电工学第5章变压器
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电工学-第5章变压器解剖
变
因为 1 ＞＞ 0 ，所以 Rm0 ＞＞ Rm1
压 当F 一定时， 因 Rm0 的存在，使 大大减小。
器 若要保持 一定，则需增大磁通势 F 。
大连理工大学电气工程系
第
5 章
5.2 电 磁 铁
变 压
电磁铁的常见结构形式
器
衔铁
铁心
铁心
励磁 线圈
铁心
励磁 线圈
衔铁
励磁 线圈
衔铁
电磁铁的种类： 直流电磁铁、交流电磁铁。
f
压 器
电磁吸力用平均值衡量。 fm
m 不变 → fm 不变。
f
(2) 衔铁吸合后→磁阻
m 不变
O
磁通势 →励磁电流
起动电流 工作电流。
3. 结构特点 (1) 铁心和衔铁用硅钢片叠成。 (2) 加短路环消除衔铁的振动。
17
平均吸力
t
大连理工大学电气工程系
18
第
5
章
[例5.2.1] 一铁心线圈，加上 12 V 直流电压时，电
章 二、交流电磁铁
变 1. 交流铁心线圈电路
压 器
u → i →Ni → →e
=－N
d
dt
→e
=－N
d
dt
=－L
di dt
(1) 电压与电流关系
＋u－
设 = m sin t
则 e =－N m cos t = N m sin(t－90o)
Em = N m = 2 f N m
i
e
Φ
f
大连理工大学电气工程系
变 自然界的物质按磁导率分类： 压 非磁性物质、磁性物质。 器 非磁性物质：
≈0（ 为常数）
电工学-第5章变压器
第5章变压器目录5.1 磁路5.2 电磁铁5.3 变压器的工作原理5.4 变压器的基本结构5.5 三相变压器*5.6 仪用互感器*5.7 自耦变压器*5.8 三绕组变压器*5.9 绕组的极性5.1 磁路直流电机的磁路交流接触器的磁路四极直流电机和交流接触器的磁路_+NSNSI f5.1 磁路一、磁场的基本物理量单位：特[斯拉](T)，1 T = 1 Wb/m 21. 磁通Φ磁场中穿过某一截面积A 的磁感线数。
单位：韦[伯]（Wb ）。
2. 磁感应强度B描述介质中的实际磁场强弱和方向。
B 是矢量，其方向为磁场的方向大小：磁场是由电流产生的，磁场用磁感线描述。
——磁通密度ΦAB =3. 磁场强度HH 是进行磁场计算引进的辅助物理量。
H是矢量，其方向B与相同。
H 与B 的区别：(1)H ∝I，与介质的性质无关。
(2)B 与电流的大小和介质的性质均有关。
单位：安/米（A / m）。
4. 磁导率μμ是用来表示媒质导磁能力的物理量。
BH μ=（H / m）真空中的磁导率：μ0 = 4π×10－7 H / m 一、磁场的基本物理量二、物质的磁性能μ≈μ0（μ为常数）(1) 顺磁物质例如变压器油和空气：μ略大于μ0。
(2) 反磁物质例如铜和铋：μ略小于μ0。
自然界的物质按磁导率分类：非磁性物质、磁性物质。
非磁性物质：磁性物质的分类：硬磁物质、软磁物质、矩磁物质。
ΦσiΦ1. 高导磁性μ>>μ0 ，μr >>1常用磁性材料的磁导率铸钢：μ≈1 000μ0硅钢片：μ≈(6 000 ~ 7 000)μ0坡莫合金：μ≈(20 000 ~ 200 000)μ0磁性物质的高导磁性被广泛应用于变压器和电机中。
＋u －主磁通漏磁通铁心励磁绕组※主磁通>>漏磁通磁性物质的磁性能主要有以下三点。
二、物质的磁性能2. 磁饱和性BH O初始磁化曲线3. 磁滞性剩磁矫顽磁力H m －Hm－HcH cBHOB r－Br磁滞回线BHO基本磁化曲线注：B与H成非线性关系。
电工学少学时第五章详解
(2)在处理电路时一般可以不考虑漏电流，在处理磁路 时一般都要考虑漏磁通；
(3)磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。
由于 不是常数，其随励磁电流而变，磁路欧姆定律
不能直接用来计算，只能用于定性分析；
(4)在电路中，当 E=0时，I=0；但在磁路中，由于有
剩磁，当 F=0 时， 不为零；
5.2 电磁铁
衔铁
铁心
铁心
励磁 线圈
铁心
励磁 线圈
衔铁
励磁 线圈
衔铁
电磁铁的种类： 直流电磁铁、交流电磁铁。
铁心
励磁 线圈
衔铁
一、直流电磁铁
1. 直流铁心线圈电路
U → I → NI →
(1) 电压与电流的关系
I=
U R
(2) 线圈的功率： P = R I 2
＋U－ I
Φ
S
f
N
N
S
一、直流电磁铁
＋U－
I
2. 电磁吸力
第5章 变压器
第5章 变压器
5.1 磁路 5.2 电磁铁 5.3 变压器的工作原理 5.4 变压器的基本结构 5.5 三相变压器 5.6 仪用互感器 5.7 自耦变压器 5.8 三绕组变压器 5.9 绕组的极性
5.1 磁路
5.1 磁场的基本物理量
1、磁感应强度B : 表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。
zz是漏磁阻抗是漏磁阻抗根据电磁感应定律根据电磁感应定律有效值有效值由于线圈电阻由于线圈电阻rr和感抗和感抗x或漏磁通或漏磁通较小其较小其电压降也较小与主磁电动势电压降也较小与主磁电动势e相比可忽略故有相比可忽略故有mm是是铁心中磁感应强度的最大值单位铁心中磁感应强度的最大值单位t是铁心截面积单位是铁心截面积单位m功率视在功率
