《电工电子技术》课件-变压器的原理及特殊变压器

变压器的原理和特殊变压器

变压器的工作原理变压器是一种静止的电气设备。它是根据电磁感应原理，将某一等级的交流电压和电流转换成同频率的另一等级的电压和电流的设备，即具有变换电压、变换电流和变换阻抗的作用，因此无论在电力系统、电气测量、电子线路还是自动控制系统中都具有广泛的应用。变压器的工作原理

在闭合的铁心上绕有两个互相绝缘的绕组，它们之间只有磁的耦合，没有电的联系。其中，与交流电源相接的绕组称为原绕组或一次绕组，简称原边或初级；与用电设备（负载）相接的绕组称为副绕组或二次绕组，简称副边或次级。单相变压器原理图变压器的工作原理

交流电源电压u1加到一次绕组后，就有交流电流i1通过该绕组，在铁心中产生交变的磁通Φ。交变的磁通Φ沿铁心闭合，同时交链一次、二次绕组，在两个绕组中分别产生感应电动势e1和e2。如果二次侧带负载，便产生二次电流i2，即二次绕组有电能输出。单相变压器原理图

变压器的工作原理设主磁通Φ=Φmsinωt，由磁感应定律可得：

变压器的工作原理一次、二次侧绕组内产生的感应电动势e1、e2的有效值分别为：变压器的工作原理式中，N1、N2分别为一次二次侧绕组的匝数，Φ为主磁通，单位为Wb，在忽略漏磁通及一次绕组导线电阻影响时：

有u1≈e1

则：U1≈E1=4.44fN1Φm二次侧开路即空载运行时:

U20≈E2=4.44fN1Φm于是：变压器的电压比变压器的工作原理可见，变压器一次、二次绕组感应电动势的大小，正比于各绕组的匝数。因此，只要改变绕组匝数比，就能改变变压器的输出电压。

变压器的工作原理负载运行

负载运行是指一次绕组接交流电源，二次绕组接负载。

变压器的工作原理可得到磁动势平衡方程：变压器的工作原理由于励磁电流分量I0很小，所以在额定状态下可以忽略不计，则有：其有效值表示式有：变压器具有变电流的作用，且在额定状态下，一次、二次绕组电流之比等于电压比k的倒数。自耦变压器如图所示，是一种自偶变压器，它只有一个绕组，这个绕组的总扎数为N1接电源，绕组的一部分为N2接负载。电路中各电压、电流用向量表示，方向如图所示，这样一、二次绕组不仅有磁耦合，而且还有电的直接联系，自偶变压器的一、二次绕组电压之比和电流之比为。

IN1N2+U1－I1－E1＋－E2＋－

U2＋I2

降压自耦变压器

自耦变压器手柄绕组接触臂

调压器调压器等效电路自耦变压器使用自耦变压器时应注意以下几点：

1.原副绕组不能对调使用，如果把电源接到副绕组上，可能烧坏调压器或使电源短路。一般输入端有三个接线头，如图，在接线时一定要注意。如果使用电源电压为220V的单相交流电，接入时应连接1号端和3号端。调压器等效电路

自耦变压器使用自耦变压器时应注意以下几点：

2.连接电源时，1号端必须接中性线，因为原、副绕组有电的直接联系。否则，即使滑动触头旋在低电压位置时，当人触及输出端的任一端时，都有触电的危险。因此规定：自耦变压器不允许用作安全变压器，安全变压器一定要用双绕组的。

自耦变压器使用自耦变压器时应注意以下几点：

3.接通电源时，先将滑动触头旋至零位，接通电源后再逐渐转动手柄，将输出电压调到所需的数值。用后，还应将滑动触头再调回到零位。

仪用互感器是在交流电路中,专供电工测量和自动保护装置使用的变压器。

仪用互感器的作用扩大测量仪器的量程；为高电压电路的控制、保护装置及设备提供所需的低电压、小电流，同时可使仪表设备与高压电路相隔离，保证仪表设备和工作人员的安全，并可使仪表设备的结构简单，价格低廉。

常见的仪用互感器电压互感器电压互感器图a)结构

b)符号

电压互感器

（1）电压互感器的低压侧（二次侧）不允许短路，故在高压侧（一次侧）应接入熔断器进行保护。

（2）为防止电压互感器高压绕组绝缘损坏，使低压侧出现高电压，电压互感器的铁心、金属外壳和二次绕组的一端必须可靠接地。使用电压互感器，应注意：

电流互感器电流互感器，它是利用变压器变换电流的作用，将大电流变换成小电流的升压变压器。它的一次绕组导线较粗，匝数很少，有时只有一匝，与被测量电路负载串联。二次绕组导线较细，匝数较多，接在电流表或其他保护测量装置的反应电流大小的线线圈上。电流互感器根据变压器的工作原理，电流互感器的一次电流和二次电流，与其匝数成反比，即：a)结构

b)符号

电流互感器式中：ki称为电流互感器的电流比。通常电流互感器二次额定电流设计成标准值5A安或1A.

电流互感器

（1）电流互感器工作时二次侧绕组不允许开路。为此在电流互感器二次电路中不允许装设熔断器，在二次电路中拆装仪表时，必