电路基础3第10章 磁路和变压器
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《电学基础》第三章 磁路及电磁器件
下面，在理想情况下（暂不计其他能量损耗），讨论 变压器的电压变换、电流变换及阻抗变换。
（1） 电压变换
（2） 电流变换 （3） 阻抗变换
（4） 变压器的频率特性
（5） 变压器的损耗与效率
二、特殊变压器
1．自耦变压器 图3-2-3所示的是一种自耦 变压器，其结构特点是二次绕 组是一次绕组的一部分，一次、 二次绕组电压之比和电流之比 是 U1/U2=N1/N2=K I1/I2=N1/N2=1/K
●操作规范：在使用电流互感器时，二次绕组电路是不允许断开的， 这点和普通变压器不一样。
●进一步：变压器绕组是有极性的，在连接时应充分注意。 如图3-2-7（a）所示电流从1端和3端流入（或流出）时，产生的磁 通的方向相同，两个绕组中的感应电动势的极性也相同，l和3两端称为 同极性端，标以记号“●”。当然，2和4两端也是同极性端。
此外，使用电流互感器也是为了使测量仪表与高压电路隔开，以保证 人身与设备的安全。 电流互感器的接线图及其符号如图3-2-5所示。一次绕组的匝数很少 （只有一匝或几匝），它串联在被测电路中。二次绕组的匝数较多，它与 电流表或其他仪表及继电器的电流线圈相连接。利用电流互感器可将大电 流变换成小电流。通常电流互感器二次绕组的额定电流都规定为5A或1A。 ●提示：测流钳是电流互感器的一种变形。它的铁心如同一个钳子， 用弹簧压紧。测量时将钳压开而引入被测导线。这时该导线就是一次绕组， 二次绕组绕在铁心上并与电流表接通。利用测流钳可以随时随地测量线路 中的电流，不必像普通电流互感器那样必须固定在一处或者在测量时要断 开电路而将一次绕组串接进去。测流钳的原理图见图3-2-6。
3．电磁力在汽车上的应用 如图3-1-6所示，为汽车上装用的动磁式电流表的结构图，黄铜 导电板固定在绝缘底板上。
电工基础四：磁路与变压器
（2）硬磁材料：
磁滞回线较宽，比 如碳钢等。
一般用来制造永久 磁铁。
（3）矩磁材料：
磁滞回线接近矩形， 比如铁氧体材料。一 般用于计算机或控制 系统中的记忆元件。
B
B
B
H
H
H
§3 磁路及磁路的基本定律
1 磁路
i
u
s
： 主磁通 s ：漏磁通 i ：励磁电流
在铁芯线圈中，铁芯是由高导磁率的材料作成的。当线圈通有电流时，磁通的绝大部分通过铁
磁导率的单位
亨/米（H/m）
一般将其它任意一种物质的磁导率与真空的磁导率 0作比较，定义
r= /0
r 称为相对磁导率
自然界的物质按磁导 率的大小，分为磁性 材料和非磁性材料。
非磁性材料：≈0 、r≈ 1 磁性材料： >>0 、r >>1
4 磁场强度H
磁场强度H是计算磁场时所引用的一个物理量，它也 是一个矢量。
§6 电磁铁
电磁铁是自动控制系统中广泛应用的一种执行元件。它是利用 通电的铁心线圈产生电磁吸力吸引衔铁，使衔铁运动而作功。
电磁
铁的结构 型式很多， 但都由铁 心、线圈 和衔铁三 部分组成， 它们的工 作原理也 都相同。
衔铁 线圈 铁心
电磁铁按励磁电流的不同分直流电磁铁和交流电磁铁两类。
1 直流电磁铁 直流电磁铁的电磁吸力为：
（1）当铁芯材料为铸铁时，
由磁化曲线可查得： I
Hl
9000 0.45
13.（5 A）
B=0.9T→H=9000A/m N
300
（2）当铁芯材料为硅钢片时，
由磁化曲线可查得： I
Hl
260
0.45
磁路与变压器
5
2. 磁通 磁通是磁感应强度矢量的通量，是指穿过某一截面S的磁力 线条数，用Φ表示，单位是Wb，称为韦伯。在均匀磁场中，各 点磁感应强度大小相等，方向相同。当所取截面S与磁力线方向 垂直时，有
Φ BS 或 B Φ
(7.2)
S
从式(7.2)可看出，B也可理解为单位截面上的磁通， 即穿 过单位截面的磁力线条数，故又称为磁通密度，简称磁密。
第二定律。
23
4. 磁路的计算 在进行磁路计算时，首先要注意几个问题。 1) 主磁通与漏磁通 主磁通又称为工作磁通，即工作所要求的闭合磁路的磁 通，如图7.7中的Φ即为主磁通。 漏磁通是不按所需的工作路径闭合的磁通，如图7.7中的 Φσ所示。漏磁通很小，一般只有工作磁通的千分之几，因而 常可忽略不计。
15
图7.4 不同材料的磁滞回线 (a) 永磁材料；(b) 软磁材料；(c) 矩磁材料
16