(3)磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。
由于 不是常数，其随励磁电流而变，磁路欧姆定律
不能直接用来计算，只能用于定性分析；
(4)在电路中，当 E=0时，I=0；但在磁路中，由于有
剩磁，当 F=0 时， 不为零；
5.2 电磁铁
衔铁
铁心
铁心
励磁 线圈
铁心
励磁 线圈
衔铁
励磁 线圈
衔铁
电磁铁的种类： 直流电磁铁、交流电磁铁。
铁心
励磁 线圈
衔铁
一、直流电磁铁
1. 直流铁心线圈电路
U → I → NI →
(1) 电压与电流的关系
I=
U R
(2) 线圈的功率： P = R I 2
＋U－ I
Φ
S
f
N
N
S
一、直流电磁铁
＋U－
I
2. 电磁吸力
第5章 变压器
第5章 变压器
5.1 磁路 5.2 电磁铁 5.3 变压器的工作原理 5.4 变压器的基本结构 5.5 三相变压器 5.6 仪用互感器 5.7 自耦变压器 5.8 三绕组变压器 5.9 绕组的极性
5.1 磁路
5.1 磁场的基本物理量
1、磁感应强度B : 表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。
zz是漏磁阻抗是漏磁阻抗根据电磁感应定律根据电磁感应定律有效值有效值由于线圈电阻由于线圈电阻rr和感抗和感抗x或漏磁通或漏磁通较小其较小其电压降也较小与主磁电动势电压降也较小与主磁电动势e相比可忽略故有相比可忽略故有mm是是铁心中磁感应强度的最大值单位铁心中磁感应强度的最大值单位t是铁心截面积单位是铁心截面积单位m功率视在功率
课件5：5.4变压器
2
二、电压与匝数的关系 1．理想变压器 没有_能__量__损__失___的变压器． 2．电压与匝数的关系 原、n1副线圈的电压之比，等于两个线圈的_匝__数___之比，即：UU12＝ ___n_2__. 3．两类变压器 副线圈的电压比原线圈电压低的变压器叫_降__压___变压器；副线圈 的电压比原线圈电压高的变压器叫__升__压__变压器．
3
要点 1、理想变压器工作时的几个关系 1．电压关系： (1)UU12＝nn12 (2)推导：若理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，原线 圈两端加交变电压U1，副线圈输出电压为U2.
同理，有几组副线圈时，有Un11＝Un22＝Un32……
4
2．功率关系： (1)P1＝P2 (2)推导： 根据能量守恒定律，对于没有能量损失的理想变压器，输入功 率等于输出功率，即P入＝P出，只有一个副线圈时，P1＝P2， 存在多个副线圈时P1＝P2＋P3＋…
19
解析： 灯泡正常发光，可得 UA＝UB＝UC＝UD，所以 U2 ＝2U3.由变压器的电压比公式nn23＝UU23＝2UU33＝21，所以 n2＝2n3. 同理，灯泡正常发光，功率相等，即 PA＝PB＝PC＝PD.由 P＝I2R， 得 IA＝IB＝IC＝ID，即 I1＝I2＝I3.由 U1I1＝U2I2＋U3I3 得 n1I1＝ n2I2＋n3I3，即 n1＝n2＋n3＝2n3＋n3＝3n3，所以 n1∶n2∶n3＝3∶ 2∶1.
答案： B
20
题后反思：对于两个以上的副线圈的理想变压器，电压与匝数 成正比是成立的，而电流与匝数成反比的规律不成立．但在任 何情况下电流关系都可以根据原线圈的输入功率等于副线圈 的输出功率，即 P 入＝P 出求解．
21
课堂小结
二、电压与匝数的关系 1．理想变压器 没有_能__量__损__失___的变压器． 2．电压与匝数的关系 原、n1副线圈的电压之比，等于两个线圈的_匝__数___之比，即：UU12＝ ___n_2__. 3．两类变压器 副线圈的电压比原线圈电压低的变压器叫_降__压___变压器；副线圈 的电压比原线圈电压高的变压器叫__升__压__变压器．
3
要点 1、理想变压器工作时的几个关系 1．电压关系： (1)UU12＝nn12 (2)推导：若理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，原线 圈两端加交变电压U1，副线圈输出电压为U2.
同理，有几组副线圈时，有Un11＝Un22＝Un32……
4
2．功率关系： (1)P1＝P2 (2)推导： 根据能量守恒定律，对于没有能量损失的理想变压器，输入功 率等于输出功率，即P入＝P出，只有一个副线圈时，P1＝P2， 存在多个副线圈时P1＝P2＋P3＋…
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解析： 灯泡正常发光，可得 UA＝UB＝UC＝UD，所以 U2 ＝2U3.由变压器的电压比公式nn23＝UU23＝2UU33＝21，所以 n2＝2n3. 同理，灯泡正常发光，功率相等，即 PA＝PB＝PC＝PD.由 P＝I2R， 得 IA＝IB＝IC＝ID，即 I1＝I2＝I3.由 U1I1＝U2I2＋U3I3 得 n1I1＝ n2I2＋n3I3，即 n1＝n2＋n3＝2n3＋n3＝3n3，所以 n1∶n2∶n3＝3∶ 2∶1.
