自考电工电子考点总结第四章 磁路和变压器
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电工学第四章 变压器
②因涡流在垂直于磁通的平面内环流，所以顺着 磁场方向用很薄的硅钢片叠成铁心， 可减小涡流 及其损耗 。
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例1：一个铁心线圈，加上12V直流电压时，电流为1A； 加上110V交流时，电流为2A，消耗的功率为88W。求后 一种情况线圈的铜损耗、铁损耗和功率因数。
解： (1) 线圈施加直流电压时： U 12 = Ω =12Ω R= I 1 (2) 线圈施加交流电压时： PCu = RI2 =12×22 W =48 W
降压 降压
升压 实验室
仪器
…
降压
380 / 220伏 降压
36伏
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输电距离、输电功率与输电电压的关系:
输电电压
110kV 220kV 500kV
输电功率
5×104 kW (20 ~30)×104 kW 100×104 kW
输电距离
50 ~150km 200 ~ 400km ≥500km
在电子线路和自动控制系统中，变压器 起着信号传递、阻抗变换以及信号隔离等作 用。
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一般材料的磁导率 和真空磁导率 0 的 比值，称为该物质的相对磁导率 r 。 r 0
r 1 非磁性物质
非磁性物质分子电流的磁场方向杂乱无章，几乎 不受外磁场的影响而相互抵消，不具有磁化特性。
r 1
磁性物质
磁性物质内部形成许多小区域，其分子间存在 着一种特殊的作用，具有被强烈磁化的特性。
B
矫 顽 磁 力 剩磁
3 1 2
O
5
6
4
磁滞回线
剩磁：当线圈中电流减到零 （H＝0），铁心在磁化时所 获的磁性还未完全消失，这 时铁心中所保留的磁感应强 H 度称为剩磁感应强度B r 矫顽磁力：使B=0的H值，改 变磁场强度H的方向来进行反 向磁化，从而使铁心的剩磁 消失。
《电工电子技术》——磁路与变压器共45页
END
《电工电子技术》——磁路与变压器
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
磁路和变压器电工电子技术基础
磁路和变压器电工电子技术基础概述磁路和变压器是电工电子技术中重要的基础知识，它们在电力系统、通信系统以及各种电子设备中起着重要的作用。
本文将介绍磁路和变压器的基础概念、工作原理以及应用。
磁路的基础概念磁路是由磁性材料构成的路径，磁场通过磁路来传导。
磁路主要由磁性材料和空气间隙组成，其中磁性材料的主要作用是增强磁场强度。
磁通量和磁势磁通量是磁场通过磁路的量度，用Φ表示，单位是韦伯（Wb）。
磁通量的大小与磁场强度和磁路截面积成正比。
磁势是磁场在磁路中存在的力量，用Φ表示，单位是安培·匝（Am）。
磁路中的欧姆定律磁路中的欧姆定律类似于电路中的欧姆定律，描述了磁路中的磁势、磁通量和磁路电阻之间的关系。
根据磁路中的欧姆定律，磁势与磁通量的比例关系可以表示为Φ = R × Ψ，其中Φ表示磁通量，Ψ表示磁势，R表示磁路电阻。
磁路中的磁阻磁路中的磁阻决定了磁场通过磁路的难易程度。
磁阻与磁性材料的特性以及磁路的几何形状有关。
磁路中的磁阻可以通过磁路的长度、截面积以及磁性材料的磁导率来计算。
变压器的基本原理变压器是利用电磁感应原理而工作的电器，主要用于将交流电能从一个电路传输到另一个电路。
变压器可以将交流电的电压和电流进行变换，同时也可以提高或降低电压的大小。
变压器的结构典型的变压器由一个或多个绕组和一个铁芯构成。
绕组一般分为输入绕组和输出绕组，它们通过铁芯相连接。
铁芯主要起到增加磁路磁阻、导磁和集中磁感应线的作用。
变压器的工作原理变压器的工作原理基于电磁感应定律。
当输入绕组通电时，产生的磁场通过铁芯传导到输出绕组，由于磁场的变化，输出绕组中会产生感应电动势，从而产生输出电流。
变压器的变压比变压器的变压比是输入电压和输出电压之间的比值。
变压器的变压比可以通过绕组的匝数比来确定。
变压比的大小决定了变压器的升压或降压功能。
变压器的效率变压器的效率是指输出功率与输入功率之间的比值。
变压器的效率通常高达90%以上，主要损耗包括铜损、铁心损耗和额定功率损耗。
电工学原理 第4章 变压器
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
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
电工电子技术及应用 第四章 磁路与变压器
当副绕组接入负载Z 称有载运行. 当副绕组接入负载 2时,称有载运行.图4-9为变压器的有 为变压器的有 载运行原理图. 载运行原理图. 在理想情况下,输入变压器的功率全部消耗在负载上, 在理想情况下,输入变压器的功率全部消耗在负载上,有
I 1 / I 2 = U 2 / U 1 = N 2 / N1 = 1 / K
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第一节 磁路的基本知识
四,交流铁芯线圈电路
为交流铁芯线圈电路. 图4 -6为交流铁芯线圈电路.由于线圈中有铁芯存在,使线 为交流铁芯线圈电路 由于线圈中有铁芯存在, 圈的外加电压与线圈中的电流是非线性关系. 圈的外加电压与线圈中的电流是非线性关系.这种非线性关 系主要是因为磁通与电流的非线性关系造成的. 系主要是因为磁通与电流的非线性关系造成的.其非线性关 系可由磁化曲线分析得出. 系可由磁化曲线分析得出.而电压与磁通的关系由以下公式 得出. 得出.
