带电，为防止设备外壳意外带电造成触电最有效的措施是保护接地或保护接零。用埋入地下的钢管或角钢做接地体。三、保护接地或保护接零第一个字母：电力系统对地关系第二个字母：电气设备外露可导电部分对地关系T:中性点直接接地I:所有带电部分与地绝缘T:外露可导电部分对地直接电气连接N:外露可导电部分与中性点直接电气连接TT系统IT系统TN系统保护类型保护接地系统---保护接零系统6-2防止触电的保护措施91（1）

TT系统

电源中性点接地，而电气设备的外露可导电部分接独立接地。

①发生单相碰壳故障时，事故电流主要通过接地电阻，通过人体很少，起到一定保护作用。保护接地工作接地1.保护接地6-2防止触电的保护措施②设电源相电压为220V，接地电阻R0和Rd分别等于4Ω，则事故电流为此电流如能及时切断电源，可保安全；否则可能会引起触电事故，因此TT系统还应该安装漏电保护器。事故电流③TT系统在我国应用较早,目前很少采用。92（2）IT系统（三相三线制）

在三相三线制中性点不接地的供电系统中。电气设备的外露可导电部分通过接地装置与大地可靠地联接。①单相碰壳故障事故电流远比TT系统的小。不需立即切断电源。

6-2防止触电的保护措施事故电流电源中心点不接地分布电容保护接地②IT系统适用于某些对不间断供电要求较高的场所，

例如煤矿、电力炼钢、医院手术室等。但IT系统只提供线电压，不提供相电压，故其他地方很少被采用。

在电源中性点接地的供电系统中。用电设备的外露可导电部分与零线可靠连接。2.保护接零TN-C系统——工作零线兼作保护线。TN-S系统——工作零线与保护零线分开。TN-C-S系统——工作零线与保护零线TN系统在低压供电系统中得到普遍采用。根据其保护线是否与工作零线分开，又可分为三种：TN系统部分合并，部分分开。——TN系统94(1)TN-C系统(三相四线制)工作零线兼做保护零线（PEN)。③TN-C系统只适用于三相负荷基本平衡的场合。6-2防止触电的保护措施保护零线工作零线①一旦用电设备外壳碰线，就形成单相短路，其电流足以将这相的电源切断，保证人身安全和其他设备正常。②严禁在中性线的干线上装设熔断器和开关。还要在中性线干线的一定间隔距离及终端进行重复接地。95（2）TN-S系统(三相五线制)零线分为两根：工作零线N保护零线PE①正常情况下PE线上无电流，对地电压为零，不会对接在PE线上的其他设备产生电磁干扰。②TN-S系统适用于对安全要求较高，对电磁干扰要求较严的场所，是一个较完善的系统。

这两根零线只在中性点处有连接，以后不准再有电气连接。6-2防止触电的保护措施96（3）TN-C-S系统（三相四线制与三相五线制混合）②适用于配电环境条件差而局部用电对安全要求高的场所。6-2防止触电的保护措施TN-C系统的N线在入户时重复接地，另外引出PE线，以后N线与PE线无任何电气连接，成为TN-S系统。重复接地三相四线制三相五线制①TN-C-S系统是TN-C与TN-S系统的综合，进户前采用三相四线制，施工方便，成本低廉，进户后采用三相五线制。97四、漏电保安器

是用来防止因设备漏电、人身触电而造成危害的一种安全保护电器。也称触电保护器。单相电路三相三线制电路三相四线制电路6-2防止触电的保护措施98

工作原理所有电源线穿过电流互感器的环形铁芯。

工作正常时：穿过环形铁芯的所有电流相量和为零。二次绕组无电流，漏电保护器正常状态。

发生故障时：有漏电流IO分流入地，环形铁芯的电流相量和不为零。二次绕组感应出电流，经放大器A后,通过断电器QF，切断电源。断电器放大器电流互感器环形铁芯6-2防止触电的保护措施漏电保护器的主要性能是动作电流和动作切除时间。用于人身保护，应选用动作电流不超过15或30mA，切除时间在0.1s以内；如用于线路保护与防火，可选用动作电流为50～1000mA，切除时间可延长到0.2～0.4s。