7.2 磁路计算的基本定律
1. 安培环路定律 任何磁场都是由电流产生的，磁路中的磁场也不例外。安 培环路定律说明了产生磁场的电流与所产生的磁场强度之间的 定量关系，它表述为：在磁场中沿任何闭合回路的磁场强度H的 线积分等于通过闭合回路内各电流的代数和。用数学式表示为
磁通为Φ2和Φ3，则根据物理学中磁通连续性原理可知：
Φ1=Φ2+Φ3
或
Φ1－Φ2－Φ3=0
推广到一般情况，对任意闭合面的总磁通有：
∑Φk=0 这一关系与电路中的基尔霍夫第一定律相对应，可称为磁路
的基尔霍夫第一定律。
另外，若在图7.6所示的磁路中，任取一闭合磁路 ABCDA，其中：CDA段平均长度为L1，AC段平均长度为L2， ABC段平均长度为L3。则根据全电流定律得到
36
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。
《电工电子技术》——磁路与变压器
已制成的变压器、互感器等，通常都无法从外观上看出 绕组的绕向，如果使用时需要知道它的同名端，可通过实验 方法测定同名端。
直流电感法
交流感应法
3.4 特殊变压器
3.4.1 自耦变压器
若变压器的原、副绕组有一部分是共用的，这类的变 压器叫自耦变压器。自耦变压器的原、副绕组之间既有磁 的耦合，又有电的联系。
在实际工作中可以选用不同匝数比的变压器，将负载阻抗变换 为所需要的阻抗值。在电子线路中常利用变压器的这种阻抗变 换作用实现阻抗匹配。
4. 变压器的外特性、损耗和效率 （1）变压器的外特性
当原绕组上外加电压和副绕组的负载功率因数cosφ2不变 时，副边端电压U2随负载电流I2变化的规律，称为变压器 的外特性。 从图中可看出，负载性质和功率因数不同时，从空载(I2=0) 到满载(I2=I2N)，变压器副边电压U2变化的趋势和程度是 不同的。，我们用副边电压变化率(或称电压调整率)来表示。 副边电压变化率ΔU(％)规定为：当原边接在额定电压和额 定频率的交流电源上，副边开路电压U2N和在指定的功率 因数下副边输出额定电流时的副边电压U2的算术差与副边 额定电压U2N的百分比值，即
r 0
4. 磁场强度H 同一通电线圈内的磁场强弱（用磁感应强度B来表征）， 不仅与所同电流的大小有关，而且与线圈内磁场介质的导磁性 能有关。
在通电线圈中，H这个单位只与电流的大小有关，而与线圈 中被磁化的物质，即与物质的磁导率μ无关。但通电线圈中的磁 感应强度B的大小却与线圈中被磁化的物质的磁导率μ有关。H 的大小由B与μ的比值决定，即磁场强度为
2.额定电流
额定电流是根据变压器允许温升而规定的电流值，以 安或千安为单位，变压器的额定电流有原边额定电流I1N和 副边额定电流I2N。
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
第五章磁路与变压器
A*
A*
X
X
a* x
a x*
i
F1
A •
Xi a
• x
F2
A •
X a•
x
i
F1
A •
Xi a
x 同名端
•
F2
A •
X a
x•
同名端
二、线圈的接法 电器使用时两种电压（220V/110V）的切换：
1
*
3
*
2
4
220V： 联结 2 －3
110V： 联结 1 －3，2 －4
两种接法下线圈工作情况的分析
220V：联结 2 －3
i
1 10 *
N
3
U 220
*
2
N
4
励磁
i10
2
N
Φ m
U220 4.44 f (2N )Φm
Φ m
U 220
4.44 f 2N
220V：联结 2 －3
Φ m
U 220
4.44 f 2N
110V：联结 1 －3，2 －4
i10 1
*
1,3
3
U 110
*
2
2,4
4
U110 4.44 f (N )Φm
按绕组数分: 双绕组、多绕组及自耦变压器。
二. 构造
变压器铁心: 硅钢片叠压而成。 变压器绕组: 高强度漆包线绕制而成。 其它部件: 油箱、冷却装置、保护装置等。
线圈 铁心
铁心
壳式变压器
线圈 心式变压器
单相变压器的基本结构
i1 Φ
u1
铁芯
i2
u2 RL
原边 绕组
副边 绕组
练习题_磁路和变压器_电机学课件_汤蕴璆(第三版)
1.70
· 2 10.95 I’
·2 U’
' I1 I 2 53.43 36.8 53.43143.2 A
.
.
' ' ' U 1 I 1 [( R1 R 2 ) j ( X 1 X 2 )] U 2
.
.