I 1 / I 2 = N 2 / N1
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图4-1 磁路
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表4-1 磁路与电路对照表
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图4-4 磁滞回线
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表4-3 硬,软磁材料比较表
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表4-3 硬,软磁材料比较表
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图4-5 涡流
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图4-6 交流铁芯线圈电路
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图4-7 变压器的结构和图形符号
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U = 4.44 fNΦ m
式中 U—加在铁芯线圈上的电压的有效值 加在铁芯线圈上的电压的有效值; 加在铁芯线圈上的电压的有效值 N—线圈匝数 线圈匝数; 线圈匝数 f—电源频率 电源频率; 电源频率 Φm—铁芯中交变磁通的幅值. 铁芯中交变磁通的幅值. 铁芯中交变磁通的幅值
I 1 / I 2 = U 2 / U 1 = N 2 / N1 = 1 / K
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第一节 磁路的基本知识
四,交流铁芯线圈电路
为交流铁芯线圈电路. 图4 -6为交流铁芯线圈电路.由于线圈中有铁芯存在,使线 为交流铁芯线圈电路 由于线圈中有铁芯存在, 圈的外加电压与线圈中的电流是非线性关系. 圈的外加电压与线圈中的电流是非线性关系.这种非线性关 系主要是因为磁通与电流的非线性关系造成的. 系主要是因为磁通与电流的非线性关系造成的.其非线性关 系可由磁化曲线分析得出. 系可由磁化曲线分析得出.而电压与磁通的关系由以下公式 得出. 得出.
I 1 / I 2 = N 2 / N1
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图4-1 磁路
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表4-1 磁路与电路对照表
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图4-4 磁滞回线
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表4-3 硬,软磁材料比较表
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表4-3 硬,软磁材料比较表
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图4-5 涡流
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图4-6 交流铁芯线圈电路
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图4-7 变压器的结构和图形符号
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U = 4.44 fNΦ m
式中 U—加在铁芯线圈上的电压的有效值 加在铁芯线圈上的电压的有效值; 加在铁芯线圈上的电压的有效值 N—线圈匝数 线圈匝数; 线圈匝数 f—电源频率 电源频率; 电源频率 Φm—铁芯中交变磁通的幅值. 铁芯中交变磁通的幅值. 铁芯中交变磁通的幅值
电工电子技术第4单元 磁路与变压器
第4单元 磁路与变压器
4.1
自感与互感电压
4.2
变压器的基本结构和工作原理
4.3
实用中的几种常见变压器
4.4
变压器的铭牌和常用术语
4.5
变压器同名端判断方法
4.6
