现代电工电子技术 第3版 课件 第6章 变压器

越沈阳工业大学电工学教研室第6章变压器第6章

变压器6.

1磁路6.2变压器#6.1

第6章变压器本章介绍的基本物理量、基本定律以及磁性材料的磁性能。

在此基础上重点讨论铁心线圈电路和变压器。6.1

磁路的基本概念和定律电动机、继电器、电磁铁及变压器等电器都是基于电磁耦合的原理工作的，我们已经学过了电路，现在再来研究磁路。一、磁场的基本物理量2.磁感应强度B3.磁场

4.导磁强度H

系数μ#1.磁通φ垂直穿过某一面积S

的磁力线的总根数。韦伯wb穿过单位面积的磁力线根数。特斯拉Twb/m²B=

或

Φ=

BS磁场中某点的B

与该点的磁导率μ的比值。描述导磁能力大小的物理量。通常使用相对导磁系数μr无量纲

真空导磁系数6.1

6.1磁路的基本概念和定律一

、磁场的基本物理量1.磁通φ2.磁感应

强度B3.磁场

强度H4.导磁系数μ安

/

米

，A/m,A/cmB=HμH=B或#6.1

6-1

磁路的基本概念和定律二、磁路的基本定律

安培环路定律砖

z兹姆宁基尔霍夫定律

安

培

环

路

宁

律

Z咚

旭

宁

律安培环

，

磁路欧姆定律

围在这闭合路径内各电流的代数和的线积分等于包律H空径定丹律定亡姆吸路

上路定律路定与

电路类似

安无分支磁路磁

阻Rm#磁路欧姆定律

磁路欧姆定律兹

收h

过

亠

佳磁路欧姆定律Hl=NH=B/μ

B=φ/S平均长l磁通①磁动势得若磁场均匀则有磁路欧姆定律磁路欧姆定律导磁系数μ线圈

匝截面积S根

据φ1+9₂-φ₃=02.磁路的基尔霍夫磁压降定律

有分支磁路任一闭合回路中均有

NI

或

NI磁压降的代数和等于磁动势的代数和#6.1

二、磁路的基本定律

安培

尔

定

空律基尔霍夫定律定律下霍夫定律霍夫定律律十霍夫定欧姆

定律路定磁夫定霍路尔环I₁N₁

N₂1.磁路的基尔霍夫磁通定律在节点A

处磁滞

B的变化滞后于H的变化如曲线的oa

段

铁磁材料

B-H,μ-H

曲线磁饱和

当H

达到一定程度，B

不再随H而增加，此为磁饱和。如曲线的cs段若对铁心线圈而言，磁饱和意为当电流I增加到一定程度，φ不再随之增加

关于磁滞

详看请点击

#6.1三、磁性材料的磁性能从曲线上能明显看出，μ不是常数导磁性工程上利用它来使磁通尽量地约束在有限的范围内，提高电磁设备的利用率，

一般使用B-H曲线的ab

段。μB1.磁阻Rm的大小取决于磁路的尺寸和材料的磁导率。Rm=μ很大，但不是常数，因此

Rm也不是常数。所以磁路欧姆定律不能用来进行定量计算，只用做定性分析。

通常磁路计算应用磁路基尔霍夫定律。3.磁路和电路有相似之处，但却有本质的区别。详见教材P₁19几点说明6.1#6.2

变压器教学目的1.

掌握单相变压器的电压、电流和阻抗变换功能2.掌握变压器额定值的概念3.了解变压器绕组极性及其判别任一闭合回路中均有

NI

磁动势要平衡u

二

一e—U≈4.44fNφm>

磁路的基尔霍夫磁压降定律>

电压平衡方程式交流铁心线圈预备知识：u变电压，变电流，变阻抗心式和壳式两种用于高压的电力变压器芯式变压器6.2

6.2变压器1.变压器的用途、构造和分类变压器是基于电磁感应原理而制成的静止的电器设备单相，三相，多相升压，降压仪用电压、电流互感器焊接变压器，自藕变压器铁心绕组壳式变压器用于大电流的特殊变

压器或其它变压器#用途构造分类什么是变压器空载运行?一次侧接电源二次侧负载开路吉什么是变压器任载运行?一次侧接电源二次侧接负载6.2

2.变压器的工作原理原边绕组N₁一次绕组N₁一次侧名词介绍幅边绕组N₂二次绕组N₂二次侧ũφūul符号Z₂Z₂Tu2原幅边电压之比等于原幅边匝数之比，等于常数

k此

为

变

压

器

的变

电

压

作

用UN₂=k空载运行的结论：6.2

2.变压器的工作原理变压器空载运行空载电流i。u₁Z₂变压器负载运行负载运行结论变电流作用变电压作用l1u=N=变阻抗作用

或

Z₁=k²Z₂6.2Z₂

副边Z₂原

边Z₁i₂变压器负载后，必然在一、二次侧内阻抗上产生电压降，使二次电压

随负载电流增加变小。称U₂=f(I₂)

