第10章变压器2

1、10.2 变压器变压器 10.2.1 变压器概述变压器概述10.2.2 变压器的工作原理变压器的工作原理10.2.3 特殊用途变压器特殊用途变压器10.2.4 三相变压器三相变压器 变压器是一种常见的电气设备，在电力系统和电变压器是一种常见的电气设备，在电力系统和电子线路中应用广泛。子线路中应用广泛。变电压：变电压：电力系统电力系统 变阻抗：变阻抗：电子线路中的阻抗匹配电子线路中的阻抗匹配变电流：变电流：电流互感器电流互感器 ： 在能量传输过程中，当输送功率在能量传输过程中，当输送功率P =UI cos 及及负载功率因数负载功率因数cos 一定时：一定时：电能损耗小电能损耗小节省金属材料（经济

2、）节省金属材料（经济）U I P = I RlI S 发电厂发电厂10.5kV输电线输电线220kV升压升压仪器仪器36V降压降压实验室实验室380 / 220V降压降压变电站变电站 10kV降压降压降压降压变压器的磁路变压器的磁路1u2uLZ1i2i单相变压器单相变压器+由高导磁硅钢片叠成由高导磁硅钢片叠成厚厚0.35mm 或或 0.5mm铁心铁心一次一次绕组绕组N1二次二次绕组绕组N2铁心铁心 原绕组（与电源相连）原绕组（与电源相连）（又称初级绕组，（又称初级绕组， 一次绕组）一次绕组） 副绕组（与负载相连）副绕组（与负载相连） （又称次级绕组，（又称次级绕组， 二次绕组）二次绕组）1u2

3、uLR1i2i单相变压器单相变压器10.2.2 10.2.2 变压器的工作原理变压器的工作原理磁路：主磁通所经过的闭合路径。磁路：主磁通所经过的闭合路径。1u2uis 线圈通入电流后，线圈通入电流后，产生磁通，分主磁产生磁通，分主磁通和漏磁通。通和漏磁通。s：主磁通主磁通：漏磁通漏磁通铁心铁心（导磁性能好（导磁性能好 的磁性材料）的磁性材料）线圈线圈空载运行空载运行 ：原边接入电源，副边开路。：原边接入电源，副边开路。接上接上交流电源交流电源1u 原边电流原边电流 i1等等 于励于励 磁电流磁电流 i10 dtdNedtdNe2211 产生感应电动势产生感应电动势1u2e1i1e1N2N i1

4、0 产生磁通产生磁通 （交变）（交变）（ 方向符合右手定则）方向符合右手定则）、e结论：改变匝数比，就能改变输出电压。结论：改变匝数比，就能改变输出电压。KNNEEUU212121K为为变比变比10i1u20u2i1e2e原、副边电压关系原、副边电压关系mmNfENfE221144. 444. 4根据交流磁路的分析根据交流磁路的分析可得：可得：202uu 02i时时 （变电压）（变电压）负载运行负载运行1u2e1i1e1N2NZ2i 副边带负载后对磁路的副边带负载后对磁路的影响：在副边感应电压的影响：在副边感应电压的作用下，副边线圈中有了作用下，副边线圈中有了电流电流 i2 。此电流在磁路中此

5、电流在磁路中也会产生磁通，从而影响原边电流也会产生磁通，从而影响原边电流 i1。但当外加电压、但当外加电压、频率不变时，铁芯中主磁通的最大值在变压器空载或频率不变时，铁芯中主磁通的最大值在变压器空载或有负载时基本不变有负载时基本不变 。带负载后磁动带负载后磁动势的平衡关系为：势的平衡关系为：)44. 4(11mNfU 1102211NiNiNiKNNII11221结论：原、副边电流与匝数成反比结论：原、副边电流与匝数成反比1102211NiNiNi 由于变压器铁芯材料的导磁率高、空载励磁电流由于变压器铁芯材料的导磁率高、空载励磁电流 很小，可忽略很小，可忽略 。即：。即：02211NINI)(

6、10i原、副边电流关系原、副边电流关系 （变电流）（变电流）2211NINI （变阻抗）（变阻抗）1i1u2u2iLR1N2N原、副边阻抗关系原、副边阻抗关系LLRKR222IURL从原边等从原边等效：效：22222211KRKIUKIKUIURLL结论：变压器原边的等效负载，为副边所带负载乘以结论：变压器原边的等效负载，为副边所带负载乘以 变比的平方。变比的平方。 阻抗变换举例：阻抗变换举例：扬声器上如何得到最大输出功率扬声器上如何得到最大输出功率i1uRsRL信号源信号源设：设：信号电压的有效值信号电压的有效值:U1= 50V;信号内阻：信号内阻： Rs=100 ;负载为扬声器，其等负载为

7、扬声器，其等 效电阻：效电阻：RL=8 。求：负载上得到的功率求：负载上得到的功率解：解：（1）将负载直接接到信号源上）将负载直接接到信号源上，得到的输出功，得到的输出功 率为：率为： W)(7 . 181085022LLSRRRUpL1i1u2u2iLR1N2NRs（2）将负载通过变压器接到信号源上。）将负载通过变压器接到信号源上。输出功率为：输出功率为：W25. 698981005022LLSLRRRUp设变比设变比 1:5 . 321NNK9885 . 32LR则：则：结论：由此例可见加入变压器以后，输出功率提高了结论：由此例可见加入变压器以后，输出功率提高了 很多。原因是满足了电路中获

8、得最大输出的条很多。原因是满足了电路中获得最大输出的条 件（信号源内、外阻抗差不多相等）。件（信号源内、外阻抗差不多相等）。1 1、 自耦变压器自耦变压器KNNIIKNNUU112212121ABP1u2u1i2iLR1N2N10.2.3 10.2.3 特殊用途变压器特殊用途变压器 使用时，改变滑动端的位置，便可得到不同的使用时，改变滑动端的位置，便可得到不同的输出电压。实验室中用的调压器就是根据此原理输出电压。实验室中用的调压器就是根据此原理制作的。制作的。注意：原、副边千万不能对调使用，注意：原、副边千万不能对调使用，以以防变压器损坏。因为防变压器损坏。因为N变小时，磁通增大，电流变小时，

9、磁通增大，电流会迅速增加。会迅速增加。VR N1（匝数多（匝数多）保险丝保险丝 N2（匝数少（匝数少）u（被测电压）（被测电压）电压表电压表被测电压被测电压=电压表读数电压表读数 N1/N22 2 电压互感器：电压互感器：1. 副边不能短路，以防产生过流；副边不能短路，以防产生过流；2. 铁心、低压绕组的一端接地，以防在绝铁心、低压绕组的一端接地，以防在绝缘损坏时，在副边出现高压。缘损坏时，在副边出现高压。使用注意：使用注意：用低量程的电流表测量大电流用低量程的电流表测量大电流3 3 电流互感器电流互感器（被测电流）（被测电流）N1（匝数少（匝数少）N2（匝数多（匝数多）ARi1i2被测电流被测电流=电流表读数电流表读数 N2/N1电流表电流表1. 副边不能开路，以防产生高电压；副边不能开路，以防产生高电压；2. 铁心、低压绕组的一端接地，以防在绝缘铁心、低压绕组的一端接地，以防在绝缘损坏时，在副边出现过压。损坏时，在副边出现过压。使用注意事项：使用注意事项：钳形电流表钳形电流表4、电焊变压器、电焊变压器 接入电源后，可得到较低的电压（空载时约接入电源后，可得到较低的电压（空载时约70V）和）和几十甚至几百安培电流。当焊条与焊件接触时，电几十