1、 第第6 6章章 變壓器變壓器磁路磁路6.16.26.3變壓器的工作原理和性能指標(biāo)變壓器的工作原理和性能指標(biāo)特殊變壓器特殊變壓器1.磁路的分析方法磁路的分析方法 重點(diǎn)重點(diǎn)： 難點(diǎn)難點(diǎn)：2.變壓器的工作原理變壓器的工作原理3.變壓器的損耗與效率變壓器的損耗與效率1.磁路的分析方法磁路的分析方法2.變壓器的變壓器的 很多電工設(shè)備（像變壓器、電機(jī)、電磁鐵電工很多電工設(shè)備（像變壓器、電機(jī)、電磁鐵電工測(cè)量?jī)x器等）中，不僅有電路的問(wèn)題，同時(shí)還有磁測(cè)量?jī)x器等）中，不僅有電路的問(wèn)題，同時(shí)還有磁路的問(wèn)題。只有同時(shí)掌握了電路和磁路的基本理論，路的問(wèn)題。只有同時(shí)掌握了電路和磁路的基本理論，才能對(duì)以上電工設(shè)備進(jìn)行全面

2、分析。才能對(duì)以上電工設(shè)備進(jìn)行全面分析。 本章結(jié)合磁路和鐵心線圈電路的分析，討論變本章結(jié)合磁路和鐵心線圈電路的分析，討論變壓器和電磁鐵的工作原理，作為應(yīng)用實(shí)例。壓器和電磁鐵的工作原理，作為應(yīng)用實(shí)例。 磁路和電路往往是相關(guān)的，因此在這里要研究磁路和電路往往是相關(guān)的，因此在這里要研究磁路和電路的關(guān)系以及磁和電的關(guān)系。磁路和電路的關(guān)系以及磁和電的關(guān)系。 FB lH d IlH dlINH 或或H/m10470 HBmHmsmAsVmAmWb /2位的單0r 0BB HH0 lSlHlNI B IlH dmRF SlNI mRF SlR mSl NIRFm SlR Sl EREI nn2211lHlHl

3、HNI niiilHNI1 ,lH,lH2211nnSBBSB , . , S , 2211 niiilHNI1 A 5133004509000.NHlI A 390300450260.NHlI u(Ni)i ddtNe tNedd （磁通勢(shì)）（磁通勢(shì)）tiLdd 常常數(shù)數(shù) iNLeeRi u )(ddetiLRi )()(EEIRU )(jEIXIR t, sinm )sin(ddddmttNtNe tN cosm )90t(sin2m fN)90(sinm tE mmm444222 fN.fNEE EU (V) 444444mmSfNB.fN.EU )(jEIXIRU Fe2cosPRIU

4、IP eu eu 2Fe0IPR 2Fe0IQX IUIUXRZ 2020011404220100cos.UIP 554220 IUZ0RIPRRR 25. 64100220022220X 6 . 5425. 655RXXX Z 變壓器是一種常見(jiàn)的電氣設(shè)備，在電力系統(tǒng)和電變壓器是一種常見(jiàn)的電氣設(shè)備，在電力系統(tǒng)和電子線路中應(yīng)用廣泛。子線路中應(yīng)用廣泛。變電壓：變電壓：電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 變阻抗：變阻抗：電子線路中的阻抗匹配電子線路中的阻抗匹配變電流：變電流：電流互感器電流互感器 ： 在能量傳輸過(guò)程中，當(dāng)輸送功率在能量傳輸過(guò)程中，當(dāng)輸送功率P =UI cos 及負(fù)及負(fù)載功率因數(shù)載功率因數(shù)cos 一定時(shí)

