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1、下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页第第5 5章章 磁路与铁心线圈电路磁路与铁心线圈电路5.3 5.3 变压器变压器变压器变压器三变三变三变三变额定值额定值额定值额定值极性极性极性极性5.1 5.1 磁场的基本物理量磁场的基本物理量磁场的基本物理量磁场的基本物理量5.2 5.2 交流铁心线圈交流铁心线圈交流铁心线圈交流铁心线圈下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页5.1 磁场的基本物理量磁场的基本物理量1 磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度B B : : : : 表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。表示磁场内某点磁场强弱和方
2、向的物理量。表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度B B的方向的方向的方向的方向: : : : 与电流的方向之间符合右手螺旋定则。与电流的方向之间符合右手螺旋定则。与电流的方向之间符合右手螺旋定则。与电流的方向之间符合右手螺旋定则。2 磁通磁通磁通磁通磁通磁通 ：穿过垂直于穿过垂直于穿过垂直于穿过垂直于B B方向的面积方向的面积方向的面积方向的面积S S中的磁力线总数。中的磁力线总数。中的磁力线总数。中的磁力线总数。 说明说明说明说明: : : : 如果不是均匀如果不是均匀如果不是均匀如果不是均匀磁场，则取磁场，则取
3、磁场，则取磁场，则取B B的平均值。的平均值。的平均值。的平均值。在在在在均匀磁场中均匀磁场中均匀磁场中均匀磁场中 = B S = B S 或或或或 B= B= / /S S磁通磁通磁通磁通 的单位的单位的单位的单位: : : :韦韦韦韦 伯伯伯伯(WbWb) ) ) ) 1Wb =1V 1Wb =1Vs s下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页4 磁场强度磁场强度磁场强度磁场强度磁场强度磁场强度HH ：介质中某点的磁感应强度介质中某点的磁感应强度介质中某点的磁感应强度介质中某点的磁感应强度 B B 与介质与介质与介质与介质 磁导率磁导率磁导率磁导率 之比。之比。之比。之比
4、。磁场强度磁场强度磁场强度磁场强度HH的单位的单位的单位的单位 ：安培安培安培安培/ /米（米（米（米（A/mA/m) ) ) )真空的磁导率为常数，用真空的磁导率为常数，用真空的磁导率为常数，用真空的磁导率为常数，用 0 0表示，有：表示，有：表示，有：表示，有：磁导率磁导率磁导率磁导率 ：表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质 的导磁能力的导磁能力的导磁能力的导磁能力。磁导率磁导率磁导率磁导率 的单位：的单位：的单位：的单位：亨亨亨亨/ /米（米（米（米（H/mH/m）3 磁导率磁导率磁场媒质
5、的磁性磁场媒质的磁性磁场媒质的磁性磁场媒质的磁性下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页磁场内某点的磁场强度磁场内某点的磁场强度磁场内某点的磁场强度磁场内某点的磁场强度 H H 只与电流大小、线圈匝只与电流大小、线圈匝只与电流大小、线圈匝只与电流大小、线圈匝数、以及该点的几何位置有关，与磁场媒质的磁性数、以及该点的几何位置有关，与磁场媒质的磁性数、以及该点的几何位置有关，与磁场媒质的磁性数、以及该点的几何位置有关，与磁场媒质的磁性( ( ( ( ) ) ) ) 无关；无关；无关；无关；而磁感应强度而磁感应强度而磁感应强度而磁感应强度 B B 与磁场媒质的磁性有关。与磁场媒质的
6、磁性有关。与磁场媒质的磁性有关。与磁场媒质的磁性有关。归根结底，磁通归根结底，磁通归根结底，磁通归根结底，磁通是由是由是由是由电电流流流流产产生，生，生，生，i iN N称称称称为为磁通磁通磁通磁通势势。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页5.2 交流铁心线圈电路交流铁心线圈电路1 电磁关系电磁关系 + +e e + +e e + + u uN Ni i（磁通势）（磁通势）主磁通主磁通主磁通主磁通 ：通过铁心闭合的通过铁心闭合的通过铁心闭合的通过铁心闭合的磁通。磁通。磁通。磁通。漏磁通漏磁通漏磁通漏磁通 ：经过空气或其经过空气或其经过空气或其经过空气或其它非导磁媒质闭合的