6-３生活用电安全技术一、漏电保护二、墙壁插座的接线一、漏电保护漏电保护器熔断器

电源出线电源进线单相电度表6-3生活用电安全技术1.家庭漏电保护器的接法

一般接在电度表和闸刀开关（或熔断器）之后。如有保护零线，不可经过漏电保护器。（a）外形（b）小型断路器的组合是一种小型断路器的组合，用来方便地控制家庭电器设备的每一路电源，并兼有过电流保护功能，有的还兼有漏电保护功能。2.家庭配电箱6-3生活用电安全技术空白演示在此输入您的封面副标题103二.墙壁插座的接线保护接地6-3生活用电安全技术保安线相线（L）工作零线（N）（a）二孔与三孔插座（b）三脚插头相线（L）零线（N）保安线接设备外露可导电部分保安线应如何接线？保护接零左零右相提示104单相三极插座错误连接的后果

在TN系统中保护线必须接在零线的干线上，不可就近接在电气设备的零线端子上。6-3生活用电安全技术我国目前经济建设发展迅速，新建筑一般都采用TN-S或TN-C-S低压配电系统，即采用单相三线制供给单相用户，有专门的PE保护零线，能很好地起到保护作用。原先合乎规范要求的TN-C系统已不再适用于住宅低压配电系统中了，但目前许多旧建筑中仍采用单相二线制供电，进户后两线还都要通过熔断器，因此室内没有保安线。这种情况在电源进线上接入漏电保护器或具有漏电保护功能的家庭配电箱可以起到安全保护作用。选用的动作电流应不超过15或30mA，切除时间应在0.1s以内。注意：切不可在没有专用保安零线的屋内将三孔插座的保安插孔就近与工作零线连接在一起，否则将会出现上页所示的触电事故。6-3生活用电安全技术试分析图中四个三极插座的接线方法中哪些是正确的？各适用于何种供电系统？讨论NLLPEPEN6-3生活用电安全技术6-4

安全意识和触电急救一、安全用电意识和规程二、触电急救108一.安全用电意识和规程1.提高安全用电意识；2.严格执行安全操作规程；3.正确安装用电设备；4.用电设备的使用不允许超过额定值；5.建立定期安全检查制度。6-4安全意识和触电急救二.触电急救1.脱离电源2.急救处理：①尽快使触电者脱离电源;②既要救人，也要保护自己。①迅速打120电话求救；②尽早实施胸外按压。6-4安全意识和触电急救小结第6章安全用电111（一）触电1.对人的危害：电伤、电击

2.伤害程度：电流大小起决定作用，而电流大小取决于触电电压和触电回路电阻的大小。3.触电方式：正常情况

故障情况

跨步电压触电

单相触电两相触电---接触两相线接触一相线及零线接触一相线电网中性点接地

电网中性点不接地

接触故障装置外壳

第6章

安全用电小结（二）防止触电的保护措施

1.安全距离和绝缘保护

2.安全电压保护

4.漏电保护器保护

3.保护接地或保护接零第6章

安全用电小结

我国安全电压等级：42V、36V、24V、12V、6V。TT系统IT系统TN系统保护接地系统保护接零系统---TN-C系统—N线兼作PE线。TN-S系统—N线与PE线分开。TN-C-S系统—以上两种混合。113（三）生活用电安全技术

1.漏电保护：家庭漏电保护器的接法

2.墙壁插座的接线：单相二孔与三孔插座“左零右相”保护线的连接第6章

安全用电小结家庭配电箱114（四）安全意识和触电急救

1.安全意识和规程

2.触电急救(1)尽快使触电者脱离电源;(2)急救处理：打120电话、胸外按压。(1)提高安全用电意识(2)严格执行安全操作规程（3）正确安装用电设备；（4）用电设备的使用不允许超过额定值；（5）建立定期安全检查制度。第6章

安全用电小结素材库附件116

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素材库包括：元器件、电路符号、各种变量、波形、圆点标记等。117+VCCCVBBRRLui–+u–+讨论附件：素材库usu+_+_+_复习

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i1I2n1PNM3～L3L1L2IaX400T300US3+–E+_+–

