模拟电路05-变压器1

第4章变压器基本要求：了解变压器的基本构造和工作原理。1按用途分:电力变压器，特种用途变压器。按相数分:单相、三相和多相变压器。按绕组数分:双绕组、多绕组及自耦变压器。它是利用电磁感应定律并通过磁路的耦合作用,把某一个数量级的交流电压，变换成同频率的另一个数量级的交流电压的能量变换装置。一、分类4.1变压器的基本结构2变压器铁心:硅钢片叠压而成。铁心线圈二、构造壳式变压器心式变压器铁心线圈变压器绕组:高强度漆包线绕制而成其它部件:油箱、冷却装置、保护装置等34.2变压器的工作原理一、空载运行及变压原理e1es1s1N1u1AXdFdte1=-

N1—–dFS1

dteS1=-

N1——dFdte2=-

N2—–N2e2u20axSZL一次绕组二次绕组主磁通漏磁通4s1N1N2AXax••AXax图形符号U1=

–

E1••E2•–

E1•U1••U20—–

=—–U1U2—–=–—=

kN1N2一、空载运行及变压原理U20=

E2••I0•U1U2E1E2

4.44fN1m

4.44fN2mN1N2—–=–—=–—–—–—–=–—E2•U20•E1•U1•ES1•结论—变比5aSZL二、负载运行及变流原理s1N1N2AXx•••I1E2•U2•E1•U1•ES1•s2••I2u→i1N1→S1(漏磁通)→

eS1E

1=

4.44fN1mi1R1

(主磁通)→e1,e2

i2→i2N2ZLi2N2

→2(对起阻碍作用)→S2(漏磁通)→

eS2→为保持主磁通不变,只有增大电流

i1(

>空载电流i0

)6aSZLN1I1=N2

I2N1I1+N2

I2=N1I0

•••N1I1+N2

I2=

0••N1I1=–N2

I2••二、负载运行及变流原理s1N1N2AXx•••I1E2•U2•E1•U1•ES1•s2••I2I1I2—=–—=

—N2N11k•(I0

小)结论产生主磁通

的磁动势有效值I0=

I1N(2.

5)7'ZL=—U1I1•••I2三、变阻抗原理及阻抗匹配kZL•U2•U1•I1Z0ZL=—–U2I2••'ZL=–——–kU2–I2/k••=

k

2

–—

U2I2••=k

2ZL'ZL=k

2ZLE•结论可利用变压器进行阻抗匹配8(1)

变压器的匝数比应为：信号源R0RL+–R0+–+–解:例1:

如图，交流信号源的电动势E=120V，内阻R0=800，负载为扬声器，其等效电阻为RL=8。要求:（1）当RL折算到原边的等效电阻时，求变压器的匝数比和信号源输出的功率；（2）当将负载直接与信号源联接时,信号源输出多大功率？9信号源的输出功率：电子线路中，常利用阻抗匹配实现最大输出功率。结论：接入变压器以后，输出功率大大提高。原因：满足了最大功率输出的条件：（2）将负载直接接到信号源上时，输出功率为：101）变压器的型号变压器的铭牌和技术数据SJL1000/10

变压器额定容量(KVA)

铝线圈

冷却方式J:油浸自冷式F:风冷式相数S:三相D:单相高压绕组的额定电压(KV) 112）额定值额定电压U1N、U2N

单相：变压器空载时，一、二次侧绕组允许的电压值三相：U1N、U2N，一次、二次侧的线电压额定电流I1N、I2N

单相：变压器满载时，一、二次侧绕组允许的电流值。三相：一次、二次侧绕组线电流

额定容量

SN：传送功率的最大能力。单相：三相：124.3变压器的外特性与效率1.变压器的外特性U2=f(I2)，当U1和负载cos2保持不变时。一般供电系统希望要硬特性（随I2的变化，U2变化不大），电压变化率约在5%左右。电压变化率：cos2=0.8(感性）U2I2U20I2Ncos2=1O132.变压器的效率()变压器损耗铜损(PCu)：绕组导线电阻的损耗。涡流损耗：交变磁通在铁心中产生的感

应电流(涡流)造成的损耗。磁滞损耗：磁滞现象引起铁心发热，造

成的损耗。

铁损(PFe)：变压器的效率为一般95%14例３:某单相变压器容量为10kV·A，额定电压为3300/220V。如果向220V、60W的白炽灯供电，白炽灯能装多少盏？如果向220V、40W、功率因数为0.5的日光灯供电，日光灯能装多少盏？SNU2NI2N==A=45.45A10×103

