变压器的工作原理.pptxVIP

机床电气系统装调与维修

王民权刘萍梅晓妍

宁波职业技术学院

模块1：变压器与电动机

1-1变压器的工作原理

1-2变压器的计算与选择

1-3三相异步电动机的工作原理

1-4三相异步电动机的运行

王民权

宁波职业技术学院教授

学习内容

变压器的结构

变压器的工作原理

学习目标

了解变压器的各种应用

了解变压器的基本结构

掌握变压器的工作原理

能进行变压器基本参数的计算

1

2

1-1变压器的工作原理

1-1-1变压器的结构

说明：

本课程以机床常用的“控制变压器”为例，进行变压器原理的学习。

变压器的各种应用

电力变压器

控制变压器

电流互感器

自耦变压器

电压互感器

电焊变压器

变压器利用交变的电磁场，把供电电压变为用户所需要的同频率的交流电压。

2.变压器的结构

u2

u1

+

+

-

-

i1

i2

原理示意图

变压器结构主要部分：铁芯、线圈（绕组）

变压器的绕组：一次绕组、二次绕组。

i1

u1

+

u2

-

+

-

Z2

i2

N1

N2

铁芯

一次绕组

二次绕组

一次绕组产生主磁通，二次绕组感应产生同频率的交流电。

1.变压器的空载状态：电压变换作用

1-1-2.变压器的工作原理

空载时，在变压器一次绕组加上交流电压u1后，产生电流i1。

由于二次绕组开路，电流i2为零。此时的i1为空载电流（励磁电流），用i0表示。

励磁电流在铁芯中产生磁通势fm，其大小为：

i1

u1

+

u2

-

+

-

i2

续-1

主磁通同时穿过一、二次绕组，在两个绕组中分别产生感应电动势e1和e1；

漏磁通仅在一次绕组中穿过，产生漏感电动势e1：

在磁通势fm作用下，铁芯中产生主磁通和漏磁通1。

1



i1

u1

+

u2

e2

e1

e1

-

+

-

i2

续-2

则一、二次绕组的电压比为：

一、二次绕组的电压比近似等于其匝数比k；

变压器的一次侧电压决定二次侧电压。

说明：

以电流i1为参考方向。设一、二次绕组的电阻和电抗分别为为R1、X1，R2、X2（*二次绕组电流为0），则用向量法表示的一、二次绕组电压方程为：

一次绕组中的漏感电动势、空载电流、绕组阻抗都很小，忽略这些因素，则有：

2.变压器的负载状态：电流变换作用

1



i1

u1

+

u2

e2

e1

-

+

-

Z2

e2

2

i2

设变压器二次侧负载阻抗为Z2，电流为i2。i2在铁芯中会产生一附加磁动势i2N2，进而在铁芯中产生附加的主磁通和漏磁通2。

根据楞次定律，电流i1会增大以阻碍铁芯中磁势的变化，并达到最初的磁势平衡状态。磁势平衡方程的向量形式为：

空载电流仅占变压器额定电流的(1-5)%，可忽略，则有：

说明：

①一二次侧电流之比约为一二次侧匝数比的倒数；

②一次侧电流决定于二次侧电流。

3.变压器的负载状态：阻抗变换作用

带入电压比、电流比公式，得：

01

02

说明：

一个负载在变压器二次侧的实际大小为Z2，从能量等效的观点看，这个负载也可看作是由一次侧的电源直接供电的。而对于电源来说，这个负载又是多少呢？

一个负载经过变压器后其阻抗值发生了变化。在电子线路中，常根据需要，通过选择变比把阻抗变为所需要的值，实现阻抗匹配。

设负载Z2变换到一次侧为Z1，则有：

【学与练-1】

⑴二次绕组匝数N2及变比k

【例1-1-1】某变压器U1=380V，U2=48V，N1=1520匝，求二次绕组的匝数N2及变比k。若二次侧负载电阻为10，试求一二次侧的工作电流、负载电阻折合到一次侧的等效电阻R’。

【解】通过本例学习变压器参数的基本计算

⑵工作电流、等效电阻

【学与练-2】

⑴把负载直接接在信号源上的电路图如右

【例1-1-2】一交流信号源的电动势，内阻R0＝400Ω，现有一个R=4Ω的负载，试做如下计算：⑴如果将R直接与信号源连接，试求负载获得的功率；⑵如果通过变压器实现阻抗匹配，试求负载获得的功率及变压器的变比。

【解】通过本例学习如何进行阻抗匹配，实现功率传输最大化。

R

+

-

E

IL

R0

负载获得的功率为：

负载电流为：

续

⑵如果通过变压器实现负载的阻抗匹配，则需在负载和电源之间接入一个变压器，电路如右所示。

对应的电流为：

R

I’L

R

+

-

E

R0

负载获得的功率为：

阻抗匹配变压器的变比为：

结论：

通过阻抗匹配，可提高负载获取的功率，实现功率传输效率最大化。这种技术主要应用于电子线路中，如收音机、电视机和音