7、磁通。它非导磁媒质闭合的磁通。它非导磁媒质闭合的磁通。它非导磁媒质闭合的磁通。线圈线圈线圈线圈铁心铁心铁心铁心 i i，铁心线圈的漏磁电感铁心线圈的漏磁电感铁心线圈的漏磁电感铁心线圈的漏磁电感 与与与与i i不是线性关系。不是线性关系。不是线性关系。不是线性关系。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2 电压电流关系电压电流关系根据根据根据根据KVL:KVL: + + + + + +e ee e u uN Ni i式中：式中：式中：式中：R R是线圈导线的电阻是线圈导线的电阻是线圈导线的电阻是线圈导线的电阻 L L 是漏磁电感是漏磁电感是漏磁电感是漏磁电感 当当当当 u u
8、 是正弦电压时是正弦电压时是正弦电压时是正弦电压时，其它各电压、电流、电动势，其它各电压、电流、电动势，其它各电压、电流、电动势，其它各电压、电流、电动势可视作正弦量，则电压、电流关系的相量式为：可视作正弦量，则电压、电流关系的相量式为：可视作正弦量，则电压、电流关系的相量式为：可视作正弦量，则电压、电流关系的相量式为：下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页设主磁通设主磁通设主磁通设主磁通 则则则则有效值有效值有效值有效值 由于线圈电阻由于线圈电阻由于线圈电阻由于线圈电阻 R R 和感抗和感抗和感抗和感抗X X （或漏磁通（或漏磁通（或漏磁通（或漏磁通 ）较小，其）较小，其
9、）较小，其）较小，其电压降也较小，与主磁电动势电压降也较小，与主磁电动势电压降也较小，与主磁电动势电压降也较小，与主磁电动势 E E 相比可忽略，故有相比可忽略，故有相比可忽略，故有相比可忽略，故有下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3 功率损耗功率损耗 交流铁心线圈的功率损耗主要有铜损和铁损两种。交流铁心线圈的功率损耗主要有铜损和铁损两种。交流铁心线圈的功率损耗主要有铜损和铁损两种。交流铁心线圈的功率损耗主要有铜损和铁损两种。1 1） 铜损（铜损（铜损（铜损（ P Pcucu） 在交流铁心线圈中在交流铁心线圈中在交流铁心线圈中在交流铁心线圈中, , 线圈电阻线圈电阻线圈
10、电阻线圈电阻R R上的功率损耗称铜损，用上的功率损耗称铜损，用上的功率损耗称铜损，用上的功率损耗称铜损，用 P Pcu cu 表示。表示。表示。表示。 P Pcu cu = = RIRI2 2式中：式中：式中：式中：R R是线圈的电阻；是线圈的电阻；是线圈的电阻；是线圈的电阻；I I 是线圈中电流的有效值。是线圈中电流的有效值。是线圈中电流的有效值。是线圈中电流的有效值。2 2） 铁损（铁损（铁损（铁损（ P PFeFe） 在交流铁心线圈中，处于交变磁通下的铁心内的在交流铁心线圈中，处于交变磁通下的铁心内的在交流铁心线圈中，处于交变磁通下的铁心内的在交流铁心线圈中，处于交变磁通下的铁心内的功率
11、损耗称铁损，用功率损耗称铁损，用功率损耗称铁损，用功率损耗称铁损，用 P PFeFe 表示。表示。表示。表示。铁损由磁滞和涡流产生。铁损由磁滞和涡流产生。铁损由磁滞和涡流产生。铁损由磁滞和涡流产生。 + + u ui i下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页（1 1）磁滞损耗（）磁滞损耗（）磁滞损耗（）磁滞损耗（ P Ph h）由磁滞所产生的能量损耗称为由磁滞所产生的能量损耗称为由磁滞所产生的能量损耗称为由磁滞所产生的能量损耗称为磁滞损耗（磁滞损耗（磁滞损耗（磁滞损耗（ P Ph h）。）。）。）。O OH/H/(i)(i)B B 磁滞损耗转化为热能，引起磁滞损耗转化为热能
12、，引起磁滞损耗转化为热能，引起磁滞损耗转化为热能，引起铁心发热。铁心发热。铁心发热。铁心发热。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页铁心线圈交流电路的有功功率为：铁心线圈交流电路的有功功率为：铁心线圈交流电路的有功功率为：铁心线圈交流电路的有功功率为：(2)(2)涡流损耗（涡流损耗（涡流损耗（涡流损耗（ P Pe e）涡流损耗涡流损耗涡流损耗涡流损耗: : 由涡流所产生的功率损耗。由涡流所产生的功率损耗。由涡流所产生的功率损耗。由涡流所产生的功率损耗。 涡流涡流涡流涡流：交变磁通在铁心内产生感交变磁通在铁心内产生感交变磁通在铁心内产生感交变磁通在铁心内产生感应电动势和电流，