链接EDA3【例10-2-9】I1I2回路方向i1第八章异步电动机第九章继电－接触器控制第七章电磁铁与变压器结束电工技术（下篇）电气设备与控制7-2铁心线圈7-1磁路的基础知识第七章电磁铁与变压器7-4变压器的基本结构和种类7-6变压器的特性和应用7-3电磁铁7-7几种常用变压器7-5变压器的工作原理120前面几章介绍了电路的基本理论，下面将讨论工程上实际应用的一些常用电工设备，如电磁铁、变压器、电动机等。这些电气设备都是利用磁场作为媒介实现能量的传输和转换的，在学习这些电磁器件时，不仅会遇到电路问题，而且会遇到磁路问题。只有同时掌握了电路和磁路的基本理论，才能对各种电工设备作全面的分析。7-1磁路的基础知识一、磁路二、磁路的主要物理量三、磁性材料四、磁路欧姆定律1227-1磁路的基础知识一、磁路磁路——磁通集中经过的闭合路径励磁线圈——通过励磁电流的线圈励磁电流——产生磁场的电流工程上，为了得到较强的磁场并有效地加以应用，常采用导磁性能良好的磁性材料做成一定形状的铁心，而将线圈绕在铁心上。当线圈中通过电流时，铁心即被磁化，使得其中的磁场大为增强。故通电线圈产生的磁通主要集中在由铁心构成的闭合路径内，这种磁通集中通过的路径便称为磁路。123磁路分直流磁路和交流磁路，其形式多种多样，常见的电气设备的磁路有：单相变压器的磁路电磁铁的磁路磁电式仪表的磁路（不需要励磁绕组）直流电机的磁路7-1磁路的基础知识124二、磁路的主要物理量1．磁感应强度B表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。单位:

T（特【斯拉】）均匀磁场——各点磁感应强度大小相等，方向相同的磁场。7-1磁路的基础知识磁感应强度Ｂ是一个矢量，其方向与该点磁感线切线方向一致，与产生该磁场的电流之间的方向关系符合右螺旋法则.1252.磁通

—磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积。(如果不是均匀磁场，则取B的平均值。)在均匀磁场中=BS或

B=/S

磁感应强度B在数值上可以看成为与磁场方向垂直的单位面积所通过的磁通，故B又称为磁通密度。单位:

Wb(韦[伯]）1Wb=1T×1m7-1磁路的基础知识即1T=1Wb/m2

1263.磁场强度H

——进行磁场分析时引用的一个辅助物理量，反映电流的励磁能力。单位是A/m(安/米)。7-1磁路的基础知识①H也是一个矢量，其方向与Ｂ的方向相同，即磁场的方向。②H与Ｂ的主要区别是：H代表电流本身所产生的磁场的强弱，只与产生该磁场的电流有关，而与磁介质无关；Ｂ代表电流所产生的以及介质被磁化后所产生的总磁场的强弱，其大小不仅与电流有关，而且还与磁介质有关。127——磁感应强度Ｂ与磁场强度Ｈ之比，是衡量物质导磁能力的物理量。单位：H/m（亨/米）4.磁导率

①真空中的磁导率（）为常数。②一般材料的磁导率和真空的磁导率之比，称为这种材料的相对磁导率。，称为磁性材料，称为非磁性材料7-1磁路的基础知识128三、磁性材料根据导磁性能的好坏，自然界的物质可分为:铁磁材料

——导磁性能好，磁导率μ大如铁、钢、镍、钴等非铁磁材料——导磁性能差，磁导率μ小如铁、钢、镍、钴等

铁磁物质对电气设备的影响很大。采用优质的铁磁物质，可使同样容量的电机、变压器体积大大缩小，重量大大减轻。7-1磁路的基础知识1291.磁性材料的磁性能（1）

高导磁性7-1磁路的基础知识①磁性材料内部存在许多磁化小区，称为磁畴。无外磁场作用时，磁畴的排列不规则，对外不显示磁性。外磁场磁畴磁畴

②在外磁场作用下，磁畴方向发生变化，使之与外磁场方向趋于一致，物质整体显示磁性，称为磁化。③通电线圈中放入铁心后，磁场会大大增强，这时的磁场是线圈电流产生的磁场和铁心被磁化后产生的附加磁场之叠加。在这种具有铁心的线圈中通入不大的励磁电流，便可产生足够大的磁感应强度和磁通。④非磁性材料没有磁畴结构，不具有磁化特性。130(2)磁饱和性磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着外磁场的增强而无限的增强。当外磁场增大到一定程度时，磁性物质的全部磁畴的磁场方向都转向与外部磁场方向一致，磁化磁场的磁感应强度将趋向某一定值。这种特性称为磁饱和性。7-1磁路的基础知识131BJ

