1、 楊楊 凌凌 電電 工工 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 第第3 3章章 磁路與變壓器磁路與變壓器化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 3.1 磁路的基本概念磁路的基本概念 一、鐵磁材料一、鐵磁材料 實驗證明，一個帶鐵心的通電線圈產(chǎn)生的磁場遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于實驗證明，一個帶鐵心的通電線圈產(chǎn)生的磁場遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于空心時產(chǎn)生的磁場。其原因是鐵心自身有自然磁性小區(qū)域，空心時產(chǎn)生的磁場。其原因是鐵心自身有自然磁性小區(qū)域，稱為磁疇。在沒有外磁場作用時，各個磁疇的磁場方向總稱為磁疇。在沒有外磁場作用時，各個磁疇的磁場方向總體上是不規(guī)則的，宏觀上不顯磁性，如圖（體上是不規(guī)則的，宏觀上不顯磁性，如圖（a）所示。而帶）所示。而帶鐵心的通電線圈

2、，鐵心中的磁疇沿外磁場作定向排列，產(chǎn)鐵心的通電線圈，鐵心中的磁疇沿外磁場作定向排列，產(chǎn)生附加磁場，最終使通電線圈的磁場顯著增強(qiáng)，如圖（生附加磁場，最終使通電線圈的磁場顯著增強(qiáng)，如圖（b）所示。這種現(xiàn)象稱為磁化。能被磁化的材料稱鐵磁材料。所示。這種現(xiàn)象稱為磁化。能被磁化的材料稱鐵磁材料。除鐵之外，還有鈷、鎳及的合金和氧化物。除鐵之外，還有鈷、鎳及的合金和氧化物。3.1 磁路的基本概念磁路的基本概念 II（a） （b）磁疇和鐵心的磁化磁疇和鐵心的磁化 A曲線2IO直線1B鐵心的磁化過程鐵心的磁化過程 磁化過程說明見下表磁化過程說明見下表3.1 磁路的基本概念磁路的基本概念 直線直線1與與I成正比成

3、正比曲線曲線2即磁化曲線即磁化曲線OA段段大部分磁疇的磁場沿外磁場方向排列，大部分磁疇的磁場沿外磁場方向排列，與與I基本基本上成正比且增加率較大上成正比且增加率較大AB段段所有磁疇的磁場逐漸沿外磁場方向排列，鐵心磁所有磁疇的磁場逐漸沿外磁場方向排列，鐵心磁場從未飽和狀態(tài)過渡到飽和狀態(tài)場從未飽和狀態(tài)過渡到飽和狀態(tài)B點(diǎn)以后點(diǎn)以后 稱飽和狀態(tài)，鐵心的增磁作用已達(dá)極限，同直線稱飽和狀態(tài)，鐵心的增磁作用已達(dá)極限，同直線1 各種電機(jī)、電器線圈中放入鐵心用以增強(qiáng)磁場，其最大工各種電機(jī)、電器線圈中放入鐵心用以增強(qiáng)磁場，其最大工作磁通選在磁化曲線的作磁通選在磁化曲線的AB段，目的是用較小的電流產(chǎn)生較強(qiáng)的段，目的

4、是用較小的電流產(chǎn)生較強(qiáng)的磁場，以充分利用鐵心的增磁作用。磁場，以充分利用鐵心的增磁作用。 3.1 磁路的基本概念磁路的基本概念 二、磁路二、磁路 由鐵心制成，使磁通集中通過的回路稱磁路，如下圖所示。由鐵心制成，使磁通集中通過的回路稱磁路，如下圖所示。 II磁路與電路的對照如下頁表所示。磁路與電路的對照如下頁表所示。 3.1 磁路的基本概念磁路的基本概念 IR+E磁磁 路路電電 路路磁通磁通電流電流I磁動勢磁動勢F=IN電動勢電動勢E磁阻磁阻Rm電阻電阻R磁路歐姆定律磁路歐姆定律=F/Rm電路歐姆定律電路歐姆定律I=E/RINU+3.1 磁路的基本概念磁路的基本概念 三、磁滯現(xiàn)象三、磁滯現(xiàn)象0磁

5、滯回線磁滯回線I0It 當(dāng)鐵心線圈通入交流電時，鐵心中的當(dāng)鐵心線圈通入交流電時，鐵心中的磁疇會隨交流電的變化而被反復(fù)磁化。但磁疇會隨交流電的變化而被反復(fù)磁化。但由于磁疇本身存在由于磁疇本身存在“慣性慣性”，使得磁疇的變，使得磁疇的變化滯后于電流的變化，這種現(xiàn)象稱為磁滯?；瘻笥陔娏鞯淖兓@種現(xiàn)象稱為磁滯。反復(fù)磁化形成的封閉曲線稱為磁滯回線。反復(fù)磁化形成的封閉曲線稱為磁滯回線。 表中磁阻表中磁阻Rm表示物質(zhì)對磁通具有的阻礙作用。不同物質(zhì)表示物質(zhì)對磁通具有的阻礙作用。不同物質(zhì)的磁阻不同。若鐵心中存在空氣隙，磁阻的磁阻不同。若鐵心中存在空氣隙，磁阻Rm就會增大許多。就會增大許多。磁路的歐姆定律只適