答案： B
20
题后反思：对于两个以上的副线圈的理想变压器，电压与匝数 成正比是成立的，而电流与匝数成反比的规律不成立．但在任 何情况下电流关系都可以根据原线圈的输入功率等于副线圈 的输出功率，即 P 入＝P 出求解．
21
课堂小结
人教版高中物理选修—第五章交变电流-变压器-ppt精品课件
从理论知识推导结论：
原、副线圈中产生的感应电动势
分别是：
E1=n1/ t E2=n2/ t
E1 n1 E2 n2
若不考虑原副线圈的内阻，则：
人教版高中物理选修3—2第五章交变 电流第4 节：变 压器( 共18张P PT)【P PT优秀 课件】 -精美 版
U1=E1 U2=E2
U1 n1 U 2 n2
转化。
变压器的工作原理------互感现象
变压器工作的基础是互感现象，电流通过原线圈时在 铁芯中激发的磁场不仅穿过原线圈，也同时穿过副线圈， 由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在 不断变化，变化的磁场在副线圈中产生 感应电动势。
Hale Waihona Puke 把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上， 一个线圈连到电源的两端：
电流互感器
使用时把原线圈与 电路串联，原线圈匝数 少于副线圈匝数
人教版高中物理选修3—2第五章交变 电流第4 节：变 压器( 共18张P PT)【P PT优秀 课件】 -精美 版
互感器的区分技巧
(1)电压互感器是降压变压器，据
U1 n1 U 2 n2
，知n1>n2。
电流互感器是升压变压器，据
I1 n2 I 2 n1
•
6.科学家在对 黄 化 豌 豆 幼苗 切 段 的 实 验研 究 中 发 现 ，低 浓 度 的 生 长素 促 进 细 胞 的伸 长 ， 但 生 长素 浓 度 增 高 到一 定 值 时 ， 就会 促 进 切 段 中乙 烯 的 合 成 ，而 乙 烯 含 量 的增 高 ， 反 过 来又 抑 制 了 生 长素 促 进 切 段 细胞 伸 长 的 作 用。
P入= P出 即: U2I2 = U1I1
I1 U2 n2 I2 U1 n1
原、副线圈中产生的感应电动势
分别是：
E1=n1/ t E2=n2/ t
E1 n1 E2 n2
若不考虑原副线圈的内阻，则：
人教版高中物理选修3—2第五章交变 电流第4 节：变 压器( 共18张P PT)【P PT优秀 课件】 -精美 版
U1=E1 U2=E2
U1 n1 U 2 n2
转化。
变压器的工作原理------互感现象
变压器工作的基础是互感现象，电流通过原线圈时在 铁芯中激发的磁场不仅穿过原线圈，也同时穿过副线圈， 由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在 不断变化，变化的磁场在副线圈中产生 感应电动势。
Hale Waihona Puke 把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上， 一个线圈连到电源的两端：
电流互感器
使用时把原线圈与 电路串联，原线圈匝数 少于副线圈匝数
人教版高中物理选修3—2第五章交变 电流第4 节：变 压器( 共18张P PT)【P PT优秀 课件】 -精美 版
互感器的区分技巧
(1)电压互感器是降压变压器，据
U1 n1 U 2 n2
，知n1>n2。
电流互感器是升压变压器，据
I1 n2 I 2 n1
•
6.科学家在对 黄 化 豌 豆 幼苗 切 段 的 实 验研 究 中 发 现 ，低 浓 度 的 生 长素 促 进 细 胞 的伸 长 ， 但 生 长素 浓 度 增 高 到一 定 值 时 ， 就会 促 进 切 段 中乙 烯 的 合 成 ，而 乙 烯 含 量 的增 高 ， 反 过 来又 抑 制 了 生 长素 促 进 切 段 细胞 伸 长 的 作 用。
P入= P出 即: U2I2 = U1I1
I1 U2 n2 I2 U1 n1
第五章变压器1
二、分类
按用途分：电力变压器和特种变压器。 按绕组数目分：单绕组（自耦）变压器、双绕组变压器、 三绕组变压器和多绕组变压器。 按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压器。 按铁心结构分：心式变压器和壳式变压器。 按调压方式分：无励磁调压变压器和有载调压变压器。 按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变压器和 充气式变压器。
电工学 第五章
三、 变压器的结构
变压器由铁心和绕组两个基本部分组成， 另 外还有油箱等辅助设备， 现分别介绍如下。
1． 铁心 铁心构成变压器的磁路部分。 变压器的铁心
大多用0.35～0.5 mm厚的硅钢片交错叠装而成， 叠装之前， 硅钢片上还需涂一层绝缘漆。 交错 叠装即将每层硅钢片的接缝错开， 这样可以减小 铁心中的磁滞和涡流损耗。 图5-2为几种常见铁 心的形状。
e1、 e2与Φ符合右手螺旋法则。
电工学 第五章
由于副边开路， 这时变压器的原边电路相当于一个 交流铁心线圈电路。其磁动势i10N1在铁心中产生主磁 通Φ， 主磁通Φ通过闭合铁心， 在原、 副绕组中分别 感应出电动势e1、 e2。 根据电磁感应定律可得
e1
N1
d dt
e2
N2
d dt
电工学 第五章
一般小容量变压器的绕组用高强度漆包线绕制而 成， 大容量变压器可用绝缘扁铜线或铝线绕制。 绕 组的形状有筒型和盘型两种， 如图5-3所示。 筒型绕 组又称同心式绕组， 原、 副绕组套在一起， 一般低 压绕组在里面， 高压绕组在外面， 这样排列可降低 绕组对铁心的绝缘要求。 盘型绕组又称交叠式绕组， 原、 副绕组分层交叠在一起。
i 10
i 20
u1
e1
N1 N2
e2
u 20
按用途分：电力变压器和特种变压器。 按绕组数目分：单绕组（自耦）变压器、双绕组变压器、 三绕组变压器和多绕组变压器。 按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压器。 按铁心结构分：心式变压器和壳式变压器。 按调压方式分：无励磁调压变压器和有载调压变压器。 按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变压器和 充气式变压器。
电工学 第五章
三、 变压器的结构
变压器由铁心和绕组两个基本部分组成， 另 外还有油箱等辅助设备， 现分别介绍如下。