53 .43 143 .2[( 2 .19 1 .70 ) j (15 .4 10 .95 )] 21271 .9 177 .2 V
2
电机学习题课
Electric Machinery
1-8 如图所示铁心线圈，线圈A为100匝，通入电流1.5A，线 圈B为50匝，通入电流1.0A，铁心截面积均匀，求PQ两点间 的磁位降。 方法一：由题可知，
F1 N 1i1 100 1 . 5 150 （ A） F 2 N 2 i 2 50 1 50 （ A）
电机学习题课
磁路和变压器
刘航航
2009年11月6日
电机学习题课
Electric Machinery
1-2 磁路的基本定律有哪几条？当铁心磁路上有几个磁动势 同时作用时，磁路计算能否用叠加原理，为什么？
磁路的基本定律磁路的欧姆定律、基尔霍夫第一定律和基尔霍夫第 二定律。 当铁心磁路上有几个磁动势同时作用时，分为两种情况考虑。当铁 心不饱和时，可以采用叠加原理。当铁心饱和时，磁化曲线不再是 一条直线，磁导率是变化的，H和B呈非线性关系，故不能采用叠加 原理。 注意：仍满足基尔霍夫第二定律
R k* cos 2 X k* sin 2 0，则 u 为负，即负载时的二
12
电机学习题课
2 17
Electric Machinery
第10章 《变压器》检测题
第十章 《变压器和三相电动机》复习题班级 姓名 成绩1、填空题（每题1分，共30分）1、变压器是利用工作的电磁装置，它的文字符号是。
2、变压器除了可以变换电压之外，还可以变换、变换和改变。
3、变压器主要由和两部分组成。
4、为了减小涡流和磁滞损耗，铁心是用较高且的硅钢片叠装而成的。
5、是变压器的电路部分。
和电源相连的线圈叫做；与负载相连的线圈叫做。
6、电压器的损耗包括和。
7、多绕组变压器中，各绕组可以串联或并联。
串联时应将线圈的相连接，并联式应将线圈的相连。
8、根据用途的不同，互感器可分为和两种。
9、使用电压互感器时，由于次级绕组的阻抗很小，所以次级绕组不允许。
10、交流电动机按所使用的电源相数可分为和两种。
11、异步电动机工作的必要条件是：转子的转速n 旋转磁场的转速n0。
12、电动机的启动方式有和两种。
13、有一晶体管收音机的输出变压器，初级线圈的匝数是600匝，次级线圈的匝数是150匝，则该变压器的变压比K= ；如果在次级接上音圈阻抗为8的扬声器，这时变压器的输入阻抗是。
14、如图1所示，理想变压器的次级负载电阻为R，当把滑动触头向上移动时，输出电压，输出功率，输入电流。
15、变压器输出电压的大小取决于。
二、选择题（每题3分，共30分）1、如图2所示，线圈A两端a、b从电源得到的电压20 V，如果此变压器的变压比为10，效率为99%，则线圈两端得到的电压为（ ）。
A、 2.02 VB、2VC、1.98V C、 0V2、对于理想变压器来说，下些叙述中正确的是（ ）。
A、变压器可以改变各种电源的电压B、变压器一次绕阻的输入功率由二次绕阻的输出功率决定C、变压器不仅能改变电压，还能改变电流和电功率等D、抽去变压器铁心，互感现象依然存在，变压器仍然正常工作3、用理想变压器给负载供电，在______的情况下，变压器的输入功率将增加。
A、 减小负载电阻R 的阻值，其他条件不变B、 增大一次绕阻匝数N1，其他条件不变C、减少二次绕阻匝数N2，其他条件不变D、把一次绕阻两端电压U1降低一些，其他条件不变。
电子技术——磁路与变压器习题
第五章 磁路与变压器一、填空题1、某台变压器的容量是10000kV A ，当负载功率因数为 时，这台变压器的输出功率是9500kW ；当功率因数为0.7时，它只能输出 kW 。
所以为了充分利用变压器的容量，必须提高 。
2、两互感线圈如图1 (a)、(b)两种情况联接，电压U 相同，若测A I a 10=，A I b 5=，则 种情况为顺串，因为此时的电流 ，b 与 为同名端， 和 为异名端。
3、变压器的损耗包括 和 。
4、要消除交流电磁铁的振动，需要在铁心端面安装一个 。
5、铁心损耗是指铁心线圈中的 和 的总和。
6、交流电磁铁在铁心端面安装一个短路环，目的是 。
7、理想变压器的电阻为 。
8、理想变压器的理想条件是： 。
9、理想变压器具有______________________________________________三种性能。
10、交流电磁铁是指 。
二、选择题1.当流过电感线圈的电流瞬时值为最大值时，线圈两端的瞬时电压值为 。
A.零B.最大值C.有效值D.不一定2.对于理想变压器来说，下列叙述正确的是 。