13、称为涡流。涡流应电动势和电流，称为涡流。涡流应电动势和电流，称为涡流。涡流应电动势和电流，称为涡流。涡流在垂直于磁通的平面内环流。在垂直于磁通的平面内环流。在垂直于磁通的平面内环流。在垂直于磁通的平面内环流。涡流涡流涡流涡流损耗转化为热能，引起铁心发热。损耗转化为热能，引起铁心发热。损耗转化为热能，引起铁心发热。损耗转化为热能，引起铁心发热。 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页变压器的磁路变压器的磁路绕组：绕组：绕组：绕组：一次绕组一次绕组一次绕组一次绕组二次绕组二次绕组二次绕组二次绕组单相变压器单相变压器+由高导磁硅钢片叠成由高导磁硅钢片叠成厚厚0.35mm 或或 0
14、.5mm铁心铁心变压器的电路变压器的电路变压器的电路变压器的电路一次一次绕组绕组N1二次二次绕组绕组N2铁心铁心一次、二次绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合。一次、二次绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合。一次、二次绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合。一次、二次绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合。变压器的结构变压器的结构变压器的结构变压器的结构5.3 变压器变压器下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页(1) 空载运行情况空载运行情况一次侧接交流电源，一次侧接交流电源，二次侧开路。二次侧开路。+ 1 i0 ( i0N1) 1空载时，空载时，铁心中主铁心中主磁通磁通 是是由一次绕由一次绕
15、组磁通势组磁通势产生的。产生的。1. 电磁关系电磁关系下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页(2) 带负载运行情况带负载运行情况1. 1. 电磁关系电磁关系电磁关系电磁关系一次侧接交流电源，一次侧接交流电源，二次侧二次侧接负载接负载接负载接负载。+ 1 1i1 ( i1N1) i1i2 ( i2N2) 2有载时，铁心有载时，铁心中主磁通中主磁通 是是由一次、二次由一次、二次绕组磁通势共绕组磁通势共同产生的合成同产生的合成磁通。磁通。 2i2+e2+e 2+u2 Z Z 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2. 2. 电压变换电压变换电压变换电压变换（设
16、加正弦交流电压）（设加正弦交流电压）（设加正弦交流电压）（设加正弦交流电压）有效值有效值:同同 理：理：主磁通按正弦规律变化，设为主磁通按正弦规律变化，设为主磁通按正弦规律变化，设为主磁通按正弦规律变化，设为 则则则则(1) (1) 一次、二次侧主磁通感应电动势一次、二次侧主磁通感应电动势一次、二次侧主磁通感应电动势一次、二次侧主磁通感应电动势下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页根据根据KVL：变压器一次侧等效电路如图变压器一次侧等效电路如图 R1 和和 X X1 1 较小较小,可忽略不计。可忽略不计。+(2) (2) 一次、二次侧电压一次、二次侧电压一次、二次侧电压一次
17、、二次侧电压式中式中式中式中 R R1 1 为为为为一次侧一次侧绕组的电阻绕组的电阻绕组的电阻绕组的电阻; ; X X1 1= = L L 1 1 为为为为一次侧一次侧绕组的感抗绕组的感抗绕组的感抗绕组的感抗( (漏磁感抗，由漏漏磁感抗，由漏漏磁感抗，由漏漏磁感抗，由漏磁产生磁产生磁产生磁产生) )。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页（匝比）（匝比）（匝比）（匝比）K K为变比为变比为变比为变比对二次侧，对二次侧，对二次侧，对二次侧，根据根据KVL：结论：改变匝数比，就能改变输出电压。结论：改变匝数比，就能改变输出电压。式中式中式中式中 R R2 2 为为为为二次二次二
18、次二次绕组的电阻绕组的电阻绕组的电阻绕组的电阻; ; X X2 2= = L L 2 2 为为为为二次二次二次二次绕组的感抗；绕组的感抗；绕组的感抗；绕组的感抗； 为为为为二次二次二次二次绕组的端电压。绕组的端电压。绕组的端电压。绕组的端电压。变压器空载或变压器空载或变压器空载或变压器空载或理想变压器时理想变压器时理想变压器时理想变压器时: :+u u2 2+ i i1 1i i2 2+e e2 2+e e 2 2式中式中式中式中U U2020为变压器空载电压。为变压器空载电压。为变压器空载电压。为变压器空载电压。故有故有故有故有下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3.
