电路_第十章_变压器[1]

1、第十章第十章 含有耦合电感的电路含有耦合电感的电路首首 页页本章重点本章重点互感互感10-1含有耦合电感电路的计算含有耦合电感电路的计算10-2耦合电感的功率耦合电感的功率10-3变压器原理变压器原理10-4理想变压器理想变压器10-5下 页上 页变压器变压器返 回下 页上 页电力变压器电力变压器返 回下 页上 页三相电力变压器三相电力变压器返 回10-5 理想变压器理想变压器 变压器由两个具有互变压器由两个具有互感的线圈构成，一个感的线圈构成，一个线圈线圈接电源接电源，另一线，另一线圈圈接负载接负载。变压器是利用变压器是利用互感互感来实现从一个电路向另一个电来实现从一个电路向另一个电路路传输

2、能量或信号传输能量或信号的器件。的器件。互感现象互感现象是变压器工作的基础，实现是变压器工作的基础，实现电能电能磁场磁场能能电能电能的转换。的转换。i11122N1N2i2+_u1+_u2i11122N1N2同名端：同名端：变压器的同名端变压器的同名端是指是指在在两个两个线圈线圈中分别通以交流电中分别通以交流电，当当磁通方向迭加磁通方向迭加(同方向同方向)时时，两个两个线圈线圈的的电流流入端电流流入端就是它们的同就是它们的同名端名端，两个两个线圈线圈的电流流出端是的电流流出端是它们的另一组同名端它们的另一组同名端。 两组同名端两组同名端i2磁耦合：磁耦合：载流线圈之间通过彼载流线圈之间通过彼此

3、的磁场相互联系的物理现象此的磁场相互联系的物理现象称为磁耦合。称为磁耦合。i1i2+_u1+_u2+_u2+_同名端在同侧，磁通相助同名端在同侧，磁通相助同名端在异侧，同名端在异侧，磁通相消磁通相消i1i2+_u2+_P253下 页上 页返 回 理想变压器是实际变压器的理想变压器是实际变压器的理想化模型理想化模型，是对互感，是对互感元元 件的理想科学抽象，是极限情况下的件的理想科学抽象，是极限情况下的耦合电感耦合电感。（1）理想变压器）理想变压器变压器的作用：实现信号或者能量的传递。变压器的作用：实现信号或者能量的传递。1、升压和降压；、升压和降压；2、阻抗匹配，让负载获得最大功率；、阻抗匹配

4、，让负载获得最大功率；3、隔离高低压。、隔离高低压。理想变压器相关概念理想变压器相关概念同名端原边回路原边回路也叫初级回路也叫初级回路一次回路一次回路接电源接电源电源为时变的电源为时变的副边回路副边回路也叫次级回路也叫次级回路二次回路二次回路接负载接负载同名端在同侧，同名端在同侧，磁通相助磁通相助同名端在异侧，同名端在异侧，磁通相消磁通相消n为变压器的匝数比为变压器的匝数比，也叫变比也叫变比n:1+_u1+_u2i1i2n:1+_u1+_u2i1i2（2）理想变压器模型）理想变压器模型n:1+_u1+_u2i1i2n:1+_u1+_u2i1i2时域模型时域模型相量域模型相量域模型n:1+_+_

5、n:1+_+_1I2I1U2U1I2I1U2U同同侧侧异异侧侧n:1+_u1+_u2i1i2（3）理想变压器的）理想变压器的VCR（1 1）同名端在同侧的理想）同名端在同侧的理想变压器模型变压器模型21211ininuu时域和相量域的时域和相量域的VCRVCR为：为：电压同名为正，电压同名为正，电流同名为负。电流同名为负。21211InIUnU时域时域VCRVCR相量域相量域VCRVCR变压器方程变压器方程电压与同名端一致为正；电流与同名端一致为负。电压与同名端一致为正；电流与同名端一致为负。小结 n:1+_u1+_u2i1i2（2 2）同名端在异侧的理想）同名端在异侧的理想变压器模型变压器模

6、型时域和相量域的时域和相量域的VCRVCR为：为：21211ininuu电压同名为正，电压同名为正，电流同名为负。电流同名为负。21211InIUnU时域时域VCRVCR相量域相量域VCRVCR变压器方程变压器方程电压与同名端一致为正；电流与同名端一致为负。电压与同名端一致为正；电流与同名端一致为负。小结 理想变压器将一侧吸收的能量理想变压器将一侧吸收的能量全部传输全部传输到另一侧输出。到另一侧输出。 21nuu 211ini0221121iuiuppp 理想变压器既不储能，也不耗能，在电理想变压器既不储能，也不耗能，在电路中只起路中只起传递信号和能量传递信号和能量的作用。的作用。表明 n:1

7、+_u1+_u2i1i2（1）（2）(1)(1)* *(2)(2)得：得：212211ppiuiu p为理想变压器从两个端口吸收的瞬时功率。为理想变压器从两个端口吸收的瞬时功率。21211ininuu实际上，好的变压器也有实际上，好的变压器也有3%-5%3%-5%的损耗的损耗（4）理想变压器的功率）理想变压器的功率（1）（2）Zn)IU(nInUnIUZin22222211 1n2Z+1 U+_1 I2 I2 U1 UZn:1+_21211InIUnU21211InIUnU同名端在同侧同名端在同侧Zn)IU(nInUnIUZin22222211 1同名端在异侧同名端在异侧1 I+_1 I2 I

8、2 U1 UZn:1+_将副边电路等效到原边为将副边电路等效到原边为n2Z。从原边来看：从原边来看：将副边电路等效将副边电路等效到原边为：到原边为：（等效电阻）（等效电阻）（等效电路）（等效电路）（5）理想变压器的阻抗变换理想变压器的阻抗变换例例5-1已知已知 ，R1 ，R2 ，求n2R2+R1解解将副边电路等效到原边，如图所示将副边电路等效到原边，如图所示:R2R1n:1+_由图可得：由图可得：SUSUSU1I2211RnRUIS1U+_2U+_1I2I1I方法方法1：由阻抗变换求解：由阻抗变换求解21211InIUnU因为：因为：所以：所以：222222211 1Rn)IU(nInUnIU1221IRnU即：由由VCR得：得：1122111RIRnURUUISS12211IRnURIS2211RnRUIS方法方法2：由变压器方程求解：由变压器方程求解R2R1n:1+_SU1U+_2U+_1I2I方法方法2比方法一麻烦。比方法一麻烦。例例5-2已知电源内阻已知电源内阻RS=1k，负载电阻，负载电阻RL=10。为。为使使RL获得最大功率，求理想变压器的变比获得最大功率，求理想变压器的变比n。当当n2RL=RS