6、用于鐵心非飽和狀態(tài)。磁路的歐姆定律只適用于鐵心非飽和狀態(tài)。3.1 磁路的基本概念磁路的基本概念 外磁場不斷克服磁疇的外磁場不斷克服磁疇的“慣性慣性”要消耗一定的能量，要消耗一定的能量，稱稱磁滯損耗磁滯損耗。磁滯損耗是引起鐵心發(fā)熱的原因之一。在交流。磁滯損耗是引起鐵心發(fā)熱的原因之一。在交流供電用電設(shè)備中，應(yīng)選擇磁滯損耗小的鐵心材料，稱軟磁供電用電設(shè)備中，應(yīng)選擇磁滯損耗小的鐵心材料，稱軟磁材料。相反，磁滯損耗大的鐵磁材料稱硬磁材料。不同鐵材料。相反，磁滯損耗大的鐵磁材料稱硬磁材料。不同鐵磁材料可用專門儀器測出其磁滯回線進(jìn)行比較，以區(qū)分各磁材料可用專門儀器測出其磁滯回線進(jìn)行比較，以區(qū)分各屬于何種性質(zhì)

7、。屬于何種性質(zhì)。 硬、軟磁材料的比較見下頁表。硬、軟磁材料的比較見下頁表。3.1 磁路的基本概念磁路的基本概念 I0I0軟軟 磁磁 材材 料料硬硬 磁磁 材材 料料磁磁“慣性慣性”小小磁磁“慣性慣性”大大磁滯損耗小磁滯損耗小磁滯損耗小磁滯損耗小制作交流電器設(shè)備鐵心等制作交流電器設(shè)備鐵心等制作永久鐵心制作永久鐵心硅鋼、鑄鐵、坡莫合金、鐵氧體等硅鋼、鑄鐵、坡莫合金、鐵氧體等鎢鋼、碳鋼、鋁鎳鈷合金、稀土鐵鎢鋼、碳鋼、鋁鎳鈷合金、稀土鐵釹硼等釹硼等3.1 磁路的基本概念磁路的基本概念 四、渦流四、渦流i（a）i（b） 渦流 交變的磁通穿過鐵心導(dǎo)體時，交變的磁通穿過鐵心導(dǎo)體時，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，在

8、其根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，在其內(nèi)部產(chǎn)生旋渦形的電流，稱為渦內(nèi)部產(chǎn)生旋渦形的電流，稱為渦流，如圖（流，如圖（a）所示。）所示。 渦流會使鐵心發(fā)熱并消耗能渦流會使鐵心發(fā)熱并消耗能量，稱渦流損耗。量，稱渦流損耗。為了減少渦流為了減少渦流損耗，鐵心通常采用彼此絕緣的損耗，鐵心通常采用彼此絕緣的硅鋼片疊成，且所用硅鋼片中含硅鋼片疊成，且所用硅鋼片中含有少量的硅（有少量的硅（0.8%4.8%），），如圖（如圖（b）所示。）所示。3.1 磁路的基本概念磁路的基本概念 渦流有其有害的一面，也有其有利的一面。例如，利渦流有其有害的一面，也有其有利的一面。例如，利用渦流的熱效應(yīng)來冶煉金屬，利用渦流和磁場相互作用而

9、用渦流的熱效應(yīng)來冶煉金屬，利用渦流和磁場相互作用而產(chǎn)生電磁力的原理來制造感應(yīng)式儀器、滑差電機(jī)及渦流測產(chǎn)生電磁力的原理來制造感應(yīng)式儀器、滑差電機(jī)及渦流測矩器等。矩器等。3.2 交流鐵心線圈電路交流鐵心線圈電路 iNu+ 交流鐵心線圈電路交流鐵心線圈電路 U=4.44fNm 加在鐵心線圈上加在鐵心線圈上的電壓的有效值的電壓的有效值 電源頻率電源頻率 線圈匝數(shù)線圈匝數(shù) 鐵心中交變鐵心中交變磁通的幅值磁通的幅值 一般情況下，電源頻率一般情況下，電源頻率f和線圈匝數(shù)和線圈匝數(shù)N是一定的，在通電是一定的，在通電工作過程中工作過程中，上式表明，只要外加電壓一定，鐵心中就必定上式表明，只要外加電壓一定，鐵心中

