电工基础教案第七章1

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1、第七章变压器本章主要介绍变压器的结构、原理及其应用。第一节变压器的结构1.变压器：是一种电能转换装置，可以将能量从一个或多个回路转换到另一个或多个回路中去。2.变压器的组成：由磁介质、骨架和线圈绕组组成，有时为了起到电磁屏蔽作用，变压器还要用铁壳或铅壳罩起来。3.铁芯变压器：骨架中填充铁磁性介质的变压器叫铁芯变压器，电力系统和低频电子电路中常使用铁芯变压器。空芯变压器：骨架中填充非铁磁性介质的变压器叫空芯变压器，空芯变压器主要用于高频电子电路。如图（a）和（b）分别是铁芯变压器的示意图和电路图。一.铁芯铁芯是用来传递磁通的重要部件，通常采用导磁系数高又互相绝缘的硅钢片叠加制成。铁

2、芯的形状通常有“口”字型（或“D”字型）、“E”字型以及“C”字型等。如图所示。二.线圈骨架为了使线圈与硅钢片或其它磁性材料之间绝缘，线圈和引出线排列整齐，绕线平整紧密，提高绕制效率，变压器的线圈一般都是绕在线圈骨架上的。线圈骨架的形状和尺寸，是由铁芯的规格尺寸决定的，一般要求铁芯截面以能自如插入线圈骨架为宜。三.绕组绕组一般采用绝缘良好的漆包线（大多为铜线）绕制在线圈骨架上构成。连接电源（或信号源）的绕组为初级绕组，也称为初级线圈；连接负载的绕组为次级绕组，也称为次级线圈。第二节变压器的工作原理引言：变压器的初级线圈和次级线圈一般彼此不连通（自耦变压器例外），它的能量是靠铁芯中

3、的互感磁通来传递的。一.互感现象1.自感现象：线圈自身中的电流i的变化使线圈中的磁链发生变化，从而在自身中引起了自感电压，这种现象叫做自感现象。2.互感现象：一个线圈中电流变化在另一个线圈中产生感应电压的现象叫做互感现象。（如图所示）3.自感磁通：线圈I中有电流i1,使线圈I具有的磁通11叫做线圈I的自感磁通。自感磁链：11=N111叫做线圈I的自感磁链。4.互感磁通：11中有一部分穿过线圈II，由电流i1产生的通过线圈II的磁通12，叫互感磁通。互感磁链：21=N221叫互感磁链。同理若在线圈II中通入电流i2，也可得自感磁通22，自感磁链22，互感磁通1

4、2，互感磁链125.互感电压和互感电动势：当i1变化时，互感磁链Ψ21发生变化，线圈Ⅱ中就会产生感应电动势和感应电压，分别称为互感电动势和互感电压。同理，若线圈Ⅱ中流过变化的电流，也会在线圈Ⅰ中产生互感电动势和互感电压。6.磁耦合：两个线圈磁通互相铰链的关系叫做磁耦合。7.互感系数：互感磁链与产生它的电流成正比，比例系数称为两线圈间的互感系数，即：互感系数反映了变化电流产生互感磁通的能力。对于线性电感线圈来说，M12=M21=MM值与电流无关，它是互感线圈自身的参数，只取决于两线圈的匝数、尺寸、相对位置和磁介质。8.耦合系数：耦合系数k来衡量两个线圈耦合的紧密程度。其定义为：一

5、般情况下k值小于1。当k=1时，互感磁通与自感磁通相等，这种情况叫全耦合。二.互感电压1.若选择互感电压的参考方向与互感磁通的参考方向符合右手螺旋关系，互感磁通的参考方向与产生它的电流参考方向也符合右手螺旋关系，如图所示：则由电磁感应定律得：当线圈中的电流为正弦交流时，互感电压可以用相量表示为：三.同名端为方便地判定互感电压的实际极性，这里引出“同名端”的概念1.同名端的定义：对于具有互感的几个线圈上的某些端钮，若一个线圈中电流的变化在其自身产生的自感电压和在另一线圈中产生的互感电压实际极性始终相同，这样的端钮叫同名端。反之，称为异名端。同一组同名端通常用“·”、“Δ”或“*”表

6、示。2.同名端的判断：（1）根据同名端的性质判断互感线圈的同名端具有这样一个性质：若两个互感线圈中分别有电流i1、i2，且i1、i2的实际方向对同名端是一致的，则i1产生的磁通与i2产生的磁通是相互增强的。在已知线圈绕向和相对位置的情况下，可以根据同名端的性质判断同名端。如图（a）中，设电流分别从端钮1和端钮3流入，根据右手螺旋法则，它们产生的磁通是相互增强的，所以端钮1和端钮3是同名端。对于图（b)也可用同样的方法来判断出端钮1和端钮3是同名端。