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1、河 北 科 技 大 学基础课教学部,第 4 章 变压器,第4章 变压器,4.1 变压器的基本结构和工作原理,4.2 变压器的外特性、效率和极性,4.3 其他类型的变压器,变压器-利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器。,4.1 变压器的基本结构和工作原理,4.1.1 变压器的作用、分类、结构及符号,4.1.2 变压器的工作原理,4.1.1 变压器的作用、分类、结构及符号,1. 作用：,变换电压、变换电流、变换阻抗,2. 分类：,按照交流量的相数：,单相变压器和三相变压器,按照应用领域：,电力：配电变压器等,电子：电源变压器等,专用：电焊变压器等,1）铁心：由硅钢片
2、叠成 作用：构成磁路 形状：常见有心式（线圈包围铁心）和壳 式（铁心包围线圈）2）绕组：由漆包线绕制而成 作用：完成电磁转换 分为：一次（初级、原）绕组 与电源相连的线圈，接收交流电能， 二次（次级、副）绕组与负载 相连的线圈，送出交流电能,3. 结构,3）绝缘材料：骨架、层绝缘等4）散热设施：对于小型变压器空气自冷 对于大型变压器油浸自冷或油浸风冷4.符号,1.变压器的电压变换作用1）原理图（空载运行）,4.1.2 变压器的工作原理,2）、定性分析： u1 i0 i0N1 m e 1 e 2（u20） 1 e 1,3）定量分析：,变压器空载运行时原边等效电路：,列回路的KVL方程：u1 +
3、e1 + e1 = i0R1 其中：R1为原边绕组电阻,则： u1 = i0R1 e1 e1,据： e1 =L1 di0/dt 其中： L1为原边漏磁电感,有： u1 = i0R1 +L1 di0/dt e1,（1）原边,（1）原边,u1 = i0R1 +L1 di0/dt e1,相量形式：,Z1为原绕组漏磁阻抗，因为Z1很小、空载电流I0也很小（仅为额定电流的百分之几）,若设,相量形式：,则根据电磁感应定律：,恒磁原理,结论：,（2）、副边,结论：,变压器空载运行时副边等效电路：,（3）电压变换作用,由:,变压器原边、副边电压有效值之比与它们的匝数比成正比。变压器的电压变换作用,k ：变压器
4、的变比,k1 时，U1U20，降压变压器当 k1 时，U1U20，升压变压器 k=1 时，U1=U20，隔离变压器,2 变压器的电流变换作用,1）、原理图（有载运行）,2）定性分析 e 1 u1 i1 i1N1 e 2 i2 i2N2 2 e 2 1 e 1,3）定量分析：,根据恒磁原理：,空载时磁动势为：i0N1有载时磁动势为：i1N1 + i2N2,则得磁动势平衡方程式：,i1N1 + i2N2 =i0N10,（变压器空载运行时原边电流I0 很小，仅为额定工作电流的IN的百分之几）,变压器原边、副边电流的有效值之比与它们的匝数比成反比。变压器的电流变换作用,3、变压器的阻抗变换作用1）电路
5、图,我们称ZL为负载ZL 在原边的等效阻抗,2）分析,根据：,例题：电阻为8的扬声器接于输出变压器的副边，设输出变压器的原绕组为500匝，副绕组为100匝，试求：（1）扬声器折合到原边的等效电阻；（2）将变压器的原边接入电动势 E=10V，内阻 R0=250的信号源时，输送到扬声器的功率。 （设变压器不损耗功率）（3）直接将扬声器接至信号源时，输送到扬声器的 功率；（4）保持原边匝数不变，在（2）条件下，求使扬声 器获最大功率的副边匝数 N2。,4.2 变压器的外特性、效率和极性,1、变压器的外特性指在变压器原边加额定电压的前提下，副边电压与电流的关系。1) 变压器外特性曲线、I2U2偏离U2
6、N越甚、负载的性质： 阻感性负载或纯阻性负载： I2U2（ U2低于U2N） 阻容性负载（电容较大）： I2U2（U2可能高于U2N）2) 二次电压调整率（电压变化率）（由于变压器的副边电阻与漏磁感抗很小，一般二次电压调整率为5左右）,2、变压器的损耗与效率,、 铁损（PFe）交变磁通在铁芯中产生的磁滞损耗和涡流损耗。当U1、f不变时，铁损基本不变不变损耗。,、铜损（PCu）I1、I2在线圈电阻R1、R2上产生的损耗。它随负载电流的变化而变化可变损耗。,1) 损耗,2) 效率,通常变压器的效率在90以上。而且，容，大型变压器的效率可达99。（由于变压器的效率很高，所以在实际计算中常按理想变压器来分析，即忽略其损耗）,3、变压器线圈极性的测定,(1)同极性端的标记,(2)同极性端的测定,毫安表的指针正偏1和3是同极性端；反偏1和4是同极性端。,U13=U12U34时1和3是同极性端； U13=U12U34时1和4是同极性端。,4.3 其他类型的变压器1、自耦变压器一次侧、二次侧共用一部分绕组的变压器。实例：调压器可改变二次绕组匝数的自耦变压器,2、仪用互感器电力系统中测量高电压、大电流时使用的一种变压器。电流互感器：用于测量大电流的仪用互感器电压互感器：用于测量高电压的仪用互感器,作业：,4.1 4.2 4.4 4.5 4.6,
