4第四章变压器
第四章 三绕组变压器自耦变压器
•1 •
= −U za + I 1a ⋅ Z ka
( ) Z ka = Z Aa + ka −1 2 Z ax ——自耦变压器的短路阻抗
4、等值电路
图 4－3 自耦变压器的简化等效电路
3．容量关系及功率的传递 普通双绕组变压器的一次、二次绕组之间只有磁的联系而没有电的联系，功率的传递全靠电磁
感应。所以变压器的额定容量就是指绕组的额定容量。 自耦变压器则不同，一次、二次绕组之间除磁的联系外还有电的联系，从原边到副边的功率传
=1+ k
k = W1 ——双绕组变压器的变化。 W2
b．磁势分析及电流关系。
( ) •
•
•
I 1a ω1 + I 2 ω2 = I m ω1 + ω2
∵电源供给了渐强电流流经的匝数为W1+W2，节点电流方程：I2=I1a+I2a
把I2代入磁势平衡方程式
( ) ( ) •
•
•
I 1a ω1 + ω2 + I 2a ω2 = I m ω1 + ω2
等效电路：
Z
1 2
=
r21
+
jx12
Z
1 3
=
r31
+
jx31
图 4－1 三绕组变压器的简化等效电路
与双绕组变压器不同的是等效电路中的 x1 ， x2' ， x3' ，不代表各绕组的漏抗，而是等效电抗，
它对应自漏磁通和互漏磁通。 三个绕组的容量可以不等。其额定容量指最大一个绕组合的容量。三绕组变压器负载运行时，
( ) •
•
•
= −ka E 2 + I 1a Z Aa + 1 − ka I 1a Z ax
第四章 变配电所及其一次系统
二.高压一次设备. 一).高压熔断器
有的也具有过负荷保护功能 6～10kV,FU广泛采用室内:RN1,RN2型,RN3型 管式(均限流). 室外:RW4型(跌开式),RW7,RW9,RW10. 熔体熔断后造成明显可见的断开间隙（还具有QS的功能）.
FU
功能:对电路及电路中的设备进行短路保护,
二).高压隔离开关
SN·T↓1%来自二).变压器的正常过负荷
1.昼夜负荷不均匀
KOL(1)
据典型的负荷曲线填充系数 β(即日负荷系数 KL)和典 型日最大负荷持续时间t,查→KOL(1) 2.夏季欠负荷可在冬季过负荷 6～8三个月平均日负荷曲线中的最大负荷Sm <ST,每低1%→ 可在冬季12、1、2三个月过负荷1%,但不得超过15%. S T − Sm KOL(2)= 1 + S ≤1.15 T 3.总过负荷
五).高压开关柜
—按一定的接线方案将有关一,二次设备组装而成的一种高 压成套配电装置. 分有固定式和手车式两大类：
1.固定式:如GG-1A（F),五防柜,防止电气误操作的闭锁装置. —防止误跳、误合断路器,防止带负荷误拉、合隔离开关,防 止带电挂接电线,防止带接地线合QS,防止人员误入带电间隔. GG-1A(F)-07D型:
KOL = KOL(1) + KOL(2)-1.
∴ST(OL)
室内KOL≤1.2； 室外KOL≤1.3 ·ST
= KOL·ST≤（1.2～1.3)
三)变压器的事故过负荷
在事故情况下:油浸变压器、干式变压器,不论事故负荷 大小,运行时间和过负荷的规定
三.变电所主变压器台数和容量的选择 一)台数的选择
Ki =
I1N 变流比 I 2N
三相电路中有四种常见的接线方案. 1)一相式接线—电流线圈的电流反应一次电路对应相的电流, 用于负荷平衡的三相电路或在继电保护中作过负荷保护.
