同学们好，今天我们来学习变压器，我们将从以下三个方面进行学习。第一是变压器的类别，第二是变压器的结构及工作原理，第三是几种常见的变压器。首先来看一下变压器的类别，也就是变压器的分类。第一种按照原边和副边的关系分类，可以分为降压和升压变压器。如果原边的电压大于负边的电压就叫降压变压器。如果原边的电压小于负变的电压就叫升压变压器。第二种分类方式按像素分，可以分为单相变压器、三相变压器和多相变压器，单相变压器用于单相电路，比如说家用电源的变压器，三相变压器处理三相交流电常见，常见于工业供电系统。第三是多项变压器，比较少见用于特殊的多项电路。第三种分类方式，按照绕组的数目分，可以分为单绕阻变压器、双绕阻变压器和3绕组变压器和多绕组变压器。第四种按照用途分类，可以分为电力变压器、互感器和特种变压器。电力变压器用于电力系统输配电，比如说变电站、能变电站中的大型变压器。互感器包括电压互感器和电流互感器，用于测量和保护。第三个是特种变压器，比如说焊接变压器、电炉变压器等专用设备。第五种按照容量的大小分类，可以分为小型、中型和大型变压器。小型变压器指的是630千伏安以下，中型变压器指的是800千伏安到8000千伏安，大型变压器指的是8000千伏安以上。最后一种按铁芯的结构分类，可以分为芯式变压器和壳式变压器。芯式变压器指的是老主包围铁心，而可视变压器指的是铁心包围绕组。接着再来看变压器的结构及工作原理。首先看变压器的结构，变压器主要由铁心和绕组两部分组成，铁芯是变压器的磁路通道，为了减小涡流和磁滞损耗，铁心适用导磁率较高而且相互绝缘的硅钢片叠装而而成。在频率为50赫兹的变压器中，每一钢片的厚度约为0.35到0.5毫米。通信用的变压器常用tt或其他磁性材料做铁芯，而绕组是对应的电路系统。它是由一次绕组也就是对应的圆边和二次绕组也就是对应的副编所组成。一般来说，一次绕组接电源杂数，我们把它命名为N1，输入的是电能，二次导组接的是负载函数。我们认为N2输出的是电能符号，如图所示，这是变压器的一个符号。我们一般用一次绕组对应的量是U1和IE2次导组对应的标识是U2和I2。再来看相应的概念，首先是变压器的额定值，首先有额定电压。U1N和U2N对应的定义是二次测空载的时候，一次二次绕组于时的电压值。比如说单相变压器油烟为220伏，U2N为36伏，三相变压器的油烟10千伏，U2N0.4千伏。额定电流所对应的概念是满载时导主允许的最大电流，单相至绕组电流，三相至线电流。第三个量是额定容量。额定容量所对应的概念是传输功率的最大能力。对于单项，它对应的额定容量SN等于U2N乘以LN约等于UEN乘以IEN。如果忽略损耗的话，是等于UEN和IEN的。如果对应的是三相变压器，那么对应的额定容量SN就等于根号三倍的，U2N乘以I2N也约等于根号三倍的U1N乘以IEN。这里对应的是忽略了损耗之后，两个对应的功率是约相等的。我们再来区分一下变压器几个功率的关系，对应的是单相变压器，比如说容量SN等于UEN乘以IEN，输入功率等于P1等于UENUEE cos翻译输出功率对应的是P2等于U2，I2乘以cosine 2。那么一次测输入的功率，输入功率P可以等于P2除以1，塔伊塔对应的是效率。这里我们要注意一点，变压器运行的时候，功率是取决于负载的性质，然后对应的容量，容量SN不等于输出功率P2。这是因为存在变压器存在铜损和铁损。如果是理想变压器的情况下，输入功率等于输出功率，它是忽略了铜损和铁损的情况下，一般情况下这个输入功率和输出功率是不相等的。如果是理想变压器，那么忽略铜损和铁损的情况下，我们可以大概认为它们两个值是相等的。对于变压器的铭牌和技术数据，我们要会从变压器的一个型号和铭牌数据上可以得到它对应的是哪一类变压器。比如说我们这个型号SJL杠1000-10，这个S对应的是表示它的是项数。如果对应的是S表示是它是三相变压器。