5、：一定時(shí)：電能損耗小電能損耗小節(jié)省金屬材料（經(jīng)濟(jì)）節(jié)省金屬材料（經(jīng)濟(jì)）U I P = I RlI S 發(fā)電廠發(fā)電廠10.5kV輸電線輸電線220kV升壓升壓儀器儀器36V降壓降壓實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)室380 / 220V降壓降壓變電站變電站 10kV降壓降壓降壓降壓?jiǎn)蜗嘧儔浩鲉蜗嘧儔浩?u2u1i2i+ + +變壓器的磁路變壓器的磁路由高導(dǎo)磁硅鋼片疊成由高導(dǎo)磁硅鋼片疊成厚厚0.35mm 或或0.5mm鐵心鐵心一次一次繞組繞組N N1 1二次二次繞組繞組N N2 2鐵心鐵心單相變壓器單相變壓器1u2u1i2i+一次一次繞組繞組N1二次二次繞組繞組N2鐵心鐵心(1) (1) 空載運(yùn)行情況空載運(yùn)行情況一次側(cè)接

6、交流電源，一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)開路。二次側(cè)開路。0i02i1u+ +20u+ +2e+ +1e+ +1e+ + 1 11N2N 1u dd11tNe i0 ( i0N1) 1 1 dd011tiLe tNedd 22 空載時(shí)，空載時(shí)，鐵心中主鐵心中主磁通磁通 是是由一次繞由一次繞組磁通勢(shì)組磁通勢(shì)產(chǎn)生的。產(chǎn)生的。(2) (2) 帶負(fù)載運(yùn)行情況帶負(fù)載運(yùn)行情況一次側(cè)接交流電源，一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)二次側(cè)。1u+ +1e+ +1e+ + 1 11N2N 1u dd11tNe 1 1 dd111tiLe tNedd 22 i1 ( i1N1) i i1 1i2 ( i2N2) 2 2有載時(shí)，鐵心

7、有載時(shí)，鐵心中主磁通中主磁通 是是由一次、二次由一次、二次繞組磁通勢(shì)共繞組磁通勢(shì)共同產(chǎn)生的合成同產(chǎn)生的合成磁通。磁通。 2 2i i2 2+ +e e2 2+ +e e 2 2+ +u u2 2 dd2tiLe22 t)sin(tNtNm111 dddde tN cosm1 )90t(sinm1 E1m144.4NfE 222111mmfNEE )90t(sinm22 Ee2m244. 4NfE t, sinm 根據(jù)根據(jù)KVL：1111111111jEIXIREEIRU 變壓器一次側(cè)等效電路如圖變壓器一次側(cè)等效電路如圖1m1111444Nf.EUEU 由于電阻由于電阻R1 和感抗和感抗( (或

8、漏磁通或漏磁通) )較小較小, ,其兩端的其兩端的電壓也較小電壓也較小, ,與主磁電動(dòng)勢(shì)與主磁電動(dòng)勢(shì)E 比較可忽略不計(jì)，則比較可忽略不計(jì)，則1E1R1I1U1E+一次側(cè)一次側(cè)一次側(cè)一次側(cè)KNNEEUU 2121201根據(jù)根據(jù)KVL：2m220224440Nf.EUU,I 結(jié)論：改變?cè)褦?shù)比，就能改變輸出電壓。結(jié)論：改變?cè)褦?shù)比，就能改變輸出電壓。222222222jUIXIRUEIRE 22U+ +1u+ +1e+ +1e+ +1N2N+ + +高壓繞組：高壓繞組：U2、 V2 、W2 : 尾端尾端U1、 V1 、W1 : 首端首端低壓繞組：低壓繞組：u1、v1 、w1: 首端首端u2、v2 、w

9、2: 尾端尾端/000YYYYYYYY、：高壓繞組接法高壓繞組接法低壓繞組接法低壓繞組接法:YY0/三相配電變壓器三相配電變壓器: Y/動(dòng)力供電系統(tǒng)（井下照明）動(dòng)力供電系統(tǒng)（井下照明）: Y0/KUUUUUU 2P1P2P1P2133U131U1U+V2W3K31UKUU12 w1+v1u1KUUUUUU3332P1P2P1P21 U1311PUU 1UKUUU312P2 +V1W1u1v1w12222ZUIZ 1m11 44 4 Nf.EU m10 Nim2211 NiNi+ +|Z|Z|2i1u2e1i1e1N2N+ + + +2u一般情況下：一般情況下：I I0 0 (23)%I1N 很