1． 铁心 铁心构成变压器的磁路部分。 变压器的铁心
大多用0.35～0.5 mm厚的硅钢片交错叠装而成， 叠装之前， 硅钢片上还需涂一层绝缘漆。 交错 叠装即将每层硅钢片的接缝错开， 这样可以减小 铁心中的磁滞和涡流损耗。 图5-2为几种常见铁 心的形状。
e1、 e2与Φ符合右手螺旋法则。
电工学 第五章
由于副边开路， 这时变压器的原边电路相当于一个 交流铁心线圈电路。其磁动势i10N1在铁心中产生主磁 通Φ， 主磁通Φ通过闭合铁心， 在原、 副绕组中分别 感应出电动势e1、 e2。 根据电磁感应定律可得
e1
N1
d dt
e2
N2
d dt
电工学 第五章
一般小容量变压器的绕组用高强度漆包线绕制而 成， 大容量变压器可用绝缘扁铜线或铝线绕制。 绕 组的形状有筒型和盘型两种， 如图5-3所示。 筒型绕 组又称同心式绕组， 原、 副绕组套在一起， 一般低 压绕组在里面， 高压绕组在外面， 这样排列可降低 绕组对铁心的绝缘要求。 盘型绕组又称交叠式绕组， 原、 副绕组分层交叠在一起。
i 10
i 20
u1
e1
N1 N2
e2
u 20
变压器 课件
变压器
一、变压器的原理 1．变压器的构造
由闭合铁芯 和绕在铁芯上的两个线圈组成，如图 5-4-1 所示。
图 5-4-1
(1)原线圈：与 交流电源 连接的线圈，也叫初级线圈 。 (2)副线圈：与 负载 连接的线圈，也叫 次级线圈 。 2．变压器的工作原理 变压器工作的基础是 互感 现象，电流通过原线圈时 在铁芯中激发的磁场不仅穿过原线圈，也同时穿过 副 线圈， 由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在不断 变化，变化的磁场在副线圈中产生 感应电动势 。
理想变压器的动态变化
[典例] 如图 5-4-7 所示，理想变压
器的副线圈上通过输电线接有两个相同
的灯泡 L1 和 L2，输电线的等效电阻为 R。
图 5-4-7
开始时，开关 S 断开。当开关 S 接通时，以下说法中不正确
的是 A．副线圈两端 M、N 的输出电压减小
()
B．副线圈输电线等效电阻 R 上的电压增大
2．互感器 (1)电压互感器：如图 5-4-2 甲所示，原线圈并联在高压电路 中，副线圈接电压表。互感器将高电压变为低电压，通过电压表 测低电压，结合匝数比可计算出高压电路的电压。 (2)电流互感器：如图 5-4-2 乙所示，原线圈串联在待测大电 流电路中，副线圈接电流表。互感器将大电流变成小电流，通过 电流表测出小电流，结合匝数比可计算出大电流电路的电流。
3．作用
改变交变电流的 电压 。
二、电压与匝数的关系
1．理想变压器
没有 能量损失 的变压器，也是一个理想化模型。
2．电压与匝数的关系
理想变压器原、副线圈的电压之比，等于两个线圈的 匝数之
比，即：UU12＝
n1 n2
。
3．两类变压器 副线圈的电压比原线圈电压低的变压器叫降压 变压器； 副线圈的电压比原线圈电压高的变压器叫 升压 变压器。 三、两种互感器 1．电压互感器 把高电压变成低电压。它的原线圈 并联 在高压电路上， 副线圈接入交流电压表，如图 5-4-2 甲所示。
一、变压器的原理 1．变压器的构造
由闭合铁芯 和绕在铁芯上的两个线圈组成，如图 5-4-1 所示。
图 5-4-1
(1)原线圈：与 交流电源 连接的线圈，也叫初级线圈 。 (2)副线圈：与 负载 连接的线圈，也叫 次级线圈 。 2．变压器的工作原理 变压器工作的基础是 互感 现象，电流通过原线圈时 在铁芯中激发的磁场不仅穿过原线圈，也同时穿过 副 线圈， 由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在不断 变化，变化的磁场在副线圈中产生 感应电动势 。
理想变压器的动态变化
[典例] 如图 5-4-7 所示，理想变压
器的副线圈上通过输电线接有两个相同
的灯泡 L1 和 L2，输电线的等效电阻为 R。
图 5-4-7
开始时，开关 S 断开。当开关 S 接通时，以下说法中不正确
的是 A．副线圈两端 M、N 的输出电压减小
()
B．副线圈输电线等效电阻 R 上的电压增大
2．互感器 (1)电压互感器：如图 5-4-2 甲所示，原线圈并联在高压电路 中，副线圈接电压表。互感器将高电压变为低电压，通过电压表 测低电压，结合匝数比可计算出高压电路的电压。 (2)电流互感器：如图 5-4-2 乙所示，原线圈串联在待测大电 流电路中，副线圈接电流表。互感器将大电流变成小电流，通过 电流表测出小电流，结合匝数比可计算出大电流电路的电流。
3．作用
改变交变电流的 电压 。
二、电压与匝数的关系
1．理想变压器
没有 能量损失 的变压器，也是一个理想化模型。
2．电压与匝数的关系
理想变压器原、副线圈的电压之比，等于两个线圈的 匝数之
比，即：UU12＝
n1 n2
。
3．两类变压器 副线圈的电压比原线圈电压低的变压器叫降压 变压器； 副线圈的电压比原线圈电压高的变压器叫 升压 变压器。 三、两种互感器 1．电压互感器 把高电压变成低电压。它的原线圈 并联 在高压电路上， 副线圈接入交流电压表，如图 5-4-2 甲所示。
变压器 课件(人教版)
＝0.1 A，根据 I1∶I2＝n2∶n1 得 I1＝0.2 A.所以正确答案是 A.
答案 A
例3 如图5所示，理想变压器三个线圈的匝数之比为 n1∶n2∶n3＝10∶5∶1，其中n1接到220 V的交流电源上， n2和n3分别与电阻R2、R3组成闭合回路. 已知通过电阻R3的电流I3＝2 A，电阻 R2＝110 Ω，求通过电阻R2的电流I2和 通过原线圈的电流I1.
一、变压器的原理 1.变压器的结构：如图1所示，为变压器的示意图和在电路 图中的符号.
图1
(1)变压器的构造：闭合铁芯、原线圈(匝数用n1表示)、副 线圈(匝数用n2表示).输入电压是U1，输出电压是U2，两个 线圈都绕在 闭合铁芯上. (2)原线圈：与交流电源相连接的线圈，又叫做 初级线圈 . (3)副线圈：与负载相连的另一个线圈，又叫做 次级线圈 .
外壳和副线圈应接地.
(3)作用：将高电压变为低电压，
通过测量低电压，计算出高压电
图7
路的电压.
3.电流互感器 (1)构造：小型升压变压器，如图乙所示. (2)接法：原线圈串联在被测电路中，副线圈接电流表.为了 安全，外壳和副线圈应接地. (3)作用：将大电流变成小电流，通过测量小电流，计算出 被测电路中的大电流.
