第七章--磁路与变压器课件

江苏大学电工电子教研室磁路与变压器7.1 磁路中的基本物理量磁路中的基本物理量7.2 铁磁材料铁磁材料 7.3 磁路的基本定律磁路的基本定律7.4 铁心线圈铁心线圈7.5 变压器变压器*7.6 电磁铁电磁铁 内内 容容 江苏大学电工电子教研室磁路与变压器交流铁心线圈的电磁关系交流铁心线圈的电磁关系 磁路的基本定律磁路的基本定律 变压器的工作原理和变压器的工作原理和功能功能变压器的额定值及损耗和效率变压器的额定值及损耗和效率绕组的极性绕组的极性 重重点点 江苏大学电工电子教研室磁路与变压器磁通磁通磁感应磁感应强度强度B磁场强磁场强度度H导磁系数导磁系数磁 路基本物理量7.1 磁路中的基本物理量磁路中的基本物理量 江苏大学电工电子教研室磁路与变压器磁磁 通通 垂直垂直穿过某一面积穿过某一面积S 的磁感线的总根数的磁感线的总根数单位：韦伯单位：韦伯Wb磁感应强度磁感应强度B 磁感应强度是表征磁场中某一点磁场强弱和方向的一个磁感应强度是表征磁场中某一点磁场强弱和方向的一个物理量，用矢量物理量，用矢量B表示表示。通常用垂直于该处单位面积上的磁力线的疏密来反映磁通常用垂直于该处单位面积上的磁力线的疏密来反映磁感应强度的大小。感应强度的大小。特斯拉特斯拉(T)S 江苏大学电工电子教研室磁路与变压器磁场强度磁场强度H 磁场强度用矢量磁场强度用矢量H表示，方向与磁感应强度表示，方向与磁感应强度B相同。相同。H代代表电流本身在真空中所产生的磁场的强弱，其大小只与产表电流本身在真空中所产生的磁场的强弱，其大小只与产生该磁场的电流大小成正比，与介质的性质无关。生该磁场的电流大小成正比，与介质的性质无关。安安/米米(Am)江苏大学电工电子教研室磁路与变压器导磁系数导磁系数磁导率磁导率 是衡量物质导磁能力的物理量是衡量物质导磁能力的物理量 物质物质 导磁性能导磁性能 真空磁导率：真空磁导率：非磁性物质非磁性物质磁性物质磁性物质 单位：亨利单位：亨利/米米(H/m)江苏大学电工电子教研室磁路与变压器1 高导磁性高导磁性 2 磁饱和性磁饱和性磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。通常，磁性材料的磁导率通常，磁性材料的磁导率 ，其比值可高达数百、，其比值可高达数百、数千甚至数万，这是由它们的内部结构决定的。数千甚至数万，这是由它们的内部结构决定的。磁性物质的磁化曲线磁性物质的磁化曲线(即：即：B-H曲线曲线)由实验方法测得，由实验方法测得，如图所示。如图所示。一、铁磁材料的特性一、铁磁材料的特性7.2 铁铁 磁磁 材材 料料 江苏大学电工电子教研室磁路与变压器 磁化曲线反映了铁磁物质的磁导率不是常数。磁饱和现象的磁化曲线反映了铁磁物质的磁导率不是常数。磁饱和现象的存在使得磁路分析问题成为非线性问题，因此，磁路分析要比电存在使得磁路分析问题成为非线性问题，因此，磁路分析要比电路分析复杂得多。路分析复杂得多。HBOabcd初始磁化曲线初始磁化曲线(B-H曲线曲线)B-H 磁化曲线的特征：磁化曲线的特征：Oa段段:B随随H的增加比较缓慢；的增加比较缓慢；ab段段:B与与H几乎成正比地增加；几乎成正比地增加；bc段段:B的增加缓慢下来；的增加缓慢下来；cd段段:B随随H增加很少，达到磁饱和。增加很少，达到磁饱和。江苏大学电工电子教研室磁路与变压器 磁化曲线：就是磁化曲线：就是磁感应强度磁感应强度B与磁场强度与磁场强度H的关系曲线，是进行的关系曲线，是进行磁路计算不可缺乏的资料，它由实验方法获得。磁路计算不可缺乏的资料，它由实验方法获得。