1、 本文由寒江书生贡献ppt 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。第 5 章 变 压 器第 5 章变 压 器5.1 磁路 5.2 铁心线圈电路 5.3 变压器的基本结构 5.4 变压器的工作原理 5.5 自耦变压器和三绕组变压器 5.6 三相电压的变换 5.7 绕组的极性返回主页 教学基本要求 分析与思考 练习题第 5 章 变 压 器5.1 磁 路(一) 磁场的基本物理量 一 电流 磁场 用磁场线描述 磁通 : 通过磁场中某一面积的磁场线的总数。 磁通 通过磁场中某一面积的磁场线的总数。 单位： 单位：Wb。 。 (1) 磁感应强度 B B：矢量。
2、其数值 B 表示磁场的强弱， 矢量。 表示磁场的强弱， 其方向表示磁场的方向。 其方向表示磁场的方向。 在均匀磁场中： 在均匀磁场中： B = （T） 磁通密度 ） A A 与磁场线垂直的某面积（m2 ) 与磁场线垂直的某面积（返 回 下一节 上一页 下一页第 5 章 变 压 器(2) 磁场强度 H H ：矢量。 方向与 B 的方向相同。 矢量。 的方向相同。 H 的大小：只与产生该磁场的电流大小成正 的大小： 与介质的性质无关。 比，与介质的性质无关。 还与介质的性质有关。 还与介质的性质有关。 单位： 单位：A/m。 。 B 磁导率 ： 磁导率 ： = ） H （H / m） 真空中的磁导
3、率: 真空中的磁导率 0 = 4107 H / m返 回 下一节B 的大小：不仅与产生该磁场的电流大小有关， 的大小：不仅与产生该磁场的电流大小有关，上一页下一页第 5 章 变 压 器(二) 物质的磁性能 二非磁性物质（非铁磁物质） 非磁性物质（非铁磁物质） 0 顺磁物质、反磁物质。 顺磁物质、反磁物质。 磁性物质（非铁磁物质） 磁性物质（非铁磁物质） (1) 高导磁性 0 铸钢： 铸钢： 1 0000 硅钢片： 硅钢片： (6 000 7 000)0返 回 下一节 上一页 下一页第 5 章 变 压 器(2) 磁饱和性 不是常数 (3) 磁滞性矫顽 磁力 剩磁 Br H 0BrBB0 B HC
4、 HmH图 5.1.2 初始磁化曲线 Hm HCH 0图 5.1.4 基本磁化曲线返 回 下一节 上一页 下一页图 5.1.3 磁滞回线第 5 章 变 压 器磁性物质的分类： 磁性物质的分类： 硬磁物质 : 硬磁物质 Br 大、HC 大 软磁物质： 软磁物质： Br 小、HC 小 矩磁物质： 矩磁物质： Br 大、HC 小返 回下一节上一页下一页第 5 章 变 压 器(三) 磁路欧姆定律 三用于定性分析磁路。 用于定性分析磁路。 BC = AC B0 = A0 BC = HC = C AC C B0 H0 = 0 = 0 A0返 回 下一节 上一页 下一页第 5 章 变 压 器全电流定律: 全
5、电流定律H dl = I 左边=H dl =H dl = HC lC + H 0 l0lC =( C AC 令： l0 + 0 A0 )lC Rmc = A C C l0 Rm0 = A 0 0 铁心的磁阻 空气隙的磁阻磁路的磁阻： 磁路的磁阻： Rm = Rmc + Rm0l0 lC = A + A 0 0 C C返 回 下一节 上一页 下一页第 5 章 变 压 器因此： 因此：右边= 右边 I = N I 磁路的磁通势 Rm = N I NI 磁路欧姆定律 = R m Rm0 mc R C 0N I 一定时， Rm0 的存在，使 大大减小。 一定时， 的存在， 大大减小。 因 若要保持一定
6、的 ， 若要保持一定的 ，则需要大大增加 N I。 。返 回下一节上一页下一页第 5 章 变 压 器5.2 铁心线圈电路(一) 直流铁心线圈电路 一 直流铁心线圈电路电压与电流的关系: 电压与电流的关系: U I= R 线圈消耗的功率： 线圈消耗的功率： P=UI =RI2返 回上一节下一节上一页下一页第 5 章 变 压 器(二) 交流铁心线圈电路 二 交流铁心线圈电路d 励磁： 励磁：u i N i e =N d t l el =N dl =Ll d i dt dt (1) 电压与电流关系 设: =m sint 则: e =Nm cost = Nmsin(t90o) Em= Nm = 2f