19、3. 电流变换电流变换电流变换电流变换( (一次、二次侧电流关系一次、二次侧电流关系一次、二次侧电流关系一次、二次侧电流关系) ) 可见，铁心中主磁通的最大值可见，铁心中主磁通的最大值可见，铁心中主磁通的最大值可见，铁心中主磁通的最大值 mm在变压器空载在变压器空载在变压器空载在变压器空载和有载时近似保持不变。即有和有载时近似保持不变。即有和有载时近似保持不变。即有和有载时近似保持不变。即有 不论变压器空载还是不论变压器空载还是不论变压器空载还是不论变压器空载还是有载，一次绕组上的阻有载，一次绕组上的阻有载，一次绕组上的阻有载，一次绕组上的阻抗压降均可忽略，故有抗压降均可忽略，故有抗压降均可忽
20、略，故有抗压降均可忽略，故有由上式，若由上式，若由上式，若由上式，若U U1 1、 f f 不变，则不变，则不变，则不变，则 m m 基本不变，近于常数。基本不变，近于常数。基本不变，近于常数。基本不变，近于常数。空载空载空载空载：有载：有载：有载：有载：+|Z |+下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页一般情况下：一般情况下：I0 (23)%I1N 很小可忽略。很小可忽略。或或结论：一次、二次侧电流与匝数成反比。结论：一次、二次侧电流与匝数成反比。磁势平衡式：磁势平衡式：磁势平衡式：磁势平衡式：空载磁势空载磁势有载磁势有载磁势下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回
21、上一页上一页由图可知：由图可知：由图可知：由图可知： 结论：结论： 变压器一次侧的等效阻抗模，为二次变压器一次侧的等效阻抗模，为二次侧所带负载的阻抗模的侧所带负载的阻抗模的K 2 倍。倍。 +4. 4. 阻抗变换阻抗变换阻抗变换阻抗变换下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页(1)(1) 变压器的匝数比应为变压器的匝数比应为变压器的匝数比应为变压器的匝数比应为：信号源信号源R0RL+R R0 0+解解解解: :例例例例1:1: 如图，交流信号源的电动如图，交流信号源的电动势势 E= 120V，内阻，内阻 R 0=800 ，负载为扬声器，其等效电阻负载为扬声器，其等效电阻为为R
22、L=8 。要求。要求: （1）当）当RL折算到原边的等效电阻折算到原边的等效电阻 时，求变压器的匝数比和信号时，求变压器的匝数比和信号源输出的功率；（源输出的功率；（2）当将负）当将负载直接与信号源联接时载直接与信号源联接时,信号信号源输出多大功率？源输出多大功率？下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页信号源的输出功率：信号源的输出功率：信号源的输出功率：信号源的输出功率：电子线路中，常利用阻抗匹配实现最大输出功率。电子线路中，常利用阻抗匹配实现最大输出功率。电子线路中，常利用阻抗匹配实现最大输出功率。电子线路中，常利用阻抗匹配实现最大输出功率。 结论：接入变压器以后，输出
23、功率大大提高。结论：接入变压器以后，输出功率大大提高。结论：接入变压器以后，输出功率大大提高。结论：接入变压器以后，输出功率大大提高。原因：原因：原因：原因：满足了最大功率输出的条件：满足了最大功率输出的条件：满足了最大功率输出的条件：满足了最大功率输出的条件：（2）将负载直接接到信号源上时）将负载直接接到信号源上时）将负载直接接到信号源上时）将负载直接接到信号源上时，输出功率输出功率输出功率输出功率为：为：下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 额定电压额定电压额定电压额定电压 U U1N1N、U U2N2N 变压器二次侧开路（空载）时，一次、二次侧变压器二次侧开路（空载
24、）时，一次、二次侧变压器二次侧开路（空载）时，一次、二次侧变压器二次侧开路（空载）时，一次、二次侧绕组允许的电压值绕组允许的电压值绕组允许的电压值绕组允许的电压值 额定电流额定电流额定电流额定电流 I I1N1N、I I2N2N 变压器满载运行时，一次、二次侧绕组允许的变压器满载运行时，一次、二次侧绕组允许的变压器满载运行时，一次、二次侧绕组允许的变压器满载运行时，一次、二次侧绕组允许的电流值。电流值。电流值。电流值。5 5 额定值额定值额定值额定值 额定容量额定容量额定容量额定容量 S SN N 传送功率的最大能力。传送功率的最大能力。传送功率的最大能力。传送功率的最大能力。单相：单相：单相