A ．变压器可以改变各种电源电压B ．变压器原绕组的输入功率是由副绕组的输出功率决定的C ．变压器不仅能改变电压，还能改变电流和电功率等D ．抽去变压器铁心、互感现象依然存在，变压器仍能正常工作3、一台变压器的三相绕组Y 接，每相额定电压为220V ，出厂时测得V U U U W V U 220===，但线电压V U U VW UV 220==，V U WU 380=则这种现象是（ ）。
A ．U 相绕组接反了B ．V 相绕组接反了C ．W 相绕组接反了4、一台变压器的三相绕组采用三角形连接，出厂时测得线电压和相电压均为220V ，刚接上对称负载却把绕组烧坏了，则出现这种现象的原因不可能是（ ）。
A）有一相绕组接反了B）有两相绕组接反了C）负载阻抗太小5、交流电磁铁的平均吸引力随成正比变化。
磁路和变压器2讲课文档
B-H 磁化曲线的特征：
B
oa段：B 与H几乎成正比地增加；
b •
B
ab段： B 的增加缓慢下来； b点以后：B增加很少，达到饱和。
a •
有磁性物质存在时，B 与 H不成
正比，磁性物质的磁导率不是常数，
随H而变。
O
有磁性物质存在时，与 I 不成正比。
磁化曲线 H
磁性物质的磁化曲线在磁路计算上极为重要，其为非线
线圈电阻
漏磁感抗
i
i R X
+
– e
u –
e+–+
+ + uR– + u – +
u
ue
–
–
实际铁心线圈电路
理想铁心线圈电路
第27页，共57页。
理想想铁铁心心线线圈圈的的等等效效电电路路
理理想想铁铁心心线线圈圈有有能能量量的的损损耗和耗储和放储，放可，用可具用有具电有阻电R0阻和 R感0抗和X感0串抗联X0的串电联路的电等路效等。效其。中：电阻R0是和铁心能量损耗(铁 损)相应的等效电阻，感抗X0是和铁心能量储放相应的等效
e+–+
N
L 是漏磁电感
当 u 是正弦电压时，其它各电压、电流、电动势可 视作正弦量，则电压、电流关系的相量式为：
U R I (E σ)(E ) R IjXσI(E )
第22页，共57页。
U R IjX σI(E )
设主磁通 msi nt,则
eNd d t Nd d t(m sin t) Nm cots
10 103 H/(A/m)
c b
a H/(A/m) 1.0103
第12页，共57页。
按磁性物质的磁性能，磁性材料分为三种类型： (1)软磁材料
《电路》(第五版)课件-第10章
电路分析方法
掌握节点电压法、网孔电流法 、叠加定理、戴维南定理等电 路分析方法。
正弦稳态电路
理解正弦稳态电路的基本概念 ，掌握阻抗、导纳、功率因数 等参数的计算方法。
三相电路
了解三相电源和负载的连接方 式，掌握对称和不对称三相电
路的分析方法。
拓展内容：现代电路分析技术
电路仿真软件
介绍常用的电路仿真软件，如 Multisim、PSPICE等，了解其功能和
《电路》(第五版)课件-第10章
目录
• 第十章 概述与引入 • 电路元件与基本电路 • 交流稳态电路分析 • 三相交流电路及安全用电 • 非正弦周期电流电路分析 • 动态电路时域分析 • 复数在交流电路中应用 • 第十章知识点总结与拓展
01 第十章 概述与引入
章节背景及重要性
电路课程的核心内容
阻抗和导纳复数表示方法
阻抗复数表示
在交流电路中，阻抗可以表示为复数形式，即Z=R+jX，其中R为电阻，X为电 抗。
导纳复数表示
导纳是阻抗的倒数，也可以表示为复数形式，即Y=G+jB，其中G为电导，B为 电纳。
复数在交流稳态计算中应用1来自2交流稳态电路计算在交流稳态电路中，利用复数表示阻抗和导纳可 以方便地计算电路中的电流、电压和功率等参数。
第十章是《电路》课程的核心章节之 一，涵盖了交流电路的基本理论和分 析方法，对于理解和掌握电路的基本 原理具有重要意义。
实际应用广泛
交流电路在实际应用中具有广泛的应 用，如电力系统、通信系统、控制系 统等，因此掌握交流电路的理论和分 析方法对于工程实践具有重要意义。
学习目标与要求
掌握交流电路的基本概念
理解交流电路的响应特性
了解交流电路的基本术语、参数和单 位，掌握正弦交流电的基本概念和表 示方法。
掌握节点电压法、网孔电流法 、叠加定理、戴维南定理等电 路分析方法。
正弦稳态电路
理解正弦稳态电路的基本概念 ，掌握阻抗、导纳、功率因数 等参数的计算方法。
三相电路
了解三相电源和负载的连接方 式，掌握对称和不对称三相电
路的分析方法。
拓展内容：现代电路分析技术
电路仿真软件
介绍常用的电路仿真软件，如 Multisim、PSPICE等，了解其功能和
《电路》(第五版)课件-第10章
目录
• 第十章 概述与引入 • 电路元件与基本电路 • 交流稳态电路分析 • 三相交流电路及安全用电 • 非正弦周期电流电路分析 • 动态电路时域分析 • 复数在交流电路中应用 • 第十章知识点总结与拓展
01 第十章 概述与引入
章节背景及重要性
电路课程的核心内容
阻抗和导纳复数表示方法