识读与安装光控节能灯电路
4.7
识读与安装电力变压器低压电压型漏电保护电路
第一部分 任 务 导 入
在第2单元我们讨论了没有互感的正 弦交流电路，但是在实际工作中，互感电 路用得很多，特别像变压器等，已成为当 前电力设备中不可缺少的元件。 它的用途很广、类型众多，但基本原 理仍是互感耦合。
4.2 变压器的基本结构和工作原理
变压器是一种静止的电器，是根据 电磁感应的原理，把某一电压等级的交 流电能转换为同频率的另一电压等级的 交流电能，以便于电能的经济输送、灵 活分配和安全使用。
变压器除了用于改变电压之外，还可以用来 改变电流（如变流器、大电流发生器等），阻抗 变换（如电子电路中的输入、输出变压器），改 变相位（如改变线圈的连接方法以改变压器的极 性或组别）等。 它是输配电、用电、电工测量、电子技术等 方面不可缺少的重要电气设备。
4.1.2 互感电动势
在图4-3中，线圈2所产生的感应电动 势称为互感电动势。因为线圈2与线圈1无 电的联系，仅是通过铁芯有关的耦合。 电气设备中用量较大的变压器就是一 种互感原理的典型应用。 互感原理在变压器上的典型应用示意 图如图4-4所示。
图4-4 互感原理在变压器上的典型应用示意图
互感电动势的大小可由以下公式计 算： E=−N· d/dt 式中，E——感应电动势，单位为V； N——线圈的匝数； d/dt——磁通的变化率，的单 位为Wb，t的单位为s。
4.2.1 变压器的基本结构
4.1
自感与互感电压
4.2
变压器的基本结构和工作原理
4.3
实用中的几种常见变压器
4.4
变压器的铭牌和常用术语
4.5
变压器同名端判断方法
4.6
识读与安装光控节能灯电路
4.7
识读与安装电力变压器低压电压型漏电保护电路
第一部分 任 务 导 入
在第2单元我们讨论了没有互感的正 弦交流电路，但是在实际工作中，互感电 路用得很多，特别像变压器等，已成为当 前电力设备中不可缺少的元件。 它的用途很广、类型众多，但基本原 理仍是互感耦合。
4.2 变压器的基本结构和工作原理
变压器是一种静止的电器，是根据 电磁感应的原理，把某一电压等级的交 流电能转换为同频率的另一电压等级的 交流电能，以便于电能的经济输送、灵 活分配和安全使用。
变压器除了用于改变电压之外，还可以用来 改变电流（如变流器、大电流发生器等），阻抗 变换（如电子电路中的输入、输出变压器），改 变相位（如改变线圈的连接方法以改变压器的极 性或组别）等。 它是输配电、用电、电工测量、电子技术等 方面不可缺少的重要电气设备。
4.1.2 互感电动势
在图4-3中，线圈2所产生的感应电动 势称为互感电动势。因为线圈2与线圈1无 电的联系，仅是通过铁芯有关的耦合。 电气设备中用量较大的变压器就是一 种互感原理的典型应用。 互感原理在变压器上的典型应用示意 图如图4-4所示。
图4-4 互感原理在变压器上的典型应用示意图
互感电动势的大小可由以下公式计 算： E=−N· d/dt 式中，E——感应电动势，单位为V； N——线圈的匝数； d/dt——磁通的变化率，的单 位为Wb，t的单位为s。
4.2.1 变压器的基本结构
电工技术之磁路和变压器
i1N1+i2N2）和空载时产生主磁通的原绕组的 磁动势i0N1基本相等，即：
i1N1 i2 N2 i0 N1
I1N1 I2 N2 I0 N1
空载电流i0很小，可忽略不计。
I1N1 I2 N2
I1 N2 1 I2 N1 k
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3．阻抗变换
设接在变压器副绕组的负载阻抗 Z的模为|Z|，则：
阻 R2 和漏抗 X1 很小，其上的电压远
小于 E2，仍有： U 2 E 2
U2 E2 4.44 fN2m U1 E1 N1 k U2 E2 N2
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2．电流变换
由U1≈E1=4.44N1fΦm可知，U1和f不变时 ，E1和Φm也都基本不变。因此，有负载时 产生主磁通的原、副绕组的合成磁动势（
e 也很小，与主磁电动势比较可以忽略不计。于是：
u e u N d dt
表明在忽略线圈电阻 R 及漏磁通 的条件下，当线圈
匝数 N 及电源频率 f 为一定时，主磁通的幅值Φm 由励磁线 圈外的电压有效值 U 确定，与铁心的材料及尺寸无关。
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7.2.2 功率损耗
