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本课件先建立磁路的基本概念，说明磁性材料的磁性能与磁路基本定律，比较交流与直流铁心线圈的电压电流关系及损耗，随后系统讲解变压器的结构、空载与负载运行原理、电压变换与阻抗变换作用，最后介绍自耦变压器与互感器等常用变压器。
本页为第六章铁心线圈与变压器的目录页，列出本部分所包含的章节与内容框架。
第一节磁路：本节依次讲解以下内容。
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磁通（Φ）：磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积，成为通过该面积的磁通。
磁通的单位是韦伯（wb）。Φ=BS磁场强度（H）：表示磁场中与磁铁材料无关的磁场大小和方向的物理量。
磁场强度的单位是安/米（A/m）。H=B/µ磁感应强度的单位是特斯拉（T）
磁导率（µ）：是用来衡量物质导磁能力的物理量，单位是亨/米(H/m)真空磁导率µ0=4π×10－7H/m相对导磁系数µr=µ/µ0若µr= 1说明是非磁性材料，。
若µr>>1说明是磁铁材料。
二、磁性材料的磁性能1.高导磁性磁性材料之所以具有高导磁性是因为内部具有磁畴结构。
磁畴：由于磁性材料的分子之间有一种特殊的作用而使每一区域内的分子磁铁都排列整齐，显示磁性，这些区域称为磁畴。
磁畴：
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在无外磁场时磁畴任意排列，处于无序状态，对外不显磁性。在有外磁场作用时，磁场就顺外磁场方向转向，形成一个很强的与外磁场方向一致的磁化磁场，磁铁材料被磁化。
2.磁饱和性磁化磁场不会随着外磁场的增加而无限地增加，当外磁场增加到一定值时，全部磁畴的方向都已与外磁场的方向一致，这时磁化磁场不在增强，B达到最大值，这一特性称为磁饱和性。
HBOabc
当磁铁材料在交变磁场作用下，将受到交变磁化,曲线如图。HB磁滞曲线3.磁滞性可见，当H为零时，滞后一些时间才能到零值，这段为磁铁材料的磁滞性。
当H到零时，铁磁材料在磁化时所获得的磁性不能完全消失，还要保留一定的磁性，这种磁性称为剩磁Br。
使B=0的H值，即HC称为矫顽磁力。BrHC
第二节磁路的基本定律：本节依次讲解以下内容。
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在磁路中，磁场强度H沿任何一闭合路径的线积分，等于包围在闭合回路内各电流的代数和。
其中，凡是电流的方向与总积分路程的方向符合右手定则的取正，反之取负。
一、全电流定律
若材料单一，结构均匀IxHSΦH L = I N若材料、结构分段均匀IHL1L2L3L4
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二、磁路欧姆定律IΦNEIR电动势E磁动势F=IN电流I磁通Φ电压U=E磁压F=HL电阻R=l /S r磁阻Rm=L/Sμ电路欧姆定律I =U/ R磁路欧姆定律Φ=F/Rm
Rm=L/Sµ称为磁阻磁通Φ与磁动势F成正比，与磁阻成反比，这就是磁路欧姆定律。
注意：由于磁铁材料的磁导率µ不是常数，所以Rm不是常数。所以磁路欧姆定律一般用于定性分析磁路，而不是直接通用于计算磁路。
磁路的定量计算要用全电流定律辅以物质的磁化曲线来进行。
例1、在铁心线圈中通直流电，N=1000匝，磁路平均长度L=30cm，截面积S=10cm2，工作点上相对磁导率μr=1137。
与在铁心中建立磁通Φ=0.001Wb，电流I=？IΦNSL解：由H L=I N
例2、均匀无分支磁路，S、L、N一定，若磁路中B保持不变，试分析用磁导率高的材料作铁心时，所需激励电流比用磁导率低的材料作铁心时是增加还是减少了？
解：S一定，B不变∴Φ=BS不变磁阻Rm=L/Sμ，L、S不变Rm与μ成反比磁路欧姆定律Φ=I N/Rmμ↓，Rm↑，Ｉ↑
第三节铁心线圈：本节依次讲解以下内容。
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当铁心线圈的励磁电流为直流时成为直流铁心线圈，当励磁电流为交流时，就是交流铁心线圈。
交流铁心线圈的电磁关系是分析交流电机、变压器等电器的基础。1.各物理量之间的关系一、交流铁心线圈
电磁关系如下：ui (iN)ΦΦσiRΦ：主磁通Φσ漏磁通iueeσ
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这是一个常用公式，它表明当线圈匝数N及电源频率f一定时，主磁通Φm的大小只取决于外加电压的有效值U。
Em=2πfNΦmE=Em/= 4.44f NΦmU≈E= 4.44f NΦm
2.铁心线圈电路的能量损失铁心线圈电路的铜损无铁心的线圈加交流电时线圈电阻上的功率损耗称为铜损。
PCu=I2R铁心线圈的功率损耗主要有两部分：铁心线圈电路的铁损
有铁心的线圈加上交流电时，它产生的交变磁场在铁心中产生能量损耗而使之发热，这种能量损耗称为铁损。
磁滞损耗Ph铁损涡流损耗PePFe=Ph+Pe
Φic
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为了减小涡流损耗，一方面采用电阻率较高的铁磁材料（如硅钢）也可以减小涡流。
另一方面可以把整块铁心改成顺着磁场方向彼此绝缘的硅钢片叠成。
这样就可以限制涡流在较小的截面内流过；iΦic交流铁心线圈的铁心都选用法。
0.5mm或0.35mm厚的彼此绝缘的硅钢片叠成。