图5
解析 由变压器原、副线圈电压比等于其匝数比可得，加在
R2 上的电压
U2＝nn21 U1＝150×220 V＝110 V 通过电阻 R2 的电流 I2＝UR22＝111100 A＝1 A 加在 R3 上的电压 U3＝nn31 U1＝110×220 V＝22 V
根据输出功率等于输入功率得：U1I1＝U2I2＋U3I3 代入数据解得通过原线圈的电流为：I1＝0.7 A. 答案 1 A 0.7 A
答案 A
例3 如图5所示，理想变压器三个线圈的匝数之比为 n1∶n2∶n3＝10∶5∶1，其中n1接到220 V的交流电源上， n2和n3分别与电阻R2、R3组成闭合回路. 已知通过电阻R3的电流I3＝2 A，电阻 R2＝110 Ω，求通过电阻R2的电流I2和 通过原线圈的电流I1.
一、变压器的原理 1.变压器的结构：如图1所示，为变压器的示意图和在电路 图中的符号.
图1
(1)变压器的构造：闭合铁芯、原线圈(匝数用n1表示)、副 线圈(匝数用n2表示).输入电压是U1，输出电压是U2，两个 线圈都绕在 闭合铁芯上. (2)原线圈：与交流电源相连接的线圈，又叫做 初级线圈 . (3)副线圈：与负载相连的另一个线圈，又叫做 次级线圈 .
外壳和副线圈应接地.
(3)作用：将高电压变为低电压，
通过测量低电压，计算出高压电
图7
路的电压.
3.电流互感器 (1)构造：小型升压变压器，如图乙所示. (2)接法：原线圈串联在被测电路中，副线圈接电流表.为了 安全，外壳和副线圈应接地. (3)作用：将大电流变成小电流，通过测量小电流，计算出 被测电路中的大电流.
图5
解析 由变压器原、副线圈电压比等于其匝数比可得，加在
R2 上的电压
U2＝nn21 U1＝150×220 V＝110 V 通过电阻 R2 的电流 I2＝UR22＝111100 A＝1 A 加在 R3 上的电压 U3＝nn31 U1＝110×220 V＝22 V
根据输出功率等于输入功率得：U1I1＝U2I2＋U3I3 代入数据解得通过原线圈的电流为：I1＝0.7 A. 答案 1 A 0.7 A
电工学 唐介 第5章 思考题及习题 解答 答案
U 4.44 f N
即 Φm 的与磁路的几何尺寸无关。如果是直流铁心线圈， 磁路（铁心）的长度增加一倍，在相同的磁通势作用下，
由于磁阻增加了，主磁通就要减小。
返 回分析与思考题集 上一题 下一题
第5章 变 压 器
5.2 (3) 两个匝数相同（N1= N2 ）的铁心线圈分别接 到电压相等（U1= U2）而频率不同（f1＞f2）的两个交流电 源上时，试分析两个线圈中的主磁通 Φ1m 和 Φ2m 的相对 大小（分析时可忽略线圈的漏阻抗）。
只有满载时一次绕组铜损耗的 0.032 = 0.0009，故空载时的
返 回练习题题集 上一题
下一页 下一题
第5章 变 压 器
铜损耗可以忽略不计。而铁损耗是不变损耗，空载与满载
时铁损耗相同。故可以认为空载损耗等于铁损耗，即
P0 = PFe，因此求得：
cos0
=
P0 U1N I0
【答】 一般来说不可以。因为这时高压绕阻的视在功 率可能超过了其容量。
返 回分析与思考题集 上一题 下一题
第5章 变 压 器
5.6 (1) 三相变压器一、二次绕组的匝数比为
N1 N2
=
10。
分别求该变压器在 Y,y、Y,d、D,d 和 D,y 接法时一、二次
绕组的线电压的比例。
【答】 Y,y 接法时：
第5章 变 压 器
5.4 (5) 例 5.4.4 中的变压器，当负载变化使得变压器 的电流为额定电流的 0.8 倍时，其铁损耗 PFe 和铜损耗 PCu 应为下述几种情况总的哪一种？ (a) PFe 和 PCu 均不变； (b) PFe = 300×0.8 W、PCu = 400 ×0.8 W ； (c) PFe = 300×0.8 W、PCu 不变； (d) PFe 不变、
电工学第5章-课件
20～25
迅速麻痹，不能摆脱电源，剧痛， 呼吸困难
痉挛
50～80
呼吸器官麻痹，心脏开始振颤
肌痛感觉强烈，触电部位肌肉痉挛，呼吸困 难
90～100
呼吸困难，持续3秒左右心脏停跳 呼吸器官麻痹
第五章 供电及用电
2、安全电压
作用于人体的电压低于一定数值时，在短时间内，电压对人体 不会造成严重的伤害事故，称这种电压为安全电压。
适用于1000V以 下中性点不接地电网 和1000V以上任何形 式的电网。
在1000V以下的中性 点直接接地系统中 ， 不采取接地作为保护 措施。
图5-8 保护接地原理 第五章 供电及用电
2、保护接零
将电气设备的外壳与系统的零线相接。
保护接零后电气设备的一相 因绝缘损坏而碰壳时，电流通过 零线构成回路，由于零线阻抗很 小，致使短路电流I k很大， 立 即将熔丝熔断，或使其他保护电 器动作，迅速切断电源，排除触 电危险。
跨步电压触电
接触电压触电： 人体与电气设备的带电外壳接触而引起的触电。
静电触电：人体带有静电后，再接触其他金属体，很容易形成 静电放电（电击）。虽然电压很高，但放电电流不大，且放电 持续时间极短，所以一般不会给人带来太大的危险。
第五章 供电及用电
二、防止触电的技术措施
1、保护接地
将电气设备的金 属外壳与大地可靠连 接。
电工学第5章
精品jing
本 习 ➢ 了解电能的产生、传输与分 配,熟悉电力系统的结构
章 要 ➢ 掌握安全用电的意义和方法 学 点 ➢ 了解节约用电的意义和措施
➢ 了解电能转换技术及应用
第五章 供电及用电
5-1 电能的产生、传输与分配
第五章 供电及用电
高中物理第5章4变压器课件选修32高二选修32物理课件
12/13/2021
第二页，共四十九页。
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自主预习 探新知
12/13/2021
第三页，共四十九页。
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一、变压器的原理 1．变压器的构造 由 闭合(bìhé)铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，如图所示．
12/13/2021
第四页，共四十九页。
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(1)原线圈：与 交流电源 连接的线圈，也叫 初级线圈 ． (2)副线圈：与 负载 连接的线圈，也叫 次级线圈 ． 2．原理：互感 现象是变压器的工作基础．原线圈中电流的大小、 方向不断变化，在铁芯中激发的 磁场 也不断变化，变化的磁场在副 线圈中产生 感应电动势 ． 3．作用：改变交变电流的电压(d，iàn不yā) 改变交变电流的周期(和zhōu频qī)率(．pínlǜ)
2．变压器只能改变交流电压，不能改变直流电压；而分压器 既可改变交流电压，也可改变直流电压．
3．变压器可以使交流电压升高或降低；而分压器不能使电压 升高．
12/13/2021
第三十三页，共四十九页。
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4．对于理想变压器，电压与线圈匝数成正比，即Uab∶Ucd＝ n1∶n2；而对于分压器，电压与电阻成正比，即Uef∶Ugh＝Ref∶Rgh.