——磁场内存在磁性物质的磁化磁场的磁感应强度曲线。B0——磁场内不存在磁性物质时的磁感应强度直线。B

——BJ曲线和B0直线的纵坐标相加即磁场的

B-H

磁化曲线。OHBB0BJB磁化曲线7-1磁路的基础知识132

Oa段：初始磁化阶段。•a•cOHBB磁化曲线7-1磁路的基础知识•bb点以后：B增加很少，达到饱和。

ab段：

B随H

成正比地增加

磁化曲线的特征：bc段：B随H增加减慢。膝点饱和点③在膝点附近μ值最大。所以电气工程上通常要求磁②磁性材料的Ｂ与Ｈ的关系是非线性的，

值不是常数。①磁性材料的磁化曲线大致上可分为四段。

性材料工作在膝点附近。133

几种常见磁性物质的磁化曲线a

铸铁b

铸钢c

硅钢片00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0103H/(A/m)H/(A/m)12345678910103B/T1.81.61.41.21.00.80.60.40.2ababcc7-1磁路的基础知识134（3）磁滞性磁滞回线——磁性材料在交变磁场中反复磁化得到的磁化曲线，是一条闭合曲线。OHB•7-1磁路的基础知识如果励磁电流是大小和方向都随时间变化的交变电流，则磁性材料将受到交变磁化。剩磁Br

剩磁Br

：当Ｈ从饱和点减小到零时，仍保留磁性的Ｂ值。矫顽磁力

矫顽磁力Hc：去掉剩磁，使B=0，反相磁化所需的H值。磁滞回线-HcHc•••-Br1352.磁性材料的类型和用途磁力较小。常在计算机和控制系统中用作7-1磁路的基础知识根据磁性能，磁性材料分为3种：（1）软磁材料——剩磁和矫顽力较小，磁滞回线窄长；但磁导率较高；常用于有交变磁场的场合。（2）硬磁材料——剩磁和矫顽力较大，磁滞回线较宽。常用做永久磁铁。（3）矩磁材料——滞回线接近矩形，剩磁较大但矫顽记忆元件和开关元件。136式中：F=NI

——磁通势，由其产生磁通。

当电流I通入绕在铁心上的线圈时，7-1磁路的基础知识四、磁路欧姆定律ФAlIN理论分析和实验都表明：铁心中就会有磁通Φ通过。

——磁阻，表示磁路对磁通的阻碍作用。137

磁路磁通势F=IN磁通

磁阻电路电动势E电流密度J

电阻磁感应强度B电流I

NI+_EIR磁路欧姆定律电路欧姆定律磁路与电路的比较138提示磁路欧姆定律只作定性分析用磁路与电路虽有许多相似之处，但其实质是不同的：磁通不是粒子的定向运动。恒定磁通的磁路中没有能量损耗，没有开路状态。而且由于铁心磁路是非线性元件，µ值变化很大，还有磁饱和、磁滞以及涡流损耗、漏磁等特殊问题存在。因此一般不宜用磁路欧姆定律和磁阻公式进行定量计算，但在很多场合下可以用来进行定性分析。7-2铁心线圈一、直流铁心线圈二、交流铁心线圈1407-2铁心线圈铁心线圈直流铁心线圈交流铁心线圈

直流铁心线圈：由直流电励磁，磁通恒定，线圈中的电流由外加电压和线圈本身的电阻决定，功率损耗只有线圈电阻R上的损耗，分析比较简单。

交流铁心线圈：由交流电励磁，磁通是交变的，其电磁关系和功率损耗比较复杂。141一、直流铁心线圈1.电磁关系励磁电流（电路欧姆定律）2.功率损耗7-2铁心线圈磁通（磁路欧姆定律）