10、就必定有與之對應(yīng)的幅值為有與之對應(yīng)的幅值為m的正弦交變磁通，稱為工作磁通。的正弦交變磁通，稱為工作磁通。電壓和磁通之間有著嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系電壓和磁通之間有著嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系。 3.2 交流鐵心線圈電路交流鐵心線圈電路 的推導(dǎo)如下。的推導(dǎo)如下。 U=4.44fNm 線圈通交流電產(chǎn)生的自感電動勢為線圈通交流電產(chǎn)生的自感電動勢為LddeNt 鐵心中正弦交變磁通可表示為鐵心中正弦交變磁通可表示為=msint eL=Nmcost=Nmsin(t90o) =Emsin(t90o) 自感電動勢的有效值為自感電動勢的有效值為 mmmLm24.44222ENfNEfN若不計線圈電阻和漏磁通的影響，則若不計線圈電阻和

11、漏磁通的影響，則 U=EL=4.44fNm3.2 交流鐵心線圈電路交流鐵心線圈電路 【例【例3-1 一個有鐵心線圈接在交流一個有鐵心線圈接在交流220V,50Hz的電源上的電源上,鐵心中鐵心中 磁通的最大值為磁通的最大值為0.001Wb,問鐵心上的線圈至少應(yīng)繞問鐵心上的線圈至少應(yīng)繞 多少匝？多少匝？【解】【解】 根據(jù)公式根據(jù)公式U=4.44fNm 有有 N=U/4.44fm=220/(4.44500.001) = 991匝匝 鐵心上的線圈至少應(yīng)繞鐵心上的線圈至少應(yīng)繞991匝。匝。 【例【例3-2】 上題中如果鐵心上只繞了上題中如果鐵心上只繞了100匝，線圈通電后會產(chǎn)匝，線圈通電后會產(chǎn) 生什么后

12、果？生什么后果？【解】【解】 若線圈只繞了若線圈只繞了100匝，則磁通最大值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了規(guī)定匝，則磁通最大值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了規(guī)定 的最大值。根據(jù)磁化曲線可知，對應(yīng)的線圈中的電流將遠(yuǎn)遠(yuǎn)的最大值。根據(jù)磁化曲線可知，對應(yīng)的線圈中的電流將遠(yuǎn)遠(yuǎn) 超過正常值，線圈通電后會燒壞。超過正常值，線圈通電后會燒壞。3.2 交流鐵心線圈電路交流鐵心線圈電路 iu+【解】【解】 如右圖所示。銜鐵是否吸如右圖所示。銜鐵是否吸 合與磁路中的磁通大小無關(guān)。因合與磁路中的磁通大小無關(guān)。因 為為 U=4.44fNm，當(dāng)頻率，當(dāng)頻率f、電壓電壓 U、匝數(shù)匝數(shù)N均不變時，磁路中的磁均不變時，磁路中的磁 通是不變的。通是不變的。 銜鐵是否吸

13、合，磁路中的磁阻是不同的。若銜鐵長時銜鐵是否吸合，磁路中的磁阻是不同的。若銜鐵長時間不被吸合，磁路中存在空氣隙，磁阻很大。根據(jù)磁路歐間不被吸合，磁路中存在空氣隙，磁阻很大。根據(jù)磁路歐姆定律可知，此時產(chǎn)生磁通所需要的電流將很大，時間一姆定律可知，此時產(chǎn)生磁通所需要的電流將很大，時間一長，很可能將線圈燒壞。長，很可能將線圈燒壞。【例【例3-3】 一個交流電磁鐵，因出現(xiàn)機(jī)械故障，通電后長時一個交流電磁鐵，因出現(xiàn)機(jī)械故障，通電后長時 間銜鐵不能吸合，結(jié)果會如何？間銜鐵不能吸合，結(jié)果會如何？3.3 變壓器變壓器 變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的靜止電器，可以把一變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的靜止電器，可以

14、把一交流電壓變換為同頻率的另一數(shù)值的交流電壓。在電力系統(tǒng)、交流電壓變換為同頻率的另一數(shù)值的交流電壓。在電力系統(tǒng)、電氣測量、焊接技術(shù)及電子技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用。電氣測量、焊接技術(shù)及電子技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用。 變壓器的種類雖然很多，但其基本構(gòu)造和工作原理是相變壓器的種類雖然很多，但其基本構(gòu)造和工作原理是相同的。同的。 一、變壓器的基本結(jié)構(gòu)一、變壓器的基本結(jié)構(gòu) 變壓器主要是由鐵心和線圈（又稱繞組）組成的。變壓器主要是由鐵心和線圈（又稱繞組）組成的。 鐵心鐵心1. 鐵心的作用是構(gòu)成磁路。為了減小渦流和磁滯損耗，鐵鐵心的作用是構(gòu)成磁路。為了減小渦流和磁滯損耗，鐵心用具有絕緣層的心用具有絕緣層的0.350.5

