电路基础 教学配套课件 康健 第八章 第四节.pdfVIP

第四节 理想变压器 变压器的工作是基于互感原理，它是利用磁场 来完成电能的传递和电压的改变。而理想变压器是 指忽略铁心损耗。初级和次级绕组电阻都等于零， 且全耦合（即无漏磁通）的变压器。它是实际变压 器的理想化模型。对于实际变压器的问题，可以在 理想变压器的基础上考虑上述各损失，便可得到解 决。理想变压器和铁心变压器的电路模型如图8-14 所示。 一、变压器的用途、分类和基本结构 变压器具有变换电压、电流和阻抗的功能，它在 电力系统和电子电路中得到广泛的应用。 1、变压器的用途和分类 在电力系统中，变压器是用来传输电能的，称为电力 变压器。在电子线路中，变压器常常作为电源变压器 将电网电压转换为所需的各种电压。除此之外，变压 器还用来变流、传送信号和实现阻抗匹配等。 变压器的种类很多，按交流电的相数不同， 一般分为单相变压器和三相变压器；按用途 可分为输配电用的电力变压器，局部照明和 控制的控制变压器，用于平滑调压用的自耦 变压器，电加工用的电焊变压器和电炉变压 器，测量用的仪用互感以及电子线路和电子 设备中常用的电源变压器，耦合变压器、输 入/输出变压器、脉冲变压器等。 2、变压器的基本结构 变压器的种类很多，结构形状各异，用途也各不相 同，但其基本结构和工作原理却是相同的。变压器 的主要结构是铁心和绕组及其他零部件。 1）铁心：铁心是变压器的磁路部分，为了减少铁 心的损耗，铁心通常用厚度为0.35mm 或0.5mm两平面涂有绝缘漆或经氧化膜 处理的硅钢片叠装而成。按绕组套入铁 心的形式不同，变压器分为心式和壳式 两种。如图8-15所示。 2）绕组： 绕组是变压器的电路部分，一般用高强度漆包铜线绕 制而成。接高压的绕组称高压绕组，接低压的绕组称 低压绕组，根据高低压绕组的相对位置，可分为同心 式和交叠式两种不同的排列方法。 3）油箱和其他零部件 由于变压器在运行中要产生热量，因此稍大容量的变压器还 需冷却散热。根据冷却方式的不同，变压器可分为自冷式 （也称干式）和油冷式两种。干式变压器主要靠空气的自然 对流和辐射来冷却变压器，小型变压器多采用这种冷却方 式；而油冷变压器的铁心和线圈要浸在盛有变压器油的油箱 中，它靠油的对流和传导，把热量传递到散热器而散发。因 此，变压器除铁心和绕组外，还有油箱和其他零部件。 二、变压器的工作原理 图8-16a所示为单相变压器的示意图。它有高低 压两个绕组，其中接电源的绕组称为初级绕组（又 称原边绕组也称一次绕组），与负载相接的绕组称 为次级绕组（又称副边绕组也称二次绕组）当开关S 打开时，变压器处于空载运行；当开关S闭合时，变 压器处于负载运行。为了便于分析，在此把它们分 为变压、变流、变阻抗三种情况来讨论。 1、变压器的变压原理（变压器的空载运行） 变压器的空载运行是指原绕组接在正弦交流电源 u ，副绕组开路不接负载（i ＝0）如图8-16b所 1 2 示。 在u 作用下，原绕组中有电流i 通过，此时 1 1 i =i 称为空载电流，它在原边建立磁动势i N ，在 1 0 0 1 铁心中产生同时交链着原、副绕组的主磁通Φ，则 根据电磁感应定律有： dΦ e N  1 1 dt （8-10）