电工技术基础（第二版）——磁路和变压器.ppt

定义：把普通双绕组变压器的高压侧绕组和低压侧绕组相串联，即可构成一台自耦变压器，如下图所示。 连成自耦变压器 实际自耦变压器 2. 自耦变压器(自耦调压器) 实际应用中，自耦变压器只用一个绕组，原绕组匝数较多，原绕组的一部分兼作副绕组。两者之间不仅有磁的耦合，而且还有电的直接联系。 普通双绕组变压器 A X a x N1 N2 A N1 X a x N2 A X a x N1 N2 u1 u2 自耦变压器的工作原理和普通双绕组变压器相同。因此，其变比公式与双绕组变压器一样，即： 实验室中单相调压器结构原理图 实验室中单相和三相调压器的实物图 优点：额定容量相同时，自耦变压器与双绕组变压器相比，其单位容量所消耗的材料少、变压器的体种小、造价低，而且铜耗和铁耗都小，因而效率较高。 自耦调压器的特点 缺点：由于原、副边共用一个绕组，因此当高压侧遭受过电压时，会波及低压侧，为避免危险，需在自耦变压器的原、副边都装设避雷器。 结论 自耦调压器不能当作安全变压器来使用。 3. 电焊变压器 电焊变压器是专供电焊机使用的特殊变压器。工厂和施工工地广泛使用的交流电焊机就是由一个电焊变压器和一个可变电抗器构成的。其中电焊变压器是一个降压变压器。 u1 u2 60～70V i2 手柄 焊钳 25～30V 工件 对电焊变压器的要求：空载时要有约为60~70V足够大的引弧电压；焊接时要求电压陡降，额定负载下电压约25~30V。在焊条与工件相碰不起弧、即副边短路时，短路电流要求不能过大。此外，还要求能够调节焊接电流的大小。 变压器 电抗器 可动铁心 u2/V i2/A 0 70 30 IN 电焊变压器外特性 电压互感器和电流互感器又称为仪用互感器，是电力系统中使用的测量设备，其工作原理与变压器基本相同。 1. 与小量程的标准化电表配合测量高电压、大电流； 2. 使测量回路与被测回路隔离，以保障人员和设备的安全； 3.为各类继电保护和控制系统提供控制信号。 4. 仪用互感器 使用仪用互感器的目的 电压互感器产品图 电流互感器产品图 电工电子技术基础（第二版） 学习目的与要点 电工技术中不仅要讨论电路问题，还将讨论磁路问题。因为很多电工设备与磁路都有关系，如电力系统中广泛应用的变压器、电动机、发电机、电磁铁及电工测量仪表等。 为了更好的学习变压器、电机、电器的工作特性及应用，首先在理解有关磁路的问题。磁路问题与磁场有关，与磁介质有关，而且磁场往往还与电流相关联，因此本章要先从磁路、磁场及其基本物理量进行研究。 通过本章学习，要求理解磁场的基本物理量、磁性材料的磁性能、交流铁心线圈电路；熟悉变压器的结构组成及其绕组极性测定的方法。掌握变压器的工作原理(包括变压、变流和阻抗变换作用)；了解磁路及其基本定律、电磁铁、特殊变压器等。 4.1 铁芯线圈、磁路 工程应用实际中，大量的电气设备都含有线圈和铁心。当绕在铁芯上的线圈通电后，铁芯就会被磁化而形成铁芯磁路，磁路又会影响线圈的电路。因此，电工技术不仅有电路问题，同时也有磁路问题。 常用电气设备铁芯示意图中红色虚线表示磁路中的工作主磁通的路径；紫色虚线表示通过空气闭合的极少部分漏磁通。 1. 磁路的基本物理量 u i Φ 磁通Φ 线圈通电后使铁芯磁化，形成铁芯磁路。 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： 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： 1Wb=108Mx (1)磁通 (2)磁感应强度 磁感应强度是表征磁场中某点强弱和方向的物理量。用大写字母“B”表示。B是矢量，B的方向就是置于磁场中该点小磁针N极的指向。匀强磁场中，B的大小可用载流导体在磁场中所受到的电磁力来定义。即： 上式中，电磁力F的单位是牛顿[N]、电流的单位是安培[A]、导体的有效长度(与磁场方向相垂直方向的长度投影)单位是米[m]时，磁感应强度B的单位是特斯拉[T]。 由Φ=BS可知，匀强磁场中某截面S上B值越大，穿过该截面上的磁力线总量越多。因此，磁感应强度也常称为磁通密度。磁感应强度的国际单位制中还有较小的单位高斯[Gs]，特斯拉和高斯之间的换算关系为： 1T=104Gs 磁导率是反映自然界物质导磁能力的物理量，用希腊字母“μ”表示 。物质的种类很多，且导磁能力也各不相同，为了有效地区别它们各自的导磁能力，我们引入一个参照标准—真空的磁导率μ0: 自然界中各种物质的磁导率均与真空的磁导率相比，可得