越沈陽工業(yè)大學(xué)電工學(xué)教研室第6章變壓器第6章

變壓器6.

1磁路6.2變壓器#6.1

第6章變壓器本章介紹的基本物理量、基本定律以及磁性材料的磁性能。

在此基礎(chǔ)上重點討論鐵心線圈電路和變壓器。6.1

磁路的基本概念和定律電動機、繼電器、電磁鐵及變壓器等電器都是基于電磁耦合的原理工作的，我們已經(jīng)學(xué)過了電路，現(xiàn)在再來研究磁路。一、磁場的基本物理量2.磁感應(yīng)強度B3.磁場

4.導(dǎo)磁強度H

系數(shù)μ#1.磁通φ垂直穿過某一面積S

的磁力線的總根數(shù)。韋伯wb穿過單位面積的磁力線根數(shù)。特斯拉Twb/m2B=

或

Φ=

BS磁場中某點的B

與該點的磁導(dǎo)率μ的比值。描述導(dǎo)磁能力大小的物理量。通常使用相對導(dǎo)磁系數(shù)μr無量綱

真空導(dǎo)磁系數(shù)6.1

6.1磁路的基本概念和定律一

、磁場的基本物理量1.磁通φ2.磁感應(yīng)

強度B3.磁場

強度H4.導(dǎo)磁系數(shù)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

安培環(huán)路定律磚

z茲姆寧基爾霍夫定律

安

培

環(huán)

路

寧

律

Z咚

旭

寧

律安培環(huán)

，

磁路歐姆定律

圍在這閉合路徑內(nèi)各電流的代數(shù)和的線積分等于包律H空徑定丹律定亡姆吸路

上路定律路定與

電路類似

安無分支磁路磁

阻Rm#磁路歐姆定律

磁路歐姆定律茲

收h

過

亠

佳磁路歐姆定律Hl=NH=B/μ

B=φ/S平均長l磁通①磁動勢得若磁場均勻則有磁路歐姆定律磁路歐姆定律導(dǎo)磁系數(shù)μ線圈

匝截面積S根

據(jù)φ1+9?-φ?=02.磁路的基爾霍夫磁壓降定律

有分支磁路任一閉合回路中均有

NI

或

NI磁壓降的代數(shù)和等于磁動勢的代數(shù)和#6.1

二、磁路的基本定律

安培

爾

定

空律基爾霍夫定律定律下霍夫定律霍夫定律律十霍夫定歐姆

定律路定磁夫定霍路爾環(huán)I?N?

N?1.磁路的基爾霍夫磁通定律在節(jié)點A

處磁滯

B的變化滯后于H的變化如曲線的oa

段

鐵磁材料

B-H,μ-H

曲線磁飽和

當(dāng)H

達到一定程度，B

不再隨H而增加，此為磁飽和。如曲線的cs段若對鐵心線圈而言，磁飽和意為當(dāng)電流I增加到一定程度，φ不再隨之增加

關(guān)于磁滯

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#6.1三、磁性材料的磁性能從曲線上能明顯看出，μ不是常數(shù)導(dǎo)磁性工程上利用它來使磁通盡量地約束在有限的范圍內(nèi)，提高電磁設(shè)備的利用率，

一般使用B-H曲線的ab

段。μB1.磁阻Rm的大小取決于磁路的尺寸和材料的磁導(dǎo)率。Rm=μ很大，但不是常數(shù)，因此

Rm也不是常數(shù)。所以磁路歐姆定律不能用來進行定量計算，只用做定性分析。

通常磁路計算應(yīng)用磁路基爾霍夫定律。3.磁路和電路有相似之處，但卻有本質(zhì)的區(qū)別。詳見教材P?19幾點說明6.1#6.2

變壓器教學(xué)目的1.

掌握單相變壓器的電壓、電流和阻抗變換功能2.掌握變壓器額定值的概念3.了解變壓器繞組極性及其判別任一閉合回路中均有

NI

磁動勢要平衡u

二

一e—U≈4.44fNφm>

磁路的基爾霍夫磁壓降定律>

電壓平衡方程式交流鐵心線圈預(yù)備知識：u變電壓，變電流，變阻抗心式和殼式兩種用于高壓的電力變壓器芯式變壓器6.2

6.2變壓器1.變壓器的用途、構(gòu)造和分類變壓器是基于電磁感應(yīng)原理而制成的靜止的電器設(shè)備單相，三相，多相升壓，降壓儀用電壓、電流互感器焊接變壓器，自藕變壓器鐵心繞組殼式變壓器用于大電流的特殊變

壓器或其它變壓器#用途構(gòu)造分類什么是變壓器空載運行?一次側(cè)接電源二次側(cè)負(fù)載開路吉什么是變壓器任載運行?一次側(cè)接電源二次側(cè)接負(fù)載6.2

2.變壓器的工作原理原邊繞組N?一次繞組N?一次側(cè)名詞介紹幅邊繞組N?二次繞組N?二次側(cè)?φūul符號Z?Z?Tu2原幅邊電壓之比等于原幅邊匝數(shù)之比，等于常數(shù)

k此

為

變

壓

器

的變

電

壓

作

用UN?=k空載運行的結(jié)論：6.2

2.變壓器的工作原理變壓器空載運行空載電流i。u?Z?變壓器負(fù)載運行負(fù)載運行結(jié)論變電流作用變電壓作用l1u=N=變阻抗作用

或

Z?=k2Z?6.2Z?

