项目四小型变压器的设计与制作.ppt

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电工技术一体化教程电工技术一体化教程项目四小型变压器的制作与测试4.2任务二任务二小型变压器的制作与测试小型变压器的制作与测试【学习目标学习目标】11了解变压器的结构、分类；了解变压器的结构、分类；22理解变压器的原理；理解变压器的原理；33理解变压器的特性和正确使用。

理解变压器的特性和正确使用。

【重点难点重点难点】11变压器原理；变压器原理；22变压器的特性和使用变压器的特性和使用。

任务一任务一认识磁路认识磁路4.1.1磁场与磁感线1.磁场的概念

（1）磁场：

磁体周围存在的一种特殊的物质叫磁场。

磁体间的相互作用力是通过磁场传送的。

磁体间的相互作用力称为磁场力，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。

（2）磁场的性质：

磁场具有力的性质和能量性质。

（3）磁场方向:

在磁场中某点放一个可自由转动的小磁针，它N极所指的方向即为该点的磁场方向。

电工技术一体化教程电工技术一体化教程4.1.1磁场与磁感线磁场与磁感线2.磁感线

（1）定义在磁场中画一系列曲线，使曲线上每一点的切线方向都与该点的磁场方向相同，这些曲线称为磁感线。

如图4-1所示。

图4-1磁感线

（2）特点a.磁感线的切线方向表示磁场方向，其疏密程度表示磁场强弱。

b.磁感线是闭合曲线，在磁体外部，磁感线由N极出来，绕到S极；在磁体内部，磁感线的方向由S极指向N极。

c.任意两条磁感线不相交。

电工技术一体化教程电工技术一体化教程4.1.2磁场的基本物理量磁场的基本物理量1.磁动势F：

电流流过导体所产生磁通量的势力，是用来度量磁场或电磁场的一种量，类似于电场中的电动势或电压。

2.磁通：

表示穿过某一截面的磁力线总和。

磁通跟磁动势和磁阻的关系：

其中3.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。

其中，F是磁场中垂直于磁场方向的通电直导线所受的磁场力，I是电流，L是导线长度。

电工技术一体化教程电工技术一体化教程4.1.2磁场的基本物理量磁场的基本物理量4.磁场强度H：

作用在磁路单位平均长度上的磁动势。

5.磁导率：

表示在空间或在磁芯空间中的线圈流过电流后、产生磁通的阻力、或者是其在磁场中导通磁力线的能力。

其公式为=B/H，其中H是磁场强度、B是磁感应强度，为介质的磁导率，或称绝对磁导率。

相对磁导率是指表示任何一种物质的磁导率和真空的磁导率0的比值。

电工技术一体化教程电工技术一体化教程4.1.3磁化与磁滞磁化与磁滞1.磁化本来不具备磁性的物质，由于受磁场的作用而具有了磁性的现象称为该物质被磁化。

只有铁磁性物质才能被磁化。

被磁化的原因有内因和外因，内因：

铁磁性物质是由许多被称为磁畴的磁性小区域组成的，每一个磁畴相当于一个小磁铁；外因：

有外磁场的作用。

2.磁化曲线磁化曲线表示铁磁性材料的磁化性能的曲线，如图所示。

电工技术一体化教程电工技术一体化教程磁化曲线磁化曲线

（1）01段：

曲线上升缓慢，这是由于磁畴的惯性，当H从零开始增加时，B增加缓慢，称为起始磁化段。

（2）12段：

随着H的增大，B几乎直线上升，这是由于磁畴在外磁场作用下，大部分都趋向H方向，B增加很快，曲线很陡，称为直线段。

（3）23段：

随着H的增加，B的上升又缓慢了，这是由于大部分磁畴方向已转向H方向，随着H的增加只有少数磁畴继续转向，B增加变慢。

（4）3点以后：

到达3点以后，磁畴几乎全部转到了外磁场方向，再增大H值，B也几乎不再增加，曲线变得平坦，称为饱和段，此时的磁感应强度叫饱和磁感应强度。

电工技术一体化教程电工技术一体化教程3.磁滞现象与磁滞回线磁滞现象与磁滞回线电工技术一体化教程电工技术一体化教程

（1）当）当B随随H沿起始磁化曲线达到饱和值以后，逐渐减小沿起始磁化曲线达到饱和值以后，逐渐减小H的数值，的数值，B并不沿起始磁化曲线减小，而是沿另一条在它上面的曲线并不沿起始磁化曲线减小，而是沿另一条在它上面的曲线ab下降。

