变压器结构原理【课堂课资】

1、,变压器的运行与应用,1,精制知识,案例一：市电如何给24V小灯泡供电？,我们国家民用统一供电均为220V，那么如何使额定电压不是220V的电器设备正常工作呢？,变压器就是改变交流电压的设备,案例二 电能如何传输的？,电能,负载,升 压 变 压 器,远 距 离 输 电,降 压 变 压 器,10 kV,10 kV 6 kV 380 V 220 V,110 kV、220 kV 330 kV、500kV,概 述,电力变压器,概 述,电子变压器,干式变压器,电源变压器,概 述,7,精制知识,三相变压器,概 述,变压器是一种利用电磁感应原理工作，将一种电压等级的交流电能变换成同频率的另一种电压等级的交流

2、电能的静止的电机。,一、变压器的定义,概 述,变电压：电力系统,变阻抗：电子电路中的阻抗匹配,变电流：电流互感器,二、变压器的功能,概 述,三、变压器的分类,自耦变压器、,、,概 述,变压器的结构和工作原理,12,精制知识,1.单相变压器的结构 2.变压器的基本工作原理 3.变压器的空载运行 4.变压器的负载运行,变压器的认识,13,精制知识,一、结构,主要部件：铁心和套在铁心上的绕组。,特点：两绕组只有磁耦合没电联系。,接电源,接负载,14,精制知识,1、铁心,一、结构,主要部件：铁心和套在铁心上的绕组。,特 点：两绕组只有磁耦合没电联系。,既是磁路，也是套装绕组的骨架，由铁心柱（套有绕组）

3、和铁轭（形成闭合磁路）,由0.350.5mm厚硅钢片叠成,心式和壳式，电力变压器主要用心式,（3）分类：,（1）作用：,（2）材料：,15,精制知识,一、结构,1、铁心-心式,2、铁心-壳式,一、结构,心式,壳式,2、绕组,主要部件：铁心和套在铁心上的绕组。 特点：两绕组只有磁耦合没电联系。,（1）作用：变压器的电路部分,（2）材料：一般用绝缘铜线或铝线（扁线或圆线）绕制而成，也称线圈。,（3）分类：,一、结构,一次绕组 二次绕组,高压绕组 低压绕组,18,精制知识,一次侧接电源,二次侧接负载,如下图所示有两组：一个绕组与电源相连，称为一次绕组（或原绕组），这一侧称为一次侧（或原边）；另一个绕

4、组与负载相连，称为二次绕组（或副绕组），这一侧称为二次侧（或副边）。,一、结构,19,精制知识,一次绕组,二次绕组,1、一次侧绕组通交流电。,主要部件：铁心和绕组。 特点：两绕组只有磁耦合没电联系。,二、单相变压器的基本工作原理,注意,1、变压器只适用于交流电路。,2、它的作用是传递电能，而不能产生电能。,二、单相变压器的基本工作原理,1、磁通有变化量 2、一、二次绕组的匝数不同，就能变电压。,只要：,三、 变压器的空载运行,一次绕组加额定电压，二次绕组开路、负载电流为零时的运行情况，称为变压器的空载运行。,1、电磁关系分析,0,e1,e2,e1,u1,u2,i0,i0很小 称为空载电流,i2

5、=0,i2=0,22,精制知识,三、 变压器的空载运行,0,e1,e2,e1,u1,u2,i0,i2=0,1、电磁关系分析,主、漏磁通的区别,性质上 0与I0成非线性关系， 1与I0成线性关系；,数量上 主：99%以上， 漏：1%以下；,作用上 主：起传递能量的作用， 漏：起漏抗压降作用。,23,精制知识,设 0 = m sint，则,2、感应电势主磁通的感应电势,三、 变压器的空载运行,有效值：,相量:,结论：当主磁通按正弦规律变化时，所产生的一次主电动势也按正弦规律变化，相位上滞后主磁通 。,同理：,2、感应电势主磁通的感应电势,有效值：,三、 变压器的空载运行,相量:,三、 变压器的空载

6、运行,3、变比,二次绕组：,一次绕组：,一、二次绕组电压方程,空载时，I2=0,因此：,因此：,26,精制知识,3、变比,三、 变压器的空载运行,电压与电动势关系,变比,k 称为变压器的变比。,结论： 1、一二次绕组的电压与绕组的匝数成正比。 2、改变匝数比，就能改变输出电压。,可见，影响主磁通 大小的因素有电源电压 、电源频率 和一次侧线圈匝数 。,三、 变压器的空载运行,对于一台变压器而言 和 不变,所以 的大小取决于电源电压 ，只要 保持不变，由空载到负载， 基本不变，这叫做恒磁通。,恒磁通原理,空载电流,4、空载电流和空载损耗,三、 变压器的空载运行,空载电流一般只占额定电流的（210

7、），而Id10I0，因此I0Iq，所以空载电流I0主要用来建立主磁通，称作励磁电流。,作用与组成,即：,性质和大小,产生主磁通,无功分量Iq,补偿变压器的空载损耗,有功分量Id,：不消耗功率,：消耗功率,空载损耗,变压器空载时没有输出功率，一次绕组从电源中吸取了少量的电功率p0，都消耗在其内部，称为空载损耗。,三、 变压器的空载运行,4、空载电流和空载损耗,故可认为变压器的空载损耗就是变压器的铁心损耗。,它用来补偿铁心中的铁损耗pFe和极少量的绕组铜损耗pCu。由于I0和线圈电阻r1很小，因而空载损耗可近似等于铁损耗。,2、空载电流越小，主要作用是建立主磁通，又称励磁电流。,1、感应电动势E的

8、大小与电源频率f、绕组匝数N及铁心中主磁通的最大值m 成正比，在相位上滞后产生它的主磁通90度。而主磁通的大小由电源电压、电源频率和一次线圈匝数决定，与磁路所用材料的性质及几何尺寸基本无关。,三、 变压器的空载运行,变压器一次绕组接在额定频率、额定电压的交流电源上，二次绕组接上负载的运行状态，称为负载运行。,四、 变压器的负载运行,32,精制知识,1、电磁关系,0,四、 变压器的负载运行,2、磁势平衡方程,根据恒磁通原理，由空载到负载运行，主磁通基本不变，因此有磁势平衡方程：,即：,四、 变压器的负载运行,3、变流,忽略I0，则,大小关系：,相位关系：,34,精制知识,大小关系：,相位关系：,

9、结论： 1、一二次绕组的电流大小与匝数成反比。 2、改变匝数比，就能改变输出电流。,四、 变压器的负载运行,3、变流,35,精制知识,由图可知：,结论： 变压器一次侧的等效阻抗模，为二次侧所带负载的阻抗模的K 2 倍。,五、变压器的阻抗变换作用,由图可知：,五、变压器的阻抗变换作用,变压器的阻抗变换作用常用于电子电路中，解决电路的阻抗匹配问题。,低压照明变压器一次绕组匝数N1=1210匝，一次绕组电压U1=220V，现要求二次绕组输出电压U2=36V，求二次绕组匝数N2及变比K。,解：,（2）此变压器一次绕组的匝数是825匝，求二次绕组的匝数是多少？,（3）二次侧灯泡点亮时，变压器一次、二次绕组中的电流各为多少？,现有三种规格的白炽灯：36V/500W，36V/60W，220V/60W，另有一台额定容量SN=300V.A