第七节变压器
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1、学习目标学习目标一、了解变压器的制造原理、用途和种类一、了解变压器的制造原理、用途和种类二、变压器的基本构造二、变压器的基本构造 三、变压器的工作原理三、变压器的工作原理四、常用变压器四、常用变压器唐萍1变压器的用途：变压器除可变压器的用途：变压器除可变换电压变换电压外，还可外，还可变换电变换电流、变换阻抗、改变相位流、变换阻抗、改变相位。 2变压器的种类：按照使用的场合，变压器有变压器的种类：按照使用的场合，变压器有电力变压电力变压器，整流变压器，调压变压器，输入、输出变压器器，整流变压器，调压变压器，输入、输出变压器等。等。变压器是变压器是交流电路交流电路中利用中利用互感原理互感原理工作的
2、电磁装置，它工作的电磁装置，它的符号如下图的符号如下图 所示，所示，T 是它的文字符号。是它的文字符号。 变压器的符号变压器的符号 变压器主要由变压器主要由铁心铁心和和绕组绕组两部分构成。两部分构成。铁心铁心是变压器的磁是变压器的磁路通道，是用路通道，是用磁导率较高磁导率较高且相互且相互绝缘绝缘的硅钢片制成，以便减少的硅钢片制成，以便减少涡流和磁滞损耗。按其构造形式可分为涡流和磁滞损耗。按其构造形式可分为心式心式和和壳式壳式两种，如下两种，如下图示图示 。绕组圈绕组圈是变压器的是变压器的电路电路部分，是用漆包线、纱包线或丝包部分，是用漆包线、纱包线或丝包线绕成。其中和线绕成。其中和电源电源相连
3、的绕组叫相连的绕组叫一次一次绕组，和绕组，和负载负载相连的绕相连的绕组叫组叫二次二次绕组。绕组。心式心式变压器变压器 壳式变压器壳式变压器 心式变压器心式变压器 壳式变压器壳式变压器 变压器是按变压器是按电磁感应原理电磁感应原理工作的，一次绕组接在交流电工作的，一次绕组接在交流电源上，在铁心中产生交变磁通，从而在一次、二次绕组产生源上，在铁心中产生交变磁通，从而在一次、二次绕组产生感应电动势，如图感应电动势，如图 所示。所示。变压器空载运行原理图变压器空载运行原理图 tNEtNE 2211，2121NNEE KNNUU 2121由此得由此得 忽略线圈内阻得忽略线圈内阻得 一次绕组接上交流电压，
4、铁心中产生的交变磁通同时通一次绕组接上交流电压，铁心中产生的交变磁通同时通过一次、二次绕组，一次、二次绕组中交变的磁通可视为相过一次、二次绕组，一次、二次绕组中交变的磁通可视为相同。同。设一次绕组匝数为设一次绕组匝数为 N1 ，二次绕组匝数为，二次绕组匝数为 N2 ，磁通为，磁通为 ，感应电动势为感应电动势为1变换交流电压变换交流电压 上式中上式中 K 称为变压比。由此可见：变压器一次绕组、二称为变压比。由此可见：变压器一次绕组、二次绕组的端电压次绕组的端电压 之比等于匝数比。之比等于匝数比。 如果如果 N1 N2，K N2，K 1，电压下降，称为，电压下降，称为降压降压变压器。变压器。式中式
5、中 cos 1 一次绕组电路的一次绕组电路的功率因数功率因数； cos 2 二次绕组电路的二次绕组电路的功率因数功率因数。 1， 2 相差很小，可认为相等，因此得到相差很小，可认为相等，因此得到 2211IUIU KNNII11221 可见，变压器工作时一次、二次绕组的电流跟绕组的匝数可见，变压器工作时一次、二次绕组的电流跟绕组的匝数成成反比。高压反比。高压绕组绕组匝数多匝数多通过的通过的电流小电流小，用较，用较细细的导线绕制；的导线绕制；低压低压绕组绕组匝数少匝数少通过的通过的电流大电流大，用较，用较粗粗的导线绕制。这是在外的导线绕制。这是在外观上区别变压器高、低压饶组的方法。观上区别变压器
6、高、低压饶组的方法。根据能量守恒定律，变压器输出功率与从电网中获得功率根据能量守恒定律，变压器输出功率与从电网中获得功率相等，即相等，即 P1 = P2 ，由交流电功率的公式可得，由交流电功率的公式可得 U1I1 cos 1= U2I2 cos 2 2变换交流电流变换交流电流 211IUZ 将将21212211INNI ,UNNU 代入，代入， 得得222211IUNNZ 因为因为222ZIU 所以所以2222211ZKZNNZ 设变压器一次侧输入阻抗为设变压器一次侧输入阻抗为 |Z1| ，二次侧负载阻抗为，二次侧负载阻抗为 |Z2| ，则则 可见，二次侧级接上负载可见，二次侧级接上负载|Z2
7、|时，相当于电源接上阻抗为时，相当于电源接上阻抗为 K2|Z2|的负载。变压器的这种阻抗变换特性，在电子线路中常的负载。变压器的这种阻抗变换特性，在电子线路中常用来实现阻抗匹配和信号源内阻相等，使负载上获得最大功率。用来实现阻抗匹配和信号源内阻相等，使负载上获得最大功率。3变换交流阻抗变换交流阻抗255110222 ZUI21102202121 UUNNK一次侧电流一次侧电流12221 KII输入阻抗输入阻抗2201220111 IUZ【例【例11-1】有一电压比为】有一电压比为 220/110 的降压变压的降压变压 器，如果次器，如果次级接上级接上 55 的电阻，求变压器一次侧的输入阻抗。的
8、电阻，求变压器一次侧的输入阻抗。解解 1：二次侧电流：二次侧电流解解 2：变压比变压比21102202121 UUNNK输入阻抗输入阻抗2205542222211 ZKZNNZ【例】有一信号源的电动势为【例】有一信号源的电动势为 1 V ，内阻为，内阻为 600 ，负载电，负载电阻为阻为 150 。欲使负载获得最大功率，必须在信号源和负载之。欲使负载获得最大功率，必须在信号源和负载之间接一匹配变压器，使变压器的输入电阻等于信号源的内阻，间接一匹配变压器，使变压器的输入电阻等于信号源的内阻，如图如图 所示。问：变压器变压比，一、二次电流各为多少所示。问：变压器变压比，一、二次电流各为多少? 解：
9、负载电阻解：负载电阻 R2 = 150 ，变压器的输入电阻，变压器的输入电阻 R1 = R0 = 600 ，则变比应为则变比应为 21506002121 RRNNKm83. 01083. 060060013101 RREIm 66.1m 83.021212 INNI 一、二次电流分别为一、二次电流分别为 五、变压器的效率五、变压器的效率变压器的效率变压器的效率为变压器输出功率与输入功率的百分比，为变压器输出功率与输入功率的百分比，即即%10012 PP 大容量变压的效率可达大容量变压的效率可达 98% 99% ，小型电源变压器效，小型电源变压器效率约为率约为 70% 80% 。 变压器的功率消