7、Nm返 回 上一节 下一节 上一页 下一页第 5 章 变 压 器E = 4.44 f Nm E =j4.44 f Nm 漏磁通磁路对应的电感： 漏磁通磁路对应的电感： Nl Ll = i 漏电感（漏电抗）： 漏电感（漏电抗）： X = Ll = 2f Ll U = URElE =E + jLlI + RI i + e u e l l图 5.2.1 交流铁心线圈电路漏阻抗=E + (R + jLl) I =E + Z I 返 回 上一节 下一节 上一页 下一页第 5 章 变 压 器忽略漏阻抗， 忽略漏阻抗，有： 则：U =E U m= 4.44 f N当： U 、f 一定时， m 基本不变。 一
8、定时， 基本不变。 (2) 功率 功率: 视在功率: 视在功率 无功功率: 无功功率 有功功率: 有功功率 S=UI Q = S sin? 铁损 铜损 P = S cos ? 涡流损耗 磁滞损耗 + P = PCu Fe = RI2 +( Ph + Pe )返 回 上一节 下一节 上一页 下一页第 5 章 变 压 器(a) 磁滞损耗 Ph ： (b) 涡流损耗 Pe ： 铜损耗使线圈发热， 铜损耗使线圈发热，铁损耗使铁心发热。 铁损耗使铁心发热。 减小铁损耗的方法： 减小铁损耗的方法： 使用软磁材料减小 Ph ； 增大铁心的电阻率， 增大铁心的电阻率， 减小涡流及其损耗 ； 0.35mm 0.
9、30mm 用很薄的硅钢片叠成铁心， 用很薄的硅钢片叠成铁心， 0.27mm 减小涡流及其损耗 。返 回 上一节(a) (b)0.22mm5.2.2 涡流损耗 图下一节 上一页 下一页第 5 章 变 压 器例 5.2.1 一个铁心线圈，加上 12 V 直流电 一个铁心线圈， 压时， 交流时，压时，电流为 1 A；加上 110 V 交流时，电流为 2 A， ； 交流时 ， 消耗的功率为 88 W。求后一种情况线圈的铜 。 损耗、铁损耗和功率因数。 损耗、铁损耗和功率因数。 线圈施加直流电压时： 解 (1) 线圈施加直流电压时： U 12 = = 12 R= I 1 (2) 线圈施加交流电压时： 线
10、圈施加交流电压时： PCu = RI2 =1222 W = 48 W PFe = PPCu = (8848) W = 48 W P 88 = 0.4 = cos? = U I 1102 返 回 上一节 下一节 上一页 下一页第 5 章 变 压 器5.3 变压器的基本结构(一) 变压器的用途 一变压器是一种利用电磁感应作用来改变交流 电能的电压和电流等级的电气设备。 电能的电压和电流等级的电气设备。 在电力系统中： 在电力系统中：升 、 10 kV 压 110 kV、220 kV 变 远距离输电 、 压 330 kV、500 kV 器返 回 上一节电能降 压 变 压 器10 kV 6 kV 38
11、0 V 220 V下一节负荷上一页下一页第 5 章 变 压 器输电距离、输电功率与输电电压的关系: 输电距离、输电功率与输电电压的关系:输电电压 110 kV 220 kV 500 kV 输电功率 5104 kW (20 30)104 kW 100104 kW 输电距离 50 150 km 200 400 km 500 km在电子线路和自动控制系统中，变压器起着 在电子线路和自动控制系统中， 信号传递、阻抗变换以及信号隔离等作用。 信号传递、阻抗变换以及信号隔离等作用。返 回上一节下一节上一页下一页第 5 章 变 压 器(二) 变压器的基本结构 二(1) 铁心 铁心: 用硅钢片叠成； 分铁心柱
12、和铁轭两部分。 用硅钢片叠成； 分铁心柱和铁轭两部分。 (2) 绕组（线圈）： 绕组（线圈）： 接电源的绕组 一次绕组， 一次绕组， 接电源的绕组 接负载的绕组 二次绕组； 二次绕组； 接负载的绕组 工作电压高的绕组 高压绕组， 高压绕组， 或 工作电压高的绕组 工作电压低的绕组 低压绕组。 低压绕组。 工作电压低的绕组 (3) 其他 其他: 油箱、 油枕、散热器、保护设备等。 油箱、油、油枕、散热器、保护设备等。返 回 上一节 下一节 上一页 下一页第 5 章 变 压 器变压器常用的结构型式有两种： 变压器常用的结构型式有两种： 心式变压器、 心式变压器、壳式变压器返 回上一节下一节上一页下