P UI cos PCu PFe I 2R I 2Ro
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磁 化
B
ab
曲
线O
B
Br
－Hc
O
Hc H
磁 滞 回
H
线
铁磁材料的类型：
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
电工技术基础-磁路和变压器
为减小涡流损耗，常用 硅钢片叠压制成电机电 器的铁芯。
根据电流的热效应原理，涡流 通过铁芯时将使铁芯发热，显 然涡流增加设备绝缘设计的难 度，涡流严重时会造成设备的 烧损。
第4单元 磁路与变压器
6. 主磁通原理
对交流铁芯线圈而言，设工
Φ
作主磁通为：
u i
交变磁通穿过线圈时，在线
圈中感应电压，其值为：
x
将变压器的变压比公式和变流比公式代入上式得：
上式告诉我们：只要改变变压器的匝数比，即可获得合
适的二次侧对一次侧的反射阻抗|Z1|。式中k2称为负载阻抗 折算到一次侧时的变换系数。
第4单元 磁路与变压器
已知某收音机输出变压器的原边匝数为600，副边匝数为 30，原边原来接有16Ω的扬声器。现因故要改接成4Ω扬 声器，问输出变压器的匝数N2应改为多少？ 收音机电路中，输出变压器所起的作用是：让扬声器阻 抗与晶体管的输出端阻抗匹配，以使负荷上获得最大功 率，从而驱动喇叭振动发出声音。 收音机原阻抗变换系数为：
x
交变的磁通穿过N1 和N2时，分别在两个 |ZL| 线圈中感应电压：
有： 计算它们的比值：
变压比， 简称变比
显然，改变线圈绕组的匝数即可实现电压的变换。且 k>1时为为降压变压器；k<1时为升压变压器。
第4单元 磁路与变压器
2、变压器的有载运行与变换电流原理
X
u1 i1 A
Φ N1 N2
S
i2
a
第4单元 磁路与变压器
磁路实质上是人为制造的集中强磁场
普通电磁铁的磁路 单相变压器的磁路
直流电机的磁路
工程实际应用中，大量的电气设备都含有铁芯线圈， 当线圈通电后，铁芯就会被磁化而形成设备的磁路。
汽车电子电工技术-磁路和变压器
E
Em 2
2πfNΦm 2
4.44 fNΦm
由于线圈电阻 R 和感抗X(或漏磁通)较小, 其
电压降也较小，与主磁电动势 E 相比可忽略，故有
U E
U E 4.44 fNm 4.44 fNBmS (V)
式中：Bm是铁心中磁感应强度的最大值，单位为T； S 是铁心截面积，单位为m2。
3.2.3 功率损耗
e -N d dt
3.1.3 磁路的基本定律
（2）自感和互感
自感：当线圈中电流变化时，便在线圈周围产生 变化的磁通，这个变化的磁通穿过线圈本身时，线 圈中便产生感应电动势。这种由于线圈本身电流变 化而产生感应电动势的现象称为自感，所产生的电 动势称为自感电动势。
d d
eL -N dt = dt
（a）整块铁块 （b）叠层铁芯
3.1.2 磁性材料的磁性能
3.涡流损耗 涡流的存在会使电气设备的铁芯发热而消耗电
功率，称为涡流损耗，这对电气设备是不利的。 为了减小涡流损耗，电气设备的铁芯一般都不
用整体的铁芯，而用硅钢片叠成。硅钢片由含硅 2.5%的硅钢轧制而成，其厚度为0.35～1mm。硅钢 片表面涂有绝缘层，使片间相互绝缘。图（b）所示 为由硅钢片压制成的线圈铁芯，使得涡流大大减小。
U RI ( E σ ) ( E ) RI jXσ I ( E )
E jX I X L 称为漏磁感抗
3.2.2 电压电流关系
设主磁通 msin t, 则
e
N
d
dt
N
d dt
( msin t )
N mcos t
2πfNmsin( t 90) Emsin( t 90)
有效值
（a）磁场中通电导体所受作用力 （b）左手定则
电工电子技术-第4章 磁路和变压器
U 20 4.44 f N2m N2
显然，改变线圈绕组的匝数即可实现电压的变换。且
k>1时为降压变压器；k<1时为升压变压器。
（2）变压器的有载运行与变换电流原理
i1
Φ
u1
i2
变压器负载运行时， 一次侧电流由i0变为i1，
u2
二次侧则产生负载电流
i2，而电压u20相应变为 u2。
变压器负载运行时，二次侧电流i2产生副边磁动势I2N2， 该磁动势对I0N1起削弱作用。
k
k2 U2 I2
k2 ZL
上式告诉我们：只要改变变压器的匝数比，即可获得合 适的二次侧对一次侧的反射阻抗|Z1|。式中k2称为负载阻抗 折算到一次侧时的变换系数。
