1、电工电子技术（上）电工电子技术（上）自动化学院电工教研组自动化学院电工教研组第第6 6章章 磁路与变压器6 6.1.1 磁路磁路 6 6.2.2 磁路的分析方法磁路的分析方法6 6.3.3 变压器变压器14:52:51HYIT0第第6 6章章 磁路与变压器本章本章要求要求：1.1.掌握掌握交直流磁路的分析和计算交直流磁路的分析和计算2.2.掌握掌握单相变压器的结构、工作原理以及电压单相变压器的结构、工作原理以及电压变换、电流变换和阻抗变换的功能；变换、电流变换和阻抗变换的功能；3.3.了解了解磁路及其基本定律，效率、磁路及其基本定律，效率、功率损耗功率损耗。14:52:52HYIT36.1 磁
2、路磁路14:52:521HYITlIFB6 6.1.1 磁路磁路14:52:5213HYIT6 6.1.1 磁路磁路14:52:5313HYIT BH H/m10470 6 6.1.1 磁路磁路14:52:5313HYIT0r 0BB HH0 6 6.1.1 磁路磁路14:52:5313HYIT6 6.1.1 磁路磁路14:52:5413HYIT6 6.1.1 磁路磁路14:52:5413HYIT6 6.1.1 磁路磁路14:52:5413HYIT6 6.2 2 磁路的分析方法磁路的分析方法14:52:5513HYIT IlH dlH d6 6.2 2 磁路的分析方法磁路的分析方法14:52:
3、5513HYITlINH 或或xHlHlHxxx 2d IlH d6 6.2 2 磁路的分析方法磁路的分析方法14:52:5513HYITNII NIx2Hx xxlNIx2NIH 6 6.2 2 磁路的分析方法磁路的分析方法14:52:5613HYITu(Ni)i ddtNe tNedd （磁通势）（磁通势）tiLdd 常数常数 iNL6 6.2 2 磁路的分析方法磁路的分析方法14:52:5613HYITeeRi u )(ddetiLRi )()(EEIRU )(jEIXIR 6 6.2 2 磁路的分析方法磁路的分析方法14:52:5613HYITt,sinm)sin(ddddmttNtN
4、e tN cosm )90t(sin2m fN)90(sinm tE mmm444222 fN.fNEE EU (V)444444mmSfNB.fN.EU )(jEIXIRU 6 6.3 3 变压器变压器14:52:5713HYIT 变压器是一种常见的电气设备，在电力系统和电变压器是一种常见的电气设备，在电力系统和电子线路中应用广泛。子线路中应用广泛。变电压：变电压：电力系统电力系统 变阻抗：变阻抗：电子线路中的阻抗匹配电子线路中的阻抗匹配变电流：变电流：电流互感器电流互感器 ：在能量传输过程中，当输送功率在能量传输过程中，当输送功率P=UI cos 及及负载功率因数负载功率因数cos 一定时
5、：一定时：电能损耗小电能损耗小节省金属材料（经济）节省金属材料（经济）U I P =I RlI S6 6.3 3 变压器变压器14:52:5713HYIT 发电厂发电厂10.5kV输电线输电线220kV升压升压仪器仪器36V降压降压实验室实验室380/220V降压降压变电站变电站 10kV降压降压降压降压6 6.3 3 变压器变压器14:52:5713HYIT变压器的磁路变压器的磁路1u2uLZ1i2i单相变压器单相变压器+由高导磁硅钢片叠成由高导磁硅钢片叠成厚厚0.35mm 或或 0.5mm铁心铁心一次一次绕组绕组N1二次二次绕组绕组N2铁心铁心6 6.3 3 变压器变压器14:52:571