曲线为变压器的外特性电压调整率

空载电压

满载时电压×100%

一般在5%以内cosφ₂=1cosφ₂<

1变压器外特性6.21)外特性3.变压器的外特性和额定值指二次侧的输出额定视在功率即

SN=U₂NI2N额定频率50Hz一次为U₁n,

正常工作时一次绕组允许长期通过的最大电流有效值一次为U₁N,正常工作时二次绕组允许长期通过的最大电流有效值3.变压器的外特性和额定值2)额定值

一般变压器的额定值在其名牌上给出正常时一次绕组所加电压的有效值一次为U₁N,

对应二次侧的空载电压有效值，即U₂₀=U₂N一次额定电流I₁N二次额定电流I2N一

次额定电压U₁n二次额定电压U₂N额定

电流额定

容量额定频率额定

电压6.2变压器损耗△p

分铁损△PFe

和铜损△P

cu△p=△Pre+△Pcu1)铁损

--固定损耗是交变的主磁通在铁心中产生磁滞损耗△p和涡流损耗△pe之和变压器一次侧、二次侧均有电阻，当有电流通过时，产生损耗3)效率

一次侧输入功率p₁,

二次侧输出功率p₂,

效率为η小型变压器的效率为70~85%,大型变压器效率可达98%4.变压器的损耗和效率2)铜损

--可变损耗6.2*同极性端的测定毫安表正偏，1和3是同极性端；反偏，1和4是同极性端4)变压器线圈极性测定*同极性端的标记外特性

变压器任载后电压降低

额定值K

京电压调整率△UPo二

0-2100%损耗和效率

小型变压器效率为70~85%,大型的可达98%变电压作用变电流作用变阻抗作用6.2变压器小结变压器同名端判别变压器作用知识点：变压器容量

Sn=U₂NI₂N变电流作用

k=5A和I₂N

各是多少?解：Sn=U₂NI2N1例6-1一台单相变压器的额定容量SN=50kVA,额定电压为10KV/230V,

满载时二次电压为220V,

则其额定电流I1N500002305000010000/230压器的变压比应该是多少?解：

获得最大功率的条件是什么?i110kΩMs令

k²R,=R₀=10kΩ知

识

点

：获得最大功率的条件Z₁=k²z₂3.22ΩRL例6

-

2已知信号源的内阻R₀=10kΩ,用输出变压器带一个电阻为R=3.2Ω

的扬声器，为了使扬声器获得最大功率，输出变例6-3有一变压器，额定电压10000V/230,额定电流为V5A/215A

。

空载时，高压绕组自10000

V电源上取用功率

340W,

电流0.43

A。

试求1)变压器的变压比；2)空载电

流占额定电流的百分数；3)空载时一次绕组的功率因数。2)

=8.6%53403)功率因数

二10000×0.43解：

1)

k=10000230≈43.5=0.0790.43例6-4

一

台容量Sɴ=20kVA

的照明变压器，它的电压为6600V/220V,

问它能正常供应220V

、40W的白炽灯多少盏?能供应cosφ=0.6,

电压220V,功率40W的日光灯多少盏?解：

-

20000

=500盏4020000

=300盏P₂

/0.6

40/0.6或

变压器可供出总电流每只灯的电流#当外电场H值作正负变化使铁磁材料反复磁化过程中，B的变化总是落后于H

的变化。铁磁材料反复磁化后，得到近似对称原点的闭合曲线，叫磁滞回线。

返回不同的磁性材料，其磁滞回线形状不同关于磁滞#一变峰压变压器66kV降压变压器二变低压配电线路

高压配电线路避雷器配电变压器外形图低压用广发电机中

中

烩

东

中返回熔断器20k\地线β液浸变压器

返回中电电气箱式变压器-------简称：箱变BXY

Z铁心绕组返回中柱磁通

中A

十

中B十

=0铁

心

绕

组(2)同极性端的测定毫安表正偏，1和3是同极性端；反偏，1和4是同极性端交流法U₁₃=U₁₂-U₃4

时

，

1、3是同极性端U₁₃=U₁₂+U₃4

时

，