第4章 变压器思考题及答案
第4章思考题及答案4-1 变压器能否对直流电压进行变换？答：不能。
变压器的基本工作原理是电磁感应原理，如果变压器一次绕组外接直流电压，则在变压器一次绕组会建立恒定不变的直流电流i1，则根据F1= i1N1，我们知道直流电流i1会建立直流磁动势F1，该直流磁动势F1就不会在铁芯中产生交变的磁通，也就不会在二次绕组中产生感应电动势，故不会在负载侧有电压输出。
4-2变压器铁芯的主要作用是什么？其结构特点怎样？答：变压器铁芯的作用是为变压器正常工作时提供磁路，为变压器交变主磁通提供流通回路。
为了减小磁阻，一般变压器的铁芯都是由硅钢片叠成的，硅钢片的厚度通常是在0.35mm-0.5mm之间，表面涂有绝缘漆。
4-3为分析变压器方便，通常会规定变压器的正方向，本书中正方向是如何规定的？答：变压器正方向的选取可以任意。
正方向规定不同，只影响相应变量在电磁关系中的表达式为正还是为负，并不影响各个变量之间的物理关系。
变压器的一次侧正方向规定符合电动机习惯，将变压器的一次绕组看成是外接交流电源的负载，一次侧的正方向以外接交流电源的正方向为准，即一次侧电路中电流的方向与一次侧绕组感应电动势方向相同；而变压器的二次侧正方向则与一次侧规定刚好相反，符合发电机习惯，将变压器的二次绕组看成是外接负载的电源，二次侧的正方向以二次绕组的感应电动势的正方向为准，即二次侧电路中电流方向与二次侧负载电压方向相同。
感应电动势的正方向和产生感应电动势的磁通正方向符合右手螺旋定理，而磁通的正方向和产生该磁通的电流正方向也符合右手螺旋定理。
各个电压变量的正方向是由高电平指向低电平，各个电动势正方向则由低电平指向高电平。
4-4 变压器空载运行时，为什么功率因数不会很高？答：变压器空载运行时，一次绕组电流就称为空载电流，一般空载电流的大小不会超过额定电流的10%，变压器空载电流∙0I可以分为两个分量：建立主磁通∙mφ所需要的励磁电流∙μI 和由磁通交变造成铁损耗从而使铁芯发热的铁耗电流∙FeI 。
第四章航天变压器
实验
结论：
1、次级电流增加，初级电流也相应增加， 反之，次级电流减小，初级电流也相应减 小。可见,变压器能够传送功率。 2、无论空载运行还是负载运行，只要输 入电压不变，主磁通就保持不变。
（二）变压器初、次级电流之间的数量关系 变压器初级电流与次级电流之比等于次 级匝数与初级匝数之比。
A BC E AX E BX ECX
A E AX
B E BX
C E CX
X
YZ
X
Y
Z
星形连接
三角形连接
在上面的符号里，分子表示三相高压
绕组的接法，分母表示三相低压绕组的 接法。当三相绕组联接成星形并引出中 线时，则用Y0表示。
绕组的联接方法不同时，高、低压边对应 的线电压之问的相位关系也不同。
高低压边的对 应线电压是同 相的
铜损：PCu
I12
R1
I
2 2
R2
由式可见，变压器的铜损与主要取决于电流， 变压器的电流要有一个额定值——额定电流。
由于电压、电流的限制，变压器能传输的功率 也有限制，额定电压与额定电流的乘积——额 定功率。
额定功率=额定电压× 额定电流
1、外加电源电压必须符合变压器的额定电压 2、变压器各线圈电流不可超过其额定值。 3、电源频率必须符合变压器的额定值。
交流电压表判断同名端 万用表和干电池判断同名端
二、变压器的使用注意事项
变压器的额定值：
损耗： P PCu PFe
铁损ΔPFe包括磁滞损耗和涡流损耗。铁损主
要取决于频率和磁通密度的大小，变压器的频 率要有一个额定值——额定频率，变压器的磁 通与电压成正比，变压器的电压要有一个额定 值——额定电压。
第四章_自耦变压器
例题： 例题： 双绕组变压器容量 s N = 500 KVA 而自耦变压器输出同等容量时的绕组容量 （设计容量或电磁容量）为多少？ 设计容量或电磁容量）为多少？ 自耦变压器的变比为： 自耦变压器的变比为：k = 1.5 A 自耦变压器设计容量： S NA
1 1 = (1 − ) S N = (1 − ) S N 1.5 KA
1、省料，造价低，外形尺寸小，重量轻 省料，造价低，外形尺寸小，
1 电磁容量： 电磁容量： S M = (1 − ) S NA KA
2、无功、有功损耗小，电压调整率小 无功、有功损耗小，
Z kA
1 = (1 − )Z k KA
R kA
1 = (1 − )Rk KA
，变比太大， k A 一般不超过 2，变比太大，高低压绕组 没有隔离，会不安全的，高压容易窜到低压。 没有隔离，会不安全的，高压容易窜到低压。
& & U2 = E2
& & & & U1 − E1 + I1R1 + jI1 X1 = & & U2 E2
V
二、电压互感器
& & & & U1 − E1 + I1 R1 + jI1 X 1 = & & U2 E2
≈0， 为励磁电流， I2≈0，I1为励磁电流，若
& I 1 ( R1 + jX 1 ) 很小
例题： 例题：同等容量的双绕组变压器和 自耦变压器比较短路电流大小。 自耦变压器比较短路电流大小。