+–UNI线圈铁心—主磁通

—漏磁通由线圈上的电阻R和通过线圈的电流I决定。因磁通恒定，铁心中没有功率损耗。1421.、电磁关系

–+e–+e

+–uNi（磁动势）二、交流铁心线圈7-2铁心线圈由基尔霍夫电压定律可得：u－iR＋e＋eσ=0若忽略iR和eσ，则有

ｕ≈－ｅ

有效值U≈E143设主磁通则有效值故7-2铁心线圈144式中：可见，外加电压的相位超前于铁心中磁通900，而外加电压的有效值为：

当线圈匝数N、外加电压U和频率ƒ一定时，铁心中的磁通最大值Φm将保持不变Φm单位是韦[伯]（Wb）。f单位是赫[兹]（Hz）。7-2铁心线圈145可见，在忽略线圈电阻和漏磁通的条件下，交流铁心线圈的磁通最大值由电源电压、频率及线圈匝数决定，而与磁路无关。

提示一般线圈匝数Ｎ和电源频率f都是一定的，因此交流铁心线圈中的磁通最大值Φm只取决于外加电压的有效值Ｕ。7-2铁心线圈1462.功率损耗铜损（

Pcu）—-线圈R上的功率损耗

（

Pcu=RI2）铁损（

PFe）—-铁心内的功率损耗

+–ui磁滞损耗涡流损耗7-2铁心线圈在直流铁心线圈中，功率损耗只产生在线圈电阻上；而在交流铁心线圈中，除了线圈中的铜损外，还有铁心中的铁损。147（1）磁滞损耗（

Ph）——由磁滞产生的铁损。

②

大小

与磁滞回线所包围的面积成正比。OHB

①

原因由铁磁材料内部磁畴反复转向、相互摩擦所引起。

③

减少磁滞损耗的措施

选用良好的软磁材料做铁心。7-2铁心线圈148涡流7-2铁心线圈（2）涡流损耗（

Pe）——由铁心中的涡流引起的损耗。交变电流交变磁通①

原因:由磁性材料在交变磁通作用下产生的感应电流引起。②大小:由涡流的大小决定。③减耗措施:采用硅钢片叠成的铁心。硅钢片片间绝缘限制涡流增大电阻减小涡流综上所述：交流铁心线圈电路的功率损耗为：149［例7-2-2］

某铁心线圈接在12V的直流电源上，线圈电流为10A，.如果改接50HZ、220V交流电源，电流为3A，消耗功率100W。试求：（1）铁心线圈接直流电源时的铜损耗和铁损耗；（2）铁心线圈接交流电源时的铜损耗、铁损耗及其功率因数。［解］

线圈的电阻

R==Ω=1.2Ω（1）铁心线圈接直流电源时铜损耗

△PCu=I2R=102×1.2W＝120W铁损耗

△PFe＝07-2铁心线圈150（2）铁心线圈接交流电源时铜损耗

△PCu=I2R=32×1.2W＝10.8W铁损耗

△PFe＝△P-△PCu=（100-10.8）W＝89.2W功率因数

cosφ===≈0.157-2铁心线圈7-3电磁铁一、直流电磁铁二、交流电磁铁1527-3电磁铁7-3电磁铁（一）概述

电磁铁是利用通电线圈铁心吸引衔铁而工作的一种电器，用途极为广泛。

电磁铁又是构成各种电磁型开关、电磁阀门和继电器的基本部件。

常用来操纵、牵引机械装置，或保持某种机械零件、工件于固定位置。153（二）基本结构铁心衔铁衔铁

有时是机械零件、工件充当衔铁。FFFF线圈线圈衔铁铁心线圈铁心线圈铁心衔铁7-3电磁铁154根据使用电源类型分为：直流电磁铁：用直流电源励磁。交流电磁铁：用交流电源励磁。

工作时，线圈通入励磁电流，在铁心中产生磁场，衔铁被吸引。（四）工作原理（三）分类断电时，磁场消失，衔铁即被释放。7-3电磁铁155

电磁铁线圈通电后，铁心吸引衔铁的力。Φ：空气隙中的磁通，单位是Wb(韦[伯])。计算公式:（五）

电磁吸力单位：N(牛[顿])