15、5mm厚的硅鋼片疊成。在一些小厚的硅鋼片疊成。在一些小型變壓器中，也有采用鐵氧體或坡莫合金替代硅鋼片的。型變壓器中，也有采用鐵氧體或坡莫合金替代硅鋼片的。3.3 變壓器變壓器 變壓器的鐵心一般分為心式和殼式兩大類，如下圖所示。變壓器的鐵心一般分為心式和殼式兩大類，如下圖所示。 （a） 心式心式 （b） 殼式殼式 （c） 圖形符號圖形符號3.3 變壓器變壓器 2. 線圈線圈 線圈又稱為繞組。小容量變壓器的繞組多用高強(qiáng)度漆包線線圈又稱為繞組。小容量變壓器的繞組多用高強(qiáng)度漆包線繞制；大容量變壓器的繞組可用絕緣銅線或鋁線繞制。繞制；大容量變壓器的繞組可用絕緣銅線或鋁線繞制。 接電源的繞組稱為原繞組（或

16、初級繞組、一次繞組），接接電源的繞組稱為原繞組（或初級繞組、一次繞組），接負(fù)載的繞組稱為副繞組（或次級繞組、二次繞組）。負(fù)載的繞組稱為副繞組（或次級繞組、二次繞組）。 變壓器在工作時鐵心和線圈都要發(fā)熱。小容量變壓器采用變壓器在工作時鐵心和線圈都要發(fā)熱。小容量變壓器采用自冷式，即將其放置在空氣中自然冷卻；中容量電力變壓器采自冷式，即將其放置在空氣中自然冷卻；中容量電力變壓器采用油冷式，即將其放置在散熱管的油箱中；大容量變壓器還要用油冷式，即將其放置在散熱管的油箱中；大容量變壓器還要用油泵使冷卻液在油箱與散熱管中作強(qiáng)制循環(huán)。用油泵使冷卻液在油箱與散熱管中作強(qiáng)制循環(huán)。3.3 變壓器變壓器 二、變壓器

17、的工作原理二、變壓器的工作原理i0N1u1+e1e2N2u20右圖為變壓器空載運(yùn)行原理圖。右圖為變壓器空載運(yùn)行原理圖。變壓器空載運(yùn)行是指原繞組接變壓器空載運(yùn)行是指原繞組接電源，副繞組開路的狀態(tài)。電源，副繞組開路的狀態(tài)。 在外加電壓在外加電壓u1的作用下，原的作用下，原繞組中通過的電流繞組中通過的電流i0稱為空載電流。稱為空載電流。i0產(chǎn)生工作磁通，故稱為產(chǎn)生工作磁通，故稱為勵磁電流，該電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于額定電流。勵磁電流，該電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于額定電流。 根據(jù)電磁感應(yīng)原理可知。原、副繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢根據(jù)電磁感應(yīng)原理可知。原、副繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的有效值為的有效值為 E1=4.44fN1m E2=4

18、.44fN2m3.3 變壓器變壓器 若忽略漏磁通及原、副繞組內(nèi)阻抗的壓降，原、副繞組若忽略漏磁通及原、副繞組內(nèi)阻抗的壓降，原、副繞組上的感應(yīng)電動勢應(yīng)近似等于原、副繞組上的端電壓，即上的感應(yīng)電動勢應(yīng)近似等于原、副繞組上的端電壓，即 U1E1，U2E2 理想狀態(tài)下，變壓器的電壓變換關(guān)系為理想狀態(tài)下，變壓器的電壓變換關(guān)系為111222UENKUEN 變壓器原、副繞組電壓的有效值之比與原、副繞組的匝數(shù)變壓器原、副繞組電壓的有效值之比與原、副繞組的匝數(shù)比成正比。比值比成正比。比值K稱為變壓比。稱為變壓比。3.3 變壓器變壓器 當(dāng)副繞組接入負(fù)載當(dāng)副繞組接入負(fù)載Z2時，稱有載運(yùn)行。右下圖為變壓器的時，稱有載

19、運(yùn)行。右下圖為變壓器的有載運(yùn)行原理圖。原繞組電流有效值為有載運(yùn)行原理圖。原繞組電流有效值為I1，副繞組電流有效，副繞組電流有效值為值為I2，在理想情況下，輸入變壓器的功率全部消耗在負(fù)載，在理想情況下，輸入變壓器的功率全部消耗在負(fù)載上，有上，有i1N1u1+e1e2N2u2i2I1U1=I2U21222111IUNIUNK則則 變壓器原、副繞組電流的有效值變壓器原、副繞組電流的有效值之比與原、副繞組匝數(shù)比成反比。之比與原、副繞組匝數(shù)比成反比。 3.3 變壓器變壓器 變壓器不僅能變換交流電壓、交流電流，還具有變換阻變壓器不僅能變換交流電壓、交流電流，還具有變換阻抗的作用。在下圖中，副繞組接入阻抗值