双绕组变压器的 z k = 0.05 ，自耦变压器变比为 k A = 1.5
Z kA
1 = (1 − ) Z k = (1 − 1 ) Z k = 0.33Z k = 0.0165 KA 1.5
变压器的运行分析
第4章 变压器的运行分析
饼干制作工艺
（2）头子比例的影响 头子与新鲜面团的比例应 在l:3以下，因为头子在较长时间的辊轧和传送过程 中总会发生一些变性，主要是面筋筋力增大，水分 减少，弹性和硬度增加。在冲印或辊切成型时，尽 量使印模排列紧凑，减少头子的方法之一。正确操 作，减少焙烤前面带和饼干坯的返还率，对于减少 头子量也很重要。
第4章 变压器的运行分析
饼干制作工艺
韧性面团一般都应经过辊轧工序。甜酥性和酥性面团， 由于面筋形成程度很小、比较柔软、弹性小、抗拉强度低、 塑性大，所以成型时，可以直接在型模中压成饼干型坯，不 必经过预先的辊轧处理。而且辊轧中会促使面筋形成，使产 品酥松度下降。但有时当面团黏性过大，成型时面皮易断裂 时，可经过这道工序，使面筋蛋白通过水化作用，吸收一部 分造成黏性增大的游离水，并使面筋增强。
在旧的工艺操作中，面团要经过预轧、然后，把面 带切成大片，整齐地迭在操作台上。在恒温恒湿(温度 30℃，相对湿度80％～90％)的环境下，静置1～3h后再 辊轧。这种方法虽有改善弹性、增加光泽等优点，但操 作比较麻烦。日前已有连续式的自动辊轧机，面团静置 在连续辊轧前进行。
第4章 变压器的运行分析
（4）辊轧对成型后的外观至关重要 它不仅使冲印操 作易于进行，而且会使产品表面有光泽，形态完整，花纹 保持能力增强，颜色均匀。
第4章 变压器的运行分析
饼干制作工艺
2．辊轧的要领
辊轧时为了使面筋形成均匀的组织和使各个方向应 力相同，避免因内部应力不均而造成冲印后的变形，需 要避免辊轧时单方向的延伸。也就是说面带交一个方向 辊轧后，应转90°，再辊轧。见图7-2所示.
饼干制作工艺
图7-2 苏打饼干的辊轧
第4章 变压器的运行分析
电工学原理 第4章 变压器
变压器是一种利用磁路传递电能的
设备。也就是说，变压器是利用电磁
感应原理，从一个电路向另一个电路
传递能量或传输信号的电器。
变压器的分类
升压变压器 降压变压器 电力变压器配电变压器 联络变压器 厂用变压器 变压器 整流变压器 1 中频变压器（ －8kHz） 高频变压器（几十kHz－几百kHz） 特种变压器 自耦变压器 电炉变压器
S N U 2 N I 2 N U 1N I 1N
三相变压器的额定容量
4. 额定频率fN
S N 3U 2 N I 2 N 3U1N I1N
变压器的工作频率。我国标准的工业用电频率为50Hz。 5．额定效率 N
P2 P2 P1 P2 PF PCu
从空载到额定负载，副边电压的变化程度可用电压变 化率来表示，即 U2
E1m N1m 2fN1m E1 E1m / 2 4.44 fN1m E2 m N 2m 2fN 2m E2 E2 m / 2 4.44 fN2m
电压变换
据基尔霍夫电压定律，对原、副绕组列出端电压 方程式如下： i =i
220 4.44 f ( N1 N 2 ) m
N1 N 2
则穿过铁芯中的主磁通 m 不变，变压器工作 状态不变，所以 U 3 20V 。
I 3NU 3N 1 20 I1 I 2 0.091A U 1N U 2 N 220
（4）应将1、3相联接，2、4相联接，然后接入 110V电源，此时 U 3 20V 。
铜损可通过短路实验测得，铁损可通过空载实验测得。
4.2 变 压 器
变压器的基本结构与工作原理
第四章 旋转变压器
jKu X m 2 cos 2
Zr Z l1 jKu2 X m 2 2 2 2 2 Z X Z Z jK X jK X sin jK X cos u m u m u m s m r l1 2 Zr Z l 2 jKu X m
2 0 jI f Ku X m sin I r1 Zr Zl1 jKu X m
i
正弦输出绕组电流、电压
I r1
Z s Z r Z l1 Z r Z l1 K u2 Z s jK u2 X m cos 2 jX m
K u U f sin
励磁回路电压方程
余弦绕组回路电压方程
K X cos I Z Z jK X 0 jI
2 f u m r2
r
l2
u
m
解得
I f Zs jX m
Ir1
jKu X m 2 sin 2
2 u
U f
Zr Z l1 jK X m Zr Z l 2 jKu2 X m sin jKuU f
第四章 旋转变压器 Resolver
本章内容：
§4-1 概述 §4-2 正余弦旋转变压器的工作原理 §4-3 线性旋转变压器 §4-4 旋转变压器的应用 §4-5 感应移相器
§4-1概述
旋转变压器是自动控制装置中的一类精密控 制微电机。从物理本质看，可以认为是一种可以 旋转的变压器，这种变压器的原、副边绕组分别 放置在定子和转子上。当旋转变压器的原边施加 交流电压励磁时，其副边输出电压将与转子的转 角保持某种严格的函数关系，从而实现角度的检 测、解算或传输等功能。