几种常见磁性物质的磁化曲线几种常见磁性物质的磁化曲线几种常见磁性物质的磁化曲线几种常见磁性物质的磁化曲线a 铸铁铸铁 b 铸钢铸钢 c 硅钢硅钢片片O O0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9H/(A/m)B/T1.81.81.61.61.41.41.21.21.01.00.80.80.60.60.40.40.20.2b ba ac c 下面给出三种常用铁磁材料的下面给出三种常用铁磁材料的B-H曲线曲线 江苏大学电工电子教研室磁路与变压器3 磁滞性磁滞性剩磁剩磁矫顽力矫顽力 磁滞现象：当铁心线圈中通磁滞现象：当铁心线圈中通入交流电时，随着与电流成正比入交流电时，随着与电流成正比的磁场强度的磁场强度H的交变，磁感应强的交变，磁感应强度度B将沿着图示闭合曲线变化。将沿着图示闭合曲线变化。这种磁感应强度的变化滞后于磁这种磁感应强度的变化滞后于磁场强度的变化的现象称为场强度的变化的现象称为。磁性物质不同，其磁滞回线和磁化曲线也不同。磁性物质不同，其磁滞回线和磁化曲线也不同。注：图中箭头表示反复磁化的过程注：图中箭头表示反复磁化的过程磁滞回线磁滞回线 江苏大学电工电子教研室磁路与变压器二、铁磁材料的分类二、铁磁材料的分类铁磁材料铁磁材料软磁材料软磁材料硬磁材料硬磁材料矩磁材料矩磁材料特点易磁化易退磁易磁化易退磁较小矫顽力较小矫顽力 磁滞回线窄磁滞回线窄电机、变压器、继电器、电表的铁心电机、变压器、继电器、电表的铁心磁滞回线较宽磁滞回线较宽较大矫顽力较大矫顽力 剩磁很大剩磁很大永久磁铁永久磁铁较小矫顽力较小矫顽力 较大剩磁较大剩磁 磁滞回线矩形磁滞回线矩形稳定性好稳定性好记忆元件、开关元件记忆元件、开关元件 逻辑元件逻辑元件 江苏大学电工电子教研室磁路与变压器磁路：主磁通所经过的闭合路径磁路：主磁通所经过的闭合路径,主要由铁心构成。主要由铁心构成。i一、一、磁路磁路 线圈通入电流后，产生磁线圈通入电流后，产生磁通，分主磁通和漏磁通。通，分主磁通和漏磁通。：主磁通：主磁通：漏磁通：漏磁通铁心铁心（导磁性能好（导磁性能好 的磁性材料）的磁性材料）线圈线圈7.3 磁路的基本定律磁路的基本定律 江苏大学电工电子教研室磁路与变压器 再如绕在铁心上的线圈通以较小的电流（励磁电流），再如绕在铁心上的线圈通以较小的电流（励磁电流），便能得到较强的磁场，磁通的绝大部分通过铁心构成回路，便能得到较强的磁场，磁通的绝大部分通过铁心构成回路，这种磁通的路径称为磁路。这种磁通的路径称为磁路。S Sr rHHI IN N匝匝匝匝 江苏大学电工电子教研室磁路与变压器二、二、磁路的安培环路定律磁路的安培环路定律(全电流定律全电流定律)基本内容：磁场中，磁场强度基本内容：磁场中，磁场强度H沿任意闭合路径的线积分等于沿任意闭合路径的线积分等于该闭合路径所包围电流的代数和，即该闭合路径所包围电流的代数和，即 规定：当电流的方向与闭合路径绕向之间符合右螺旋定则时，规定：当电流的方向与闭合路径绕向之间符合右螺旋定则时，电流取正号，反之取负号。电流取正号，反之取负号。I1I2I3（定量计算）（定量计算）江苏大学电工电子教研室磁路与变压器I IN N匝匝匝匝S Sr rHH若：某环形线圈如图，若：某环形线圈如图，故：故：磁动势磁动势磁压降磁压降 此式可理解为：沿磁路一周，各段磁路磁压降的代数和等于与中此式可理解为：沿磁路一周，各段磁路磁压降的代数和等于与中心环路交链的磁动势的代数和。心环路交链的磁动势的代数和。其中媒质是均匀的其中媒质是均匀的,则根据安培环路定律则根据安培环路定律 若：沿积分路径可将磁路分成若：沿积分路径可将磁路分成n段，且每段中磁场强度段，且每段中磁场强度H的大小的大小不变，则定律表示为不变，则定律表示为 磁路的基尔霍夫第磁路的基尔霍夫第二定律二定律 江苏大学电工电子教研室磁路与变压器三、磁路的欧姆三、磁路的欧姆定律定律磁磁 阻阻磁动势磁动势 磁路的欧姆定律：磁路的欧姆定律：（定性）（定性）由励磁电流在磁路中产生的磁通量，与磁动势由励磁电流在磁路中产生的磁通量，与磁动势F成正比，与磁路的磁阻成反比。