13、一页第 5 章 变 压 器返 回上一节下一节上一页下一页第 5 章 变 压 器5.4 变压器的工作原理返 回上一节下一节上一页下一页第 5 章 变 压 器E1 =j4.44 f N1m U1 =E1 + (R1 + j X1) I1 =E1 + Z1 I1 一次绕组的参数： 一次绕组的参数： R1 (电阻 、X1 (漏电抗 、 Z1 (漏阻抗 。 电阻)、 漏电抗 漏电抗)、 漏阻抗)。 电阻 漏阻抗 E2 =j4.44 f N2m U2 = E2(R2 + j X2) I2 =E2Z2 I2 = ZLI2 二次绕组的参数： 二次绕组的参数： 电阻)、 R2 (电阻 、 电阻 X2 (漏电抗
14、、 漏电抗)、 漏电抗 漏阻抗)。 Z2 (漏阻抗 。 漏阻抗返 回 上一节 下一节 上一页 下一页第 5 章 变 压 器(一) 电压变换 一电压比: 电压比: E1 N1 = k= E2 N2 U1=Z1I1E1 E1 U2= E2 Z2I2 E2 变压器空载时: 变压器空载时 I2 = 0，I1 = I010% I1N ， U2 = U20 = E2，U1E1 U1 N1 =k = U2 N2返 回 上一节 下一节 上一页 下一页第 5 章 变 压 器一般取高压绕组的电压与低压绕组的电 一般取高压绕组的电压与低压绕组的电 压之比， 压之比， 即：k1 规定: 规定: 当 U1 = U1N
15、时, U20 = U2N 如铭牌上标注: 如铭牌上标注 电压 10 000 / 230V U1N U2N返 回上一节下一节上一页下一页第 5 章 变 压 器U2= E2 Z2I2 变压器的外特性: 变压器的外特性 当 U1 = U1N, 不变时: 2 = cos?2 不变时 U2 = f ( I2) 电压调整率: 电压调整率 ?U = U2NU2 100% U2NU2 U2N 2= 0.8(容性 容性) 容性 2=1 2= 0.8(感性 感性) 感性 0 I2图 5.4.4 变压器的外特性U = 2 3% 返 回 上一节 下一节 上一页 下一页第 5 章 变 压 器例 5.4.1 某单相变压器
16、的额定电压为 10 000/230 V，接在 10 000 V 的交流电源上向一电 ， 感性负载供电， 感性负载供电，电压调整率为 0.03。求变压器的电 。 压比及空载和满载时的二次电压。 压比及空载和满载时的二次电压。 解 U1N 10 000 电压比： 电压比： = 43.5 k=U = 230 2N 空载电压： 空载电压： U20 = U2N = 230 V 满载电压: U2 = U2N (1?U ) PCu 满载电压 = 230(10.03) V = 223 V 返 回 上一节 下一节 上一页 下一页第 5 章 变 压 器(二) 电流变换 二U1N E1 = 4.44 f N1m m
17、 U1N 4.44 f N1 N1i1 N1i0 N2i2磁通势平衡方程： N1I1 + N2I2 = N1I0 磁通势平衡方程： 忽略 I 忽略 0，则： N1I1 + N2I2 = 0 N2 I1 = N I2 1 I1 N2 1 = = I2 N1 k返 回 上一节下一节上一页下一页第 5 章 变 压 器例 5.4.2 上例中的变压器，当 |ZL| = 0.966 上例中的变压器， 变压器正好满载。求该变压器的电流。 时，变压器正好满载。求该变压器的电流。 U2 223 解 = = 224 A I2 = |ZL | 0.966 I2 = 5.15 A I1 = k返 回上一节下一节上一页
18、下一页第 5 章 变 压 器(三) 阻抗变换作用 三忽略 Z1、Z2 、 I0 ： I2 N1 U1 = I = N =k U2 1 2 U1 kU2 |ZL| = I = I 2/ k 1 = k2 U2 I2U1I1I2 U2|ZL|等I1效U1k2|ZL|= k2 | ZL |图 5.4.5 变压器的阻抗变换返 回 上一节 下一节 上一页 下一页第 5 章 变 压 器的扬声器（ 例 5.4.3 一只电阻为 8 的扬声器（喇 ） ，需要把电阻提高到 叭） ，需要把电阻提高到 800 才可以接入半导体 收音机的输出端。 收音机的输出端。问：应该利用电压比为多大的变 压器才能实现这一阻抗匹配。