阻抗复数表示
在交流电路中，阻抗可以表示为复数形式，即Z=R+jX，其中R为电阻，X为电 抗。
导纳复数表示
导纳是阻抗的倒数，也可以表示为复数形式，即Y=G+jB，其中G为电导，B为 电纳。
复数在交流稳态计算中应用1来自2交流稳态电路计算在交流稳态电路中，利用复数表示阻抗和导纳可 以方便地计算电路中的电流、电压和功率等参数。
第十章是《电路》课程的核心章节之 一，涵盖了交流电路的基本理论和分 析方法，对于理解和掌握电路的基本 原理具有重要意义。
实际应用广泛
交流电路在实际应用中具有广泛的应 用，如电力系统、通信系统、控制系 统等，因此掌握交流电路的理论和分 析方法对于工程实践具有重要意义。
学习目标与要求
掌握交流电路的基本概念
理解交流电路的响应特性
了解交流电路的基本术语、参数和单 位，掌握正弦交流电的基本概念和表 示方法。
电路基础(第3版_王慧玲)电子教案 电路基础第3版电子教案 3第10章 磁路与变压器
磁通 Φ
磁阻
l
Rm S
电动势 E
电压降 U
电流 I
电阻 R l S
附:磁路和电路的基本定律比较 磁路
欧姆定律 基尔霍夫第1定律
F
Rm
Φ 0
电路
IE R
I 0
基尔霍夫第2定律 US IR NI Hl
例10-1 一空心线圈，形成环形闭合回路，其横截
面积为10 cm2，长度为20cm，线圈匝数为660，线
变压器结构
二、变压器的工作原理 变压器利用电磁感应的作用进行绕组间的能量
耦合，实现交流电能的传送与转换。
变压器的原理图
u1 i1(i1N1) i2(i2N2)
1 e1
e1 e2
2 e 2
电磁感应过程
考虑线圈损耗r1、r2,根据KVL列出一、二次回路的
电压方程
u1 r1i1 (e1 ) (e1 ) （10-13）
I2 N1 n
例10-5 解:
3.变压器的变换阻抗作用
由图可得 推出
Z1
U1 I1
，
Z2
U2 I2
Z1 n2 Z2
（10-22）
例10-6
解: 由图（a），电流为
I U S 36 A 0.18 A 180 mA RS RL 192 8
电压源输出的功率 PUS U S I 36 0.18W 6.48W 扬声器获得的功率 PL I 2RL 0.182 8W 0.2592W
3. 磁路的基尔霍夫定律 （1）磁路的基尔霍夫第一定律 穿过闭合面S的所有磁通的代数和等于零。 ∑Φ=0 （2）磁路的基尔霍夫第二定律 磁通势等于各段磁路的磁位差之和
∑(Hl)=∑(IN) 或 ∑Um=∑Fm
磁阻
l
Rm S
电动势 E
电压降 U
电流 I
电阻 R l S
附:磁路和电路的基本定律比较 磁路
欧姆定律 基尔霍夫第1定律
F
Rm
Φ 0
电路
IE R
I 0
基尔霍夫第2定律 US IR NI Hl
例10-1 一空心线圈，形成环形闭合回路，其横截
面积为10 cm2，长度为20cm，线圈匝数为660，线
变压器结构
二、变压器的工作原理 变压器利用电磁感应的作用进行绕组间的能量
耦合，实现交流电能的传送与转换。
变压器的原理图
u1 i1(i1N1) i2(i2N2)
1 e1
e1 e2
2 e 2
电磁感应过程
考虑线圈损耗r1、r2,根据KVL列出一、二次回路的
电压方程
u1 r1i1 (e1 ) (e1 ) （10-13）
I2 N1 n
例10-5 解:
3.变压器的变换阻抗作用
由图可得 推出
Z1
U1 I1
，
Z2
U2 I2
Z1 n2 Z2
（10-22）
例10-6
解: 由图（a），电流为
I U S 36 A 0.18 A 180 mA RS RL 192 8
电压源输出的功率 PUS U S I 36 0.18W 6.48W 扬声器获得的功率 PL I 2RL 0.182 8W 0.2592W
3. 磁路的基尔霍夫定律 （1）磁路的基尔霍夫第一定律 穿过闭合面S的所有磁通的代数和等于零。 ∑Φ=0 （2）磁路的基尔霍夫第二定律 磁通势等于各段磁路的磁位差之和
∑(Hl)=∑(IN) 或 ∑Um=∑Fm
三相变压器磁路系统和电路系统
同极性端(同名端) 同一时刻具有相同极性的两个端子称为同名端。
首末端和同极性端对电势相位关系的影响
绕组相电势的正方向规定： 从首端指向末端为正，如高压A相绕组的相电势的正方向 从A指向X，相电势表示为EAX，简写为EA。
交链同一磁通的高、低压绕组首端是同名端时
交链同一磁通的高、低压绕组首端是异名端时
C A
A A B C
B
C
B
三相心式变压器的磁路 a)三相星形磁路 b)三相磁通的相量图
A
B
C
三相心式变压器的磁路 实际心式变压器的磁路
2、三角形连接
A.B
C
BZ
E AB
***
.
CX
EA
XY Z
AY
2、三角形连接
ab c . E AB
bx
***
.