20、為抗的作用。在下圖中，副繞組接入阻抗值為Z2的負(fù)載，的負(fù)載，從原繞組看進(jìn)去的等效阻抗值為從原繞組看進(jìn)去的等效阻抗值為Z1，有，有i2i1u1+u2+Z2i1u1+Z11222121212212221NUUNNUZKZNINIIN3.3 變壓器變壓器 212ZKZ即即 匝數(shù)比匝數(shù)比K不同，負(fù)載阻抗值不同，負(fù)載阻抗值Z2反映到原邊的等效阻反映到原邊的等效阻抗值抗值Z1也不同。選擇不同的變比也不同。選擇不同的變比K，就可在原邊得到所就可在原邊得到所需要的任何數(shù)值。這種阻抗變換的方法稱為阻抗匹配。需要的任何數(shù)值。這種阻抗變換的方法稱為阻抗匹配。【例【例3-4】 有一臺降壓變壓器，原繞組電壓為有一臺降壓

21、變壓器，原繞組電壓為110V，副繞組電，副繞組電 壓為壓為55V，原繞組為，原繞組為1100匝，若副繞組接入阻值為匝，若副繞組接入阻值為5的阻抗，的阻抗， 問變壓器的變比，副繞組匝數(shù)，原、副繞組中電流各為多少？問變壓器的變比，副繞組匝數(shù)，原、副繞組中電流各為多少？【解】【解】 變壓器變比變壓器變比 K=U1/U2 =110/55=2 副繞組匝數(shù)副繞組匝數(shù) N2=N1U2 /U1=(110055)/110=550匝匝3.3 變壓器變壓器 副繞組電流副繞組電流 I2=U2 /Z2=55/5=11A原繞組電流原繞組電流 I1=I2 /K=11/2=5.5A 【例【例3-5】 下圖中，交流信號源的電動

22、勢下圖中，交流信號源的電動勢E=120V，內(nèi)阻，內(nèi)阻R0= 800，負(fù)載電阻，負(fù)載電阻RL=8。（。（1）當(dāng)負(fù)載電阻）當(dāng)負(fù)載電阻RL折算到原邊折算到原邊 的等效電阻的等效電阻RL=R0時，求變壓器的匝數(shù)比時，求變壓器的匝數(shù)比K和信號源的輸出和信號源的輸出 功率功率Po；（；（2）若將負(fù)載直接與信號源連接，求信號源的輸）若將負(fù)載直接與信號源連接，求信號源的輸 出功率出功率Po。+iR0RLE【解】（【解】（1）變壓器的匝數(shù)比）變壓器的匝數(shù)比LL800108RKR3.3 變壓器變壓器 信號源的輸出功率信號源的輸出功率22oL0L1208004.5W800 800EPRRR（2）若將負(fù)載直接與信號源

23、連接，信號源的輸出功率為）若將負(fù)載直接與信號源連接，信號源的輸出功率為22oL0L12080.176W800 8EPRRR 可以證明，當(dāng)負(fù)載電阻等于信號源內(nèi)阻（阻抗匹配）可以證明，當(dāng)負(fù)載電阻等于信號源內(nèi)阻（阻抗匹配）時，負(fù)載上可獲得最大功率。實際中常利用變壓器實現(xiàn)阻時，負(fù)載上可獲得最大功率。實際中常利用變壓器實現(xiàn)阻抗匹配?？蛊ヅ洹?.3 變壓器變壓器 三、變壓器的外特性三、變壓器的外特性U2NI20U23%5%U20I2NU20空載時副繞組電壓空載時副繞組電壓I2N 額定運(yùn)行時副繞組電流額定運(yùn)行時副繞組電流U2N 副邊額定電壓副邊額定電壓電壓調(diào)整率電壓調(diào)整率 202N22020%100%100

24、%UUUUUU 從空載到滿載，電壓調(diào)整率約為從空載到滿載，電壓調(diào)整率約為3%5%，一般的電源，一般的電源變壓器在設(shè)計時都使其空載電壓略高于額定電壓的變壓器在設(shè)計時都使其空載電壓略高于額定電壓的5%左右。左右。3.3 變壓器變壓器 四、變壓器的損耗及效率四、變壓器的損耗及效率 變壓器主要有兩部分功率損耗：變壓器主要有兩部分功率損耗：鐵損耗和銅損耗鐵損耗和銅損耗。 變壓器鐵心中的磁滯損耗和渦流損耗稱為鐵損耗。當(dāng)外變壓器鐵心中的磁滯損耗和渦流損耗稱為鐵損耗。當(dāng)外加電壓一定時，工作磁通一定，加電壓一定時，工作磁通一定，鐵損耗是不變的，也成為固鐵損耗是不變的，也成為固定損耗。定損耗。 變壓器繞組有電阻，

