第一章-第二节：单相变压器的运行原理 （课件） -《电机与电气控制技术》同步教学（高等教育出版社）

第一章 变压器 第二节：单相变压器的运行原理 目 录 CONTENTS 01 变压器的基本工作原理 02 变压器的空载运行 03 变压器的负载特性 04 变压器的阻抗变换 2 变压器是一种能变换电压、变换电流、变换阻抗的“静止”电气设备。变压器在传递电能的过程中频率不变。 一、变压器的基本基本原理 回顾：中学阶段的变压器？ 变压器是利用电磁感应原理工作的，图1-4所示为其工作原理示意图。变压器的主要部件是铁芯和绕组。单相变压器由一个闭合的铁芯和套在其上的两个绕组构成。这两个绕组彼此绝缘，同心套在一个铁芯柱上，但是为了分析问题的方便，我们将这两个绕组画在铁芯柱两侧上，其中，与电源连接的绕组称为一次绕组，也称原绕组或初级绕组，匝数为N₁;与负载连接的绕组称为二次绕组，也称副绕组或次级绕组，匝数为N₂。我们在表示一次绕组电磁量的符号右下角加标号“1”,在表示二次绕组电磁量的符号右下角加标号“2”,以便于区别。例如，ui、ei、i,分别表示一次绕组的电压、感应电动势、电流；u₂、e₂、i₂分别表示二次绕组的电压、感应电动势、电流。 一、变压器的基本基本原理 一、变压器的基本基本原理 一次绕组加上交流电压u后，绕组中便有交流电流i₁通过，i₁将在铁芯中产生与u₁同频率的交变磁通史，根据电磁感应定律，将分别在两个绕组中感应出电动势ei和ez,即 由于变压器在交流电源上工作，因此通过变压器中的电压、电流、磁通及电动势的大小和方向均随时间在不断地变化，为了正确地表示它们之间的相位关系，必须首先规定它们的参考方向。 按照“电工惯例” 规定参考方向： （1）电压的参考方向：在同一支路 中，电压的参考方向与电流的参考 方向一致。 （2）磁通的参考方向：磁通的参 考方向与电流的参考方向之间符合 右手螺旋定则。 （3）感应电动势的参考方向：由交 变磁通Ф产生的感应电动势e，其参考 方向与产生该磁通的电流参考方向一 致（即感应电动势e与产生它的磁通 Ф之间符合右手螺旋定则）。 参考方向的规定 按此参考方向列出的电磁感应定律方程： 一、变压器的基本基本原理 二、变压器空载运行 空载运行时各物理量正方向的规定 二次绕组开路 1.感应电动势和变比 设Φ＝Φmsinωt e滞后于Φ900 结论： 二、变压器空载运行 2.有效值 ： E1=4.44fN1Фm E2=4.44fN2Фm 略去一次绕组中的阻抗不计 U1≈E1＝4.44fN1Фm U2＝E2=4.44fN2Фm 变压比，简称变比 U1恒定时，变压器 铁心中的磁通Фm 基本上保持不变 二、变压器空载运行 3.变压器的空载电流和空载损耗 二、变压器空载运行 3.变压器的空载电流和空载损耗 空载损耗绝大部分是铁心损耗P0，即磁滞损耗与涡流损耗，只有极少部分是一次绕组电阻上的铜损耗I02R 。 可认为变压器的空载损耗就是变压器的 铁心损耗 二、变压器空载运行 例1—1：低压照明变压器一次绕组匝数N1＝660匝，一次绕组电压Ul＝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Ku 解： 降压变压器： Ku>1 升压变压器: Ku<1 二、变压器空载运行 单相变压器负载运行 二次绕组中有电流 一次绕组中电流变为i1 三、变压器负载运行 变压器负载运行时的磁通势平衡方程式: 因为电源电压不变，故负载时的磁势和空载时相同： N1I1 ≈ N2I2 忽略I0: 变压器的变流比 变压器的高压绕组匝数多，而通过的电流小，因此绕组所用的导线细；反之低压绕组匝数少，通过的电流大，所用的导线较粗。 结论： 三、变压器负载运行 相当于直接接在一次绕组上的等效阻抗 四、变压器的阻抗变换 输出变压器、线间变压器 阻抗匹配作用： 如使音响设备输出的阻抗与扬声器的阻抗尽量相等，以获得最大的输出功率。 四、变压器的阻抗变换 例1—2：某晶体管收音机输出电路的输出阻抗为Z/=392Ω，接入的扬声器阻抗为Z=8Ω，现加接一个输出变压器使两者实现阻抗匹配，求该变压器的变比K；若该变压器一次绕组匝数N1=560匝，问二次绕组匝数N2为多少? 解： 四、变压器的阻抗变换 谢谢！ $$