10、小可忽略。很小可忽略。2211 NiNi 所所以以或或2211NINI 2211NINI 所所以以KNNII11221 結(jié)論：一次、二次側(cè)電流與匝數(shù)成反比。結(jié)論：一次、二次側(cè)電流與匝數(shù)成反比?；颍夯颍?21011NiNiNi 22Ni102211NiNiNi 空載磁勢(shì)空載磁勢(shì)有載磁勢(shì)有載磁勢(shì)22IUZ 11IUZ ZKIUKKIKUIUZ22222211 ZKZ2 結(jié)論：結(jié)論： 變壓器一次側(cè)的等效阻抗模，為二次變壓器一次側(cè)的等效阻抗模，為二次側(cè)所帶負(fù)載的阻抗模的側(cè)所帶負(fù)載的阻抗模的K 2 倍。倍。 1U2U1I2IZ+ + +1U1IZ + +：108800L21 LRRNNK如圖，交流信號(hào)源

11、的電如圖，交流信號(hào)源的電動(dòng)勢(shì)動(dòng)勢(shì)E=120V，內(nèi)阻，內(nèi)阻R0=800 ，負(fù)載為揚(yáng)聲器，其等效電阻為負(fù)載為揚(yáng)聲器，其等效電阻為RL=8 。要求。要求: (1): (1)當(dāng)當(dāng)RL折算折算到原邊的等效電阻到原邊的等效電阻 時(shí)，求變壓器的匝數(shù)比和信號(hào)時(shí)，求變壓器的匝數(shù)比和信號(hào)源輸出的功率；（源輸出的功率；（2 2）當(dāng)將負(fù)）當(dāng)將負(fù)載直接與信號(hào)源聯(lián)接時(shí)載直接與信號(hào)源聯(lián)接時(shí), ,信號(hào)信號(hào)源輸出多大功率？源輸出多大功率？0LRR I1N2U2IR0+2NRLE信號(hào)源信號(hào)源+R0ERLI W548008008001202L2L0.RRREP 0LRR W1760888001202L2L0.RRREP （2 2，

12、為：為：122222)。%100%20220 UUUU)(22IfU 2 U U2 2I I2 2U20I2N2 O OFeCu2212PPPPPP N1N1N2N2NIUIUS N1N1N2N2N33IUIUS N1N1NIUS 容量：容量： 21PP 一次側(cè)輸入功率：一次側(cè)輸入功率： cos222IUP 輸出功率：輸出功率： 變壓器運(yùn)行變壓器運(yùn)行時(shí)的功率取時(shí)的功率取決于負(fù)載的決于負(fù)載的性質(zhì)性質(zhì)聯(lián)接聯(lián)接 2 23 3 Nf.Um2444220 聯(lián)接聯(lián)接 1 13 3， 2 2 4 4ii Nf.U444110m 當(dāng)電源電壓為當(dāng)電源電壓為220V220V時(shí)：時(shí)：220u+ +110u+ +電源電壓為電源電壓為110V110V時(shí)：時(shí)：NN1 13 32 24 4NN1 13 32 24 4 不行（兩繞組必須并接）不行（兩繞組必須并接）iuNN1 13 32 24 4 Ni2220 Ni 1102220110 ii+ +兩個(gè)線圈中的磁通抵消兩個(gè)線圈中的磁通抵消原因：原因：電流電流 很大很大11Rui 1111eRiu 感應(yīng)電勢(shì)感應(yīng)電勢(shì)0e1 13 32 24 4NNi + +uaxAaAXUUU、測(cè)量：測(cè)量： 若若 說(shuō)明說(shuō)明 A 與與 x 或或 X 與與 a 是是同極性端同極性端.axAXAaUUU axAXAaUUU V Va aA AX X