电工电子课件二十一.ppt

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,8.4 .1 变压器的基本结构和工作原理,N1,N2,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。,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。,2. 变压器的工作原理,N1,N2,(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：,计算它们的比值：,有：,显然，改变线圈绕组的匝数即可实现电压的变换。且k1时

2、为降压变压器；k1时为升压变压器。,变压比， 简称变比,(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。,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

3、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：,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：,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。,(3)变压器的阻抗变换作用,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：,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

4、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？,例,解,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。,收音机原阻抗变换系数为：,反射阻抗：,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？,例,解,负载直接与信号源相接时，负载上获得的功率为：,阻抗匹配时，负载折算到

5、原绕组的反射阻抗等于800。因此负载上获得的最大功率为：,变压器的变比为：,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：,cos(-2)=0.8超前,cos2=1,cos2=0.8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；,结论,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。,变压器外特性变化的程度，可以用电压调整率U%来表示。电压调整

6、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。,4. 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：,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。,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。,变压器能否变换直流电压？为什么？,你会做吗？,已知变压器UIN=220V，为使铁心不致饱和，