设交流信号源电压U=100V，内阻R0=800Ω，负载RL=8Ω。 (1)将负载直接接至信号源，负载获得多大功率？ (2)经变压器阻抗匹配，求负载获得的最大功率是多少？此 时变压器变比是多少？
（2）铁磁性物质
如铁、镍、钴、钢及其合金等。这些物质的导磁能力非 常强，其磁导率一般为真空的几百、几千乃至几万、几十 万倍。如铸铁，其相对磁导率μr≈200～400；铸钢的相对磁 导率μr≈500～2200；硅钢的μr≈7000~10000；坡莫合金的 μr≈20000~200000。显然，铁磁物质的磁导率不是常量，而 且是一个随外部条件变化的范围。铁磁性物质的相对磁导 率大大于1。
0
H
软磁性材料磁滞回线 包围的面积很小。
硬磁性材料磁滞回线 包围的面积很宽大。
(1)磁滞损耗
5. 铁芯损耗
铁磁材料反复磁化时，内部磁畴的极性取向随着外磁场
的交变来回翻转，在翻转的过程中，由于磁畴间相互摩擦 而引起的能量损耗称为磁滞损耗。磁滞损耗使铁芯发热。
磁路及变压器学习笔记
Rm
l
s
N
l
推出磁路的欧姆定律
Um=ΦRm
注：由于磁性材料 是非线性的，磁路欧姆定律多用作定性
分析，不做定量计算。
1.3 互感和耦合
• 在匝数为N1的线圈1附近放置另一个匝数为N2的线圈2，当线圈1中电 流变化时，能在线圈2中产生感应电压；反之当线圈2中有电流存在， 该电流变化时，也能在线圈1中产生感应电压，这种现象称为互感
磁路及变压器学习笔记
1.1 磁场及其基本物理量
一、磁场
• 磁场有一定的质量和能量. • 磁场的方向：将小磁针放入
磁场中，当磁针静止时，其N 极所指的方向即为该点磁场 的方向。
磁感应强度B
磁感应强度B：表示磁场中某点磁场的强弱和方
向的物理量。
定义 B d F
I dl
大小：磁力线的疏密表示。 方向：该点磁力线切线方向。
▪若U24 约等于U12和U34之差， 则1、3为同名端；
▪若U24 约等于U12和U34之和， 则1、3为异名端。
1.4 变压 器
• 空心变压器模型
– 空心变压器在电子、通信工程和测量仪器中得到广泛应用。空 心变压器的相量模型如下图所示，R1和R2分别是一次绕组和二 次绕组的电阻，可将互感电压用受控电压源表示，从而得到等 效电路，如b所示。
变压器变压比k：
U1 E1 4.44 fN1m N1 k U2 E2 4.44 fN 2m N2
变压器变流比： I1 U2 N
n为变压器的匝数比
▪一般物质的磁导率 和真空中的磁导率之比，
称为这种材料的相对磁导率 r
r
0
r 1 ，则称为磁性材料
r 1 ，则称为非磁性材料
磁场强度
自考电工电子考点总结第四章 磁路和变压器
第四章 磁路和变压器一．基本概念1、 磁路基本物理量磁感应强度(B)：表示磁场内某点的磁场强弱和方向的物理量。
单位是 ，单位符号是 基本公式：B=μH (μ表磁导率，H 表示磁场强度)2、 磁通Ф磁通Ф=BS ；磁通单位是 单位符号是3、 磁场强度磁场强度（H ）:是用来确定磁场和电流之间关系的辅助物理量。
代表磁路中单位平均长度上的磁动势。
磁动势(F):励磁电流与线圈匝数的乘积。
F=IN4.磁导率μ磁导率μ：用来衡量物质导磁能力的物理量。
单位是真空的磁导率是一常数，磁性材料的的磁导率不是一个常数。
4、 软磁材料用于制造电机、变压器等电气设备的铁芯；硬磁材料制造永久磁铁SLF μφ= 即：磁阻正比于磁路长度，而与磁导率和磁路截面积的乘积成反比。
二、变压器 具有变电压、变电流和变阻抗的作用。
1、电压变换关系式： ；电流变换关系式：阻抗变换关系式：2、电压调整率：副绕组电压随电流变化的程度。
公式：3、变压器的损耗包括：铜耗和铁耗 效率：%10022%100122e⨯++=⨯+=F CU P P P P P P P η 5、 自耦变压器特点是：副绕组是原绕组的一部分。
原副边电流电压之比分别为：6、 电流互感器电流互感器相当于升压变压器。
例：一单相变压器额定容量为50KV A ，额定电压为10000/230V 。
当此变压器向R=0.842Ω，XL=0.618Ω的负载供电时正好满载，求变压器原副绕组的额定电流和电压调整率。
例：额定容量为100KV A ，额定电压为6000/230V 的变压器，铁损耗为500W ，满载时铜耗为1400W 。
这台变压器在满载情况下向功率因数为0.8的负载供电时。
副绕组的端电压为220V ，求变压器的效率、。
电工电子技术 第4章 磁路与变压器
φ = BS 如果磁场是不均匀的，则磁通
φ = ∫ BdS
