电工电子课件二十一

1、8.4 变压器学习任务：1 变压器的基本结构，2 变压器的工作原理，3 变压器的电压调整率，4 变压器的损耗和效率，1. 变压器的基本结构u1i10axn1n2u20axs用硅钢片叠压制成的变压器铁芯。与电源相接的一次侧绕组。| |zl| |与负载相接的二次侧绕组。 变压器的主体结构是由铁芯和绕组两大部分构成的。变压器的绕组与绕组之间、绕组与铁芯之间均相互绝缘。u20axaxs| |zl| |2. 变压器的工作原理u1i10n1n2(1)变压器的空载运行与变换电压原理 交变的磁通穿过n1和n2时，分别在两个线圈中感应电压：m1l144.4nfu 计算它们的比值：m2m244.4nfum1l11

2、44.4nfuu有： 显然，改变线圈绕组的匝数即可实现电压的变换。且k1时为降压变压器；k1时为升压变压器。knnnfnfuu21m2m120144.444.4变压比，简称变比m2m22044.4nfuuax| |zl| |axn2sn1u2u1i1(2)变压器的有载运行与变换电流原理变压器负载运行时，一次侧电流由i0变为i1，二次侧产生负载电流i2，而电压u20相应变为u2。 变压器负载运行时，二次侧电流i2产生副边磁动势i2n2，该磁动势对i0n1起削弱作用。i2221110ninini 根据主磁通原理，只要电源电压和频率不变，铁芯中的工作主磁通的数值将维持不变。因此，原边电流i0 相应增

3、大为i1，原边磁动势也增大为i1n1，增大的部分恰好与二次侧磁动势相平衡。此时的磁动势方程式为： 磁动势平衡方程式告诉我们：变压器二次测电流i2的大小是由负载决定的，但二次侧的能量来源于一次侧，两侧电路并没有直接的电的联系，而是通过磁耦合把能量从原边传递到副边。 由上式可得： 变压器铁芯的导磁率很高，因此满足工作主磁通需要的磁动势i0n1很小，和i1n1相比可忽略不计，所以磁动势平衡方程式又可改为：02211nini 变压器在能量传递的过程中损耗很小，因此一次侧和二次侧的容量近似相等，有：knnii12112变流比能量传递过程中，变压器在变换电压的同时也变换了电流。2211uiui(3)变压器

4、的阻抗变换作用ax| |zl| |axn2sn1u2u1i1i2 设变压器副边所接负载为|zl|，原边等效输入阻抗为|z1|，则有：将变压器的变压比公式和变流比公式代入上式得：11122l iuziuz，l222222111zkiukkikuiuz 上式告诉我们：只要改变变压器的匝数比，即可获得合适的二次侧对一次侧的反射阻抗|z1|。式中k2称为负载阻抗折算到一次侧时的变换系数。已知某收音机输出变压器的原边匝数为600，副边匝数为30，原边原来接有16的扬声器。现因故要改接成4扬声器，问输出变压器的匝数n2应改为多少？1600464002k收音机电路中，输出变压器所起的作用是：让扬声器阻抗与晶

5、体管的输出端阻抗匹配，以使负荷上获得最大功率，从而驱动喇叭振动发出声音。400)30600()(22212nnk收音机原阻抗变换系数为：640016400)(2211lznnz反射阻抗：匝151600600 12knn改换成4扬声器后：设交流信号源电压u=100v，内阻r0=800，负载rl=8。(1)将负载直接接至信号源，负载获得多大功率？(2)经变压器阻抗匹配，求负载获得的最大功率是多少？此 时变压器变比是多少？ 负载直接与信号源相接时，负载上获得的功率为：w123. 08)8800100(2l2lrip108800121lzznnk 阻抗匹配时，负载折算到原绕组的反射阻抗等于800。因此

6、负载上获得的最大功率为：变压器的变比为：w125.3800)800800100(2lmaxp 变压器输出电压u2随负载电流 i2变化的关系称为它的外特性，即：u2u2ni2i2n0cos(-2)=0.8超前超前cos2=1cos2=0.8滞后滞后3. 变压器的外特性u2f（i2）外特性可用右图所示曲线描述。(1)负载为纯电阻性质时，cos=1，输出电压u2随负载电 流i2的增加略有下降； 负载的功率因数对变压器的外特性影响很大。(2)负载为感性时，u2随i2的增加下降的程度加大；(3) 负载为容性时，输出特性曲线呈上翘状态，说明u2随 i2的增加反而加大。%100%20n220uuuu 变压器

7、外特性变化的程度，可以用电压调整率u%来表示。电压调整率定义为：变压器由空载到额定i2n满载时，副边输出电压u2的变化程度。fecu ppp4. 电压调整率 电压调整率反映了变压器运行时输出电压的稳定性，是变压器的主要性能指标之一。 5. 变压器的损耗和效率变压器的损耗有铁耗和铜耗：222121curirip 变压器工作时由于主磁通不变，因此铁损耗也基本维持不变，通常称铁耗为不变损耗；铜耗随负载电流变化，称为可变损耗。%100%100cufe2212pppppp 变压器的效率是指变压器的输出功率p2与输入功率p1的比值，通常百分数表示，即： 变压器没有旋转部分，因此效率比较高。控制装置中的小型

8、电源变压器的效率通常在80%以上；电力变压器的效率一般可达95%以上。 变压器在运行中需注意，并非运行在额定负载时效率最高。实践证明，变压器所带负载为满载的70%左右时效率最高。因此，应根据负载情况采用最好的运行方式。譬如控制变压器运行台数，投入适当容量的变压器等，以使变压器能够处在高效率情况下运行。变压器能否变换直变压器能否变换直流电压？为什么？流电压？为什么？已知变压器已知变压器uin=220v，为使铁心不致饱和，规为使铁心不致饱和，规定定m0.001wb，问变，问变压器原线圈至少应绕多压器原线圈至少应绕多少匝少匝？ 欲制作一个欲制作一个220/110v的小型的小型变压器，能否原边绕变压器，能否原边绕2匝，副匝，副边绕边绕1匝？为什么？匝？为什么？ 若不慎将额定值若不慎将额定值110/36v的小容量变压器原边接到的小容量变压器原边接到110v直流电源上，副边会直流电源