如果对应的是第一，说明它是单向变压器，第二个字母表示是冷却方式，如果是J表示的是油浸自冷式，如果是F表示的是风冷式。第三个是对应的它的一个材质，对应的是铝线圈。如果是L第三个这个数值表示的是变压器额定的容量，它对应的单位是千伏千伏安。第三个对应的是高压，高压绕组的额定电压对应的是千伏。所以这个对应的变压器容量所对应的容量就是1000千伏，高压绕组的额定电压对应的是10千伏。接着我们来看变压器的工作原理。首先第一个我们看变压器的空载运行和它对应的变压比。所谓的空载运行是变压器闸数为N一的依次绕组加上交变电压，杂数为N2的2次绕组开路，这种情况下称为叫变压器的空载运行。当变压器的一次绕组接上交交流电压之后，在一次、二次绕组中就产生交变的磁通。如果漏磁通氯气不计，可以认为穿过一次、二次、二次绕组的交变磁通相同。因而这两个绕组的每札所产生的感应电动势相等。那么一次绕组对应的是闸数是N一二次绕组对应的闸数是N2。穿过它们的磁通式Y那么一次、二次绕组中产生的感应电动势分别就为一一就等于N1乘以德耳塔斐除以德耳塔T12等于N乘以N2乘以德耳塔斐除以德耳塔T那么我们经过公式的变形就可以得到11比上一二等于N1比上N2。在一次绕组中，感应电动势一一起着阻碍电流变化的作用，与加载一次绕组两端的电压U一是平衡的，依次绕组的电阻很小，如果略去不去，那么就有U1约等于121。一二次绕组相当于一个电源，感应电动势一二相当于电源的电动势。二次绕组的电阻也很小，略去不计。二次绕组就相当于是无内阻的电源。因而二次绕组两端电压U2等于感应电动势E2，也就是U2等于E2。因此我们就可以得到U1比上U2等于N1比上N2等于N这个式子当中N叫做变压，变压器的变压比，或者是我们可以称为变比。如果N一大于N2，UU1就大于U2，那么这类变压器就称为降压变压器。反之，如果N1小于N2，对应的U1就小于U2，这类变压器就称为升压变压器。在实际应用当中，变压器的二次绕组输出电压可在小范围内进行调节，二次绕绕组拥有抽头换接不同的抽头就可以获得不同数值的输出电压。第二部分我们再来看变压器的负载运行和对应的电流比。所谓的负载运行指的是变压器一次侧接在额定频率、额定电压的交流电源上，二次侧接上负载的运行状态。从上面的分析可以知道，变压器能够从电网中获取能量，并通过电磁感应进行能量转化，再把电能输送给负载。根据能量守恒定律，在不计变压器内部损耗的情况下，变压器输出的功率和它从电网中获取的功率相等，也就是P1等于P2。根据交流电功率的公式，P等于UI cos y可以得到U1乘以I1乘以cosine匪一等于U2乘以I2乘以cos斐2。这个式子当中，cos斐一指的是一次绕组电路的功率因素，cos斐二指的是二次绕组电路的功率因素。斐一到斐二通常相差很小，在实际的计算中可以认为它们是相等的。所以我们就可以得到U1乘以I1约等于U2乘以I2，我们就可以得到进一步得到I1比上I2就等于约等于。U2比上U一就等于N2比上N一也就等于N分之一。从上面的推导当中可以知道，变压器工作的时候，一次、二次绕组中的电流跟绕组的匝数成反比。变压器的高压绕组匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制。低压绕组匝数少而通过的电流大，应当用较粗的导线绕制。第三部分，变压器的阻抗变化作用。在电子线路中，常用变压器来变换交流阻抗。无论收音机还是其他电子装置，总希望负载获得最大功率，而负载获得最大功率的条件是负载电阻等于信号源的内阻，这个时候称为阻抗匹配。但在实际工作，中负载的电阻与信号源的内阻往往是不相等的，所以把负载直接接到信号源上不能获得最大功率。为此就需要利用变压器来进行阻抗匹配，使负载获得最大功率。设变压器一次测输入的阻抗为ZL1撇，也就是一次一次测量端所呈现出来的等效阻抗为ZL一撇，二次侧的负载阻抗为ZL那么我们就可以得到ZL一撇等于U1乘以I1。