6、3HYIT6 6.3 3 变压器变压器14:52:5813HYIT1u2uLZ1i2i单相变压器单相变压器+一次一次绕组绕组N1二次二次绕组绕组N2铁心铁心6 6.3 3 变压器变压器14:52:5813HYIT(1)(1)空载运行情况空载运行情况一次侧接交流电源，一次侧接交流电源，二次侧开路。二次侧开路。0i02i1u+20u+2e+1e+1e+11N2N 1u dd11tNe i0(i0N1)1 dd011tiLe tNedd 22 空载时，空载时，铁心中主铁心中主磁通磁通 是是由一次绕由一次绕组磁通势组磁通势产生的。产生的。6 6.3 3 变压器变压器14:52:5813HYIT(2)带
7、负载运行情况带负载运行情况一次侧接交流电源，一次侧接交流电源，二次侧二次侧。1u+1e+1e+11N2N 1u dd11tNe 1 dd111tiLe tNedd 22 i1(i1N1)i1i2(i2N2)2有载时，铁心有载时，铁心中主磁通中主磁通 是是由一次、二次由一次、二次绕组磁通势共绕组磁通势共同产生的合成同产生的合成磁通。磁通。2i2+e2+e 2+u2 dd2tiLe22 6 6.3 3 变压器变压器14:52:5813HYITt)sin(tNtNm111 dddde tN cosm1 )90t(sinm1 E1m144.4NfE 222111mmfNEE 有效值有效值:同同 理：理
8、：)90t(sinm22 Ee2m244.4NfE t,sinm 6 6.3 3 变压器变压器14:52:5813HYIT根据根据KVL：1111111111jEIXIREEIRU 变压器一次侧等效电路如图变压器一次侧等效电路如图1m1111444Nf.EUEU 由于电阻由于电阻 R1 和感抗和感抗(或漏磁通或漏磁通)较小较小,其两端其两端的电压也较小的电压也较小,与主磁电动势与主磁电动势 E 比较可忽略不计，比较可忽略不计，则则1E1R1I1U1E+一次侧一次侧一次侧一次侧6 6.3 3 变压器变压器14:52:5813HYITKNNEEUU 2121201根据根据KVL：2m2202244
9、40Nf.EUU,I 结论：改变匝数比，就能改变输出电压。结论：改变匝数比，就能改变输出电压。222222222jUIXIRUEIRE 22U+1u+1e+1e+1N2N+6 6.3 3 变压器变压器14:52:5913HYIT2222ZUIZ 1m11 44 4 Nf.EU m10 Nim2211 NiNi+|Z|2i1u2e1i1e1N2N+2u6 6.3 3 变压器变压器14:52:5913HYIT一般情况下：一般情况下：I0 (23)%I1N 很小可很小可忽忽略。略。2211 NiNi 所所以以或或2211NINI 2211NINI 所所以以KNNII11221 结论：一次、二次侧电流
10、与匝数成反比。结论：一次、二次侧电流与匝数成反比。或：或：221011NiNiNi 22Ni102211NiNiNi 空载磁势空载磁势有载磁势有载磁势6 6.3 3 变压器变压器14:52:5913HYIT22IUZ 11IUZ ZKIUKKIKUIUZ22222211 ZKZ2 结论：结论：变压器一次侧的等效阻抗模，为二次侧所带变压器一次侧的等效阻抗模，为二次侧所带负载的阻抗模的负载的阻抗模的K 2 倍。倍。1U2U1I2IZ+1U1IZ+6 6.3 3 变压器变压器14:52:5913HYIT122222)。%100%20220 UUUU)(22IfU 2 U2I2U20I2N2 O6 6