成正比，与磁路的磁阻成反比。不是常数不是常数 江苏大学电工电子教研室磁路与变压器表表 磁路和电路的比较磁路和电路的比较磁路磁路电路电路典型结构典型结构对应的物理量对应的物理量 磁动势磁动势 电动势电动势 磁压降磁压降 电电 压压 磁磁 通通 电电 流流 磁磁 阻阻 电电 阻阻 磁导率磁导率 电导率电导率INR+_EIU(待续待续)江苏大学电工电子教研室磁路与变压器(续上页续上页)磁路磁路电路电路对对应应的的关关系系式式磁阻磁阻电阻电阻磁路的欧姆定律磁路的欧姆定律电路的欧姆定律电路的欧姆定律磁路的基尔霍夫定律磁路的基尔霍夫定律电路的基尔霍夫定律电路的基尔霍夫定律表表 磁路和电路的比较磁路和电路的比较 江苏大学电工电子教研室磁路与变压器1.计算各段磁路的磁感应强度，磁通是闭合的。计算各段磁路的磁感应强度，磁通是闭合的。2.计算各段磁场强度，空气隙根据公式计算，铁磁性计算各段磁场强度，空气隙根据公式计算，铁磁性 物质查磁化曲线。物质查磁化曲线。3.计算总磁压降，即磁动势。计算总磁压降，即磁动势。4.根据根据F=IN计算出励磁电流。计算出励磁电流。磁路计算举例磁路计算举例 一般已知磁通量，求磁动势，分析步骤如下：一般已知磁通量，求磁动势，分析步骤如下：江苏大学电工电子教研室磁路与变压器如图所示线圈为直流铁心线圈，其铁心由铸钢制成。如图所示线圈为直流铁心线圈，其铁心由铸钢制成。铁心尺寸为：铁心尺寸为：S1=20cm2，l1=45cm，S2=25cm2，l2=15cm，l3=2cm，空气隙厚度，空气隙厚度=0.1cm。现要产生现要产生=2.810-3Wb的磁通量，若用直流励磁，的磁通量，若用直流励磁，求所需要的磁动势求所需要的磁动势F。解：解：第一步：由磁通量求出各段磁路中的磁感应强度第一步：由磁通量求出各段磁路中的磁感应强度。第二步：根据第二步：根据B1、B2值，查铸钢的磁化曲线，找出对应的值，查铸钢的磁化曲线，找出对应的磁场强度磁场强度H1、H2，得，得H1=2.1103A/m H2=1.1103A/m例例 江苏大学电工电子教研室磁路与变压器空气隙的磁场强度空气隙的磁场强度H0可计算为可计算为第三步：计算各段的磁压降第三步：计算各段的磁压降 H1l1=2.1103A/m0.45m=0.945103AH2l2=1.1103A/m0.15m=0.165103A2H2l3=21.1103A/m0.02m=0.044103A2H0=211.14105A/m0.001m=2.228103A第四步：求出总的磁动势第四步：求出总的磁动势 F=NI=Hl=H1l1+H2l2+2H2l3+2H0 =（0.945+0.165+0.044+2.228）103 =3.382103A可以看出，可以看出，空气隙尽管很小，但由于空气的导磁率很低，磁空气隙尽管很小，但由于空气的导磁率很低，磁阻很大，所以这段的磁压降很大。阻很大，所以这段的磁压降很大。江苏大学电工电子教研室磁路与变压器一、直流铁心线圈一、直流铁心线圈直流铁心线圈的特点直流铁心线圈的特点:（R 为线圈的电阻）为线圈的电阻）衔铁吸合前、后的两个稳定运行状态衔铁吸合前、后的两个稳定运行状态(不考虑衔铁吸合过程不考虑衔铁吸合过程)，励磁电流不会发生变化，即，励磁电流不会发生变化，即磁路的改变对直流铁心线圈的励磁路的改变对直流铁心线圈的励磁电流没有影响磁电流没有影响。励磁电流是直流，大小方向不变，励磁电流是直流，大小方向不变，磁通也不变，不产生感应电动势磁通也不变，不产生感应电动势7.4 铁铁 心心 线线 圈圈 江苏大学电工电子教研室磁路与变压器二、二、交流铁心线圈交流铁心线圈1、电磁关系、电磁关系 （主磁通）（主磁通）线圈铁心铁心i（漏磁通）（漏磁通）是常数？