12/13/2021
第三十页，共四十九页。
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BD
[由于U1保持不变，由
U1 U2
＝
n1 n2
可知，副线圈的输出电压U2
不变，B正确；P向下滑动时，灯泡L两端的电压为U2，保持不变，
灯泡的亮度不变，A错误；P向上滑动时，滑动变阻器接入电路的电
阻变小，副线圈电路的总电阻R总变小，根据P2＝
U22 R总
第十二页，共四十九页。
电子课件-《电工学(第五版)》-A02-9025 §5-1
第五章 变压器与交流异步电动机
钳形电流表
常用的钳形电流表就是一种电流互感器。
指针式
数字式
自耦变压器
符号
第五章 变压器与交流异步电动机
普通自耦变压器的一次绕组和二次绕组是分开的， 称为双绕组变压器。
如果把整个绕组作为一次绕组，二次绕组只取线圈 的一部分，就成为降压自耦变压器。
自耦变压器的优点是结构简单，节省材料。但由于一 次侧与二次侧不仅通过磁路耦合，而且电路也直接相通， 为了保证安全，必须加强绝缘。
第五章 变压器与交流异步电动机 变压器变换阻抗提高输出功率
变压器的变换阻抗特性常用于电子电路中的阻 抗匹配，使负载获得最大功率。
第五章 变压器与交流异步电动机
四、常用变压器 1．三相变压器
三相干式变压器 三相油浸式变压器
三相变压器示意图 电路符号
第五章 变压器与交流异步电动机 2．自耦变压器
原理图
第五章 变压器与交流异步电动机
3．变换阻抗原理
把带负载的变Biblioteka 器（图中阴影部分）看成 是一个新的负载，并用 RL’表示。忽略变压器的 损耗，应有
RL'
( N1 N2
)2 RL
上式表明，在变压器二次侧接上负载 R，'L 就相当于在 电源上直接接上一个 R'L的负载。也就是说，R'L 是RL在变压 器一次侧中的交流等效电阻。
第五章 变压器与交流异步电动机
§5-1变压器的作用、构造和工作原理
高压包
电力变压器
电视机中的高压包
变压器
电动车充电器
第五章 变压器与交流异步电动机
一、变压器的作用
变压器的主要功能是改变交流电压的大小 ，此外还有改 变电流、变换阻抗等作用。
高中物理第五章第4节变压器课件选修32高二选修32物理课件
12/12/2021
探究思考 如果将变压器的原线圈接到直流电源上，在副 线圈上还能输出电压吗？ 提示：不能．变压器的工作原理是互感现象，在原线圈上接直 流电源，在铁芯中不会形成变化的磁场，所以在副线圈上不会 有感应电动势产生．
12/12/2021
理想变压器的原理和基本规律的应用
如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比 n1∶n2＝
12/12/2021
(3)电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比nn12一定，且输入电 压 U1 确定时，副线圈中的输出电流 I2 决定原线圈中的电流 I1， 即 I1＝nn2I12.
12/12/2021
2．对理想变压器进行动态分析的两种常见情况： (1)原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变 化的情况，进行动态分析的顺序是 R→I2→P 出→P 入→I1. (2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情 况，进行动态分析的顺序是 n1、n2→U2→I2→P 出→P 入→I1.
12/12/2021
自耦变压器和互感器 1．自耦变压器 铁芯上只绕有一个线圈，如果把整个线圈作为原线圈，副线圈 只取线圈的一部分，就可以降低电压，反之则可以升高电压， 如图所示．
12/12/2021
2．互感器 交流电压表和交流电流表都有一定的量度范围，不能直接测量 高电压和大电流． 互感器是利用变压器的原理来测量高电压或大电流的仪器． (1)电压互感器：实质是降压变压器，可以把高电压变成低电 压．(如图甲所示)
12/12/2021
(2)电流互感器：实质是升压变压器，可以把大电流变成小电 流．(如图乙所示)
12/12/2021
(多选)如图甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线
图，下列说法中正确的是(
探究思考 如果将变压器的原线圈接到直流电源上，在副 线圈上还能输出电压吗？ 提示：不能．变压器的工作原理是互感现象，在原线圈上接直 流电源，在铁芯中不会形成变化的磁场，所以在副线圈上不会 有感应电动势产生．
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理想变压器的原理和基本规律的应用
如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比 n1∶n2＝
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(3)电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比nn12一定，且输入电 压 U1 确定时，副线圈中的输出电流 I2 决定原线圈中的电流 I1， 即 I1＝nn2I12.
