由硅钢片叠 压制成的变 压器铁心磁 路。
S
a u20
x
x
|ZL|
变压器二次绕 组（副线圈）
变压器图形符号
第3章磁路与变压器
第3章磁路与变压器
硅钢片
3.3.2 变压器的工作原理
（1）变压器的空载运行与变换电压作用
i10 A X u1
Φ
N1N2
S
a u20
x
x
|ZL|
变压器原、副边电压 与感应电压的关系为：
第3章磁路与变压器
U 1 U L1 4.4f4N 1 mN 1K U 20 U M 2 4.42 4m fN N 2
其中K 称为变压器的变比。 显然：变压器通过改变原、 副边的匝数即可变换电压。
（2）变压器的负载运行与变换电流作用
i1 A X u1
Φ
N1N2
i2 S a
u2
x
变压器在能量传递的 过程中损耗甚小，因此：
铁损由磁滞损耗和涡流损耗组成，是线圈通以交流 电时线圈交变磁化时的铁心损耗。 1.磁滞损耗
磁滞现象使铁磁材料在交变磁化过程中产生磁滞损 耗。铁磁材料反复磁化时，由于磁畴间相互摩擦发热而引起的能量 损耗称为磁滞损耗。
第3章磁路与变压器
2.涡流损耗
1. 涡流 在整块铁心的周围绕有线圈，当线圈中通以交变电流时，
相对磁导率μr ： 物质磁导率与真空磁导率的比值。
r
0
（r无量纲）
第3章磁路与变压器
物质根据相对磁导率的不同可分为两大类
• 非磁性物质：μr≈1的物质，如铜、铝、橡胶、 空气、塑料等。
• 铁磁性物质：μr>>1的物质，如铁、镍、钴、 钢、合金钢、坡莫合金等。
第3章磁路与变压器
3.1.2 磁路的基本概念
第3章磁路与变压器
磁通（）
垂直磁力线方向的某一横截面上的磁感线的 总数，称为通过该面积的磁通量，简称磁通。
BS
•单位：韦伯（Wb）
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磁导率μ
磁导率μ表示物质的导磁性能，单位是亨/米(H/m)。
真空的磁导率：0 4107H/m
非铁磁物质的磁导率与真空极为接近，铁磁物质的 磁导率远大于真空的磁导率。
就会产生交变的磁场，处在该交变磁场中的铁心就要产生 感应电动势和自成回路的感应电流，这种感应电流形如水 中的漩涡，故称为涡流。
涡流损耗
涡流在铁芯的电阻中造成的热量损耗。
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在交变磁场作用下，整块铁芯中产生的 旋涡状感应电流称为涡流。
φ
涡流对电气设 备有何影响？
根据电流的热效 应，涡流通过铁芯将 使铁芯发热，严重时 会造成设备烧损。
为减小涡流损耗，常用硅钢片叠压制 成电机电器的铁芯。
第3章磁路与变压器
涡流现象应用：高频感应炉、电度表
第3章磁路与变压器
3.3 变压器的基本结构和工作原理
3.3.1 变压器的基本结构 1、变压器是一种能变换电压、变换电流、变换阻抗的“静 止”电气设备。变压器在传递电能的过程中频率不变。
为什么远距离输电采用高压输电？
U1 E1 4.44fN1m U20E2 4.44fN2m
变压器的一次侧接电源，二次侧开 路，这种运行状态称为空载。
变压器原、副边电压 与感应电压的关系为：
变压器空载时原边电流 i10很小，在铁心 磁路中产生按正弦规律变化的磁通φ， 当φ穿过两线圈时，分别感应电压：
E1 4.44fN1m E2 4.44fN2m
第3章磁路与变压器
(2)通电螺线管的磁场----安培定则（右手螺旋定 则）
用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向 与电流方向一致，大拇指所指的方向就是螺线管内 部磁感线的方向，也就是通电螺线管的N极。
第3章磁路与变压器
3.1 磁路基本知识
实际电路中有大量电感元件的线圈中有铁 心。线圈通电后铁心就构成磁路，磁路又影响电 路。因此电工技术不仅有电路问题，同时也有磁 路问题。
第3章 磁路与变压器 3.1 磁路基本知识 3.2 交流铁心线圈电路 3.3 单相变压器 3.4 特殊变压器
第3章磁路与变压器
电流的磁场
• 1. 电流的磁效应 • 电流能产生磁场的现象，称为电流的磁效应。 • 2. 电流的磁场 • (1)通电直导体的磁场----安培定则（右手螺旋定则） • 用右手握住直导体，让伸直的大拇指所指的方向与 电流方向一致，那么弯曲的四指所指的方向就是磁感线 的环绕方向。
|ZL|
磁路部分
பைடு நூலகம்
φ
ui
电路部分 交流铁心线圈示意图
+ －
(a) 电 磁 铁 的 磁 路 (b) 变 压 器 的 磁 路 (c) 直 流 电 机 的 磁 路
电流通过N匝线圈产生的磁动势： 磁动势是磁路中产生磁场的源头。
第3章磁路与变压器
F= N I
磁路欧姆定律：
F F
l Rm
S
其中: Rm
l
S
Rm称为磁阻，表示物磁质通对的阻碍作用的量物。理 l —磁路的长度S— ；磁路的截面积。
硬磁材料 具有 磁导率不太高、但一经磁化、能保留 很大的剩磁且不易去磁 特点的铁磁材料。硬磁材料适用 于制作各种人造磁体。如钨钢、铝镍钴合金等。 矩磁材料 具有 磁导率极高、磁化后只有正、负两个饱 和状态特点的铁磁材料。矩磁材料适用于制作各类存储 器记忆元件的磁芯。
第3章磁路与变压器
3.2.3 铁芯损耗
磁路欧姆定律可以用来定性的分析磁路的情况。
• 一个磁路中若有气隙存在，则气隙磁阻>>铁芯磁阻,磁 路中应尽量减小非必要的空气隙.
第3章磁路与变压器
铁磁材料的分类和用途
铁磁材料根据工程上用途的不同可分为三大类
软磁材料 具有 磁导率很高、易磁化、易去磁 特点的铁 磁材料。软磁材料适用于制作各种电机电器的铁心。如 纯铁、硅钢等。
2、变压器主要由铁心和绕组组成。铁心是变压器的磁路通路。 为了减小涡流和磁滞损耗，让更多的磁感线通过磁路，铁心 用导磁率较高而且相互绝缘的硅钢片叠装而成。
绕组是变压器的电路部分。用具有良好绝缘性的漆包线、 纱包线或丝包线绕城的。
第3章磁路与变压器
i10 A X u1
变压器一次 绕组（原线圈
）
Φ
N1 N2
+ －
(a) 电 磁 铁 的 磁 路 (b) 变 压 器 的 磁 路 (c) 直 流 电 机 的 磁 路
第3章磁路与变压器
磁感应强度（B）
1. 磁感应强度 磁感应强度B是表征磁场中某点磁场强弱和方向的物理
量。 均匀磁场中，与磁力线方向垂直的单位面积上的磁通，
称为磁感应强度。
B S
单位：特斯拉（T） 方向：磁感线上某点的切线方向，就是该点磁感应强度的方向。