副邊Z?原

邊Z?i?變壓器負(fù)載后，必然在一、二次側(cè)內(nèi)阻抗上產(chǎn)生電壓降，使二次電壓

隨負(fù)載電流增加變小。稱U?=f(I?)

曲線為變壓器的外特性電壓調(diào)整率

空載電壓

滿載時電壓×100%

一般在5%以內(nèi)cosφ?=1cosφ?<

1變壓器外特性6.21)外特性3.變壓器的外特性和額定值指二次側(cè)的輸出額定視在功率即

SN=U?NI2N額定頻率50Hz一次為U?n,

正常工作時一次繞組允許長期通過的最大電流有效值一次為U?N,正常工作時二次繞組允許長期通過的最大電流有效值3.變壓器的外特性和額定值2)額定值

一般變壓器的額定值在其名牌上給出正常時一次繞組所加電壓的有效值一次為U?N,

對應(yīng)二次側(cè)的空載電壓有效值，即U??=U?N一次額定電流I?N二次額定電流I2N一

次額定電壓U?n二次額定電壓U?N額定

電流額定

容量額定頻率額定

電壓6.2變壓器損耗△p

分鐵損△PFe

和銅損△P

cu△p=△Pre+△Pcu1)鐵損

--固定損耗是交變的主磁通在鐵心中產(chǎn)生磁滯損耗△p和渦流損耗△pe之和變壓器一次側(cè)、二次側(cè)均有電阻，當(dāng)有電流通過時，產(chǎn)生損耗3)效率

一次側(cè)輸入功率p?,

二次側(cè)輸出功率p?,

效率為η小型變壓器的效率為70~85%,大型變壓器效率可達98%4.變壓器的損耗和效率2)銅損

--可變損耗6.2*同極性端的測定毫安表正偏，1和3是同極性端；反偏，1和4是同極性端4)變壓器線圈極性測定*同極性端的標(biāo)記外特性

變壓器任載后電壓降低

額定值K

京電壓調(diào)整率△UPo二

0-2100%損耗和效率

小型變壓器效率為70~85%,大型的可達98%變電壓作用變電流作用變阻抗作用6.2變壓器小結(jié)變壓器同名端判別變壓器作用知識點：變壓器容量

Sn=U?NI?N變電流作用

k=5A和I?N

各是多少?解：Sn=U?NI2N1例6-1一臺單相變壓器的額定容量SN=50kVA,額定電壓為10KV/230V,

滿載時二次電壓為220V,

則其額定電流I1N500002305000010000/230壓器的變壓比應(yīng)該是多少?解：

獲得最大功率的條件是什么?i110kΩMs令

k2R,=R?=10kΩ知

識

點

：獲得最大功率的條件Z?=k2z?3.22ΩRL例6

-

2已知信號源的內(nèi)阻R?=10kΩ,用輸出變壓器帶一個電阻為R=3.2Ω

的揚聲器，為了使揚聲器獲得最大功率，輸出變例6-3有一變壓器，額定電壓10000V/230,額定電流為V5A/215A

。

空載時，高壓繞組自10000

V電源上取用功率

340W,

電流0.43

A。

試求1)變壓器的變壓比；2)空載電

流占額定電流的百分?jǐn)?shù)；3)空載時一次繞組的功率因數(shù)。2)

=8.6%53403)功率因數(shù)

二10000×0.43解：

1)

k=10000230≈43.5=0.0790.43例6-4

一

臺容量S?=20kVA

的照明變壓器，它的電壓為6600V/220V,

問它能正常供應(yīng)220V

、40W的白熾燈多少盞?能供應(yīng)cosφ=0.6,

電壓220V,功率40W的日光燈多少盞?解：

-

20000

=500盞4020000

=300盞P?

/0.6

40/0.6或

變壓器可供出總電流每只燈的電流#當(dāng)外電場H值作正負(fù)變化使鐵磁材料反復(fù)磁化過程中，B的變化總是落后于H

的變化。鐵磁材料反復(fù)磁化后，得到近似對稱原點的閉合曲線，叫磁滯回線。

返回不同的磁性材料，其磁滯回線形狀不同關(guān)于磁滯#一變峰壓變壓器66kV降壓變壓器二變低壓配電線路

高壓配電線路避雷器配電變壓器外形圖低壓用廣發(fā)電機中

中

燴

東

中返回熔斷器20k\地線β液浸變壓器

返回中電電氣箱式變壓器-------簡稱：箱變BXY

Z鐵心繞組返回中柱磁通

中A

十

中B十

=0鐵

心

繞

組(2)同極性端的測定毫安表正偏，1和3是同極性端；反偏，1和4是同極性端交流法U??=U??-U?4

時

，

1、3是同極性端U??=U??+U?4

時

，