变压器 原理
变压器原理
变压器是一种电力传输和变换装置，可用来改变交流电压的大小。
它主要由两个线圈——主线圈和副线圈组成。
主线圈通常被称为高压线圈，而副线圈被称为低压线圈。
当交流电通过主线圈时，会在主线圈中产生变化的磁场。
这个磁场会切割副线圈，从而在副线圈中也产生电动势。
根据法拉第电磁感应定律，副线圈中的电动势与主线圈中的电动势成正比。
变压器的工作原理基于互感现象。
互感是指当两个线圈靠近时，它们之间会相互影响，从而导致一种电磁耦合。
在变压器中，通过改变主线圈和副线圈的匝数比，可以实现输入电压和输出电压之间的变换。
根据互感现象的原理，当主线圈的匝数比副线圈的匝数大时，输出电压将比输入电压小。
这被称为降压变压器。
相反，当主线圈的匝数比副线圈的匝数小时，输出电压将比输入电压大。
这被称为升压变压器。
为了减少能量损失和提高效率，变压器通常采用铁芯。
铁芯的存在可以集中和引导磁场，从而提高互感的效果。
除了用于改变电压，变压器还可以用于隔离电路和传送电能。
由于变压器没有机械部件，因此没有摩擦损耗，工作稳定可靠。
在实际应用中，变压器广泛用于电力系统、电子设备、通信系统等领域，为不同电器设备提供适合的电压供应。
《电机与变压器》课件 《电机与变压器》第4章
4.3.2 带可调电抗器式电焊变压器
2．共轭式电焊变压器
〔a〕顺极性
变压器二次绕组与电抗器 绕 组 是 串 联 的 ， 设 EX 为 电 抗 器上的电动势，E2为二次绕组 电动势，当两者是顺极性串联， 输出电压为两者之和，即
U02 EX E2
4.3.2 带可调电抗器式电焊变压器
2．共轭式电焊变压器
〔4〕电焊变压器要能在一定范围内调节其输出电流，以 适应不同的焊件和焊条。
2．电焊变压器的结构特点
影响电焊变压器外特性的主要因素是一、二次绕组的 漏抗和负载功率因数。由于焊接加工属于电加热性质，负 载功率因数基本都相同，cos2 ≈1，所以通常采用改变漏抗 的方法来调节输出电流。因此，电焊变压器要有比较大并 且可以调节的漏磁通和漏抗。
4.2.1 电压互感器
1．电压互感器的结构和原理
电压互感器是指在电工测量中用于将一次侧的高电压按比例 变换为适合仪器使用的电压的设备。
干式 电压互感器
浇注绝缘式 电压互感器
油浸式 电压互感器
电压互感器接线原理
电压互感器的结构与普通变 压器相似，主要由铁心和绕组构 成，但它的一次绕组匝数较多， 与被测电路并联；二次绕组匝数 较少，与电压表并联。
电压互感器接线原理
由于二次绕组所连接负载的阻抗都很大，所以电压互感器运
行时相当于二次侧开路的状态，其变压比Ku为
Ku
U1 U2
N1 N2
那么有 U1 KuU2
式中，U2为电压表的读数。只要用电压表的读数U2乘以变 压比Ku就可以得到一次侧测量的高电压值U1。实际上，电压互 感器是一台降压变压器。
4.2.2 电流互感器
1．电流互感器的结构和原理
电流互感器是指在电工测量中，用于将一次侧的大电流按比Βιβλιοθήκη 变 换为适合仪器使用的电流的变换设备。
电工学第四章 变压器
END
I →S
节省金属材料（经济）
电力工业中常采用高压输电低压配电，实现节能 并保证用电安全。具体如下：
发电厂 10.5kV
输电线 220kV
升压
…
实验室
380 / 220V
降压
变电站 10kV
降压
降压
仪器 36V 降压
变压器的结构
铁心
+ i1
Φ
u1
i2
+
u2 ZL
–
一次
N1
–
N2 二次
绕组
绕组
单相变压器
阻抗变化后，扬声器得到更大功率
思考
变压器能用于直流变压吗？
与普通变压器相比
自耦变压器
普通变压器：原副边之间仅有磁联系
自耦变压器：原副边之间有磁、电联系
+
原副边电压电流的关系
U1 = N1 = K
+
U2 N2
_
_
I1 = N2 = 1 I2 N1 K
注意：一次、二次侧千万不能对调使用，以防变压器损坏。 因为N变小时，磁通增大，电流会迅速增加。
一次绕组 绕组： 二次绕组 铁心
变压器的电路
由高导磁硅钢片叠成
厚0.35mm 或 0.5mm 变压器的磁路
变压器的结构
变压器的分类
按用途分
电力变压器 (输配电用)
仪用变压器 电压互感器 电流互感器
整流变压器
三相变压器 按相数分
单相变压器 按制造方式 壳式
心=K
举例
收音机的扬声器可近似认为是纯电阻负载，设其值为8Ω
1)若直接连在内阻RS为800 Ω，电动势ES为10V的交流放大 器起上，求放大器输送给扬声器的功率。
4 电力变压器 预防性试验
分级绝缘感应耐压试验几种接线方式
单相变压器感应耐压试验
四、局部放电测量
序 号
项目
周期
要求
说明
在线端电压为 1）110kV 电压等级 220kV 及以上：1.5Um/3 时，放 的变压器大修后，
3）无载分 2）1600kVA及以下的变压器， 得值比较，其
接开关变换 相间差别一般不大于三相平 变化不应大于