EA
cy
xy z
az
四、连接组别的概念
连接组别：反映变压 器高、低压侧绕组的 连接方式，以及在正 相序电源时，高、低 压侧绕组对应线电势 的相位关系。
时钟表示法
例：Y,d3
低压侧电势Eab 滞后对应的高压 侧EAB 3×30°
五、三相变压器连接组别的确定
1、Y，y连接
A.
E AB
B
C
** *
B
.
.
.
EA EB EC
b
Z
z
x y
X Y
C
C
Aa
XY Z
a.
Eab
b
c
** *
.
.
.
Ea Eb Ec
Y,y0位形图及连线图
xy z
Y,y6A
中职电子电工对口升学《电子基础》课件第十章 变压器
(1)原绕组的四个接线端应当如何正确连接到电源上? (2)电源供给的电流及变压器的输出功率在这两种接法时的比值分别是多少?
课堂全程导学
训练8：(2014年高考题)如图10-1-6所示理想变压器，当R单独接1、2端时的初级电流
当R单独接2、3端时的初级电流
求:
(1)变压器次级绕组 为多少?
(2)当R单独接1、3时，初级电流 为多少?
课前知识准备
2.变压器的工作原理
变压器是根据电磁感应原理工作的。如果把变压器的原线圈接在交流电源上，在原线圈中
就有交流电流流过，交变电流将在铁芯中产生交变磁通，这个变化的磁通经过闭合磁路，同时
穿过原线圈和副线圈。交变的磁通将在线圈中产生感应电动势，因此在变压器原线圈中产生自
电动势的同时，在副线圈中也产生了互感电动势。这时，如果在副线圈上接上负载，那么电能
第十章 变压器
课前知识准备
【考纲要求】 1.了解变压器的构造和作用。 2.熟练掌握变压器变换电压、变换电流和变换阻抗的基本关系及其计算。 3.了解变压器的损耗和效率。 4.了解自藕变压器、电流互感器和电压互感器的作用及使用方法。 【考点解读】
课前知识准备
必考点:变压器变换交流电压、变换交流电流和变换交流阻抗的计算及多绕组变压器的连 接与计算。
低于二次侧的额定电压
()
训练4：(2015年高考题)如图10-1-2所示电路，理想变压器的变比
若原边电流
则副边电流 为 A。若负载电阻
则变压器的原边输入阻抗为 Ω。
课堂全程导学
训练5:如图10-1-3所示电路，变压器是理想的，电流表的读数为0.5 A，电源电压为220 V， 负载R消耗的功率P= W。
变压器满负荷运行的情况叫作额定运行，额定运行的条件叫作变压器的额定值。
课堂全程导学
训练8：(2014年高考题)如图10-1-6所示理想变压器，当R单独接1、2端时的初级电流
当R单独接2、3端时的初级电流
求:
(1)变压器次级绕组 为多少?
(2)当R单独接1、3时，初级电流 为多少?
课前知识准备
2.变压器的工作原理
变压器是根据电磁感应原理工作的。如果把变压器的原线圈接在交流电源上，在原线圈中
就有交流电流流过，交变电流将在铁芯中产生交变磁通，这个变化的磁通经过闭合磁路，同时
穿过原线圈和副线圈。交变的磁通将在线圈中产生感应电动势，因此在变压器原线圈中产生自
电动势的同时，在副线圈中也产生了互感电动势。这时，如果在副线圈上接上负载，那么电能
第十章 变压器
课前知识准备
【考纲要求】 1.了解变压器的构造和作用。 2.熟练掌握变压器变换电压、变换电流和变换阻抗的基本关系及其计算。 3.了解变压器的损耗和效率。 4.了解自藕变压器、电流互感器和电压互感器的作用及使用方法。 【考点解读】
课前知识准备
必考点:变压器变换交流电压、变换交流电流和变换交流阻抗的计算及多绕组变压器的连 接与计算。
低于二次侧的额定电压
()
训练4：(2015年高考题)如图10-1-2所示电路，理想变压器的变比
若原边电流
则副边电流 为 A。若负载电阻
则变压器的原边输入阻抗为 Ω。
课堂全程导学
训练5:如图10-1-3所示电路，变压器是理想的，电流表的读数为0.5 A，电源电压为220 V， 负载R消耗的功率P= W。
变压器满负荷运行的情况叫作额定运行，额定运行的条件叫作变压器的额定值。
电工技术基础课件
Q单位：库伦 （C） t单位：秒 （S）
（2）电压
直流情况下
电压 电压的定义是：电场力把单位正电荷从电场中的一点移到另一点所做的功。其表达式为：
注意：变量用小写字母表示，恒量用大写字母表示。
电压的国际单位制是伏特[V]，常用的单位还有毫伏[mV]和千伏【KV】等，换算关系为：
1V=103mV=10－3KV
电能
电能的转换是在电流作功的过程中进行的。因此，电流作功所消耗电能的多少可以用电功来量度。电功：
式中单位：U【V】；I【A】；t【s】时，电功W为焦耳【J】
1度电的概念