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2．对理想变压器进行动态分析的两种常见情况： (1)原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变 化的情况，进行动态分析的顺序是 R→I2→P 出→P 入→I1. (2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情 况，进行动态分析的顺序是 n1、n2→U2→I2→P 出→P 入→I1.
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自耦变压器和互感器 1．自耦变压器 铁芯上只绕有一个线圈，如果把整个线圈作为原线圈，副线圈 只取线圈的一部分，就可以降低电压，反之则可以升高电压， 如图所示．
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2．互感器 交流电压表和交流电流表都有一定的量度范围，不能直接测量 高电压和大电流． 互感器是利用变压器的原理来测量高电压或大电流的仪器． (1)电压互感器：实质是降压变压器，可以把高电压变成低电 压．(如图甲所示)
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(2)电流互感器：实质是升压变压器，可以把大电流变成小电 流．(如图乙所示)
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(多选)如图甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线
图，下列说法中正确的是(
高二物理选修32第五章：5.4变压器
高二物理选修32第五章：5.4变压器第 2 页第 3 页第 4 页说,忽略内阻的情况下,这个感应电动势就等于它两端的输出电压U 22.变压器是用来改变电压的,在没有能量损失的情况下,输入功率应等于输出功率.这一关系对于任何理想变压器都是适用的.压器.副线圈有两个,由于每个副线圈两端所接负载不同,电流有可能不同,设为I 2、I 3，两端电压分别为U 2、U 3。
它们满足： I 1U 1=I 2U 2+I 3U 3 或n 1I 1=n 2I 2+n 3I 3这种变压器的电压关系仍然满足：21U U =21n n ， 3131n n U U3．由能量守恒定律可知，当副线圈中的电流增大时，原线圈中的电流也随之增大，当副线圈中的电流减小时，原线圈中的电流也随之减小。
4、U 、I 、P 的决定关系一个确定的变压器，输出电压U 2由输入电压U 1决定 输入功率P 1由输出功率P 2决定，用多少电能就输入多少电能c b a U n U U n n第 5 页若副线圈空载，输出电流为零，输出功率为零，则输入电流为零，输入功率也为零5、负载发生变化引起变压器电压、电流变化的判断方法（1）先要由U 1/U 2=n 1/n 2，判断U 2变化情况（2）判断负载电阻变大或变小（3）由欧姆定律确定副线圈中的电流I 2的变化情况（4）最后由P 入=P 出判断原线圈中电流I 1的变化情况三、例题解析：1.如图所示为理想变压器，它的初级线圈接在交流电源上，次级线圈接有一个标有“12V ，100W ”的灯泡，已知变压器原、副线圈的匝数比为18:1,那么小灯泡正常工作时,图中的电压表的读数为_________,电流表的读数为_________A四、同步练习:1.关于理想变压器在使用时的下列说法正确的是( )A VA.原线圈输入的电压,随着副线圈中的输出电流的增大而增大B.原线圈中输入的电流,随着副线圈中的输出电流的增大而增大C.当副线圈空载时,原线圈中无电流D.当副线圈空载时,原线圈中无电压2.用理想变压器给负载供电,变压器输入电压一定时,在下列办法中可以使变压器的输入功率增加的是( )A.增大负载电阻的阻值,而原、副线圈的匝数保持不变B.减小负载电阻的阻值，而原、副线圈的匝数保持不变C.增加副线圈的匝数，而原线圈的匝数和负载电阻保持不变D.增加原线圈的匝数，而副线圈的匝数和负载电阻保持不变3．一个理想变压器，原线圈匝数为1400匝，副线圈为700匝，在副线圈的输出端接有电阻R，下第 6 页第 7 页面说法正确的有 （ ）A.输入、输出功率之比为P 1：P 2=2：1B.原、副线圈两端电压之比U 1：U 2=2：1C.原、副线圈的电流之比为I 1：I 2=2：1D.原、副线圈的电流频率之比为f 1：f 2=2：14．如图所示，一台理想变压器的原线圈和副线圈匝数比为n 1：n 2=1:2,原线圈接交流电压220V ,Q 为保险丝,其允许通过电流不超过2A,R 为负载电阻,变压器正常工作时,R 的阻值A.大于220ΩB.大于440ΩC.不小于220ΩD.不小于440Ω5.一台理想变压器,原线圈匝数为n 1,两副线圈的匝数为n 2和n 3 原线圈电压为U 1,两副线圈的电压分别为U 2和U 3,电流分别为I 1、I 2和I 3，下面的结论正确的是 （ ）A ．U 1:U 2=n 1:n 2,U 2:U 3=n 2:n 3 B.n 1I 1=n 2I 2+n 3I 3C. I 1:I 2=n 2;n 1,I 1:I 3=n 3:n 1D.I 1U 1=I 2U 2+I 3U 36．钳形电流表的外形和结构如图n 1 Q R n 图（a ） A铁图（b ）第 8 页 （a ）所示。
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真空中的磁导率： 0 = 4×10－7 H / m
电工学第5章变压器
4
第 5
章 二、物质的磁性能
变 自然界的物质按磁导率分类： 压 非磁性物质、磁性物质。 器 非磁性物质：
≈0（ 为常数）
(1) 顺磁物质
例如变压器油和空气： 略大于 0 。
(2) 反磁物质
例如铜和铋： 略小于 0 。
磁性物质的磁性能主要有以下三点。
c Ac
0 A0
=(
lc
c Ac