下降。

（2）当）当H减小到零时，减小到零时，B0，而是保留一定的值称为剩磁，用，而是保留一定的值称为剩磁，用Br表表示。

永久性磁铁就是利用剩磁很大的铁磁性物质制成的。

示。

永久性磁铁就是利用剩磁很大的铁磁性物质制成的。

（3）为消除剩磁，必须加反向磁场，随着反向磁场的增强，铁磁性物）为消除剩磁，必须加反向磁场，随着反向磁场的增强，铁磁性物质逐渐退磁，当反向磁场增大到一定值时，质逐渐退磁，当反向磁场增大到一定值时，B值变为值变为0，剩磁完全消，剩磁完全消失。

失。

（4）当反向磁场继续增大时，）当反向磁场继续增大时，B值从值从0起改变方向，沿曲线起改变方向，沿曲线cd变化，变化，并能达到反向饱和点并能达到反向饱和点d。

磁滞回线4.涡流涡流（55）使反向磁场减弱到，再逐渐增大正向磁场，完成一个循环。

）使反向磁场减弱到，再逐渐增大正向磁场，完成一个循环。

（66）从整个过程看，）从整个过程看，BB的变化总是落后于的变化总是落后于HH的变化，这种现象称为的变化，这种现象称为磁滞现象。

经过多次循环，可得到一个封闭的对称于原点的闭合曲线磁滞现象。

经过多次循环，可得到一个封闭的对称于原点的闭合曲线，称为磁滞回线。

，称为磁滞回线。

可见，铁心线圈通入交流电，铁心将被反复磁化，由于磁畴本身可见，铁心线圈通入交流电，铁心将被反复磁化，由于磁畴本身存在存在“惯性惯性”，磁通的变化滞后于线圈电流的变化称磁滞现象。

反复，磁通的变化滞后于线圈电流的变化称磁滞现象。

反复磁化形成的封闭曲线称为磁滞回线。

磁化形成的封闭曲线称为磁滞回线。

4.4.涡流涡流涡流是交变磁通若穿过铁心会在铁心中产生感生电动势从而产生涡流是交变磁通若穿过铁心会在铁心中产生感生电动势从而产生电流的现象，如图电流的现象，如图（a）（a）所示。

为了减小涡流将铁心做成许多彼此绝缘所示。

为了减小涡流将铁心做成许多彼此绝缘的薄片，如图的薄片，如图（b）（b）所示。

涡流在铁心电阻上引起损耗会使铁心发热并所示。

涡流在铁心电阻上引起损耗会使铁心发热并消耗能量称为涡流损耗。

涡流损耗和磁滞损耗之和称为铁损。

消耗能量称为涡流损耗。

涡流损耗和磁滞损耗之和称为铁损。

电工技术一体化教程电工技术一体化教程4.1.4磁路及其基本定律磁路及其基本定律1.磁通与磁路如图所示，当线圈中通以电流后，大部分磁感线沿铁心、衔铁和工作气隙构成回路，这部分磁通称为主磁通；还有一部分磁通，没有经过气隙和衔铁，而是经空气自成回路，这部分磁通称为漏磁通。

磁通经过的闭合路径叫磁路。

22.磁路欧姆定律磁路欧姆定律磁路的欧姆定律与电路的欧姆定律在形式上相似。

其中电工技术一体化教程电工技术一体化教程4.2.1互感与互感系数互感与互感系数1.互感由变化磁通在线圈自身两端引起了自感电压，这种现象称为自感现象。

由于一个线圈的电流变化而在另一个线圈中产生感应电压的现象称为互感现象。

互感的单位与自感相同，是亨利，符号为H。

电工技术一体化教程电工技术一体化教程2.互感系数互感系数关联参考方向下,互感磁链与产生互感磁链的电流的比值,称为互感系数。

即工程上常用耦合系数K来表示两线圈的耦合松紧程度，其定义为由于互感磁通是自感磁通的一部分，所以K1。

K值越大，说明两个线圈之间耦合越紧，当K=1时，称全耦合，当K=0时，说明两线圈没有耦合。

耦合系数K的大小与两线圈的结构、相互位置以及周围磁介质有关。

电工技术一体化教程电工技术一体化教程4.2.2同名端同名端1.1.同各端的标记同各端的标记互感线圈的同名端是这样规定的：

如果两个互感线圈的电流i1和i2所产生的磁通是相互增强的，那么，两电流同时流入（或流出）的端钮就是同名端；如果磁通相互削弱，则两电流同时流入（或流出）的端钮就是异名端。