7-3电磁铁

S：空气隙的有效面积，单位是m2（平方米）。156一、

直流电磁铁

随着衔铁的吸合：

直流励磁电流

恒定不变

电磁吸力7-3电磁铁直流电磁铁吸合后的电磁力比吸合前大。FRm空气隙δ直流电磁铁特性电磁吸力变化曲线电流恒定IFδ0I=f(δ)F=f(δ)157二.交流电磁铁交流电磁铁中磁场是交变的，电磁力也随时间而变。，则吸力瞬时值为：脉动的电磁吸力吸力平均值7-3电磁铁f=Fmsin2ωtωtFmfOπ2π平均值F=Fm交流电磁铁在吸合过程中，U不变，则Φ基本不变，故电磁吸力平均值也基本不变。F158交流电磁铁吸合后的励磁电流比吸合前小得多。交流电磁铁在吸合过程中:δ↓→Rm↓→L↑→XL↑→I↓起动电流大工作电流小电磁吸力平均值基本不变最大气隙注意：交流电磁铁的起动电流一般比工作电流大几倍至十几倍。因此要防止线圈通电后衔铁受阻卡住或吸合不紧的情况发生，否则会因长时间通过大电流而烧毁线圈。同理，交流电磁铁不宜过份频繁操作。IFδ0I=f(δ)F=f(δ)交流电磁铁特性7-3电磁铁159不穿过铜环的磁通穿过铜环的磁通7-3电磁铁由于电磁吸力是脉动的，会引起衔铁振动，产生噪声，为此要在磁极的部分端面上套一个短路环。感应电流阻碍Φ1的变化，使Φ1和Φ2之间有相位差存在短路环铁心160

电磁铁闸瓦

M闸轮弹簧3～【应用实例】7-3电磁铁电磁铁与电动机同步通电和断电电磁铁通电时提起闸瓦，松开闸轮断电时弹簧拉闸瓦压住闸轮，使电动机制动三相交流电三相电动机这种断电制动型电磁抱闸装置常用于起重机械中，能避免因突然停电而出现的跌落事故。电磁抱闸虚线表示机械联结161直流电磁铁与交流电磁铁的特点比较直流电磁铁交流电磁铁铁心结构整块软钢制成，无短路环硅钢片叠成，有短路环吸合过程电流不变，吸力增大吸力基本不变，电流减少电磁吸力

平均值吸合后无振动有轻微振动吸合不好时线圈不会过热线圈会过热，可能烧毁价格较低较高7-3电磁铁7-4变压器基本结构和类型一、变压器基本结构二、变压器种类1637-4变压器基本结构和类型

变压器是利用电磁感应原理传输电能或信号的一种静止的电工设备，具有变压、变流、和变阻抗的作用。7-4变压器基本结构和类型一、变压器基本结构铁心绕组心式——绕组包围铁心壳式——铁心包围绕组铁心和绕组的组合方式164几种常见的铁心形状—--变压器的磁路部分，并作为变压器的机械骨架。大多用0.35～0.5mm厚的表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成。1.铁心用于壳式变压器用于心式变压器心式变压器用铁量较少，多用于大容量的变压器；壳式变压器不需专门的外壳，常用于小容量的变压器。7-4变压器基本结构和类型165

2.绕组

——即线圈，通常用绝缘的铜线或铝线绕成。一次绕组（又称初级绕组或原绕组）——接电源二次绕组（又称次级绕组或副绕组）——接负载

低压绕组——匝数少的绕组，电压低。高压绕组——匝数多的绕组，电压高。为了加强磁耦合，高低绕组套装在同一铁心柱上，放置方式分为同心式和交叠式。7-4变压器基本结构和类型1663.冷却系统7-4变压器基本结构和类型小型变压器——空气自冷式中型变压器——油冷式，自然循环冷却大型变压器——油冷式，强制循环冷却167二、变压器的类型

1.按结构分类

心式变压器壳式变压器

2.按用途分类

电力变压器自耦变压器仪用互感器电源变压器阻抗变换器

3.按相数分类

单相变压器三相变压器

4.……

7-4变压器基本结构和类型7-5变压器工作原理一、变压器变压原理二、变压器变流原理二、变压器变阻抗原理169i1+–u1i2+–u2二次绕组N2结构示意图N1一次绕组

②一次、二次绕组互不相连，能量的传递全靠磁耦合。7-5变压器工作原理+–e1+–e2

变压器种类很多，大小悬殊，用途各异，但其工作原理基本相同。下面以单相双绕组变压器为例进行介绍变压器的符号①主磁通Φ是由一、二次绕组的磁动势共同产生合成的。

1

2漏磁通一般可忽略170

一次绕组接上交流电源，二次绕组开路，这种运行状态称为空载运行。+–+–

空载时，变压器相当于交流铁心线圈上多一个开路线圈i10+–u20+–u1一、变压器变压原理7-5变压器工作原理i10(i10N1)