＋
l0
0 A0
)
器
= (Rmc＋Rm0) = Rm
Rm = Rmc＋Rm0 =
lc
c Ac
＋
l0
0 A0
不是常数
※ Rmc、Rm0、Rm—— 铁心、空气隙、磁路的磁阻。
右边 = ∑I = N I 或 ∑I = F （磁通势）
磁路欧姆定律: Rm = F 或
=
F Rm
12
N S
电工学第5章变压器
13
第 5
章 二、交流电磁铁
变 1. 交流铁心线圈电路
压 器
u → i →Ni → →e
=－N
d
dt
→e
=－N
d
dt
=－L
di dt
(1) 电压与电流关系
＋u－
设 = m sin t
则 e =－N m cos t = N m sin(t－90o)
Em = N m = 2 f N m
15
第
5 章
忽略漏阻抗，有
U =－E
变 压
则
m=
U 4.44 f N
器
当 U 、f 一定时， m 基本不变。
(2) 功率
视在功率: 无功功率: 有功功率:
S = UI
铜损耗
Q = S sin
铁损耗
P = S cos
= PCu＋PFe = RI2 +( Ph＋Pe )
磁滞损耗 涡流损耗
电工学第5章变压器
流为1 A；加上 110 V 交流电压时，电流为 2 A，消耗的
变 压
功率为 88 W。求后一种情况下线圈的铜损耗、铁损耗和
器 功率因数。
[解] 由直流电压和电流求得线圈的电阻为
R=
U I
=
12 1
= 12
由交流电流求得线圈的铜损耗为
PCu = RI2 = 12×22 W = 48 W 由有功功率和铜损耗求得线圈的铁损耗为
i
e
Φ
f
电工学第5章变压器
14
第
5
章
E = 4.44 f N m
变 压
E =－j4.44 f NΦm
器 漏磁通磁路对应的电感
L =
N
i
＋u－ i
－e ＋ Φ
漏感抗（漏电抗）
X =ωL = 2 f L U = UR－E －E
=－E＋j LI＋RI
漏阻抗
=－E＋(R＋j L ) I =－E＋Z I
电工学第5章变压器
第 5
章 磁滞损耗 Ph 变 涡流损耗 Pe 压 铁损耗使铁心发热。 器 减小铁损耗的方法
① 使用软磁材料减小Ph ； ② 增大铁心的电阻率，
减小涡流及其损耗 ；
③用很薄的硅钢片叠成铁心，
减小涡流及其损耗 。
16
Φ
(a) Φ
(b)
电工学第5章变压器
第 5
章 2. 电磁吸力
变 (1) 变化 → f 变化
电工技术
第5章 变 压 器
5.1 磁 路 5.2 电磁铁 5.3 变压器的工作原理 5.4 变压器的基本结构 5.5 三相变压器 *5.6 仪用互感器 *5.7 自耦变压器 *5.8 三绕组变压器 *5.9 绕组的极性
返回主电页工学第5章1 变压下器一章
2
第
5 章
5.1 磁 路
变 压
一、磁场的基本物理量
电工学第5章变压器
10
第
5
章 磁路中的气隙的影响
变
因为 1 ＞＞ 0 ，所以 Rm0 ＞＞ Rm1
压 当F 一定时， 因 Rm0 的存在，使 大大减小。
器 若要保持 一定，则需增大磁通势 F 。
电工学第5章变压器
第
5 章
5.2 电 磁 铁
变 压
电磁铁的常见结构形式
器
衔铁
铁心
铁心
励磁 线圈
铁心
器 磁场是由电流产生的，磁场用磁感线描述。
1. 磁通
磁场中穿过某一截面积 A 的磁感线数。
单位：韦[伯]（Wb）。
2. 磁感应强度 B
描述介质中的实际磁场强弱和方向。
B 是一个矢量，其方向为磁场的方向
大小：
B
=
A
—— 磁通密度
单位：特斯拉 (T)，1 T = 1 Wb/m2
电工学第5章变压器
3
第
功率因数为
PFe = P－PCu = (88 －48) W = 40 W
励磁 线圈
衔铁
励磁 线圈
衔铁
电磁铁的种类： 直流电磁铁、交流电磁铁。
11
铁心
励磁 线圈
衔铁
电工学第5章变压器
第
5 章
一、直流电磁铁
变 1. 直流铁心线圈电路
压 U→I→NI→
器
(1) 电压与电流的关系
＋U－ I
Φ
I=
U R
S
f
N
(2) 线圈的功率： P = R I 2
2. 电磁吸力
衔铁吸合后→磁阻 I 不变 → f
第 5
章 三、磁路欧姆定律
变 压 器
铁心中： Bc =
Ac
Hc =
Bc
c
=
1 Ac
气隙中： B0 =
A0
H0 =
B0
0
=
0 A0
根据全电流定律：
∮H dl = ∑I
8
Φ
I ＋
U －
c Ac lc
0
A0 l0
电工学第5章变压器
9
第
5
章 左边 = H1 l1＋H0 l0
变 压
=
lc ＋ l0
5 章
3. 磁场强度 H
变 压
H 是进行磁场计算引进的辅助物理量。 H 是一个矢量，其方向 B 与相同。
器 H 与 B 的区别：
(1) H ∝I，与介质的性质无关。
(2) B 与电流的大小和介质的性质均有关。
单位：安/米（A / m）。
4. 磁导率
是用来表示媒质导磁能力的物理量。
=
B H
（H / m）
f
压 器
电磁吸力用平均值衡量。 fm
m 不变 → fm 不变。
f
(2) 衔铁吸合后→磁阻
m 不变
O
磁通势 →励磁电流
起动电流 工作电流。
3. 结构特点 (1) 铁心和衔铁用硅钢片叠成。 (2) 加短路环消除衔铁的振动。
17
平均吸力
t
电工学第5章变压器
18
第
5
章
[例5.2.1] 一铁心线圈组
漏磁通
电工学第5章变压器
第 5
章 2. 磁饱和性
变B 压 器
O
H
初始磁化曲线
3. 磁滞性
6
矫顽 磁力
剩磁 B Br
－Hm －Hc
O
Hc
－Br
H Hm
磁滞回线
B
基本磁
O
H 化曲线
电工学第5章变压器
7
第 5
章 磁性物质的分类： 硬磁物质、软磁物质、矩磁物质。
变
压 铸铁和硅钢的磁化曲线
器
电工学第5章变压器
电工学第5章变压器
5
第
5
章 1. 高导磁性
变 压
0 ，r 1
常用磁性材料的磁导率
器
铸钢： ≈1 000 0
硅钢片：≈(6 000 ~ 7 000) 0
坡莫合金： ≈(20 000 ~ 200 000) 0 铁心 主磁通
磁性物质的高导磁性
被广泛应用于变压器 和电机中。
i ＋ u
※ 主磁通 漏磁通。 －