在国际单位制（SI）中，磁通的单位是Weber （韦[伯]），符号为Wb。以前在工程上有时用电磁制 单位麦克斯韦（MX）。两者的关系是： 1 Wb = 10 8 MX 。 在国际单位制中，磁感应强度的单位是T，也就 是Wb/m2。以前也常用电磁制单位高斯（Gs）。两者 的关系是： 1 T = 10 4 Gs 。
∑φ = 0
2. 磁路的基尔霍夫第二定律 磁路一般是不均匀的，不同截面的磁感应强度B不 一定相同，而且各段磁路材料的磁导率不同，磁路各部 分磁场强度H就可能不同，磁路中还会有空气隙。对于 这些情况，可将磁路分成若干段，每段的截面相等且材 料相同。图4-6所示的磁路可分为三段，第一段是铁磁 物质，截面S1，平均长度l1；第二段是同一铁磁物质， 截面S2，平均长度l2；第三段是空气隙，平均长度l3。 由于每一段的截面内磁通相同，材料相同，截面积相等， 因此该段上各点的磁场强度是相等的。设三段的磁场强 度分别为H1、H2和H3，选顺时针方向为闭合回线的绕 行方向，根据安培环路定律可得
4. 互感现象及同名端 （1）互感现象 磁通变动不仅在励磁线圈 中感应电动势，且同时在磁通 交链的其他线圈中都将感应电 动势，这种现象称为互感应， 其感应的电动势称为互感电动 势。互感现象的存在导致两线 圈所属电路的相互影响，这样 的两个线圈称为具有互感耦合 （或磁耦合）的线圈，图4-8中 N1、N2两线圈就是具有磁耦合 的。
此外，还有矩磁材料，它的磁滞回线的形状似矩形， 如图4-1（c）所示。电子计算机存储器中的磁芯即用矩 磁材料。压磁材料，它沿磁场方向可以随磁场变化而 伸缩，常用于超声波振荡器中。
4.3 磁路和磁路定律
一、磁路 工程上把这种主要由铁磁物质组成的、磁感应线 集中通过的路径称为磁路，图4-2（a）、（b）、（c） 为直流电机、变压器和磁电式仪表的磁路。
《电工电子技术》最新版精品课件4模块四 磁路、变压器及异步电动机
图4-24 变压器同极性端标志
电工电子技术
模块四：磁路、变压器及异步电动机
有的变压器具有两个相同的副绕阻，如图4-25所示。如果有 同极性端的标志，可以将两个绕组串联起来，以提高输出电压； 也可以将两个绕组并联起来，以提高输出电流。串联时要求两绕 组的异极性端连接，另外的两个异极性端作输出；并联时要求两 个绕组的同极性端相接，然后接负载。如图4-25 a)和 b)所示，即 为变压器副边绕组的串联与并联。
2 铁芯线圈
3 变压器的基本结构和工作原理
主
要 内
4 变压器的运行特性和额定值
容
5 特殊变压器及应用
6 变压器绕组的同极性端
7 三相异步电动机
电工电子技术
模块四：磁路、变压器及异步电动机
4.1 磁路的基本知识
主磁通所通过的闭合路径称为磁路，图4-2是几种常见的电 工设备的磁路。
a)电磁铁的磁路
b)变压器的磁路
模块四：磁路、变压器及异步电动机
知识点
1. 磁路基本概念、物理量及分析方法。 2. 变压器基本知识。 3. 三相异步电动机基础知识。
电工电子技术
模块四：磁路、变压器及异步电动机
目标
知识目标： 1. 掌握磁场的基本物理量，磁性材料及其性能，磁路及其 基本定律。
2. 理解铁心线圈电路中的电磁关系、电压电流关系以及 功率与能量问题。
c)直流电机的磁路
图4-2 几种常见电工设备的磁路
电工电子技术
模块四：磁路、变压器及异步电动机
4.1.1磁路的基本物理量
1.磁感应强度B 磁感应强度B是表示磁场内某点的磁场强弱及方向的物理
量。它是一个矢量，其方向与该点磁力线的切线方向一致，与 产生该磁场的电流之间的方向关系符合右手螺旋法则。若磁场 内各点的磁感应强度大小相等、方向相同，则为均匀磁场。在 我国法定计量单位中，磁感应强度的单位是特斯拉（T），简 称特，以前在工程上也常用电磁制单位高斯（Gs）,它们的关 系是：
电工电子技术
模块四：磁路、变压器及异步电动机
有的变压器具有两个相同的副绕阻，如图4-25所示。如果有 同极性端的标志，可以将两个绕组串联起来，以提高输出电压； 也可以将两个绕组并联起来，以提高输出电流。串联时要求两绕 组的异极性端连接，另外的两个异极性端作输出；并联时要求两 个绕组的同极性端相接，然后接负载。如图4-25 a)和 b)所示，即 为变压器副边绕组的串联与并联。
2 铁芯线圈
3 变压器的基本结构和工作原理
主
要 内
4 变压器的运行特性和额定值
容
5 特殊变压器及应用
6 变压器绕组的同极性端
7 三相异步电动机
电工电子技术
模块四：磁路、变压器及异步电动机
4.1 磁路的基本知识