25、電流通過繞組時的功率損耗稱為銅變壓器繞組有電阻，電流通過繞組時的功率損耗稱為銅損耗。銅損耗的大小隨通過繞組中的電流的變化而變化，故損耗。銅損耗的大小隨通過繞組中的電流的變化而變化，故銅損耗也稱為可變損耗。銅損耗也稱為可變損耗。 變壓器的輸出功率與輸入功率之比稱為變壓器的效率。變壓器的輸出功率與輸入功率之比稱為變壓器的效率。 3.3 變壓器變壓器 2212FeCuPPPPPP 變壓器的效率比較高，一般供電變壓器的效率都在變壓器的效率比較高，一般供電變壓器的效率都在95%左右，左右，大型變壓器的效率可達(dá)大型變壓器的效率可達(dá)99%以上。同一臺變壓器處于不同負(fù)載時以上。同一臺變壓器處于不同負(fù)載時的效率

26、也不同，一般在的效率也不同，一般在50%70%額定負(fù)載時效率最高。額定負(fù)載時效率最高。五、變壓器的額定值及型號五、變壓器的額定值及型號 變壓器的額定值及型號均標(biāo)注在其銘牌上，如下圖所示。變壓器的額定值及型號均標(biāo)注在其銘牌上，如下圖所示。 1. 額定值額定值 變壓器滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)稱額定運(yùn)行，額定運(yùn)行時各電量值變壓器滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)稱額定運(yùn)行，額定運(yùn)行時各電量值3.3 變壓器變壓器 為變壓器的額定值。為變壓器的額定值。電電 力力 變變 壓壓 器器標(biāo)準(zhǔn)代號產(chǎn)品代號型號S7-500/10容量500kVA 頻率50Hz連接組Y，yn0 阻抗電壓4%冷卻方式 油冷使用條件 戶外開關(guān)位置電壓/V電流/A電壓/

27、V電流/A高壓低壓10500 27.510000 28.99500 30.4400 721.7變壓器廠年月 出廠序號變壓器的銘牌變壓器的銘牌3.3 變壓器變壓器 （1）額定電壓）額定電壓U1N、U2N 原繞組的額定電壓原繞組的額定電壓U1N是指加在原繞組上的正常工作電是指加在原繞組上的正常工作電壓值，它是根據(jù)變壓器的絕緣強(qiáng)度和允許發(fā)熱等條件規(guī)定的。壓值，它是根據(jù)變壓器的絕緣強(qiáng)度和允許發(fā)熱等條件規(guī)定的。副繞組的額定電壓副繞組的額定電壓U2N是指變壓器空載時，原繞組加額定電是指變壓器空載時，原繞組加額定電壓時副繞組兩端的電壓值。壓時副繞組兩端的電壓值。 三相變壓器的額定電壓均指線電壓。三相變壓器的

28、額定電壓均指線電壓。（2）額定電流）額定電流I1N、I2N 指規(guī)定的滿載電流值。指規(guī)定的滿載電流值。 三相變壓器的額定電流均指線電流。三相變壓器的額定電流均指線電流。 3.3 變壓器變壓器 3變壓器的額定值取決于變壓器的構(gòu)造和所用材料，使用變壓器的額定值取決于變壓器的構(gòu)造和所用材料，使用時一般不能超過其額定值。時一般不能超過其額定值。 （3）額定容量）額定容量SN 變壓器在額定工作狀態(tài)下，副邊的視在功率。變壓器在額定工作狀態(tài)下，副邊的視在功率。 單相變壓器的額定容量單相變壓器的額定容量 SN=U2NI2N 三相變壓器的額定容量三相變壓器的額定容量 SN= U2NI2N2. 型號型號變壓器的型號

29、是用來表示變壓器的主要結(jié)構(gòu)、冷卻方式、變壓器的型號是用來表示變壓器的主要結(jié)構(gòu)、冷卻方式、電壓和容量等級等特征的一種標(biāo)志。電壓和容量等級等特征的一種標(biāo)志。 3.3 變壓器變壓器 變壓器型號（國家標(biāo)準(zhǔn)變壓器型號（國家標(biāo)準(zhǔn)GB1094-79）是由基本代號及其后）是由基本代號及其后用一橫線分開加注額定容量（用一橫線分開加注額定容量（kVA）/高壓繞組電壓等級（高壓繞組電壓等級（kV）組成，其編排順序如下。組成，其編排順序如下。 基本代號高壓繞組電壓等級（kV）其他結(jié)構(gòu)特征額定容量（kVA）相 數(shù) 產(chǎn)品類別冷卻方式3.3 變壓器變壓器 例：例：S7-500/10中，中，S表示三相，單相變壓器用表示三相，