是常数？江苏大学电工电子教研室磁路与变压器2、伏安关系、伏安关系 根据基尔霍夫电压定律，得铁心线圈电路的电压方程为：根据基尔霍夫电压定律，得铁心线圈电路的电压方程为：线圈内阻线圈内阻R很小很小很小则由电磁关系有：则由电磁关系有：设：设：江苏大学电工电子教研室磁路与变压器 这是一个重要常用公式，它表明当线圈匝数这是一个重要常用公式，它表明当线圈匝数N及电源频率及电源频率f一一定时，主磁通的大小由外加电压的有效值定时，主磁通的大小由外加电压的有效值U决定。决定。根据上式根据上式有：有：即即f,N一定时一定时,外加电压大小不变外加电压大小不变,主磁通大小不变主磁通大小不变当当u为正弦量时，相量形式为为正弦量时，相量形式为X=L 漏感抗 江苏大学电工电子教研室磁路与变压器3、功率损耗、功率损耗总损耗总损耗铜耗铜耗（铁耗）（铁耗）磁滞损耗磁滞损耗涡流损耗涡流损耗（1）铜耗铜耗励磁线圈的铜线电阻励磁线圈的铜线电阻 上的功率损耗上的功率损耗 江苏大学电工电子教研室磁路与变压器（2）铁耗铁耗 交变的磁通在铁心中产生的功率损耗称为铁耗，包括交变的磁通在铁心中产生的功率损耗称为铁耗，包括磁滞损耗和涡流损耗。磁滞损耗和涡流损耗。磁滞损耗磁滞损耗磁滞损耗是由磁滞现象引起。磁滞损耗是由磁滞现象引起。（S为磁滞回线包围的面积）为磁滞回线包围的面积）为减小磁滞损耗对铁心发热的影响，常选用磁滞回线为减小磁滞损耗对铁心发热的影响，常选用磁滞回线狭小的软磁性材料硅钢制造变压器和交流电机中的铁心。狭小的软磁性材料硅钢制造变压器和交流电机中的铁心。江苏大学电工电子教研室磁路与变压器 涡流损耗涡流损耗 涡流损耗会引起铁心发热，为减小涡流损耗，常用的方涡流损耗会引起铁心发热，为减小涡流损耗，常用的方法有两种：法有两种：a.铁心采用彼此绝缘的硅钢片顺着磁通的方向叠成，如图所示。铁心采用彼此绝缘的硅钢片顺着磁通的方向叠成，如图所示。b.采用电阻率高的铁心，例如硅钢、铁氧体等。采用电阻率高的铁心，例如硅钢、铁氧体等。江苏大学电工电子教研室磁路与变压器思考思考 1.如果交流铁心线圈的铁心由彼此绝缘的硅钢片在垂如果交流铁心线圈的铁心由彼此绝缘的硅钢片在垂直于磁场方向叠成，这样做是否可以，为什么？直于磁场方向叠成，这样做是否可以，为什么？2.铁心线圈中通过直流电，是否有铁损，为什么？铁心线圈中通过直流电，是否有铁损，为什么？江苏大学电工电子教研室磁路与变压器 变压器是利用变压器是利用电磁感应作用电磁感应作用传递交流电能和交流信号，广泛传递交流电能和交流信号，广泛应用于电力系统和电子电路中，具有应用于电力系统和电子电路中，具有变换电压变换电压、变换电流变换电流和和变换变换阻抗阻抗三大功能。三大功能。电压变换：电压变换：电力系统电力系统 阻抗变换：阻抗变换：电子电路中的阻抗匹配电子电路中的阻抗匹配 （如喇叭的输出变压器）（如喇叭的输出变压器）电流变换：电流变换：电流互感器电流互感器 7.5 变变 压压 器器 江苏大学电工电子教研室磁路与变压器 发电厂发电厂1.05万伏万伏输电线输电线22万伏万伏升压升压变电站变电站1万伏万伏降压降压 变压器应用举例变压器应用举例降压降压实验室实验室380/220伏伏降压降压仪器仪器36伏伏降压降压 江苏大学电工电子教研室磁路与变压器一、一、变压器的构造及分类变压器的构造及分类变压器的符号变压器的符号1.变压器的构造变压器的构造一次一次绕组绕组二次二次绕组绕组铁心铁心N1N2电源侧电源侧负载侧负载侧单相心式单相心式变压器变压器T铁铁氧氧体体铁铁心心 江苏大学电工电子教研室磁路与变压器变压器分类变压器分类按用途按用途按用途按用途按相数按相数按相数按相数单相变压器单相变压器三相变压器三相变压器按制造方式按制造方式按制造方式按制造方式壳式变压器壳式变压器心式变压器心式变压器电力变压器电力变压器(输配电用输配电用)仪用变压器仪用变压器整流变压器整流变压器2.