分接位置 均值的4%，线间差别一般不 2%
4）有载分 接开关检修 后
大于三相平均值的2%
3）与以前相同部位测得值比 较，其变化不应大于2%
3）不同温度下 电阻值应进行 换算
直流电阻试验目的
Yy：Yy0、Yy4、Yy8、Yy6、Yy10、Yy2 Yd：Yd1、Yd5、Yd9、Yd7、Yd11、Yd3
Yyn0、Yd11、YNd11、YNy0、Yy0
Yy：Yy0、Yy4、Yy8、Yy6、Yy10、Yy2 Yd：Yd1、Yd5、Yd9、Yd7、Yd11、Yd3
Yyn0、Yd11、YNd11、YNy0、Yy0
绕组
比不低于上次值的 兆欧表容量一般要求输出电流
连同套 1）110kV 70%
不小于3mA
8
管的绝 缘电 阻、吸 收比或 极化指 数
及以下：6 年；220kV、 500kV：
3年
2）大修后
3）必要时
2）35kV 及以上变压 2）测量前被试绕组应充分放
器应测量吸收比，常 电
温 低 应下 时 不>可 低1测 于.3量1；.极5吸化收指比数偏，3各）次测测量量温时度的以温顶度应层尽油量温接为近准 ，
供配电技术(第四版)第4章 变配电所及一次系统 检测题解析
第4章变配电所及一次系统检测题解析一、填空题：1. 高压变电所的主要高压电气设备有高压断路器、高压隔离开关、高压熔断器、高压负荷开关、互感器、避雷器和高压开关柜等。
2. 变压器是变电所中关键的一次设备，其主要功能是升压和降低电压。
变压器的台数选择取决于电力负荷。
3. 车间变电所变压器的台数选择，对于一、二级负荷较大的车间，采用双回路独立进线，两台变压器；对于二、三级负荷，变电所设置一台变压器，其容量根据后面的计算负荷决定。
4. 电力变压器的容量是按最大负荷选择的，变压器都具有一定的过负荷能力，规定：室外变压器过负荷不得超过30 %，室内变压器过负荷不得超过20 %，干式变压器一般不考虑正常过负荷。
5. 专用于断开或接通高压电路的开关设备是高压断路器；按其采用的灭弧介质可划分为高压真空断路器、高压六氟化硫断路器和少油断路器等。
6. 用来隔离高压电源，以保证设备和检修人员安全的设备是高压隔离开关，按安装地点的不同划分为户内式和户外式两大类。
7有简单的灭弧装置和明显的断开点，可通断负荷电流和过负荷电流，但不能断开短路电流的设备是高压负荷开关，按安装地点的不同划分为户内式和户外式两大类。
8. 高压熔断器是一种保护设备，其功能主要是对电路及其设备进行短路保护和过载保护。
9. 工程中电流互感器称作CT ，它可把大电流变换为5A或1A 的小电流；电压互感器在工程中简称为PT ，它可把高电压变换为标准值100A 的低电压。
本质上电流互感器是一个升压变压器，电压互感器是一个降压变压器。
10.变电所常用的主接线基本形式有线路-变压器组接线、单母线接线和桥式接线3种。
二、判断说法的对错题：1.确定变电所主接线应满足的基本要求是安全、简单、灵活、经济。
（F）2.变电所常用的主接线有线路-变压器接线、单母线接线和桥式接线。
（T ）3.高压断路器、高压隔离开关和高压负荷开关都是设置有灭弧装置的高压开关设备。
（F）4.采用一、二次侧单母线分段的接线方式，适合于有一、二级负荷的企业。
第4章三绕组变压器和自耦变压器介绍
4-1 概 述
4-2 三绕组变压器
4-3 自耦变压器
第四章 三绕组变压器和自耦变压器
基本要求：
1.了解三绕组变压器和自耦变压器的用途及结构特点；
2.掌握三绕组变压器的基本电磁关系、简化等效电路及其参
数的物理意义和测定方法； 3.掌握自耦变压器的基本电磁关系、方程式和等效电路， 4.掌握自耦变压器的容量关系和计算方法。
S1N U1N I1N
三相三绕组变压器
S2 N U2 N I 2 N
S3N U3N I3N
S1N 3U1N I1N
S2 N 3U2 N I2 N
S3N 3U3N I3N
三绕组变压器的额定容量SN：指三个绕组中容量最大的绕组 容量。
2）容量配合
高压绕组
100 100 100
低压侧回路电压方程式：
E 1
E 2
N1
I2
a
U2
I N 2
E I Z U 2 2 ax
E E I Z I Z U 1 1 2 1 Aa ax
X
x
k U U 2 A 2 k A E2 k A IZ ax E1 E2 k A IZ ax
E 2
N1
I2
a
U2
I N 2
X
x
2. 基本方程式、等效电路、相量图和容量关系 1）基本方程式
自耦变压器的变比为
E1 E2 N1 N 2 kA E2 N2
N1 kA 1 1 k N2
k为双绕组变压 器的变比
高压侧回路电压方程式：
I1
A
U 1
E E I Z I Z U 1 1 2 1 Aa ax
第四节变压器动态分析
多少，因而输出功率决定输入功率，P1＝P2； 即变压器的输入功率是由输出功率决定的．
结论：如果变压器的负载发生变化，确 定物理量变化时，依据以下原则：
①输入电压U1决定输出电压U2; ②输出电流 I2 决定输入电流I1 ; ③输出功率 P2决定输入功率P1.