主磁通所通过的闭合路径称为磁路，图4-2是几种常见的电 工设备的磁路。
a)电磁铁的磁路
b)变压器的磁路
模块四：磁路、变压器及异步电动机
知识点
1. 磁路基本概念、物理量及分析方法。 2. 变压器基本知识。 3. 三相异步电动机基础知识。
电工电子技术
模块四：磁路、变压器及异步电动机
目标
知识目标： 1. 掌握磁场的基本物理量，磁性材料及其性能，磁路及其 基本定律。
2. 理解铁心线圈电路中的电磁关系、电压电流关系以及 功率与能量问题。
c)直流电机的磁路
图4-2 几种常见电工设备的磁路
电工电子技术
模块四：磁路、变压器及异步电动机
4.1.1磁路的基本物理量
1.磁感应强度B 磁感应强度B是表示磁场内某点的磁场强弱及方向的物理
量。它是一个矢量，其方向与该点磁力线的切线方向一致，与 产生该磁场的电流之间的方向关系符合右手螺旋法则。若磁场 内各点的磁感应强度大小相等、方向相同，则为均匀磁场。在 我国法定计量单位中，磁感应强度的单位是特斯拉（T），简 称特，以前在工程上也常用电磁制单位高斯（Gs）,它们的关 系是：
《电工与电子技术》单元4磁路和变压器
高等职业技术教育建筑设备类专业规划教材
电工与电子技术
DIANGONG YU DIANZI JISHU
上篇 电工学 单元4 磁路和变压器
主 编：李 文 王庆良 副主编：孙全江 韦 宇 主 审：于昆伦
1
单元4 磁路和变压器
【知识点】 磁场的基本物理量、磁性材料的磁性能、磁路和磁路、三相变压器的铭牌及参数；电压互感器、电流 互感器、自耦变压器、电焊变压器的用途和使用注意 事项；变压器电路的分析计算方法。 【能力目标】 具有正确选择变压器的能力。
13
4.1 磁 路
当B已达到饱和值后，H从最大值Hm逐渐减小，B也随 之减小，但B并不是沿起始磁化曲线下降，而是沿另一 条位置较高的曲线下降，这说明，在去磁过程中的磁 感应强度B值比磁化过程中同一H值所对应的B值要大 一些，这种B值变化落后于H值变化的性质称为磁性材 料的磁滞性。当H减至O时，B值不等于0，而保留一定 值的剩磁，用Br表示。为消除剩磁，须外加反向磁场， 随着反向磁场的增强，磁性物质逐渐退磁，当反向磁 场增大到一定值时，B值变为0，剩磁完全消失，这时 磁场强度称为矫顽力，用Hc表示。随着反向磁场的继 续增大，就会使B值反向并由0增大至反向饱和值。然 后再将反向磁场减小，即反向去磁，B值将出现反向剩 磁。磁性物质经过多次这样磁化、去磁、反向磁化、 反向去磁的过程，B-H的关系将沿着一条闭合曲线1-23-4-5-6-1周而复始地变化。该闭合曲线称为磁滞回线。
15
4.1 磁 路
4.1.3 磁路和磁路欧姆定律
4.1.3.1 磁路 在许多电工设备中，都用磁导率较大的铁磁材料做成 铁芯，绕在铁芯上的线圈通以较小的励磁电流，就会 产生很强的磁场，并且几乎全部集中在铁芯所构成的 路径内。这种由铁芯所限定的磁场就叫做磁路。 图4.5是单相变压器的磁路。集中在铁芯限定的范围内 的磁通称为主磁通，也叫工作磁通，用Φ表示；穿出 铁芯在周围非磁性材料中的磁通就称为漏磁通，用Φσ 表示。在实际工程中，为了减少漏磁通，采取了很多 措施，使漏磁通只占总磁通的很小一部分。
电工与电子技术
DIANGONG YU DIANZI JISHU
上篇 电工学 单元4 磁路和变压器
主 编：李 文 王庆良 副主编：孙全江 韦 宇 主 审：于昆伦
1
单元4 磁路和变压器
【知识点】 磁场的基本物理量、磁性材料的磁性能、磁路和磁路、三相变压器的铭牌及参数；电压互感器、电流 互感器、自耦变压器、电焊变压器的用途和使用注意 事项；变压器电路的分析计算方法。 【能力目标】 具有正确选择变压器的能力。
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4.1 磁 路
当B已达到饱和值后，H从最大值Hm逐渐减小，B也随 之减小，但B并不是沿起始磁化曲线下降，而是沿另一 条位置较高的曲线下降，这说明，在去磁过程中的磁 感应强度B值比磁化过程中同一H值所对应的B值要大 一些，这种B值变化落后于H值变化的性质称为磁性材 料的磁滞性。当H减至O时，B值不等于0，而保留一定 值的剩磁，用Br表示。为消除剩磁，须外加反向磁场， 随着反向磁场的增强，磁性物质逐渐退磁，当反向磁 场增大到一定值时，B值变为0，剩磁完全消失，这时 磁场强度称为矫顽力，用Hc表示。随着反向磁场的继 续增大，就会使B值反向并由0增大至反向饱和值。然 后再将反向磁场减小，即反向去磁，B值将出现反向剩 磁。磁性物质经过多次这样磁化、去磁、反向磁化、 反向去磁的过程，B-H的关系将沿着一条闭合曲线1-23-4-5-6-1周而复始地变化。该闭合曲线称为磁滞回线。