变压器的分类变压器的分类更多更多更多更多 江苏大学电工电子教研室磁路与变压器二、二、变压器的工作原理变压器的工作原理1.变压器的空载运行变压器的空载运行:根据根据KVL有：有：原边：原边：副边：副边：很小很小很小很小原边接入电源，副边开路。原边接入电源，副边开路。江苏大学电工电子教研室磁路与变压器设铁心内的主磁通为：设铁心内的主磁通为：，则则根据上面的根据上面的KVL方程，方程，一次侧电压与二次侧电压之比为一次侧电压与二次侧电压之比为 变比变比K1,N1N2,降压降压K1,N1N2,升压升压 江苏大学电工电子教研室磁路与变压器2.变压器的有载运行变压器的有载运行 根据根据KVL有：有：原边原边：副边：副边：很小忽略其中：其中：漏感电动势漏感电动势漏感抗漏感抗 江苏大学电工电子教研室磁路与变压器同样，设铁心内的主磁通为：同样，设铁心内的主磁通为：，则则根据上面的根据上面的KVL方程，方程，一次侧电压与二次侧电压之比为一次侧电压与二次侧电压之比为 思考思考 变压器在空载运行和负载运行两种情况下，铁心中的变压器在空载运行和负载运行两种情况下，铁心中的磁通分别由什么产生？磁通分别由什么产生？江苏大学电工电子教研室磁路与变压器3.变压器的三大功能变压器的三大功能(1).电压变换电压变换(2).电流变换电流变换磁动势平衡方程磁动势平衡方程根据变压器的工作原理，有根据变压器的工作原理，有（负载运行时）（负载运行时）（空载运行时）（空载运行时）根据变压器的工作原理，有根据变压器的工作原理，有变变(压压)比比变流比变流比 江苏大学电工电子教研室磁路与变压器(3).阻抗变换阻抗变换 可见，变压器具有阻抗变换作用。可见，变压器具有阻抗变换作用。江苏大学电工电子教研室磁路与变压器 设交流信号源电压设交流信号源电压内阻内阻负载负载(1)将负载直接接至信号源，负载获得多大功率？将负载直接接至信号源，负载获得多大功率？(2)经变压器进行阻抗匹配，求负载获得的最大功率是多少？经变压器进行阻抗匹配，求负载获得的最大功率是多少？变压器变比是多少？变压器变比是多少？+-选择变压器合适的匝数比，可把负载阻抗变换为合适的数值，以选择变压器合适的匝数比，可把负载阻抗变换为合适的数值，以使其得到最大的功率。这种做法称为阻抗匹配。使其得到最大的功率。这种做法称为阻抗匹配。例例 江苏大学电工电子教研室磁路与变压器变压器变比为：变压器变比为：21=NNK(1)负载直接接信号源时，负载获得功率为负载直接接信号源时，负载获得功率为解：解：82=LR+LRoRU2=LRIP2=800+81000.123(W)(2)根据最大功率传输定律，要负载获得最大功率，必须使根据最大功率传输定律，要负载获得最大功率，必须使外接等效负载电阻等于信号源的内阻，即外接等效负载电阻等于信号源的内阻，即 负载上获得负载上获得的最大功率为的最大功率为 3.125(W)8008008001002=+=LR2LRImaxP2o+LRRU 通过设置合适的变压器变比，可以在电路中实现阻抗匹配，通过设置合适的变压器变比，可以在电路中实现阻抗匹配，从而使负载获得最大输出功率。从而使负载获得最大输出功率。江苏大学电工电子教研室磁路与变压器额定额定电压电压额定额定电流电流额定额定容量容量一次额定电压一次额定电压U1N正常时一次绕组所加电压的有效值。正常时一次绕组所加电压的有效值。二次额定电压二次额定电压U2N一次电压为一次电压为U1N时，变压器空载时对应二次侧时，变压器空载时对应二次侧的空载电压有效值，即的空载电压有效值，即U20=U2N一次额定电流一次额定电流I1N一次绕组加额定电压，正常工作时一次绕组一次绕组加额定电压，正常工作时一次绕组允许长期通过的最大电流有效值。