C．保持P的位置及U1不变，S由b切换到a，则I1增大
D．保持U1不变，S接在b端，将P向上滑动，则I1减小
二、常用变压器
1.互感器
电 压 互 感 器
V
使用时把原线圈 与电路并联，原线 圈匝数多于副线圈 匝数
电 流 互 感 器
A
使用时把原线圈 与电路串联，原线 圈匝数少于副线圈 匝数
与电表相连的部分（次级线圈）要接 地。电压互感器是并联接入电路。电 流互感器是串联接入电路。
压后接用电器，线路电阻不计。S原来闭合，且R1=R2， 现将S断开，那么交流电压表的示数U、交流电流表的
示数I 和用电器上R1的功率P1将分别是( D )
A. U 增大、I 增大、P1 增大 B. U 不变、I 减小、P1 增大 C. U 减小、I 减小、P1 减小 D. U 不变、I 减小、P1减小
例三、如图所示电路中的变压器为理想变压器，S为 单刀双掷开关．P是滑动变阻器R的滑动触头，U1为 加在原线圈两端的交变电压，I1、I2分别为原线圈
和副线圈中的电流．下列说法正确的是（BC ）
A．保持P的位置及U1不变，S由b切换到a，则R上消耗 的功率减小
B．保持P的位置及U1不变，S由a切换到b，则I2减小
（2）火线的电流有一部分流经人体，经大地流回发电 厂，a侧两线圈电流大小不等，产生“剩余电流”在铁 芯中产生变化的“剩余磁通”，b侧线圈中磁通量发生 变化，线圈中产生感应电流．
变压器详细讲解
变压器详细讲解变压器是一种电气设备，主要用于将交流电能从一种电压等级转换为另一种电压等级。
变压器的工作原理基于电磁感应现象，利用两个或多个线圈之间的磁场变化来实现电压的转换。
以下是变压器详细讲解：1. 基本结构：变压器主要由磁性材料制成的铁芯和绕组组成。
铁芯用于传递磁场，绕组则用于承载电流。
绕组通常用导线绕制，并分为高压绕组和低压绕组。
2. 原理：当交流电流通过高压绕组时，会在铁芯上产生磁场。
磁场的变化进而在低压绕组中产生电动势，从而实现电压的转换。
电压转换的大小取决于绕组之间的匝数比例。
3. 分类：根据用途和结构，变压器可分为以下几类：a. 配电变压器：用于配电系统，将高压电能转换为低压电能供给用户。
b. 电力变压器：用于发电、输电和配电系统中，实现电压的升高和降低。
c. 仪用变压器：用于电气测量和控制设备，提供标准电压信号。
d. 特殊变压器：如电炉变压器、整流变压器等，用于特殊场合的电压转换。
4. 参数：变压器的主要参数包括：a. 额定容量：表示变压器能承载的最大功率。
b. 额定电压：表示变压器输入和输出的电压等级。
c. 电压比：高压绕组与低压绕组之间的匝数比例，决定了电压转换效果。
d. 效率：表示变压器将电能转换为磁能和磁能转换为电能的能力。
5. 应用：变压器广泛应用于电力系统、工业生产、家电产品等领域。
例如，在家用电器中，变压器用于调节电源电压，以适应不同设备的电压需求。
6. 变压器的维护与安全：为确保变压器正常运行，需要定期进行检修和维护。
同时，应注意防止变压器过载、短路等事故，确保使用安全。
总之，变压器是一种重要的电气设备，它通过电磁感应实现电压的转换。
了解变压器的工作原理、分类和应用，有助于我们更好地在实际工程中选择和使用合适的变压器。
外电变压器基础
外电变压器基础
变压器是一种能改变交流电压而保持交流电频率不变的电器设备。
变压器的基础包括一个用硅钢片（或矽钢片）叠成的铁芯和绕在铁芯上的两组线圈。
铁芯与线圈间彼此相互绝缘，没有任何电的联系。
在交流电路中，将电压升高或降低的设备叫变压器，变压器能把任一数值的电压转变成频率相同的我们所需的电压值，以满足电能的输送，分配和使用要求。
它由一个用硅钢片（或矽钢片）叠成的铁芯和绕在铁芯上的两组线圈构成，铁芯与线圈间彼此相互绝缘，没有任何电的联系。
经理论证实，变压器初级线圈与次级线圈电压比和初级线圈与次级线圈的匝数比值有关，可用下式表示：初级线圈电压/次级线圈电压=初级线圈匝数/次级线圈匝数。
说明匝数越多，电压就越高。
因此可以看出，次级线圈比初级线圈少，就是降压变压器。
相反则为升压变压器。
按相数分有单相和三相变压器；按用途分有电力变压器，专用电源变压器，调压变压器，测量变压器（电压互感器、电流互感器），小型电源变压器（用于小功率设备），安全变压器；按冷却方式分有油浸式和空气冷却式。
第四章三绕组变压器和自耦变压器
I1I2' I3' 0
…④
① 式减去 ② 式，再用 ④ 式中 I3' I1 I2' ，可得：
U1(U2 ' )I1R1jI1(X11+X2 '3-X1'2-X3 '1)
I2 'R2 ' jI2 '(X2 '2+X3 '1-X2 '3-X1'2)
① 式减去 ③ 式，再用 ④ 式中 I2' I1 I3' ，可得：
E s 1 j I 1 X 1 1 、 E s 2 j I 2 X 2 2 、 E s 3 j I 3 X 3 3