19、 压器才能实现这一阻抗匹配。 解 R = k2 RL RL k= = R 800 = 10 8返 回上一节下一节上一页下一页第 5 章 变 压 器(四) 变压器的功率关系 四一次绕组的视在功率： S1 = U1I1 一次绕组的视在功率： 二次绕组的视在功率： 二次绕组的视在功率： S2 = U2I2 变压器的额定容量： 变压器的额定容量： SN = U2NI2N = U1NI1N 输入功率： 输入功率： 输出功率： 输出功率： 变压器的损耗： 变压器的损耗： 铜损耗： 铜损耗： P1 = U1I1cos?1 P2 = U2I2cos?2 P = P1 P2 = PCu + PFe PCu =
20、R1I12 + R2I22可变损耗返 回 上一节 下一节 上一页 下一页第 5 章 变 压 器铁损耗： 铁损耗： 效率: 效率: 当PFe = Ph+Pe = P2 100% P1不变损耗 电力变压器: 电力变压器:I2=(60% 80%)I2N 时， ( % % = max 小型电力变压器: 小型电力变压器: = 80% 90% % % 大型电力变压器: 大型电力变压器: = 98% 99% % %返 回 上一节 下一节 上一页 下一页第 5 章 变 压 器例 5.4.4 一变压器容量为 10 kVA，铁耗 ， 为 300 W，满载时的铜耗为 400 W。求该变压器在 ， 。 满载时向功率因
21、数为 0.8 的负载供电时输入和输出 的有功功率及效率。 的有功功率及效率。 解 忽略电压变化率，则 忽略电压变化率， P2 = SN cos?2 = 101030.8 W = 8 kW P = PCu + PFe = (300 + 400) W = 0.7 kW P1 = P2 + P = (8 + 0.7) kW = 8.7 kW P2 8 = 100% = 8.7 100% = 92 % P1返 回 上一节 下一节 上一页 下一页第 5 章 变 压 器*5.5 自耦变压器和三绕组变压器(一) 自耦变压器 一(1) 自耦变压器的结构 只有一个绕组。 只有一个绕组。手 柄(2) 自耦变压器的
22、工作原理 E1 U1 N1 = =k U2 E2 N2I1 + U1 N1接 线 柱 E1 E 2 + +下一节I2N2 U2 RL +上一页 下一页图 5.5.1 自耦变压器返 回图 5.5.2 自耦变压器的工作原理上一节第 5 章 变 压 器(二) 三绕组变压器 二 三绕组变压器(1) 结构： 结构： 有三个绕组。 有三个绕组。 (2) 各绕组间的电压关系： 各绕组间的电压关系： U1 N1 = k12 = U2 N2 U1 N1 = k13 = U3 N3 U2 N2 = k23 = U3 N3返 回 上一节 下一节 上一页 下一页第 5 章 变 压 器(3) 各绕组间的电流关系： 各绕
23、组间的电流关系： N1I1 + N2I2 + N3I3 = N1I0 在满载或接近满载时， 可忽略不计， 在满载或接近满载时，I0 可忽略不计， N1I1 + N2I2 + N3I3 = 0 (4) 容量： 容量： SN = U1NI1N 工作时应当保证各个绕组的视在功率不超过其绕组容量。 其绕组容量。返 回上一节下一节上一页下一页第 5 章 变 压 器5.6 三相电压的变换(1) 三相电压变换的方式： 三相电压变换的方式： 采用三台单相变压器、三相心式变压器。 采用三台单相变压器、三相心式变压器。 (2) 三相绕组的联结方式： 三相绕组的联结方式： GB: Y,yn Y,d 常用的三种 YN
24、,d Y,y YN,y返 回上一节下一节上一页下一页第 5 章 变 压 器例 5.6.1 某三相变压器 SN = 50 kVA， ， U1N /U2N =10 000/400 V，Y,d 联结，向 2= cos?2 = 联结， ， 0.9 的感性负载供电，满载时二次绕组的电压为 的感性负载供电， 380 V。求：(1) 满载时一、二次绕组的线电流和相 满载时一、 。 电流； 输出的有功功率。 电流；(2) 输出的有功功率。 解 (1) 满载时一、二次绕组的线电流即额 满载时一、 定电流， 定电流， SN 50103 = 2.9 A = I1N = 3 U1N 3 10000 SN 50103