30、單相變壓器用D表示；表示；500表表示容量是示容量是500 kVA；10表示高壓繞組額定電壓為表示高壓繞組額定電壓為10 kV。高。高壓側(cè)標(biāo)出的三個電壓值可以根據(jù)高壓側(cè)供電的實際情況在額壓側(cè)標(biāo)出的三個電壓值可以根據(jù)高壓側(cè)供電的實際情況在額定值的定值的5%范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。若銘牌型號為范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。若銘牌型號為SJL-560/10，其中，其中J表示油浸自冷式冷卻方式，風(fēng)冷式用表示油浸自冷式冷卻方式，風(fēng)冷式用F表示，表示，L表示裝有避雷表示裝有避雷裝置。裝置。 3.4 幾種常用變壓器幾種常用變壓器 一、電力變壓器一、電力變壓器 電力系統(tǒng)一般均采用三相制，所以電力變壓器均系三電力系統(tǒng)一般均采用三相制，所以電

31、力變壓器均系三相變壓器。相變壓器。 三相變壓器的工作原理與單三相變壓器的工作原理與單相變壓器相同。相變壓器相同。三相變壓器的結(jié)構(gòu)如右圖所示。三相變壓器的結(jié)構(gòu)如右圖所示。u1U1u2U2v1V1v2V2w1W1w2W2 三相變壓器結(jié)構(gòu)三相變壓器結(jié)構(gòu)U1U2、V1V2、W1W2高壓繞組高壓繞組u1u2、v1v2、w1w2 低壓繞組低壓繞組3.4 幾種常用變壓器幾種常用變壓器 根據(jù)電力網(wǎng)的線電壓及原繞組額定電壓的大小，可以根據(jù)電力網(wǎng)的線電壓及原繞組額定電壓的大小，可以將原繞組分別接成星形（將原繞組分別接成星形（Y）或三角形（）或三角形（D）；根據(jù)供電需）；根據(jù)供電需要，副繞組也可以接成三相四線制星形

32、（要，副繞組也可以接成三相四線制星形（yn）或三角形）或三角形（d）。例如三相變壓器連接形式為）。例如三相變壓器連接形式為Y，yn0，表示高壓側(cè)星，表示高壓側(cè)星形連接、低壓側(cè)星形連接且有中線，形連接、低壓側(cè)星形連接且有中線，“0”表示高、低壓兩表示高、低壓兩側(cè)線電壓相同。側(cè)線電壓相同。 下圖為油浸式電力變壓器外形圖。將三相變壓器放入下圖為油浸式電力變壓器外形圖。將三相變壓器放入鋼板制成的油箱中，箱壁上裝有散熱用的油管或散熱片。鋼板制成的油箱中，箱壁上裝有散熱用的油管或散熱片。油枕是為油的熱脹冷縮提供了一個空間，吸濕器是吸取空油枕是為油的熱脹冷縮提供了一個空間，吸濕器是吸取空氣中的水分以防進(jìn)入油

33、箱，油箱中如有過高的壓力時可將氣中的水分以防進(jìn)入油箱，油箱中如有過高的壓力時可將 3.4 幾種常用變壓器幾種常用變壓器 油浸式電力變壓器油浸式電力變壓器 其從安全其從安全氣道排出，氣道排出，以防爆炸。以防爆炸。高、低壓高、低壓引線通過引線通過絕緣套管絕緣套管從油箱引從油箱引出。出。3.4 幾種常用變壓器幾種常用變壓器 二、自耦變壓器二、自耦變壓器+N2N1Z自耦變壓器自耦變壓器U1I1U2I2+ 在普通的變壓器中，原、副繞組之間僅有磁耦合，而無在普通的變壓器中，原、副繞組之間僅有磁耦合，而無直接的電聯(lián)系。而自耦變壓器原、副繞組共用一部分繞組，直接的電聯(lián)系。而自耦變壓器原、副繞組共用一部分繞組，

34、它們之間不僅有磁耦合，而且還有電的聯(lián)系，其原理圖如右它們之間不僅有磁耦合，而且還有電的聯(lián)系，其原理圖如右下圖所示。下圖所示。 121212UINKUIN自耦變壓器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)省自耦變壓器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)省材料、體積小、成本低。但因原、副材料、體積小、成本低。但因原、副繞組之間有電的聯(lián)系，使用時一定要繞組之間有電的聯(lián)系，使用時一定要注意安全，正確接線。注意安全，正確接線。3.4 幾種常用變壓器幾種常用變壓器 208V12V220V220VU2U1220VU2U112V 上圖是用自耦變壓器給攜帶式行燈提供上圖是用自耦變壓器給攜帶式行燈提供12V工作電壓的電工作電壓的電路圖。（路圖。（a

