《汽车电学基础》-项目五 磁路与变压器3

学习单元1变压器的结构和工作原理学习目标

1.熟悉变压器的结构和变压器变换电压、变换电流、变换阻抗的原理

2.掌握变压器的特性学习项目五

磁路和变压器及应用学习单元1

磁路的基本定律一、变压器的作用变压器是根据电磁感应原理制成的一种常见的电气设备，它具有变压、变流和变阻抗的作用，因而在各个工程领域获得广泛应用。学习单元1

磁路的基本定律二、变压器的基本结构变压器是由套在一个闭合铁心上的两个或多个线圈（绕组）构成，如图5-12所示。铁心和线圈是变压器的基本组成部分。学习单元1

磁路的基本定律1、铁心铁心构成变压器的磁路部分。为减小铁心中的磁滞和涡流损耗，变压器的铁心大多用0.35～0.5mm厚的硅钢片交错叠装而成，叠装之前，硅钢片上还需涂一层绝缘漆，交错叠装即将每层硅钢片的接缝错开。图5-13为几种常见铁心的形状。学习单元1

磁路的基本定律2、绕组绕组构成变压器的电路部分。绕组通常用绝缘的铜线或铝线绕制，其中与电源相连的绕组称为原绕组（又称原边或初级）；与负载相连的绕组称为副绕组（又称副边或次级）。学习单元1

磁路的基本定律按铁心和绕组的组合结构，通常又把变压器分为心式和壳式两种。心式变压器的绕组套在铁心柱上，结构较简单，绕组的装配和绝缘都比较方便，且用铁量少，因此多用于容量较大的变压器，如电力变压器。壳式变压器的铁心把绕组包围在中间，故不要专门的变压器外壳，但它的制造工艺复杂，用铁量较多，常用于小容量的变压器中，如电子线路中的变压器多采用壳式结构。学习单元1

磁路的基本定律三、变图5-16是一台单相变压器的空载运行原理图。它有两个绕组，为了分析方便，将原绕组和副绕组分别画在两边，其中原绕组的匝数为N1

，副绕组的匝数为N2。学习单元1

磁路的基本定律1、电压变换原理（变压器空载运行）变压器的原绕组接交流电压u1，副边开路，这种运行状态称为空载运行。这时副绕组中的电流为零，电压为开路电压u20，原绕组通过的电流为空载电流i10，该电流就是励磁电流。各量的方向按习惯参考方向选取，e1、e2与Φ符合右手螺旋法则。由于副边开路，这时变压器的原边电路相当于一个交流铁心线圈电路。其磁动势i10N1在铁心中产生主磁通Φ，主磁通Φ通过闭合铁心，在原、副绕组中分别感应出电动势e1、e2。学习单元1

磁路的基本定律原线圈中的感应电动势为上式表明，e1按正弦规律变化，且在相位上滞后于主磁通90°。

所以感应电动势有效值为：副线圈中感应电动势的有效值为学习单元1

磁路的基本定律由于原线圈中电阻和感抗(或漏磁通)较小，其两端的电压也较小，与主磁电动势E1比较可忽略不计，则由式上式可得学习单元1

磁路的基本定律上式表明，变压器空载运行时，原、副绕组上电压的比值等于两者的匝数比，这个比值K称为变压器的变压比或变比。当原、副绕组匝数不同时，变压器就可以把某一数值的交流电压变换为同频率的另一数值的电压，这就是变压器的电压变换作用。当K＞1时，变压器为降压变压器；当K＜1时，为升压变压器。学习单元1

磁路的基本定律2、电流变换原理（变压器负载运行）变压器的原绕组接交流电压u1，副绕组接负载│ZL│，变压器向负载供电，这种运行状态称为负载运行，如图5-17所示。负载运行后原边电流由i10增大到i1，副边的电流为i2

。学习单元1

磁路的基本定律变压器负载运行时，由于i2

形成的磁动势i2

N2对磁路也产生影响，故这时铁心中的主磁通Φ是由i1N1和i2N2

共同产生的。又由式U1

≈E1=4.44fN1Φm可知，当电源的电压和频率一定时，铁心中磁通最大值Φm也保持不变，因而从空载状态到负载状态，磁动势应保持不变，即学习单元1

磁路的基本定律由于变压器的空载电流很小，一般只有额定电流的百分之几，因此当变压器额定运行时，可忽略不计，于是可见，变压器负载运行时，原、副绕组的磁动势方向相反，即对有去磁作用。也就是说，当副边电流i2增大时，使铁心中的主磁通Φ减小，这时原边电流i1必然增加，以保持主磁通Φ基本不变，所以副边电流变化时，原边电流也会相应变化。学习单元1

磁路的基本定律只考虑原、副绕组电流有效值，由上式可得上式说明，变压器负载运行时，其原绕组和副绕组电流有效值之比近似等于它们的匝数比的倒数，即变比的倒数，这就是变压器的电流变换作用。学习单元1

磁路的基本定律3、阻抗变换原理学习单元1

磁路的基本定律当忽略变压器的漏磁和损耗时，等效阻抗可由下式求得：上式说明接在变压器副边的负载阻抗

反映到变压器原边的等效阻抗是

，即扩大K2

倍，这就是变压器的阻抗变换作用。学习单元1

磁路的基本定律四、变压器的铭牌和技术数据1、变压器的型号学习单元1

磁路的基本定律2、额定值①额定电压U1N、U2N

：变压器二次侧开路（空载）时，一次、二次侧绕组允许的电压值，三相变压器是指线电压。②额定电流I1N、I2N：变压器满载运行时，一次、二次侧绕组允许的电流值。③额定容量SN

：传送功率的最