1000W的电炉加热1小时；
100W的电灯照明10小时；
40W的电灯照明25小时。
电源中： AE=EIt
A=UIt
（2）电功率
＋ U=US－IRS －
RL
S
＋ US －
RS
I＝US÷(RS＋RL)
3、负载状态 特征： 1）电路中的电流为： US、Rs一定时，电流由负载R的大小决定。 2）电源的端电压为： 电源的端电压总是小于电源电动势。 3）电源输出功率为： 等于负载电阻吸收的功率，这样整个电路功率就平衡了。 输出功率的大小除了电源外，还决定与负载的大小，负载的电阻越小电流 越大，输出的功率就越大。
电功率反映了电路元器件能量转换的本领。如100W的电灯表明在1秒钟内该灯可将100J的电能转换成光能和热能；电机1000W表明它在一秒钟内可将1000J的电能转换成机械能。
国际单位制：U 【V】，I【A】，电功率P用瓦特【W】
用电器额定工作时的电压叫额定电压，额定电压下的电功率称为额定功率；额定功率通常标示在电器设备的铭牌数据上，作为用电器正常工作条件下的最高限值。
《电机与变压器》(1)磁路、变压器的用途、结构和类型
电机与变压器
1. 磁路的基本物理量
线圈通电后使铁芯磁化，形成铁芯磁路。 Φ u i
磁通Φ
(1) 磁通 通过磁路横截面的磁力线总量称 为磁通，用“Φ”来表示。单位是 韦伯[Wb]。
均匀磁场中，磁通Φ等于磁感应强度B与垂直于磁场方向 的面积S的乘积，即： BS 磁通是标量。其大小反映了与磁场相垂直的某个截面上 的磁场强弱情况。磁通的国际单位制中还有较小的单位称 为麦克斯韦[Mx]，韦伯和麦克斯韦之间的换算关系为：
电机与变压器
(4) 磁场强度
磁场强度也是表征磁场中某点强弱和方向的物理量，用大 写字母“H”表示。H也是矢量，H的方向也是置于磁场中该 点小磁针N极的指向。 磁感应强度是描述磁路介 磁场强度和磁 质的磁场某点强弱和方向的 感应强度有何 物理量，与介质的导磁率有 区别和联系？ 关；磁场强度是描述电流的 磁场强弱和方向的物理量。 与介质的导磁率无关。它们之间的联系为：
发电厂 10.5kV
„
降压
仪器 36V
降压
电机与变压器
2.变压器的基本结构和工作原理
1）. 变压器的基本结构
用硅钢片压制成的变压 器铁芯。变压器的磁路部 分
S N1 N2 u20
i10 A u1 X
Φ
a x
|ZL|
与电源相接的 一次侧绕组。
与负载相接的 二次侧绕组。
变压器的电路部分
变压器的主体结构是由铁芯和绕组两大部分构成的。变 压器的绕组与绕组之间、绕组与铁芯之间均相互绝缘。
H B
[A/m]
磁场强度H的单位有安每米和安每厘米，二者之间的换算 关系为： 1A/m=10-2A/cm
电机与变压器
2. 磁路欧姆定律
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磁饱和
二、磁化曲线 1．起始磁化曲线 ①铁磁物质的起始磁化 曲线(B-H)
②μ-H曲线
③非铁磁物质的B-H曲线
2020/5/19
2．磁滞回线 剩磁Br
3.基本磁化曲线
矫顽力HC
2020/5/19
三、磁性材料的应用 1．软磁材料
软磁材料是指磁滞回线形状狭窄的材料。 软磁材料一般用于交流电机、变压器、继电器、 互感器、开关等产品的铁心和各种电感元件（如滤 波器、高频变压器、录音录相磁头）的磁心。 2．硬磁材料 硬磁材料是指磁滞回线形状较宽的材料。 硬磁材料适宜制造永久磁铁，被广泛用于磁电 式测量仪表、扬声器、永磁发电机及电信装置中。
2020/5/19
3．矩磁材料 矩磁材料是指磁滞回线形状如矩形的材料。
其特点是，当有很小的外磁场作用时，就能使之 磁化，并达到饱和。去掉外磁场后，磁性仍然保 持与饱和时一样。
磁阻Rm 磁阻Rm随气隙变大而显著增加。
F Rm
磁通Φ随磁阻Rm变大而减小。
2020/5/19
例10-3 一均匀磁场的磁感应强度为0.1T，媒介 质是空气，与磁场方向平行的线段长15cm，求这 一线段上的磁位差。
解: H B B 04 0 .1 1 0 77 .9 6 1 0 4A /m
U m H l 7 .9 6 1 0 4 0 .1 5 1 .2 1 0 4 A
磁通势F的单位为(A)，磁阻 R m 的单位为(1／H)， 磁通Φ的单位为(Wb)
说明：磁路的欧姆定律与电路的欧姆定律有很多相似 之处，但分析与处理磁路比电路难得多。由于铁磁性 物质的磁导率 不是常数，因此磁路欧姆定律一般不 能直接用来进行磁路计算，只用于定性分析。
2020/5/19