11、.3 3 变压器变压器14:53:0013HYIT FeCu2212PPPPPP 6 6.3 3 变压器变压器一、一、额定电压额定电压U1N/U2N 额定电压是指变压器在允许的绝缘和温升情况下所施加规定额定电压是指变压器在允许的绝缘和温升情况下所施加规定的电压值。额定电压的电压值。额定电压U1N是一次侧额定施加的电压，是一次侧额定施加的电压，U2N是一次是一次侧施加额定电压，二次侧空载时的输出电压。对于三相变压器侧施加额定电压，二次侧空载时的输出电压。对于三相变压器是指其线电压，单位是伏特（是指其线电压，单位是伏特（V）或千伏（）或千伏（KV）。二、二、额定电流额定电流I1N/I2N 额定电流
12、是指变压器在允许绝缘和温升情况下而规定的电流额定电流是指变压器在允许绝缘和温升情况下而规定的电流值。一般是一次侧施加额定电压，二次侧带额定负载时对应的值。一般是一次侧施加额定电压，二次侧带额定负载时对应的一、二次电流。对于三相变压器是指其线电流，单位是安培（一、二次电流。对于三相变压器是指其线电流，单位是安培（A）或千安（）或千安（KA）。）。6 6.3 3 变压器变压器三、三、额定容量额定容量SN 表示变压器占用电网的容量，单位是伏安（表示变压器占用电网的容量，单位是伏安（VA）或千伏安）或千伏安(KVA)，对于单相变压器其容量为一次侧额定电压、电流的乘积，对于单相变压器其容量为一次侧额定电
13、压、电流的乘积；对于三相变压器，其容量为一次侧额定电压、电流乘积的；对于三相变压器，其容量为一次侧额定电压、电流乘积的 倍。倍。3 变压器分单相和三相两种，一般均制成三相变压器以直接满变压器分单相和三相两种，一般均制成三相变压器以直接满足输配电的要求。小型变压器有制成单相的，特大型变压器做足输配电的要求。小型变压器有制成单相的，特大型变压器做成单相后，组成三相变压器组，以满足运输的要求。成单相后，组成三相变压器组，以满足运输的要求。四、四、相数相数 变压器的额定频率即是所设计的运行频率，我国为变压器的额定频率即是所设计的运行频率，我国为50Hz。五、五、额定频率额定频率6 6.3 3 变压器变
14、压器 互感器是一种特殊的变压器。互感器分为电压互感器互感器是一种特殊的变压器。互感器分为电压互感器和电流互感器两大类，它们是供电系统中测量、保护、和电流互感器两大类，它们是供电系统中测量、保护、监控用的重要设备。电压互感器是将系统的高电压变为监控用的重要设备。电压互感器是将系统的高电压变为低电压（低电压（100V或更低）；电流互感器是将高压系统中或更低）；电流互感器是将高压系统中的电流或低压系统中的大电流变为低压的标准小电流（的电流或低压系统中的大电流变为低压的标准小电流（5A或或1A），供测量仪表、继电保护自动装置、计算机），供测量仪表、继电保护自动装置、计算机监控系统用。监控系统用。6 6
15、.3 3 变压器变压器一、互感器的作用一、互感器的作用1、与测量仪表配合，对线路的电压、电流、电能、与测量仪表配合，对线路的电压、电流、电能进行测量；与继电器配合，对系统和电气设备进行进行测量；与继电器配合，对系统和电气设备进行过电压、过电流和单相接地等保护。过电压、过电流和单相接地等保护。2、将测量仪表、继电保护装置和线路的高电压隔、将测量仪表、继电保护装置和线路的高电压隔开，以保证操作人员和设备的安全。开，以保证操作人员和设备的安全。3、将电压和电流变换成统一的标准值，以利于仪、将电压和电流变换成统一的标准值，以利于仪表和继电器的标准化。表和继电器的标准化。6 6.3 3 变压器变压器二、互感器的分类二、互感器的分类电压表电压表被测电压被测电压=电压表读数电压表读数 N1/N2VR N1（匝数多（匝数多）保险丝保险丝 N2（匝数少（匝数少）u（被测电压）（被测电压）6 6.3 3 变压器变压器电流表电流表被测电流被测电流=电流表读数电流表读数 N2/N1（被测电流）（被测电流）ARi1i2
