城市轨道交通电工电子基础课件：单相变压器特性测试

单相变压器特性测试电工电子基础任务1单相变压器的认识01任务2单相变压器特性测试02任务1单相变压器的认识学习活动1磁场的基本物理量和定律学习活动2磁性材料的认识学习活动3磁路和磁路定律的认知学习活动4交流铁芯线圈的认识学习活动5单相变压器的识别一、磁场的基本物理量磁场的特性主要用磁通（Φ）、磁感应强度（B）、磁导率（µ）和磁场强度（H）四个物理量来描述。（一）磁感应强度B定义：用来表示磁场中某点磁场强弱和方向的物理量。方向：磁感应强度是个矢量，它的方向即为磁场中各点的磁场方向。大小：可以用垂直通过单位面积的磁力线数目来确定。磁场强的地方磁感应强度较大，磁力线较密。单位：特斯拉（T）或韦伯/米2（Wb/m2）。

二、磁场的基本定律（安培环路定律）

一、磁性材料的磁性能

根据导磁性能的好坏，自然界的物质可分为两大类：一类为磁性材料，也称为铁磁材料，如铁、钢、镍、钴等，这类材料的导磁性能好，磁导率很大，如硅钢片的相对磁导率μr=6000～8000；另一类为非磁性材料，如铜、铝、空气等，此类材料的导磁性能差，磁导率接近真空磁导率，相对磁导率μr≈1，如空气μr=1.000003，铜μr=0.99999。

一、磁性材料的磁性能

（一）高导磁性磁性材料的磁导率很高，在外磁场作用下，其内部的磁感应强度会大大增强。如果将具有高导磁性的材料作成铁芯，在铁芯外部的线圈中通入微小的电流，就可以产生较大的磁场。（二）磁饱和性在磁性材料的磁化过程中，随着励磁电流的增大，外磁场和附加磁场都将增大，但当励磁电流增大到一定值时，由于几乎所有磁畴的方向均已偏转到与外加磁场方向一致了，附加磁场不再随励磁电流的增大而继续增强，这种现象称为磁饱和。（三）磁滞性如果励磁电流是大小和方向都随时间变化的交变电流，那么磁性材料将被交变磁化，在一个周期内磁感应强度B随磁场强度H变化关系曲线形成闭合回线，称为磁滞回线。铁芯在交变磁场中反复磁化的过程中，磁感应强度B的变化总是滞后于磁场强度H的变化，磁性物质的这种性质称为磁滞性。二、磁性材料的分类

根据磁性能，磁性材料分为三种：一类是软磁材料，它的磁滞回线窄而长，剩磁和矫顽力都比较小，一般用做电机、变压器、低压电器的铁芯，常用的材料有铸铁、硅钢等；第二类是硬磁材料，也称为永磁材料，它的磁滞回线较宽，矫顽力比较大，一般用来制造永久磁铁，常用的有碳钢、铁镍铝钴合金等；第三类是矩磁材料，它的磁滞回线接近矩形，矫顽力较小，剩磁较大，稳定性较好，可用做记忆元件。一、磁路的基本概念

在很多电气设备中，通常都有铁芯和线圈的结构，线圈绕制并套装在铁芯上。当给线圈中通入电流时，在线圈周围的空间就会形成磁场，由于铁芯的磁导率比周围空气的磁导率高得多，线圈中电流产生的磁通绝大多数都经过铁芯形成闭合路径，磁通所通过的闭合路径称为磁路。主磁通:磁路中，通过铁芯的这部分磁通，用来进行能量转换或传递。漏磁通:围绕通电线圈，在部分铁芯和铁芯周围的空间，还存在少量分散的磁通。二、磁路的基本定律

一、电磁关系

二、铁芯损耗

（一）涡流损耗涡流是电磁感应现象的产物。铁芯中的交变磁通，不仅在线圈两端会感应出电压，也会在铁芯里面感应出电压。由于铁芯也是导体，在这感应电压的作用下就会引起电流，称为涡流。涡流遇到铁芯的阻力，便产生了与电路中的I2R同样性质的功率损耗，使铁芯发热。减小涡流损耗的有效措施是铁芯不采用实心结构，而用叠片形式。（二）磁滞损耗铁芯在反复磁化过程中，由于磁性材料的磁滞性，磁性材料内部磁畴在来回磁化和去磁的过程中是有阻力的，类似于磁畴间相互摩擦发热，从而产生了能量损耗，这就是磁滞损耗。磁滞损耗会引起铁芯发热，为了减小磁滞损耗，一般选用软磁材料制造铁芯。一、变压器的分类

1.按用途分类（1）电力变压器用来传输和分配电能，是所有变压器中用途最广、生产量最大的一种变压器。（2）仪用变压器包括电流互感器和电压互感器，在测量系统中使用。它们能够把大电流变换成小电流，或把高电压变换成低电压，从而隔离大电流或高电压以便于安全地进行测量工作。（3）自耦变压器容量较大的异步电动机降压启动时常用自耦变压器实现降压。在实验室中，经常要使用自耦变压器，可以很方便地调节输出电压。（4）专用变压器如电解用的整流变压器，焊接用的电焊变压器以及供无线电通信用的特殊变压器等。2.按相数分类按相数分主要有两类：一是单相变压器，用于单相交流电系统；二是三相变压器，用于三相交流电系统。3.按结构分类按结构分类主要有心式变压器和壳式变压器两类，如图所示。心式变压器：其结构特点是绕组包围铁芯，电力变压器都采用心式结构。壳式变压器：其结构特点是铁芯包围绕组，电子设备中的小变压器一般采用这种结构。该结构的变压器机械强度高，铁芯散热比较容易。二、变压器的基本结构

1.铁芯铁芯既作为变压器的磁路；又作为变压器的机械骨架。2.绕组绕组是变压器的电路部分，用来传输电能，一般分为高压绕组和低压绕组。3.油箱和变压器油变压器油箱由钢板焊接而成。为了增强冷却效果，油箱壁上焊有散热管或装设散热器。4.其他附件一般的油箱上还有油枕（或称储油柜）、吸湿器、防爆管等装置，以防止空气中的水分、灰尘等进入变压器油内，并对整台变压器起安全保护作用。三、变压器的工作原理

当一次绕组接交流电源时，一次侧绕组中流过交流电流，并在铁芯中产生交变磁通Φm，该磁通的频率与电源电压频率相同。铁芯中的磁通同时与一、二次侧线圈相交链，根据