25、：单相：1) 1) 容量容量容量容量 S SN N 输出功率输出功率输出功率输出功率 P P2N2N= =U U2N2NI I2N2Ncoscos 2 2 2)2)一次侧输入功率一次侧输入功率一次侧输入功率一次侧输入功率 P P1 1 输出功率输出功率输出功率输出功率 P P2 2( (实际的变压器实际的变压器实际的变压器实际的变压器) )注意：变压器几个功率的关系（单相）注意：变压器几个功率的关系（单相）注意：变压器几个功率的关系（单相）注意：变压器几个功率的关系（单相）一次侧输入功率一次侧输入功率一次侧输入功率一次侧输入功率 P P1 1 = = 输出功率输出功率输出功率输出功率 P P2
26、 2( (理想变压器理想变压器理想变压器理想变压器) )下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 当电流流入当电流流入当电流流入当电流流入( (或流出）两个线圈时，若产生的磁通方或流出）两个线圈时，若产生的磁通方或流出）两个线圈时，若产生的磁通方或流出）两个线圈时，若产生的磁通方向相同，则两个流入向相同，则两个流入向相同，则两个流入向相同，则两个流入( (或流出）端称为同极性端。或流出）端称为同极性端。或流出）端称为同极性端。或流出）端称为同极性端。 AXax AX Xax1. 1. 同极性端同极性端同极性端同极性端 ( ( 同名端同名端同名端同名端 ) ) 或者说，当铁心中
27、磁通变化时，在两线圈中产生的或者说，当铁心中磁通变化时，在两线圈中产生的或者说，当铁心中磁通变化时，在两线圈中产生的或者说，当铁心中磁通变化时，在两线圈中产生的感应电动势极性相同的两端为同极性端。感应电动势极性相同的两端为同极性端。感应电动势极性相同的两端为同极性端。感应电动势极性相同的两端为同极性端。 同极性端用同极性端用“”表示表示。磁通磁通增强增强+ 同极性端同极性端同极性端同极性端和绕组的绕和绕组的绕和绕组的绕和绕组的绕向有关。向有关。向有关。向有关。 6 6 变压器绕组的极性变压器绕组的极性变压器绕组的极性变压器绕组的极性磁通磁通削弱削弱下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回
28、上一页上一页联接联接 23 变压器原一次侧有两个额定电压为变压器原一次侧有两个额定电压为变压器原一次侧有两个额定电压为变压器原一次侧有两个额定电压为 110V 110V 的绕组：的绕组：的绕组：的绕组：2. 2. 电源侧线圈的接法电源侧线圈的接法电源侧线圈的接法电源侧线圈的接法1324 1324 联接联接 13， 2 4当电源电压为当电源电压为220V时：时：+电源电压为电源电压为110V时：时：下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页问题：问题：问题：问题：如果两绕组的极性端接错，结果如何？如果两绕组的极性端接错，结果如何？如果两绕组的极性端接错，结果如何？如果两绕组的极性端接错，结果如何？答：有可能烧毁变压器答：有可能烧毁变压器答：有可能烧毁变压器答：有可能烧毁变压器两个线圈中的磁通抵消两个线圈中的磁通抵消原因：原因：电流电流 很大很大烧毁变压器烧毁变压器烧毁变压器烧毁变压器原边线圈原边线圈原边线圈原边线圈感应电势感应电势1324 +下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3. 3. 负载侧线圈的接法负载侧线圈的接法负载侧线圈的接法负载侧线圈的接法见见ppt练习题练习题 3下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页课内作业：课内作业：（1）（2）下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页（3）（4）
