《变压器及实际运用》

1、变压器及实际应用主讲 林志炜 概述v 变压器是一种静止的电机，它将一种电压的能量转换为另一种电压的能量。是利用电磁感应原理来改变交流电流、电压和阻抗大小的装置。v 随着电力电子事业的迅速发展，在实际应用中，我们常常需要改变家用或者工业用电的电压，来满足各种不同的用电需求。v 照明灯电压照明灯电压-220伏伏v 机床上照明灯机床上照明灯-36伏伏v 手机充电器电源电压不超过手机充电器电源电压不超过10伏伏v 动感单车用的电压动感单车用的电压-12伏伏 、9伏伏v 大型发电机交流电压大型发电机交流电压-几万伏几万伏v 远距离输电远距离输电-几十万伏几十万伏v 电视机显像管却需要电视机显像管却需要1

2、0KV以上以上 几种常见的变压器常见电力变压器目录v一 变压器的分类v二 变压器的构造v三 变压器的工作原理v四 理想变压器的变换规律v五 变压器的应用实例一 变压器的分类v按用途分：v1）电力变压器：用于输配电系统的升、降电压。v2）仪用变压器：如电压互感器、电流互感器、用于测量仪表和继电保护装置。v3）试验变压器：能产生高压，对电气设备进行高压试验。v4）特种变压器：如电炉变压器、整流变压器、调整变压器、电容式变压器、移相变压器等v 按绕组形式分： 1)双绕组变压器：用于连接两个电压等级。 2)三绕组变压器：一般用于电力系统区域变电站中，连接三个电压等级。 3)自耦变电器：用于连接不同电压

3、的电力系统。也可做为普通的升压或降后变压器用。四、理想变压器的变换规律四、理想变压器的变换规律1.理想变压器的变压规律理想变压器的变压规律 即：即：理想变压器原副线圈的端电压之比等于这理想变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数之比两个线圈的匝数之比U U1 1/U/U2 2= n= n1 1/n/n2 2n n2 2 n n1 1 U U2 2U U1 1 -升压变压器升压变压器n n2 2 n n1 1 U U2 2 U U1 1 -降压变压器降压变压器U U1 1I I1 1I I2 2n n1 1n n2 2U U2 2R R3.3.输入输出电压、电流、功率大小之间的输入输出电压

4、、电流、功率大小之间的因果关系因果关系 总结总结1.输入功率输入功率P1由输出功率由输出功率P2决定；决定； P1P22.U1由电源决定；由电源决定；3.U2由由U1和匝数比决定；和匝数比决定； U2n2/n1U14.I2由由U2和负载决定；和负载决定； I2U2R5.I1由由I2和匝数比决定；和匝数比决定； I1n2/n1I2五 变压器的实际应用作用作用：保证用电安全。家庭居室和工业用电的电路前端一：保证用电安全。家庭居室和工业用电的电路前端一般都安装漏电保护开关，如下图所示是保护开关的电路原般都安装漏电保护开关，如下图所示是保护开关的电路原理简图理简图 1 1继电保护装置继电保护装置 实例

5、实例：发电厂的零线是接地的，漏电保护开关有一个结构和变压器相：发电厂的零线是接地的，漏电保护开关有一个结构和变压器相似的电流互感器，其铁芯的似的电流互感器，其铁芯的a a侧有两个形状、绕向和匝数都完全相同的侧有两个形状、绕向和匝数都完全相同的线圈；电路正常工作时，线圈；电路正常工作时，b b线圈是没有电流的，因为电流互感器线圈是没有电流的，因为电流互感器a a侧两侧两线圈完全相同，流过两线圈的电流大小相等，方向相反，它们产生的线圈完全相同，流过两线圈的电流大小相等，方向相反，它们产生的磁场相互抵消，磁场相互抵消，b b侧线圈磁通量总为零而不变，线圈中不产生感应电侧线圈磁通量总为零而不变，线圈中

6、不产生感应电流流 如果站在地上的人不小心接触火线时，火线的电流有一部分流经人体，经大地如果站在地上的人不小心接触火线时，火线的电流有一部分流经人体，经大地流回发电厂流回发电厂 ，造成两线圈电流大小不等，则，造成两线圈电流大小不等，则b b线圈会产生感应电流。产生线圈会产生感应电流。产生“剩余剩余电流电流”在铁芯中产生变化的在铁芯中产生变化的“剩余磁通剩余磁通”，b b侧线圈中磁通量发生变化，线圈中产侧线圈中磁通量发生变化，线圈中产生感应电流铁芯的生感应电流铁芯的b b侧有另一个线圈与电磁继电器侧有另一个线圈与电磁继电器J J的线圈并联，室内电路正的线圈并联，室内电路正常工作时，常工作时，b b

7、线圈没有电流，线圈没有电流，J J保持导通状态，当漏电时，保持导通状态，当漏电时，b b线圈便会产生感应电线圈便会产生感应电流，推动电磁继电器流，推动电磁继电器J J切断用电器的电路，从而防止事故的发生切断用电器的电路，从而防止事故的发生2.电源适配器v 电源适配器的应用在现代社会生活中无处不在，跟我们的生活紧密相关，它主要用于小型电子设备及电子电器的供电电源变换设备。目前广泛配套于笔记本计算机、手机、家用IT设备等设备中。v 1）分类v 根据连接方式分类：可分为桌面式及插墙式；v 根据输出电流类型分类：可分为交流输出型和直流输出型。v 2）结构v 由外壳、电源变压器和整流滤波电路组成（如下图

8、）v 3）工作原理v 现实中我们接触到的电源适配器多是开关电源。开关电源是指通过现代电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，电源适配器的开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。（如下图）v 实质工作主要过程是一个交流电的整流，变压，稳压的过程。v 4）手机充电器电路分析v 该电路具有整流、保护、变压、稳压、限流的功能，主要采用了E6高频磁芯、开关管13003、6.2V稳压管v 主要回路构成v 整流电路：220V交流输入，电源一端经过一个4007半波整流。v 保护电路：电源另一端经过一个10欧的电阻，如果后面出现故障等导致过流，那么这个电阻将被烧断，从而避免引起更大的故障。而由右边的二极管4007、4700pF电容、82K电阻构成，当开关管13003关断时，负责吸收线圈上的感应电压，从而防止高压加到开关管13003上而导致击穿。v 变压回路：13003为开关管(完整的名应该是MJE13003)，用来控制原边绕组与电源之间的通、断。v 启动回路：左端的510K为启动电阻，给开关管13003提供启动用的基极电流。v 开关、稳压回路：变压器左下方的绕组(取样绕组)的感应电压经整流二极管4148整流，22uF电容滤波后形成取样电压。电路中取三极管C945发射极一端为地。v 那么取样电压就是负的(-4V左右)，并且输出电压越高时，