那么我们将公式代入U一等于N1比上N2乘U2，I等于I一等于N2，比上N1乘以I2代入这个式子里面我们就可以得到ZL一撇。就等于N1比上N2的平方除以U2比上I2。因为U2比上I2对应的是我们的负载阻抗，所以进一步就可以变性为N1比上N2的平方乘以Z2。所以我们就可以推导出这样的一个公式，ZL1撇比上ZL等于N的平方，这个N对应的是我们的一个变压比。这个推导过程就可以说明变压器的二次绕绕组接上负载ZL之后，对于电源而言相当于接上阻抗为ZL的负载。当变压器负载ZL一定时，改变变压器一次绕组、二次绕组的匝数，就可以获得所需要的阻抗。几种常见的变压器，首先看到自耦变压器，一次、二次两组有一部分是共用的变压器，称为自耦变压器。和同样容量的普通变压器比较，自由变压器用砼量较少，因此质量轻、体积小，绕组类的铜损较小，从而具有较高的效率。实训室当中常用来连续改变电源电压的调节变压器就是一种自耦变压器，如图所示，从它的结构用同样的方法可以分析，它对应的电压和电流表和双绕阻变压器相同，也就是U1比上U2等于N1比上N2对应的是等于电压比，I1比上I2等于N2比上N一等于电压比的倒数。通常，自耦变压器的二次绕组抽头制成绕沿绕组，自由滑动的触点可以自由平滑地调节输出电压，因此又叫做自偶变压器。如果变压器的二次侧有两个以上的绕组，或一次、二次都有两个以上的绕组，那么这样的变压器称为多绕组变压器。这种变压器都用于各种电子设备中输出多种电压。多绕组变压器中各绕组可以串联或并联使用，但要注意绕组串联时应将绕组的异名端相连，饶主并联时应将饶主的同名端相接。例如电源变压器为了配合220伏和110伏不同的电网电压使用，需要设两个一次绕组，再接220伏电网电压时，将两个一次绕组串联。在接110伏电网电压时，将两个一次绕组并联。互感器是一种专供测量仪表、控制设备和防护设备中常用的变压器。在高电压和大电流的电器设备和输电线中，是不能直接用仪表去测量电压、电流的。为此，必须用互感器将高电压、大电流变为低电压、小电流，然后进行测量。这样做可以将仪器做的精密小巧，并能保证测量人员和仪器的安全。根据用途不同，互感器又可以分为电压负互感器和电流互感器两种。如图所示，电压互感器的结构和普通双绕组变压器相同。他先将被测电网或电器设备的电压降为低压，后用仪表测出二次绕组的低压，将其乘以电压比N就可以间接测出依次绕组高压的值U1，也就是U一等于N倍的U2。实际使用的时候，为了使与电压互感器配套使用的仪表标准化，不管一次绕组高压是多少，通常二次绕组低压额定值均为100伏的标准电压表。为确保安全，使用电压互感器时必须将其铁壳和二次绕组的一端接地，以防绝缘损坏，二次绕组出现高压。电流互感器先将背侧的大电流变换成小电流，然后用仪表测出二次绕组电流I2，将其除以BI比N就可间接测出一次绕组大电流I1，也就是I一就等于I2除以N电流互感器的一次绕组与背侧电路串联，二次绕组接电流表。一次绕绕组的匝数很少，一般只有一札或几札，用粗导线绕成。二次绕组的匝数比较多用细导线绕成，与电流表串联。它与双双绕组变压器工作原理相同。常用的钳形电流表就是一种电流互感器，它是由一个同电流表接成闭合回路的二次绕组和一个铁芯所构成，且铁芯可开可合。测量时先松开铁芯，把待测电流的一根导线放入钳口中，然后闭合铁芯，致使在电流表上就可直接读出被测电流的大小。使用的注意事项，使用时，微核仪表配套电流互感器不管一次绕组电流多大，通常二次绕组电流的额定值为五安。第二，电流互感器正常工作时不允许二次绕组开路，否则会烧坏设备，危及操作人员安全。同时必须将铁壳和二次绕组的一端接地。单相变压器上面的介绍介绍的是单相变压器。由于现代电力供电系统采用三线四线制或三线三相制，所以三相变压器的应用很广。三相变压器实际上就是三个相同的单相变压器的组合。