25、= I2N = = 72.2 A 3 U2N 3 400返 回 上一节 下一节 上一页 下一页第 5 章 变 压 器相电流为 I1p = I1N = 2.9 A I2N I2N I2p = = = 41.7 A 3 3 (2) 输出的有功功率 P2 =3 U2 I2 cos?2 =3 38072.20.9 W = 42.8 kW返 回上一节下一节上一页下一页第 5 章 变 压 器5.7 绕组的极性U1 与 u1 是 U1 同极性端 (同名端 U2 同名端) 同名端 U1 与 u2 是 u1 异极性端 (异名端 u2 异名端) 异名端(a) 绕向相同U1 U2 u1 u2(b) 绕向相反U1 与
26、 u2 是 同极性端 (同名端 同名端) 同名端 U1 与 u1 是 异极性端 (异名端 异名端) 异名端图 5.7.1 绕组的极性返 回 上一节 上一页 下一页第 5 章 变 压 器U1 U2 u1 u2(a) 绕向相同U1 U2 u1 u2(b) 绕向相反图 5.7.2 绕组极性的标注方法返 回上一节上一页下一页第 5 章 变 压 器单相多绕组变压器的连接方式: 单相多绕组变压器的连接方式:例如：一次侧有两个线圈， 例如：一次侧有两个线圈，其额定电压均为 110 V ， 两种交流电源上工作， 要求它们能在 110 V 和 220 V 两种交流电源上工作，而输 出电压不变。 出电压不变。 (
27、a) 当电源电压为 220 V 时： + 110V 220V 110V 110V 110V (b) 当电源电压为 110 V 时： + 110V(a) 绕组的串联(b) 绕组的并联 图 5.7.3 绕组的正确接法返 回 上一节 上一页 下一页第 5 章 变 压 器教学基本要求1. 了解物质的磁性能，理解磁路欧姆定律； 了解物质的磁性能，理解磁路欧姆定律； 2. 了解铁心线圈电路中的电压与电流的关系及功率和损耗 问题； 问题； 3. 了解变压器的基本结构，理解变压器的电压变换、电流 了解变压器的基本结构，理解变压器的电压变换、 变换和阻抗变换作用以及变压器的功率和损耗； 变换和阻抗变换作用以及变
28、压器的功率和损耗； 4. 理解单相和三相变压器的额定值； 理解单相和三相变压器的额定值； *5. 了解自耦变压器和三绕组变压器的特点和使用； 了解自耦变压器和三绕组变压器的特点和使用； 6. 了解三相电压的变换方法； 了解三相电压的变换方法； 7. 了解绕组同极性端(同名端 和异极性端(异名端 的含义。 了解绕组同极性端 同名端) 和异极性端 异名端)的含义。 同名端 异名端 的含义返 回第 5 章 变 压 器分析与思考5.1 (1) 磁路的结构一定，磁路的磁阻是否一定即磁 磁路的结构一定， 路的磁阻是否是线性的？ 路的磁阻是否是线性的？ 5.1 (2) 恒定 直流 电流通过电路时会在电阻中产
29、生功 恒定(直流 直流)电流通过电路时会在电阻中产生功 率损耗，恒定磁通通过磁路时会不会产生功率损耗？ 率损耗，恒定磁通通过磁路时会不会产生功率损耗？ 5.2 (1) 额定电压一定的交流铁心线圈能否施加大小相 同的直流电压？ 同的直流电压？ 5.2 (2) 教材中图 5.2.1 所示交流铁心线圈，电压的有 所示交流铁心线圈， 效值不变，而将铁心的平均长度增加一倍。 效值不变，而将铁心的平均长度增加一倍。试问铁心中的 主磁通最大值 是否变化（ 主磁通最大值 m 是否变化（分析时可忽略线圈的漏阻 抗）？返 回 下一页第 5 章 变 压 器5.2 (3) 两个匝数相同（N1= N2 ）的铁心线圈分别
30、接 两个匝数相同（ 到电压相等（ 而频率不同（ 到电压相等（U1= U2）而频率不同（f1f2）的两个交流电 源上时，试分析两个线圈中的主磁通 源上时，试分析两个线圈中的主磁通 1m 和 2m 的相对大 分析时可忽略线圈的漏阻抗） 。 小（分析时可忽略线圈的漏阻抗） 。 5.4 (1) 在求变压器的电压比时，为什么一般都用空 在求变压器的电压比时， 载时一、二次绕组电压之比来计算？ 载时一、二次绕组电压之比来计算？ 5.4 (2) 为什么说变压器一、二次绕组电流与匝数成 为什么说变压器一、 反比，只有在满载和接近满载时才成立？空载时为什么 反比，只有在满载和接近满载时才成立？ 不成立？ 不成立
