高一高教版电工基础11-2变压器的工作原理课件

第二节 变压器的工作原理 一、变压器的工作原理 二、变压器的外特性和电压变化率 一、变压器的工作原理 变压器是按电磁感应原理工作的，原线圈接在交流电源上，在铁心中产生交变磁通，从而在原、副线圈产生感应电动势，如图11-3所示。 图11-3 变压器空载运行原理图 由此得 忽略线圈内阻得 原线圈接上交流电压，铁心中产生的交变磁通同时通过原、副线圈，原、副线圈中交变的磁通可视为相同。 设原线圈匝数为N1，副线圈匝数为N2，磁通为  ，感应电动势为 1．变换交流电压 上式中K称为变压比。由此可见：变压器原副线圈的端电压 之比等于匝数比。 如果N1 < N2，K < 1，电压上升，称为升压变压器。 如果N1 > N2，K >1，电压下降，称为降压变压器。 式中 cos1——原线圈电路的功率因数； cos2——副线圈电路的功率因数。 1，2相差很小，可认为相等，因此得到 可见，变压器工作时原、副线圈的电流跟线圈的匝数成反比。高压线圈通过的电流小，用较细的导线绕制；低压线圈通过的电流大，用较粗的导线绕制。这是在外观上区别变压器高、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相等，即P1 = P2，由交流电功率的公式可得 U1I1 cos1= U2I2 cos2 2．变换交流电流 将 代入， 得 因为 所以 设变压器初级输入阻抗为|Z1|，次级负载阻抗为|Z2|，则 可见，次级接上负载|Z2|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 初级电流 输入阻抗 【例11-1】有一电压比为220/110 V的降压变压 器，如果次级接上55  的电阻，求变压器初级的输入阻抗。 解1：次级电流 解2：变压比 输入阻抗 【例11-2】有一信号源的电动势为1V，内阻为600 ，负载电阻为150 。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，如图11-4所示。问：变压器变压比，初、次级电流各为多少? 图11-4 例11-2图 解：负载电阻 R2 = 150 ，变压器的输入电阻R1 = R0 = 600 ，则变比应为 初、次级电流分别为 二、 变压器的外特性和电压变化率 1．变压器的外特性 变压器外特性就是当变压器的初级电压U1和负载的功率因数都一定时，次级电压U2随次级电流I2变化的关系，如图11-5所示。 图11-5 变压器外特性曲线 由变压器外特性曲线图可见： (3) 当负载为电容性负载时，随着功率因数cos 的降低，曲线上升。所以，在供电系统中，常常在电感性负载两端并联一定容量的电容器，以提高负载的功率因数cos。 (1)    I2 = 0时，U2 = U2N 。 (2) 当负载为电阻性和电感性时，随着I2的增大，U2逐渐下降。在相同的负载电流情况下，U2的下降程度与功率因数cos 有关。 2．电压的变化率 电压变化率是指变压器空载时次级端电压U2N和有载时次级端电压U2之差与U2N的百分比。即： 电压变化率越小，为负载供电的电压越稳定。 $