如图所示，每个铁心柱上绕着同一项的一次和二次绕组，分别饶有U、V、W3项。一次绕组、二次绕组可根据需要连接成心形或者是三角形。一次绕组与三相电源相接，二次绕组与三相负载相接，构成三相电路。三相变压器的每一项就相当于一个独立的单相变压器。单项变压器的基本分析和公式适用于三相变压器当中的任何一项。如图所示，分别为三相变压器的YY0连接。Y指的是星型连接，Y0指的是三相四线制，也就是连有中心线的一个连接。右边这个图对应的是三项新式的yy in变压器的连接方式。下面我们通过几道练习题来巩固一下今天所学的内容。第一个有一个理想变压器，一次绕组匝数是一百匝，二次绕组匝数是两百扎。将一次侧接在220的交流电路当中，如二次侧负载阻抗是44欧，要求第一个二次绕组的输出电压，第二个一次二次绕组中的电流，第三个一次次的输入阻抗。第一个问理想变压器的电压比等于匝数比，也就是我们可以得到NU1比上U2等于N1比上N2。那么我们通过这个公式，我们知道输入的电压U1，也知道闸数N1和N2。我们就可以代入公式求得U2的值等于44伏。再来看第二个问，要求一次二次绕组中的电流。首先根据欧姆定理可以得到二次次的电流，I2就等于U2除以Z2代入数值可以得到对应的电流值是一安。那么依次测的电流，根据电流比的公式我们就可以得到I一就等于I2乘以N2比上N一代入数值，我们就可以求得一次测的电流是0.2安，同样我们就可以求得第三个问一次侧的输入值阻抗。根据我们的一个变化可以得到Z一等于N1比N2的平方，再乘以Z2代入数值，可以求的依次测的输入阻抗为1100欧。第二题为了安全机床上照明灯用电的电压是36伏，这个电压是把220伏的电压经变压器降压后得到的。如果变压器的一次绕组是1140扎，那么二次绕阻是多少扎？用这台变压器给40瓦的灯供电，如果不考虑变压器本身的损耗，一次、二次绕组的电流各是多少？理想变压器的电压比等于匝数比，也就可以得到U1比上U2等于N1比2N2题目当中已知U1U2的值以及N一的值，那么经过公式变形，我们就可以得到二次绕组的一个数值，计算出来就为44闸。由于不考虑变压器本身的损耗，我们就可以得到输入功率等于输出功率，也就是P1等于P2。根据功率公式，P2等于U2除乘以I2，那么我们就可以计算出二次侧的电流，I2就等于P除以U2，这个对应的功率就是我们四十瓦，这个40瓦的灯对应的功率，40除以36就可以得到20次的电流，为1.1一安。根据输入功率的公式，P1等于U1乘以I一就可以得到一次次的电流。I一等于P除以U一带入数值，我们就可以得到一次次的电流为0.18安。第三题有一理想变压器，已知依次绕组匝数为1000瓦，接在U等于1413欧米伽T伏的交流电源上，负载中的电流是一安，消耗的功率是十瓦，要求的是二次绕组的匝数和负载的电阻值。首先第一个，根据表达式U等于141 sine欧米伽T服从这个表达式当中，我们可以得到电压的最大值等于141服。那么根据有效值和最大值之间的关系，有效值等于最大值除以根号2，就可以得到电压的有效值是100服。那么根据变压器的理想变压器的功率，手环就可以得到输入功率等于输出功率一次次的电流就可以由功率公式求得I一就等于功率除以U一代入数值可以得到一次次的电流为0.1安。再根据变压器的电流比和匝数比的关系，I一的值已知I2的值就是负载上的一个电流值等于N2比上N1，我们依次绕组的匝数，已知代入数据就可以得到二次绕组的一个数据。N2就等于100扎负载的功率，P等于I平方乘以R负载功率我们已知，电流已知，那么我们只需要求电阻值代入数据，你就可以解得负载的一个电阻值R等于十欧。通过今天的学习，我们掌握了变压器的分类结构、工作原理及典型应用。从变压比到阻抗变化，从自耦变压器到3相变压器，变压器的每一个特性都在电力与电子领域发挥着关键作用。课后请大家好好复习，今天我们的课就到此结束，感谢大家的观看。