允许长期通过的最大电流有效值。二次额定电流二次额定电流I2N一次绕组加额定电压，正常工作时二次绕组一次绕组加额定电压，正常工作时二次绕组允许长期通过的最大电流有效值。允许长期通过的最大电流有效值。指二次侧的输出额定视在功率，指二次侧的输出额定视在功率，即：即：三、变压器得额定值和外特性三、变压器得额定值和外特性1 变压器的额定值变压器的额定值 变压器的额定容量只反映了该变压器的额定输出能力。变压器的额定容量只反映了该变压器的额定输出能力。实际运行时，变压器输出功率的大小与实际运行时，变压器输出功率的大小与负载电流负载电流及负载及负载的的功率因数功率因数 有关。有关。江苏大学电工电子教研室磁路与变压器2 变压器的外特性变压器的外特性 外特性外特性：实际变压器由于漏磁通和绕组电阻的存在，：实际变压器由于漏磁通和绕组电阻的存在，U2要要随随I2的变化而变化，它们的变化关系称为的变化而变化，它们的变化关系称为。电压变化率电压变化率(从空载到满载从空载到满载)电电压压变变化化率率反反映映电电压压U2的的变变化化程程度度。通通常常希希望望U2的的变变动动愈愈小小愈愈好好，一一般般变变压压器器的的电电压压变变化率约在化率约在5%左右。左右。江苏大学电工电子教研室磁路与变压器1 变压器的损耗变压器的损耗2 变压器的效率变压器的效率一次绕组一次绕组磁滞损耗磁滞损耗涡流损耗涡流损耗（电路中电路中）（总损耗）（总损耗）（磁路中磁路中）二次绕组二次绕组（可变损耗）（不变损耗）变压器的效率为输出功率变压器的效率为输出功率P2与输入功率与输入功率P1之之比，即比，即：四、四、变压器的损耗及效率变压器的损耗及效率 江苏大学电工电子教研室磁路与变压器五、变压器绕组的极性与正确连接五、变压器绕组的极性与正确连接三绕组变压器三绕组变压器 现有一个负载的的额定电压分现有一个负载的的额定电压分别为别为15V，副边绕组应如何连接，副边绕组应如何连接才能满足要求？才能满足要求？为了正确联接两个绕组，必须事先判明两个绕组的为了正确联接两个绕组，必须事先判明两个绕组的同极同极性端（同名端）性端（同名端）。某三绕组变压器如图所示。某三绕组变压器如图所示。江苏大学电工电子教研室磁路与变压器当电流流入两个绕组当电流流入两个绕组(或流出）时，若产生的磁通方向相同，则两或流出）时，若产生的磁通方向相同，则两个流入端称为同极性端（同名端）。个流入端称为同极性端（同名端）。或者说或者说，当铁芯中磁通变化，当铁芯中磁通变化（增大或减小）时，在两线圈中产生的感应电动势极性相同的两（增大或减小）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，即端为同极性端，即当一个绕组的某一端瞬时电位为正时，另一绕当一个绕组的某一端瞬时电位为正时，另一绕组中瞬时电位为正的对应端称为组中瞬时电位为正的对应端称为。一般打点作为标记一般打点作为标记,如左图中如左图中A和和a是同名端，而是同名端，而A和和x称为异名端。称为异名端。同极性端同极性端(同名端同名端)AXax*AXax*绕向绕向相同相同绕向绕向相反相反（1）已知绕组绕向的判断 江苏大学电工电子教研室磁路与变压器 将将开关开关S闭合，如果闭合，如果S闭合瞬间电流表的指针正向偏转，则闭合瞬间电流表的指针正向偏转，则1和和2是同极性端；如果电流表指针反向偏转，则是同极性端；如果电流表指针反向偏转，则1和和2是异极性是异极性端。端。未知绕向绕组的极性判断未知绕向绕组的极性判断 若变压器外引出线上没有注明极性，就要用实验的方法测定绕组若变压器外引出线上没有注明极性，就要用实验的方法测定绕组的极性。下面介绍常用的的极性。下面介绍常用的直流测定法直流测定法。