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4.1 磁 路
4.1.3 磁路和磁路欧姆定律
4.1.3.1 磁路 在许多电工设备中，都用磁导率较大的铁磁材料做成 铁芯，绕在铁芯上的线圈通以较小的励磁电流，就会 产生很强的磁场，并且几乎全部集中在铁芯所构成的 路径内。这种由铁芯所限定的磁场就叫做磁路。 图4.5是单相变压器的磁路。集中在铁芯限定的范围内 的磁通称为主磁通，也叫工作磁通，用Φ表示；穿出 铁芯在周围非磁性材料中的磁通就称为漏磁通，用Φσ 表示。在实际工程中，为了减少漏磁通，采取了很多 措施，使漏磁通只占总磁通的很小一部分。
中南大学电工学第4章磁路与变压器
eσ=
Φ ：主磁通 Φ ：漏磁通 σ
电流与磁通方向符合右螺旋法则
1.基本电磁关系 1.基本电磁关系
由KVL有： u = iR + ( − e ) + ( − eσ ) KVL有
Φσ ：漏磁通，很小； 漏磁通，很小； R：线圈电阻， 很小， 线圈电阻， 很小， dΦ e = −N dt 假设 Φ = Φ m sin ω t
二次侧的开路电压。在三相变压器中额定电压为线电压。 二次侧的开路电压。在三相变压器中额定电压为线电压。 3） 额定电流 I1N/I2N 变压器满载运行时，原、副边绕组允许的电流值。 变压器满载运行时， 副边绕组允许的电流值。 4） 额定容量 SN 变压器输出的额定视在功率。 变压器输出的额定视在功率。 三者关系： 单相：S N = U1 N I1 N = U 2 N I 2 N 单相： 5） 额定频率 fN 电源的工作频率。 电源的工作频率。50Hz
例2 一变压器容量为 10 kV·A，铁损耗为 300 W， ， ， 满载时铜损耗为 400 W，求该变压器在满载情况下向功率 ， 的负载供电时输入和输出的有功功率及效率。 因数为 0.8 的负载供电时输入和输出的有功功率及效率。 [解] 忽略电压调整率，则 解 忽略电压调整率， P2 = SNcosϕ2 = 10×103×0.8 W = 8 kW × P = PFe＋PCu = (300＋400) W = 700 W ＋ P1 = P2＋P = (8 000＋700) W = 8.7 kW ＋ P2 8 η= ×100% = 92% ×100% = 8.7 P1
1.电压变换 1.电压变换
原边接入电源，副边开路。 空载运行 ：原边接入电源，副边开路。＋ 由交流铁心线圈的电磁关系可得： 由交流铁心线圈的电磁关系可得：
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第4章磁路和变压器
一．基本概念
1、磁路基本物理量
磁感应强度(B)：表示磁场内某点的磁场强弱和方向的物理量。
单位是，单位符号是基本公式：B=μH (μ表磁导率，H表示磁场强度)
2、磁通Ф
磁通Ф=BS；磁通单位是单位符号是
3、磁场强度
磁场强度（H）:是用来确定磁场和电流之间关系的辅助物理量。
代表磁路中单位平均长度上的磁动势。
磁动势(F):励磁电流与线圈匝数的乘积。
F=IN
4.磁导率μ
磁导率μ：用来衡量物质导磁能力的物理量。
单位是
真空的磁导率是一常数，磁性材料的的磁导率不是一个常数。
4、软磁材料用于制造电机、变压器等电气设备的铁芯；硬磁材料制
造永久磁铁
即：磁阻正比于磁路长度，而与磁导率和磁路截面积的乘积成反比。
二、变压器
具有变电压、变电流和变阻抗的作用。
1、电压变换关系式：；电流变换关系式：
阻抗变换关系式：
2、电压调整率：副绕组电压随电流变化的程度。
公式：
3、变压器的损耗包括：铜耗和铁耗
效率：
5、自耦变压器
特点是：副绕组是原绕组的一部分。
原副边电流电压之比分别为：
6、电流互感器
电流互感器相当于升压变压器。
例：一单相变压器额定容量为50KVA，额定电压为10000/230V。
当此变压器向R=0.842Ω，XL=0.618Ω的负载供电时正好满载，求变压器原副绕组的额定电流和电压调整率。
例：额定容量为100KVA，额定电压为6000/230V的变压器，铁损耗为500W，满载时铜耗为1400W。
这台变压器在满载情况下向功率因数为0.8的负载供电时。
副绕组的端电压为220V，求变压器的效率、。