变压器结构与工作原理（课件）-《电机与电气控制技术》同步教学（高教第4版）

 那么，怎样改变电压呢？  课题引入 我国工频电压为220V，但各种用电设备所需的电压各不相同。 如电灯、电饭煲、洗衣机等家用电器需要220 V的电压；机床上的照明灯需要36V的安全电压；一般电动自行车的电源电压48 V—54V；手机电压4.2V—4.5V；电视机显像管却需要10000 V以上的高电压。 变压器就是改变交流电压的设备。 1 变压器是一种静止电气设备，它通过线圈间的电磁感应，将一种形式的电信号（或电能）转换成同频率的另一种形式的电信号（或电能）。 2 水电站主变压器在运输途中 3 变压器的应用图示 4 变压器由铁心和绕组两个基本部分组成, 在一个闭合的铁心上套有两个绕组, 绕组与绕组之间以及绕组与铁心之间都是绝缘的。按铁心结构的基本形式分为芯式和壳式两种。 一、单相变压器的基本结构 5 变压器的结构形式 一、单相变压器的基本结构 6 (1)闭合铁芯 (绝缘硅钢片叠合而成) (2)原线圈(初级线圈) 其匝数用n1表示，与交变电源相连。 (3)副线圈(次级线圈) 其匝数用n2表示，与负载相连。 输入电压为U1 ， 输出电压为U2。 原线圈 副线圈 铁芯 U1 U2 n1 n2 ∽ 一、单相变压器的基本结构 7 两绕组只有磁的耦合没有电的联系。在一次绕组中加上交变电压，产生交变磁通，在两绕组中分别感应电动势。 只要一、二次绕组的匝数不同，就能达到改变电压的目的。 二、变压器的工作原理 8 变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了： 电能 → 磁场能 → 电能转化 (U1、I1) (变化的磁场) ( U2、I2) 原线圈 副线圈 铁芯 U1 U2 n1 n2 ∽ 0 e t t1 t2 t3 t4 二、变压器的工作原理 9 理解： （1）互感现象： 在变压器原、副线圈中由于有交变电流而发生互相感应的现象，叫做互感现象。 （2）互感现象是变压器工作的基础。 变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了电能到磁场能再到电能的转化。 （3）变压器只能工作在交流电路。 如果变压器接入直流电路，在铁芯中不会产生交变的磁通量，没有互感现象出现，所以变压器仅工作于交流电路。 10 如果在能量转化的过程中能量损失很小，能够略去原、副线圈的电阻，以及各种电磁能量损失，这样的变压器我们称之为理想变压器。其运行状态分为空载运行和负载运行。 三、理想变压器的运行状态 11 原、副线圈中通过的磁通量始终相同(无漏磁),因此产生的感应电动势分别是： 若不考虑原副线圈的内阻,则有： U1=E1 U2=E2 I1 U2 U1 n1 n2 I2 R ~ 原线圈 副线圈 铁芯 U1 U2 n1 n2 ∽ 1、变压器的空载运行 其中，变压器一、二次绕组电压之比称为变压器的变压比,也等于一、二次绕组的匝数之比，如右式所示。 12 2、变压器的负载运行 变压器在传递功率的过程中，损耗很小，在理想情况下，一次绕组和二次绕组（原副线圈）的功率是相等的。 P入= P出 为一次线圈和二次线圈的负载电流。 13 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 1、n2 >n1 U2>U1——升压变压器 3、n2 <n1 U2 <U1——降压变压器 2、n2 =n1 U2=U1——等压变压器 14 例 已知某一变压器 Ｎ１＝1000, Ｎ２＝100, Ｕ１＝220Ｖ, Ｉ２＝2Ａ, 负载为纯电阻, 忽略变压器的漏磁和损耗, 求变压器的副边电压Ｕ２、原边电流Ｉ１和输入、输出功率。 解：变压比： 副边电压： 原边电流： 输入功率： 输出功率： 15 PCu叫铜损，是电流在原副线圈电阻上的损耗。 PFe叫铁损，是在原副线圈铁芯产生的磁滞和涡流的损耗。 四、变压器的效率 变压器的效率：在额定功率时，变压器的输出功率和输入功率的比值，叫做变压器的效率 。（实际的变压器一般效率能达到95%~99%） 16 五、总结 1、单相变压器的基本结构 2、变压器的工作原理 3、理想变压器的运行状态 4、变压器的效率 作业：课后习题18、19题 17 18 18 $$