还有两两绕组之间的互漏磁通，比如某绕组电流 产生的和另一个绕组交链的互漏磁通会在这个绕 组中感应电动势，也可用负的漏电抗压降表示：
E s 2 1 jI2 X 2 1、 E s 3 1 jI3 X 3 1
I1
1 0 A 时，副绕组
A
I2
200V ，1 A 。于是负
载电流 1 1 A 。
U1
a
I
原边输入容量
x
2 2 0 1 0 2 2 0 0 V A
副边输出容量
X
2 0 0 1 1 2 2 0 0 V A 原副边电流实际方向示意图
二、自耦变压器基本方程
(要求：参考下图与上述物理概念学习自行推导)
U a x I 2 0 0 1 2 0 0 V A k x y S N A
SNA S电磁 S传导 kxySNA S传导
k A 越接近1, k x y 越小, 电磁容量(绕组容量)
越小, 传导容量越大,节材效果越明显。
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滞 回
线
软磁材料：磁导率高，磁滞特性不明显，矫顽力和
剩磁都小，磁滞回线较窄，磁滞损耗小。
硬磁材料：剩磁和矫顽力均较大，磁滞性明显，磁
滞回线较宽。
矩磁材料：只要受较小的外磁场作用就能磁化到饱
和，当外磁场去掉，磁性仍保持，磁滞回线几乎成 矩形。
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第一节、磁路的基本概念
1.铁磁材料 磁畴：铁心自身具有的自然磁性小区域。没有外磁场作 用，各个磁畴的磁场方向总体上不规则，宏观不显磁性。
I
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I 磁畴和铁心的磁化
B 曲线2
A
直线1
I
磁化过程 直线1空心线圈时的情况 曲线2线圈中放入铁心时情况
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第二节、交流铁心线圈电路
Φ
i u
电压、电流和磁通的关系
自感电动势的有效值为：
EL
Em 2
N m
2
4.44
fN m
在通电过程中，只要外加电 压一定，铁心中就有与之对 应的正弦交变磁通，称工作 磁通
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第三节、变压器
变压器 ：静止电器，把交流电压转换为同频率的另一 数值交流电压。
I
2 2
R2
效率：
P2
P2
P1 P2 P
橡胶铁工损艺Δ教P研F室e包括磁滞损耗和涡流损耗。
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变压器的用途
• 变压器按用途可分为：输配电用的电力 变压器，包括升、降压变压器等；供特 殊电源用的特种变压器，包括电焊变压 器、整流变压器、电炉变压器、中频变 压器等；供测量用的仪用变压器，包括 电流互感器、电压互感器、自耦变压器 （调压器）等；用于自动控制系统的小 功率变压器；用于通信系统的阻抗变换 器等等。
E2
4.44 f
N
Φ
2m
i2 0 时 u2 u20
U1 E1 N1 K U 2 E2 N2
K为变比
结论：改变匝数比，就能改变输出电压。
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负载运行
副边带负载后对磁路的
i1
影响：在副边感应电压的 u1 e1
作用下，副边线圈中有了
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Φ
i2
N1 N2
e2 Z
电流 i2 。此电流在磁路中
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磁化过程说明
直线1 与I成正比
曲线2 OA段 即磁化
曲线
大部分磁畴的磁场沿
外磁场方向排列，
与I成正比且增加率 较大
AB段
所以磁畴的磁场逐渐 沿外磁场的方向排列， 铁心磁场从未饱和到 饱和
B点以 称为饱和状态，铁心
后
大增磁作用已经达极
限，同直线1
高分子机电控制技术 磁路与电路对照表
也会产生磁通，从而影响原边电流 i1。但当外加电压、
频率不变时，铁芯中主磁通的最大值在变压器空载或
有负载时基本不变 (U1 4.44 f N1Φm ) 。带负载后磁动
势的平衡关系为：
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i1'N1 i2 N2 i10 N
原、副边电流关系（变电流）
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i1N1 i2 N2 i10 N1