变比171②电压变换作用：改变匝数比，就能改变输出电压。7-5变压器工作原理一次绕组电源电压二次绕组匝数③若Ｋ＞１，则U20＜U1，为降压变压器；变压

比若Ｋ＜１，则U20＞U1，为升压变压器。一次绕组匝数二次绕组开路电压

①一、二次绕组上电压的比值近似等于两者的匝数比。172[例7-5-1]

变压器铁心截面积为150cm2，铁心中磁感应强度的最大值不能超过1.2T，若要用它把6000V工频交流电变换为230V的同频率交流电，则应配多少匝数的一、二次绕组？解:

铁心中磁通的最大值一次绕组的匝数为二次绕组的匝数为7-5变压器工作原理173

一次绕组接上交流电源，二次绕组侧接负载，这种运行状态称为负载运行。

+–e2+–u1

ZL

i1i2

二次绕组侧接负载，在二次绕组感应电势e2的作用下，产生二次绕组电流电流i2，一次绕组的i10增大为i1。

因二次绕组有了电流i2

，二次侧磁通势也在铁心中产生磁通

。

铁心中主磁通

是由一次、二次绕组磁通势共同产生的合成磁通。二、变压器变流原理7-5变压器工作原理174+–

i2(i2N2)

有载时，铁心中主磁通

是由一次、二次绕组磁通势共同产生的合成磁通+–e2+–u1+–u2i1i2

ZL

7-5变压器工作原理i1(i1N1)175

由于变压器铁芯材料的导磁率高、空载励磁电流很小（I10<IN10%

)，可忽略。故磁动势平衡方程式空载磁势有载磁势7-5变压器工作原理变压器负载时总磁动势与空载磁动势基本相等。Ｎ和f一定时，Ｕ不变，Φm也不变。可见，一、二次绕组的磁动势近似相反，即Ｉ2对Ｉ1产生的磁通有去磁作用。因此，当Ｉ2增大时，主磁通Φ将减小，于是Ｉ1必然增加，以保持Φ基本不变。（正弦量用相量表示）176变压器负载运行时：①一、二次电流之比近似等于变压器变比的倒数。

②改变一、二次绕组的匝数，可以改变一、二次绕组电流的比值，这就是变压器的电流变换作用。7-5变压器工作原理③此式只适用于满载和接近满载的运行状态，而不适用于空载和轻载运行状态。④从能量转换的角度来看，二次绕组向负载输出的电能，只能由一次绕组从电源吸取，然后通过主磁通传递到二次绕组。因此，二次电流变化时，一次电流必然会相应地变化。177［例7-5-2］

已知一变压器Ｎ1=800，Ｎ2=200，U1=220V，I2=8A，负载为纯电阻，忽略变压器的漏磁和损耗，求变压器的二次电压U2、一次电流I1和输入、输出功率。解

变比

K===4二次电压

U2≈=V=55V一次电流

I1≈=A=2A输入功率P1=U1I1≈220V×2A=440W输出功率

P2=U2I2≈55V×8A=440W7-5变压器工作原理178三、变压器变阻抗原理7-5变压器工作原理+–+–+–而变压器电路对于电源来说也相当于一个阻抗。变压器二次侧接有阻抗｜ZL｜，等效条件是它们的端口伏安特性完全相同1797-5变压器工作原理①变压器一次侧的等效阻抗，为二次侧所带负载阻抗的K

2

倍。②通过选择合适的电压比K，可把实际负载阻抗变换为所需的数值，这就是变压器的阻抗变换作用。③在实际电路中，为提高信号的传输功率，常用变压器将负载阻抗变换为适当数值，这种做法称为阻抗匹配。180

R0RL+–7-5变压器工作原理解（1）将负载直接接到信号源上，

[例7-5-3]交流信号源的电压US=120V，内阻R0=800

，负载电阻为RL=8

。试求:（1）将负载与信号源直接联接时，信号源输出多大功率？（2）若要信号员输给负载的功率达到最大，用变压器进行阻抗变换，则变压器的匝数比应选多少？阻抗变换后信号源的输出功率多大？输出功率为：I181（2）用变压器进行阻抗变换,信号源的输出功率：

阻抗匹配：接入变压器后，输出功率大大提高7-5