220每只白炽灯的电流为PUcos

I

==A=0.273A60220×1因而可装白炽灯数为I2NI=≈16645.450.273每只日光灯的电流为PUcos

I

==A=0.3636A40220×0.5【解】解法1：通过电流求解。变压器二次绕组的额定电流为因而可装日光灯数为I2NI=≈12545.450.363615解法2：通过视在功率求解。每只白炽灯的视在功率为Pcos

S

==V·A=60V·A601因而可装白炽灯数为SNS=≈16610×10360每只日光灯的视在功率为Pcos

S

==V·A=80V·A400.5因而可装日光灯数为SNS==12510×10380返回练习题题集16例4:

有一带电阻负载的三相变压器，其额定数据如下：SN=100kVA,U1N=6000V,f=50Hz。U2N=U20=400V,绕组连接成／０。由试验测得:

PFe

=600W，额定负载时的

PCu

=2400W。试求(1)变压器的额定电流；(2)满载和半载时的效率。解:(1)定电流17(２)满载和半载时的效率18当电流流入两个线圈时，若产生的磁通方向相同，则两个流入端称为同极性端。••AXax•AXax1.同极性端(同名端)当铁心中磁通变化时，在两线圈中产生的感应电动势极性相同的两端为同极性端。增加－+–＋＋–同极性端和绕组的绕向有关。4.4变压器绕组的极性•–＋19方法一：交流法测量：若说明A与x

或X与a

是同极性端.若

说明A与a或X与x为同极性端。

结论：VaAXxV2.同极性端的测定方法+–20方法二：直流法设S闭合时增加。感应电动势的方向，阻止的增加。电流表正偏，则A-a为同极性端;结论：Xx电流表+_Aa+–S电流表反偏，则A-x为同极性端。••AXax+_S–+如果当S闭合时21联接2－3变压器原一次侧有两个额定电压为110V的绕组：3.线圈的接法••1324••1324

联接1－3，2－4当电源电压为220V时：+–+–电源电压为110V时：22问题1：在110V

情况下，如果只用一个绕组（N），行不行？答：不行（两绕组必须并接）一次侧有两个相同绕组的电源变压器(220/110)，使用中应注意的问题：••1324若两种接法铁心中的磁通相等，则：+–23问题2：如果两绕组的极性端接错，结果如何？结论：在同极性端不明确时，一定要先测定同极性端再通电。答：有可能烧毁变压器两个线圈中的磁通抵消原因：电流很大烧毁变压器感应电势••1324’+–24变压器设计中的一些概念(1)一定额定容量定铁芯窗口定导线直径定定则（铜多、铁少）则（铜少、铁多）(,一定时,)25在同样变比情况下，匝数多好，还是少好？（省铜）（费铁）截面积A变压器设计中的一些概念(2)26注意：一次、二次侧千万不能对调使用，以防变压器损坏。因为N变小时，磁通增大，电流会迅速增加。4.5其他类型的变压器1.自耦变压器ABP+–+–27二次侧不能短路，以防产生过流；2.铁心、低压绕组的一端接地，以防在绝缘损坏时，在二次侧出现高压。使用注意事项：被测电压=电压表读数N1/N22.电压互感器VR

N1（匝数多）保险丝

N2（匝数少）~u（被测电压）28被测电流=电流表读数N2/N1二次侧不能开路，以防产生高电压；2.铁心、低压绕组的一端接地，以防在绝缘损坏时，在二次侧出现过压。使用注意事项：3.电流互感器（被测电流）N1（匝数少）N2（匝数多）ARi1i2291、下面叙述中正确的是（）(a)理想变压器可以变换各种电源电压(b)理想变压器不仅能变换电压，还能变换电流和功率(c)理想变压器一次绕组的输入功率由二次绕组的输出功率决定302用理想变压器给负载电阻供电，变压器输入电压不变时，要使变压器的输入功率增加，则应该（）A、增加变压器原线圈匝数，而副线圈匝数和负载电阻R保持不变。B、增加变压器副线圈匝数，而原线圈匝数和负载电阻R保持不变C、减少变压器副线圈的匝数，而原线圈匝数和负载电阻R保持不变D、增加负载电阻R的阻值，而原副线圈的匝数保持不变313．变压器如图4所示，保持原边电压有效值U1

、频率f不变，开关S自位置1合向位置2，则（）。A.主磁通Φ