35、）圖的接法是錯誤的，原繞組電壓位）圖的接法是錯誤的，原繞組電壓位220V，因為，因為U2點(diǎn)接地，所以連接燈泡的每根導(dǎo)線對地的電壓都是點(diǎn)接地，所以連接燈泡的每根導(dǎo)線對地的電壓都是200V以上，以上，這對持燈人極不安全。正確的接法見圖（這對持燈人極不安全。正確的接法見圖（b）。）。 （a） （b） 3.4 幾種常用變壓器幾種常用變壓器 自耦變壓器適用于變壓比要求不大的場合，且要注意正自耦變壓器適用于變壓比要求不大的場合，且要注意正確使用。工廠供電用的降壓變壓器與安全用的降壓變壓器都確使用。工廠供電用的降壓變壓器與安全用的降壓變壓器都不能采用自耦變壓器。不能采用自耦變壓器。 自耦變壓器也可以用于升壓

36、，接法如右下圖所示。自耦變壓器也可以用于升壓，接法如右下圖所示。U2U1可用于升壓的自耦變壓器可用于升壓的自耦變壓器 自耦變壓器還可以把抽頭制成自耦變壓器還可以把抽頭制成能夠沿線圈自由滑動的觸點(diǎn)，可平能夠沿線圈自由滑動的觸點(diǎn)，可平滑調(diào)節(jié)副繞組電壓。其鐵心制成環(huán)滑調(diào)節(jié)副繞組電壓。其鐵心制成環(huán)形，靠手柄轉(zhuǎn)動滑動觸點(diǎn)來調(diào)壓。形，靠手柄轉(zhuǎn)動滑動觸點(diǎn)來調(diào)壓。下頁圖為實驗室常用的低壓小容量下頁圖為實驗室常用的低壓小容量的自耦變壓器。的自耦變壓器。 3.4 幾種常用變壓器幾種常用變壓器 原繞組原繞組U1U2接接220V交流電壓，副繞組交流電壓，副繞組u1u2輸出電壓可在輸出電壓可在0250V范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。范圍

37、內(nèi)調(diào)節(jié)。220VU2U10250Vu2u1u1U1u2U2實驗室用自耦變壓器實驗室用自耦變壓器 3.4 幾種常用變壓器幾種常用變壓器 UVWuvw 三相自耦變壓器三相自耦變壓器 自耦變壓器可以制成三相結(jié)構(gòu)，繞組作星形連接，用于自耦變壓器可以制成三相結(jié)構(gòu)，繞組作星形連接，用于改變?nèi)嘟涣麟妷?。常用于三相異步電動機(jī)的降壓啟動。右改變?nèi)嘟涣麟妷骸３Ｓ糜谌喈惒诫妱訖C(jī)的降壓啟動。右下圖為三相自耦變壓器的結(jié)構(gòu)圖。下圖為三相自耦變壓器的結(jié)構(gòu)圖。三、互感器三、互感器 在電工測量中，被測量的電量經(jīng)在電工測量中，被測量的電量經(jīng)常是高電壓或大電流。為了保證測量常是高電壓或大電流。為了保證測量者的安全，必須將待測

38、電壓或電流按者的安全，必須將待測電壓或電流按一定比例降低，以便于測量。用于測一定比例降低，以便于測量。用于測量的變壓器稱為互感器。按用途可分量的變壓器稱為互感器。按用途可分為電壓互感器和電流互感器。為電壓互感器和電流互感器。3.4 幾種常用變壓器幾種常用變壓器 N1電源10kVN2VAN1N210kV/100V100A/5A負(fù)載100A 下圖是接有電壓互感器和電流互感器測量電壓和電流的下圖是接有電壓互感器和電流互感器測量電壓和電流的電路圖。由圖可以看出，電路圖。由圖可以看出，10kV的高壓電路與測量儀表電路的高壓電路與測量儀表電路只有磁的耦合而無電的直接連通。為防止互感器原、副繞只有磁的耦合而無電的直接連通。為防止互感器原、副繞組之間絕緣損壞時造成危險，鐵心和副繞組的一端應(yīng)當(dāng)接地。組之間絕緣損壞時造成危險，鐵心和副繞組的一端應(yīng)當(dāng)接地。3.4 幾種常用變壓器幾種常用變壓器 1. 電壓互感器電壓互感器 電壓互感器的原繞組接待測高壓，副繞組接電壓表。其工電壓互感器的原繞組接待測高壓，副繞組接電壓表。其工作原理為作原理為 U1/U2=N1/N2 為了降低電壓，需要使為了降低電壓，需要使N2N1，一般規(guī)定電壓互感器的副，一般規(guī)定電壓互感器的