测定方法：测定方法：江苏大学电工电子教研室磁路与变压器异名端相连异名端相连,串绕串绕 电压取和电压取和 若负载的的额定电压分别为若负载的的额定电压分别为9V,6V,15V,3V,副边的绕组如何使用才能满足副边的绕组如何使用才能满足要求？要求？15V同名端相连同名端相连,反绕反绕 取电压之差取电压之差9V6V9V6V3V副边绕组的连接使用副边绕组的连接使用副边两个绕组共可以输出几种电压副边两个绕组共可以输出几种电压?思考思考 江苏大学电工电子教研室磁路与变压器原边绕组的连接使用原边绕组的连接使用1324*设变压器的原边有两个完全相同的绕组，设变压器的原边有两个完全相同的绕组，额定电压为额定电压为110V，额定电，额定电流为流为5A当电源电压为当电源电压为220V时，需将两个绕组时，需将两个绕组串联使用串联使用 原则：原则：异名端相连，另两端接电源异名端相连，另两端接电源。即即2和和3端短接，端短接，1和和4接电源，如图；接电源，如图；*1324 江苏大学电工电子教研室磁路与变压器当电源电压为当电源电压为110V，电流为，电流为10A时，需将两个绕组时，需将两个绕组并联使用并联使用 原则：原则：同名端分别相连后接电源同名端分别相连后接电源 即即1和和3短接，短接，2和和4短接，再将两个短接点接电源，如图短接，再将两个短接点接电源，如图1324*1324*设变压器的原边有两个完全相同的绕组，额定电压为设变压器的原边有两个完全相同的绕组，额定电压为110v，额，额定电流为定电流为5A 江苏大学电工电子教研室磁路与变压器不论串联与并联，如果两绕组的极性端接错，结果有可能不论串联与并联，如果两绕组的极性端接错，结果有可能烧毁变压器烧毁变压器在极性不明确时，一定要先测定极性再通电。在极性不明确时，一定要先测定极性再通电。两个线圈中的磁通抵消两个线圈中的磁通抵消烧毁烧毁感应电势感应电势电流电流 很大很大原因：原因：*1324 江苏大学电工电子教研室磁路与变压器六、六、其他变压器其他变压器1.三相变压器三相变压器 油浸式三相变压器外形结构油浸式三相变压器外形结构 三相变压器原理图三相变压器原理图 江苏大学电工电子教研室磁路与变压器 下面是三相变压器绕组的三种连接方式下面是三相变压器绕组的三种连接方式(a)Y连接(b)YY0连接 其中：其中：分子表示高压绕组的连接方式，分母表示低压绕组的连接方式。分子表示高压绕组的连接方式，分母表示低压绕组的连接方式。(c)Y 连接 江苏大学电工电子教研室磁路与变压器2.自耦变压器自耦变压器三相自耦变压器外形图三相自耦变压器外形图 （自耦）调压器外形图（自耦）调压器外形图（一种可调式自耦变压器）（一种可调式自耦变压器）江苏大学电工电子教研室磁路与变压器自耦变压器原理图自耦变压器原理图 自耦变压器一次、二次绕组间不仅有磁的耦合，而且有电自耦变压器一次、二次绕组间不仅有磁的耦合，而且有电 的连接。的连接。一次、二次绕组的电压和电流关系：一次、二次绕组的电压和电流关系：江苏大学电工电子教研室磁路与变压器(1).电流互感器电流互感器电流互感器实物图电流互感器实物图电流互感器原理图电流互感器原理图 1.使用时，二次绕组不允许开路，防止产生高压。使用时，二次绕组不允许开路，防止产生高压。3.仪用变压器仪用变压器（被测大电流）（被测大电流）N1（匝数少（匝数少）N2（匝数多（匝数多）ARi1i2被测电流被测电流=电流表读数电流表读数 N2/N12.铁心、低压绕组的一端接地，以防绝缘损坏时发生危险铁心、低压绕组的一端接地，以防绝缘损坏时发生危险 江苏大学电工电子教研室磁路与变压器钳行表钳行表 它是一个与电流表配装在一起的、它是一个与电流表配装在一起的、磁路可以开合的电流互感器。磁路可以开合的电流互感器。