31、？ 5.4 (3) 满载时变压器的电流等于额定电流，这是的 满载时变压器的电流等于额定电流， 二次侧电压是否也等于额定电压？ 二次侧电压是否也等于额定电压？ 5.4 (4) 阻抗变换的公式即式（5.4.11）是在忽略什么 阻抗变换的公式即式（ ） 因素的条件下得到的？ 因素的条件下得到的？返 回 上一页 下一页第 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 中的变压器， 倍时， 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； 应为下述几种情况总的哪一种？ 均不变；
32、(b) PFe = 3000.8 W、PCu = 400 0.8 W ； 、 (c) PFe = 3000.8 W、PCu 不变； (d) PFe 不变、 不变； 不变、 、 PCu = 400W0.82 W ；(e) PFe 不变、PCu= 4000.8 W 。 不变、 5.5 (1) 上述三绕组变压器，若中压绕组不接负载，仅 上述三绕组变压器，若中压绕组不接负载， 由低压绕组向外供电， 由低压绕组向外供电，输出视在功率可否超过其绕组容量 50 VA？为什么？ ？为什么？ 5.5 (2) 上述三绕组变压器，若中、低压绕组的视在 上述三绕组变压器，若中、 功率分别为 80 VA 和 40 V
33、A，都未超过各自的绕组容量， ，都未超过各自的绕组容量， 这种情况是否可以？为什么？ 这种情况是否可以？为什么？返 回上一页下一页第 5 章 变 压 器N1 5.6 (1) 三相变压器一、二次绕组的匝数比为 三相变压器一、 。 N2 = 10。 联结时一、 分别求该变压器在 Y,y、Y,d、D,d 和 D,y 联结时一、二次 、 、 绕组的线电压的比例。 绕组的线电压的比例。 5.7 (1) 为了判断图 5.7.3 所示变压器实物中一次侧两 个线圈的极性，可以将这两个线圈的任意两端串联后， 个线圈的极性，可以将这两个线圈的任意两端串联后，在 二次侧加一个不超过其额定值的电压， 二次侧加一个不超
34、过其额定值的电压，如果测得一次侧两 串联线圈的总电压为两个线圈电压之和， 串联线圈的总电压为两个线圈电压之和，则说明现在是异 极性端串联；如果测得的总电压为两个线圈电压之差，极性端串联；如果测得的总电压为两个线圈电压之差，则 说明是同极性端串联。试说明此方法的原理。 说明是同极性端串联。试说明此方法的原理。返 回上一页下一页第 5 章 变 压 器分析与思考解答5.1 (1) 磁路的结构一定，磁路的磁阻是否一定即磁 磁路的结构一定， 路的磁阻是否是线性的？ 路的磁阻是否是线性的？ 【答】 磁路的结构一定（即尺寸、形状和材料一定）答 磁路的结构一定（即尺寸、形状和材料一定） 磁路的磁通并不一定。因
35、为磁性材料的磁导率 不 时，磁路的磁通并不一定。因为磁性材料的磁导率 不 是常数（ 不是正比关系） ， ） ，即磁路的磁阻是非线 是常数（B 与 H 不是正比关系） ，即磁路的磁阻是非线 性的。 性的。返 回分析与思考题集下一题第 5 章 变 压 器5.1 (2) 恒定 直流 电流通过电路时会在电阻中产 恒定(直流 直流)电流通过电路时会在电阻中产 生功率损耗，恒定磁通通过磁路时会不会产生功率损耗？ 生功率损耗，恒定磁通通过磁路时会不会产生功率损耗？ 【答】 恒定的磁通通过磁路时，不会在磁路中产生 答 恒定的磁通通过磁路时， 功率损耗，即直流磁路中没有铁损耗。 功率损耗，即直流磁路中没有铁损耗
36、。这是因为铁心损 耗包括涡流损耗和磁滞损耗， 耗包括涡流损耗和磁滞损耗，其中涡流损耗是由交流磁 场在铁心中感应出的涡流而产生的功率损耗， 场在铁心中感应出的涡流而产生的功率损耗，而磁滞损 耗是因为铁心被反复磁化时的磁滞现象而引起的功率损 耗。由于恒定磁通既不会在铁心中产生涡流又不会使铁 心交变磁化， 心交变磁化，所以恒定磁通通过磁路时不会产生功率损 耗。返 回分析与思考题集上一题下一题第 5 章 变 压 器5.2 (1) 额定电压一定的交流铁心线圈能否施加大小 相同的直流电压？ 相同的直流电压？ 【答】 如果给交流铁心线圈施加了与交流电压大小 答 相等的直流电压会把线圈烧毁。相等的直流电压会把