同名端用标记“”、“*”或“”标出，另一端则无须再标，如图标出互感线圈的同名端。

电工技术一体化教程电工技术一体化教程4.2.2同名端同名端2.2.同名端的测定同名端的测定同名端的测定有观察法和实验法，观察法即根据绕组的同名端的测定有观察法和实验法，观察法即根据绕组的绕向判断，取绕组上端为首端，下端为未端。

绕向相同时，绕向判断，取绕组上端为首端，下端为未端。

绕向相同时，首端和首端为同极性端，尾端和尾端为同极性端；绕向相首端和首端为同极性端，尾端和尾端为同极性端；绕向相反时，首端和尾端为同极性端，尾端和首端为同极性端。

反时，首端和尾端为同极性端，尾端和首端为同极性端。

电工技术一体化教程电工技术一体化教程2.2.同名端的测定同名端的测定实验法：

对于难以知道实际绕向的两线圈，可以采用实验的方法来测定同名端，有直流法和交流法。

图

（1）直流法图

（2）交流法

（1）直流法按图

（1）电路连接，A和B为两待测绕组。

开关闭合瞬间若电流表正向偏转，1和3为同极性端，反向偏转，2和4为同极性端。

（2）交流法按图

（2）电路连接，A和B为两待测绕组。

U13=U12+U34则1和4为同极性端。

U13=U12-U34则1和3为同极性端。

电工技术一体化教程电工技术一体化教程4.2.3变压器的结构与原理变压器的结构与原理

（1）铁心）铁心a.磁路的通道。

磁路的通道。

c.结构型式：

心式和壳式。

结构型式：

心式和壳式。

b.用用彼彼此此绝绝缘缘的的硅硅钢钢片片叠叠成成，目目的的是是增增加加电电阻阻，减减小小涡涡流流和和磁滞损耗。

磁滞损耗。

变压器的基本结构是一个闭合的铁芯绕上两个匝数不同的线圈。

变压器的基本结构是一个闭合的铁芯绕上两个匝数不同的线圈。

电工技术一体化教程电工技术一体化教程1.变压器的结构变压器的结构心式和壳式变压器心式和壳式变压器电工技术一体化教程电工技术一体化教程一次绕组（原绕组）：

和电源相连的线圈。

一次绕组（原绕组）：

和电源相连的线圈。

2绕组：

电流的载体绕组：

电流的载体二次绕组（副绕组）：

与负载相连的线圈。

二次绕组（副绕组）：

与负载相连的线圈。

心心式式：

绕绕组组分分装装在在两两个个铁铁心心柱柱上上，结结构构简简单单，用用铁铁量量较较少少，适用于容量大，电压高的变压器。

适用于容量大，电压高的变压器。

壳壳式式：

绕绕组组装装在在同同一一个个铁铁心心上上，绕绕组组呈呈上上下下缠缠绕绕或或里里外外缠缠绕，机械强度好，铁心散热好，适用于小型变压器。

绕，机械强度好，铁心散热好，适用于小型变压器。

3其他附件其他附件绝缘层绝缘层冷却设备冷却设备铁壳或铝壳（电磁屏蔽作用）。

铁壳或铝壳（电磁屏蔽作用）。

电工技术一体化教程电工技术一体化教程4变压器冷却装置变压器冷却装置:

油箱、散热器等。

油箱、散热器等。

5变压器的图形符号变压器的图形符号12341、2为一次绕组为一次绕组3、4为二次绕组为二次绕组u2+-u1+-u1、u2分别为输入与输出电压分别为输入与输出电压电工技术一体化教程电工技术一体化教程单相变压器单相变压器铁芯铁芯原边原边绕组绕组副边副边绕组绕组结构：

结构：

电工技术一体化教程电工技术一体化教程3.变压器的工作原理变压器的工作原理理想变压器的工作原理

（1）变压原理：

n称为变压器的变比，n1为降压变压器，n1为升压变压器。

（2）变流原理：

（3）阻抗变换原理电工技术一体化教程电工技术一体化教程例例有有一一台台降降压压变变压压器器，一一次次绕绕组组电电压压为为220V，二二次次绕绕组组电电压压为为110V，一一次次绕绕组组为为2200匝匝，若若二二次次绕绕组组接接入入阻阻抗抗为为10WW的的阻阻抗抗，问问变变压压器器的的变变比比、二二次次绕绕组组匝匝数数，一一次次、二次绕组中电流各为多少二次绕组中电流各为多少?

解解变压器变比为变压器变比为二次绕组匝数为二次绕组匝数为二次绕组电流为二次绕组电流为一次绕组电流为一次绕组电流为电工技术一体化教程电工技术一体化教程本模块结束本模块结束谢谢学习谢谢学习电工技术一体化教程电工技术一体化教程