IU二、直流铁心线圈直流磁路的特点:恒定恒定磁动势F=IN恒定磁通和磁阻成反比（线圈中没有反电动势）(R为线圈的电阻)
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直流电流通过时线圈电阻产生铜损。PCu=I2R恒定的磁通在铁心中没有磁滞损耗和涡流损耗。
PFe= 0
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第四节变压器：本节依次讲解以下内容。
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变压器是用来改变电压大小的一种重要的电器设备,它在电力和供电系统中占有很重要的地位,在电子技术也得到广泛的应用。
变压器用途1.升压送电2.降压送电3.在电子线路中用作电源变换、传递信号、阻抗变换等
一、变压器的基本结构变压器主要有硅钢片叠成的闭合铁心和高压、低压绕组组成。
按铁心和绕组的放置方式不同分为心式和壳式两种。绕组包围铁心称为心式。
铁心包围绕组称为壳式。
绕组铁心铁心绕组壳式心式
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二、变压器的工作原理u2u1i2i1Φ电磁关系如下：u1i1(i1N1)Φe1=-N1dΦ/dte2=-N2dΦ/dti2(i2N2)Φσ2eσ2＝-Lσ2di2/dtΦσ1eσ1=-Lσ1di1/dtN1N2Φσ1Φσ2e1eσ1e2eσ2
1.空载运行和变换电压二次侧无负载，i2=0,此时一次绕组中的电流称为空载电流i0。
一次侧当忽略漏感和线圈电阻时有U1=-E1=-4.44f N1ΦmU2=E2= 4.44f N2Φmu2u1i2i1ΦN1N2Φσ1e1e2
U1/U2=N1/N2=K所以有：U1/U2=E1/E2=N1/N22.有载运行和电流变换u2u1i2i1ΦN1N2Φσ1Φσ2e1e2变压器有载时与无载时一样U1/U2=N1/N2=K
当有负载时，i2≠0,这时一次电流用i1表示。由U1=4.44f N1Φm知,当U1和f不变时,Φm基本不变当变压器接上负载后，一次绕组的磁动势i1N1和二次绕组的磁动势i2N2共同产生磁通与变压器空载时产生的磁通基本相等，所以这两种情况下磁动势相等。
即：i1N1+i2N2=i0N1
由于i0很小，忽略不计：i1N1≈-i2N2I1N1=I2N2所以一、二次侧的电流有效值的关系为：I1/I2=N2/N1=1/K
3.阻抗变换i1u1Z′z=U2/U1z′=U1/I1=KU2/ (I2/K) =K2U2/I2z′=K2z改变K，即可改变z实现阻抗变换。
Zu1i1i2u2
U1/U2=N1/N2=KI1/I2=N2/N1=1/Kz′=K2z升压→K> 1 →z′<z降压→K< 1 →z′>z
三、变压器的外特性与额定值1.外特性外特性指当电源电压U1和负载的功率因数cosφ2不变时，U2与I2之间的关系曲线，U2=f(I2)外特性曲线：U20I2OU2U20为空载电压U=(U20-U2)/U20×100％一般为5％左右cos(φ2) =1cos(φ2)<1
2.额定值一次额定电压和电流：U1N，I1N二次额定电压和电流：U2N，I2N变压器的额定容量SN=U2NI2N
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四、变压器的极性同极性端又称同名端，是指铁心中的磁通变化时，在该端产生的感应电动势的极性相同，或电流从两个线圈的同极性端流入时，产生的磁通方向相同，用‘·’或‘＊’表示，在使用变压器时，必须知道同名端以便正确联接。
例2 求解过程：解：灯泡是一个纯电阻的负载，功率因数为1，所以：P=U2I2I2=P/U2=60/36 A=1.67AK=U1/U2=380/60=10.56I1=I2/K=(1.67×36)/380 A=0.158A灯泡的电阻:R=U22/P= 362/ 60 Ω=21.6Ω例1、有一变压器，U1=380V，U2=36V，如果接入一个36V，60W的灯泡求：（1）一、二次侧的电流各是多少？（2）相当于一次侧接一个多少欧姆的电阻？
一次侧等效电阻：R′=K2R=（380/36）2×21.6Ω=2407Ω例2、某变压器额定SN=100VA，额定UN=220V/25V,Bm=1T,S=9cm2,求：一、二次侧的绕组匝数N1、N2及额定电流I1N、I2N各是多少？
解：U1≈4.44f N1BmSN1=U1N／4.44f BmS=220/4.44×50×9×10-4=1100N2=U2N×N1／U1N=25×1100／220=125
I2N=SN／U2N=100／25 A = 4AI1N≈N2×I2N／N1=125×4／1100 A=0.454A
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第五节常用变压器简介：本节依次讲解以下内容。
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一、自耦变压器变压器除了有传输能量用的电力变压外，还有一些专用变压器，如电压互感器、电流互感器、自耦变压器等。
自耦变压器只有一个绕组，二次绕组是一次绕组的一部分，它同样有变换电压，电流和阻抗的作用。
电路如图：
u1u2N1N2i1i2U1/U2=N1/N2=KI1/I2=N2/N1=1/K
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