37、线圈烧毁。这是因为交流铁心线圈 上施加的交流电压绝大部分被感应电动势所平衡 ） ，漏阻抗上的电压很小 （UE） ，漏阻抗上的电压很小，因而励磁电流很小。） ，漏阻抗上的电压很小，因而励磁电流很小。 如果是施加同样大小的直流电压， 如果是施加同样大小的直流电压，由于线圈中没有感应 电动势与之平衡，全部电压降落在线圈本身的电阻上， 电动势与之平衡，全部电压降落在线圈本身的电阻上， 该电阻值是很小的， 该电阻值是很小的，因此将会产生很大的直流励磁电 使线圈烧毁。如果系统有过流保护装置， 流，使线圈烧毁。如果系统有过流保护装置，此时保护 装置将动作跳闸。 装置将动作跳闸。返 回分析与思考题集上一题下一
38、题第 5 章 变 压 器5.2 (2) 教材中图 5.2.1 所示交流铁心线圈，电压的有 所示交流铁心线圈， 效值不变，而将铁心的平均长度增加一倍。 效值不变，而将铁心的平均长度增加一倍。试问铁心中的 是否变化（ 主磁通最大值 m 是否变化（分析时可忽略线圈的漏阻 抗）？ 【答】 增加交流铁心的长度是不会改变铁心中的主磁 答 U 因为在忽略漏阻抗时， 通最大值 m 的。因为在忽略漏阻抗时， m= 4.44 f N 的与磁路的几何尺寸无关。如果是直流铁心线圈， 即 m 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， 磁路（铁心）的长度增加一倍，在
39、相同的磁通势作用下，由于磁阻增加了，主磁通就要减小。 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 两个匝数相同（ 到电压相等（ 而频率不同（ 到电压相等（U1= U2）而频率不同（f1f2）的两个交流电 源上时， 源上时，试分析两个线圈中的主磁通 1m 和 2m 的相对 大小（分析时可忽略线圈的漏阻抗） 。大小（分析时可忽略线圈的漏阻抗） 。 【答】 根据 m= 答 U 4.44 f N 得知 1m 2m 。 得知返 回分析与思考题集上一题下一题第 5 章 变 压 器5.4 (1) 在求变
40、压器的电压比时，为什么一般都用空在求变压器的电压比时， 载时一、二次绕组电压之比来计算？ 载时一、二次绕组电压之比来计算？ 【答】 因为变压器的电压比等于一、二次绕组感应 答 因为变压器的电压比等于一、 N1 E1 电动势之比，也即匝数之比： 电动势之比，也即匝数之比：k = = E2 N2 空载时： U1E1，E2 = U20 = U2N ，而负载时： U1E1， 而负载时： 空载时： E2U2 ，显然用空载时一、二次绕组电压之比来计算电 显然用空载时一、 压比精确度较高。 压比精确度较高。返 回分析与思考题集上一题下一题第 5 章 变 压 器5.4 (2) 为什么说变压器一、二次绕组电流与
41、匝数成 为什么说变压器一、 反比，只有在满载和接近满载时才成立？ 反比，只有在满载和接近满载时才成立？空载时为什么 不成立？ 不成立？ 【答】 因为空载时二次绕组的电流 I2 等于零，因此 答 等于零， 不存在电流比的关系。而在满载和接近满载时， 不存在电流比的关系。而在满载和接近满载时，一、二 次绕组的电流远远大于空载电流，在磁通势平衡方程中， 次绕组的电流远远大于空载电流，在磁通势平衡方程中， 忽略空载电流时才得到一、二次绕组电流与匝数成反比， 忽略空载电流时才得到一、二次绕组电流与匝数成反比， I1 N2 1 这一关系。 即 = = 这一关系。 I2 N1 k返 回分析与思考题集上一题下
42、一题第 5 章 变 压 器5.4 (3) 满载时变压器的电流等于额定电流，这是的 满载时变压器的电流等于额定电流， 二次侧电压是否也等于额定电压？ 二次侧电压是否也等于额定电压？ 【答】 满载时变压器的二次侧电压 U2 不等于额定电 答 压 U2N 。因为变压器的二次侧额定电压 U2N 是定义为空载 电压（一次侧为额定电压时） 电压（一次侧为额定电压时）U20 的，即 U2N = U20 = E2 。 变压器满载（I2 = I2N）时， 2= E2 Z2I2 ，因而 U2U2N 。 变压器满载（ 因而 U U返 回分析与思考题集上一题下一题第 5 章 变 压 器5.4 (4) 阻抗变换的公式即