3. 磁路的基尔霍夫定律 （1）磁路的基尔霍夫第一定律 穿过闭合面S的所有磁通的代数和等于零。 ∑Φ=0 （2）磁路的基尔霍夫第二定律 磁通势等于各段磁路的磁位差之和
∑(Hl)=∑(IN) 或 ∑Um=∑Fm
2020/5/19
附:磁路和电路的基本量比较
I
磁I
Φ
路
N
电 路
+
E
_
UR
磁动势 FIN
磁压降 Hl(Um)
磁通 Φ
磁阻
Rm
l S
2020/5/19
电动势 E
电压降 U 电流 I
电阻 R l S
附:磁路和电路的基本定律比较 磁路
欧姆定律 基尔霍夫第1定律
近代和现代应用电磁感应 发明的电磁器具更是不胜枚举。 比如：电磁炉…… 。
2020/5/19
本章教学内容
磁路的基本物理量和基本定律，铁磁物质的 磁化，磁路和磁路定律，变压器好电磁铁等。
2020/5/19
10-1 磁路
重点内容: ·磁场的基本物理量和磁路定律。
教学要求: ·深刻理解磁感应强度、磁通、磁场强度等概
定义
B F I l
大小：磁感应线（即磁力线）的疏密。 方向：该点磁力线切线方向。
国际制：特斯拉，简称特（T）
B的单位
或韦伯/米2（Wb/m2）
电磁制：高斯（Gs）。
两者的关系是：1T=104Gs 。
2020/5/19
2.磁通Φ
磁通Φ：磁感应强度B与垂直于磁场方向的面 积S的乘积。
定义 Φ的单位
Φ=BS 国际制：韦伯（Wb） 电磁制：麦克斯韦（Mx） 两者的关系是：1Wb=108Mx
念。
2020/5/19
10-1 磁路
磁路：人为限定磁通通过的路径。
i
励磁电流：用来产生磁通的电流。 励磁线圈：流过励磁电流的线圈。 直流磁路：由直流励磁的磁路。 交流磁路：由交流励磁的磁路。
2020/5/19
二、磁场的基本物理量
1.磁感应强度B 磁感应强度:描述磁场内各点磁场强弱和方向的物
理量。
F N I 6 6 0 5 3 .3 1 0 3 A
R Fm1 3..6 3 1 10 08 32.1105W b
2020/5/19
例10-2 某一无分支有气隙的铁心线圈磁路，若 线圈两端加以直流电压，试分析气隙变大时对磁 路中的磁阻Rm,磁通Φ和磁动势Fm的影响。
解: 磁动势 FIN为恒定值，与气隙大小无关。
2020/5/19
二、磁路定律
1．磁通势和磁阻
磁通势F:通过线圈的电流与线圈匝数的乘积。
定义
F IN
磁阻Rm:磁通通过磁路时所受到的阻碍作用。
Rm
l S
磁路中磁阻的大小与磁路的长度成正比，与磁 路的横截面积成反比，还与磁路中所用的材料的磁 导率有关。
2020/5/19
2．磁路的欧姆定律
F
Rm
F Rm
Φ0
电路
IE R
I 0
基尔霍夫第2定律 USIR N IHl
2020/5/19
例10-1 一空心线圈，形成环形闭合回路，其横截
面积为10 c m 2 ，长度为20cm，线圈匝数为660，线
圈中的电流为5A，求线圈的磁阻、磁通势、磁通。
解: R ml0S4 1 2 0 0 7 1 1 0 0 2 1 0 4 1 .6 1 0 8H 1
2020/5/19
3.磁导率μ
磁导率：表示物质导磁性能的一个物理量。
▪真空中的磁导率 0 为常数
0 4107 （亨/米）
▪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
பைடு நூலகம் 0
r 1 ，则称为磁性材料 r 1 ，则称为非磁性材料
2020/5/19
一些常见材料的磁导率见P31表10-1。
第11章
磁路与变压器
2020/5/19
章前絮语
研究电与磁的科学成果对人类的生产和生 活影响最大，1825 英国 约翰研制成功电磁铁。 1831 英国 法拉第发现电磁感应现象。1832 法 国 必柯锡利用电磁感应现象制成发电机。1834 德国 赫里蒙制成马达。1886 美国 威斯金豪斯 使用变压器作交流输配电成功等等。
4.磁场强度H
磁场强度:计算磁场时引用的一个物理量。
H的单位
国际制：安/米（A/m）
电磁制：奥斯特（Oe） 两者的关系是：1A/m=4π×10-3Oe
磁场强度与磁感应强度的关系为 B=μH
磁场强度H的方向与所在点的磁感应强度B的方 向一致，其大小只与产生磁场的电流以及这些电流 分布有关，与磁介质的性质无关。
2020/5/19
例10-4 解:
2020/5/19
10-2 磁性材料的磁性能及应用
重点内容: ·磁性材料的磁性能 ·磁性材料的应用
教学要求: ·了解磁性材料的磁性能及应用
2020/5/19
一、磁性材料的磁性能
磁性材料的磁性能
1.高导磁率 2.磁饱和性 3.磁滞性
2020/5/19
具有磁畴
被磁化