作用：1.输送功率相同，电压越高，电流越小，输电 线线径越小，节省材料。
2.同时减少线路上的功率损耗。
工作原理
i1
Φ
u1
i2
u2
RL
变压器符号：Βιβλιοθήκη i1 Φ i2u1
u2 RL
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空载运行 ：原边接入电源，副边开路。
接上交流电源 u1
原边电流 i1等
任务
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居民楼
1、若想从一种电压得到另一种电压，应该怎么办？ 2、有一个低量程的电流表，想用它来测量很大的电流 应该怎么办？
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第四章 变压器
第一节 磁路的基本概念 第二节 交流铁心线圈电路 第三节 变压器 第四节 几种常用的变压器 第五节 变压器的额定值及型号
i1 Φ
于励 磁电流 i10 u1 e1
e2
i10 产生磁通
（交变）
产生感应电动势
N1
N2
dΦ
dΦ
e1 N1 dt
e2 N2 dt
e、 橡胶工艺教研（室
方向符合右手定则）
原、副边电压关系（变电压）
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根据交流磁路的分析 可得：
E1 4.44 f N1Φm
i10 u1 e1
i2 e2 u20
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第四节 几种常用的变压器
1 自耦变压器
U1 N1 K U2 N2 I1 N2 1 I2 N1 K
使用时，改变滑动端的位置，便可得到不同的 输出电压。实验室中用的调压器就是根据此原理 制作的。注意：原、副边千万不能对调使用，以 防变压器损坏。因为N变小时，磁通增大，电流 会迅速增加。
由于变压器铁芯材料的导磁率高、空载励磁电流
(i10 ) 很小，可忽略 。即：I1N1 I2 N2 0
I1N1 I2 N2
I1 N2 1 I2 N1 K
结论：原、副边电流与匝数成反比
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原、副边阻抗关系 （变阻抗）
u1
N1 N2
i1
i2
u2
RL
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RL
U2 I2
从原边等效：
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变压器的外特性
1．外特性
U2 U20
2 0
U U 20 U 2 100% U 20
I2N
2 > 0
I2
电压变化率反映电压U2的变化程度。 通常希望U2
的变动愈小愈好，一般变压器的电压变化率约在
5%左右。
2．损耗与效率
损耗：P PCu PFe
铜损：PCu
I12 R1
磁饱和性：B不会随H的增强而无限增强，H增
大到一定值时， B不能继续增强。
磁滞性：铁心线圈中通过交变电流时，H的大小
和方向都会改变，铁心在交变磁场中反复磁化， 在反复磁化的过程中， B的变化总是滞后于H的 变化。
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磁 化
B
ab
曲
线O
H
铁磁材料的类型：
Br
－Hc
O
B
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磁
Hc H
磁路
i
Φ
+e
u es
Φσ
－
电路 I
+
－
E
R
磁通
磁动势F=IN 磁阻Rm
磁路欧姆定律 ＝F/ Rm
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电流I 电动势E 电阻R
电路欧姆定律I=E/R
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铁磁材料的磁性能
高导磁性：磁导率可达102~104，由铁磁材料组
成的磁路磁阻很小，在线圈中通入较小的电流即 可获得较大的磁通。
RL
U1 I1
KU 2 I2
K
U2 I2
K2
RL K 2
RL K 2RL
结论：变压器原边的等效负载，为副边所带负载乘以 变比的平方。
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变阻抗应用实例
最简单的就是电视机天线，用扁馈 线时阻抗是300Ω，接电视机的天线输入 端是75Ω，必须用一个阻抗变换插座， 其中就是一个铁氧体磁芯的2：1的变压 器，将300Ω与75Ω进行阻抗匹配。