43、式（5.4.11）是在忽略什 阻抗变换的公式即式（ ） 么因素的条件下得到的？ 么因素的条件下得到的？ 【答】 阻抗变换的公式是在忽略一、二次绕组的漏 答 阻抗变换的公式是在忽略一、 阻抗和空载电流时， 阻抗和空载电流时，把变压器当作理想变压器的情况下 得到的。 得到的。返 回分析与思考题集上一题下一题第 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 中的变压器， 倍时， 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； 应为下述几种情况总的哪一种？ 均不变； (b)
44、PFe = 3000.8 W、PCu = 400 0.8 W ； 、 (c) PFe = 3000.8 W、PCu 不变； (d) PFe 不变、 、 不变； 不变、 PCu = 400W0.82 W ；(e) PFe 不变、 PCu = 4000.8 W 。 不变、 【答】 因为铁损耗是与负载大小无关的不变损耗， 答 因为铁损耗是与负载大小无关的不变损耗， 铜损耗是正比于电流平方的可变损耗，因此， 铜损耗是正比于电流平方的可变损耗，因此，当变压器 倍时， 的答案是正确的。 的电流为额定电流的 0.8 倍时， (d) 的答案是正确的。返 回分析与思考题集上一题下一题第 5 章 变 压 器5.5
45、 (1) 上述三绕组变压器，若中压绕组不接负载，仅 上述三绕组变压器，若中压绕组不接负载， 由低压绕组向外供电， 由低压绕组向外供电，输出视在功率可否超过其绕组容量 50VA？为什么？ ？为什么？ 【答】 不能。因为绕组自己的容量就限制了它最大输 答 不能。 出的视在功率。 出的视在功率。返 回分析与思考题集上一题下一题第 5 章 变 压 器5.5 (2) 上述三绕组变压器，若中、低压绕组的视在 上述三绕组变压器，若中、 功率分别为 80 VA 和 40 V A，都未超过各自的绕组容量， ，都未超过各自的绕组容量， 这种情况是否可以？为什么？ 这种情况是否可以？为什么？ 【答】 一般来说不可以
46、。因为这时高压绕阻的视在功 答 一般来说不可以。 率可能超过了其容量。 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N1 5.6 (1) 三相变压器一、二次绕组的匝数比为 N = 10。 三相变压器一、 。 2 分别求该变压器在 Y,y、Y,d、D,d 和 D,y 接法时一、二次 、 、 接法时一、 绕组的线电压的比例。 绕组的线电压的比例。 3 N1 U1l 3 U1p = = 10 【答】 Y,y 接法时： U = 接法时： 答 3 N2 3 U2p 2l 3 N1 U1l 3 U1p Y,d 接法时： 接法时： = = = 103 U2l N2 U2p N1
47、 U1l U1p D,d 接法时： 接法时： = = = 10 U2l U2p N2 U1p N1 U1l D,y 接法时： 接法时： U2l = 3 U2p = 3 N2返 回分析与思考题集= 103上一题下一题第 5 章 变 压 器5.7 (1) 为了判断图 5.7.3 所示变压器实物中一次侧两 个线圈的极性，可以将这两个线圈的任意两端串联后， 个线圈的极性，可以将这两个线圈的任意两端串联后，在 二次侧加一个不超过其额定值的电压， 二次侧加一个不超过其额定值的电压，如果测得一次侧两 串联线圈的总电压为两个线圈电压之和， 串联线圈的总电压为两个线圈电压之和，则说明现在是异 极性端串联；如果测
48、得的总电压为两个线圈电压之差， 极性端串联；如果测得的总电压为两个线圈电压之差，则 说明是同极性端串联。试说明此方法的原理。 说明是同极性端串联。试说明此方法的原理。 【答】 判断一次侧两个线圈极性的方法原理如图 5.1 答 所示。 所示。 + + + + + + U11 U11 U2 U2 U1 + U1 (施加) (施加) U12 U12 - - + 测得 U 测得 1 =U11+U12 图 5.1 (a) 异极性端串联 测得 U =U 测得 1 = 11U12 (b) 同极性端串联返 回分析与思考题集 上一题第 5 章 变 压 器练 习 题5.4.1 收音机中的变压器，一次绕组为 1 200 匝，接在 收音机中的变压器， 220 V 交流电源上后，得到 5 V、6.3 V 和 350 V 三种输出 交流电源上后， 、 三种输出 电压。求三个二次绕组的匝数。 电压。求三个二次绕组的匝