适用于流动作业以及要求不断开适用于流动作业以及要求不断开被测电路而进行电流测量的场所。被测电路而进行电流测量的场所。江苏大学电工电子教研室磁路与变压器(2).电压互感器电压互感器电压互感器实物图电压互感器实物图电压互感器原理图电压互感器原理图 使用时，电压互感器的二次侧必须接地，且不能短路。使用时，电压互感器的二次侧必须接地，且不能短路。N1（匝数多（匝数多）N2（匝数少（匝数少）被测电压被测电压=电压表读数电压表读数 N1/N2（被测高电压）（被测高电压）江苏大学电工电子教研室磁路与变压器 电磁铁是利用通电流的线圈产生电磁吸力使衔铁运动来工作的，电磁铁是利用通电流的线圈产生电磁吸力使衔铁运动来工作的，是自动控制系统中广泛应用的一种执行元件。是自动控制系统中广泛应用的一种执行元件。按按励磁电流励磁电流的不同分为直流电磁铁和交流电磁铁两种。的不同分为直流电磁铁和交流电磁铁两种。铁心铁心铁心铁心衔铁衔铁衔铁衔铁F FF F线圈线圈线圈线圈F F线圈线圈线圈线圈衔铁衔铁衔铁衔铁铁心铁心铁心铁心衔铁衔铁衔铁衔铁F F线圈线圈线圈线圈铁心铁心铁心铁心电磁铁的几种类型电磁铁的几种类型7.6 电电 磁磁 铁铁 江苏大学电工电子教研室磁路与变压器一、直流电磁铁一、直流电磁铁电磁吸力的大小电磁吸力的大小 直流电磁铁线圈的励磁电直流电磁铁线圈的励磁电流仅与所加电压和线圈电阻有流仅与所加电压和线圈电阻有关，与衔铁的运动过程无关，关，与衔铁的运动过程无关，电磁吸力随气隙的减小而增大。因为气隙减小，磁路的磁电磁吸力随气隙的减小而增大。因为气隙减小，磁路的磁阻减小，由于磁通势不变，所以，磁通增大，磁感应强度亦增阻减小，由于磁通势不变，所以，磁通增大，磁感应强度亦增大，故电磁力随之增大。大，故电磁力随之增大。江苏大学电工电子教研室磁路与变压器二、交流电磁铁二、交流电磁铁设磁感应强度设磁感应强度 则则 江苏大学电工电子教研室磁路与变压器 由电磁吸力的波形可见，吸力在由电磁吸力的波形可见，吸力在0与与Fm之间脉动。衔铁以两倍之间脉动。衔铁以两倍电源的频率在进行机械振动，发出噪声，同时触点容易电源的频率在进行机械振动，发出噪声，同时触点容易损坏。损坏。阻尼环阻尼环 为了防止振动，可在铁心的部分端面上为了防止振动，可在铁心的部分端面上安装阻尼环。安装阻尼环。阻尼环一般采用导电性能良好的紫铜材阻尼环一般采用导电性能良好的紫铜材料，受交变磁通的感应，环中产生滞后磁通料，受交变磁通的感应，环中产生滞后磁通的感应电流。因此，阻尼环的磁通的感应电流。因此，阻尼环的磁通 与环外与环外铁心部分中的磁通铁心部分中的磁通 存在一相位差，使两部存在一相位差，使两部分的磁通和吸力不同时为零，使总的吸力总分的磁通和吸力不同时为零，使总的吸力总是不为零，从而消除震动和噪声。是不为零，从而消除震动和噪声。江苏大学电工电子教研室磁路与变压器 图示为应用电磁铁实现制图示为应用电磁铁实现制动机床或起重机电动机的基本动机床或起重机电动机的基本结构，其中电动机和制动轮同结构，其中电动机和制动轮同轴。原理如下：轴。原理如下：M3 抱闸抱闸抱闸抱闸制动轮制动轮制动轮制动轮弹弹弹弹簧簧簧簧电电电电磁磁磁磁铁铁铁铁启动过程：启动过程：通电电磁铁动作拉开弹簧抱闸提起松开制动轮 电机转动断电电磁铁释放弹簧收缩抱闸抱紧抱紧制动轮 电机制动制动过程：制动过程：例例 江苏大学电工电子教研室磁路与变压器本章小结本章小结 磁性材料的磁性能、用途磁性材料的磁性能、用途 磁路中的基本物理量磁路中的基本物理量 磁路定律：磁路欧姆定律、全电流定律磁路定律：磁路欧姆定律、全电流定律 直流铁心线圈中电磁关系直流铁心线圈中电磁关系 交流铁心线圈中电磁关系交流铁心线圈中电磁关系 变压器的变换作用变压器的变换作用 各种特殊变压器各种特殊变压器 绕组同极性端绕组同极性端习题辅导习题辅导习题辅导习题辅导