變壓器的工作原理

1、機(jī)床電氣系統(tǒng)裝調(diào)與維修王民權(quán) 劉萍 梅曉妍1模塊1：變壓器與電動(dòng)機(jī)1-1 變壓器的工作原理1-2 變壓器的計(jì)算與選擇1-3 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理1-4 三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行王民權(quán)寧波職業(yè)技術(shù)學(xué)院 教授21-1 變壓器的工作原理學(xué)習(xí)內(nèi)容1-1-1 變壓器的結(jié)構(gòu)1-1-2 變壓器的工作原理學(xué)習(xí)目標(biāo)了解變壓器的各種應(yīng)用了解變壓器的基本結(jié)構(gòu) 掌握變壓器的工作原理 能進(jìn)行變壓器基本參數(shù)的計(jì)算31-1-1 變壓器的結(jié)構(gòu)說(shuō)明：本課程以機(jī)床常用的“控制變壓器”為例，進(jìn)行變壓器原理的學(xué)習(xí)。變壓器的各種應(yīng)用電力變壓器控制變壓器電流互感器自耦變壓器電壓互感器電焊變壓器 變壓器利用交變的電磁場(chǎng)，把供電電壓變?yōu)橛脩?/p>

2、所需要的同頻率的交流電壓。42. 變壓器的結(jié)構(gòu)u2u1+-i1i2原理示意圖 變壓器結(jié)構(gòu)主要部分：鐵芯、線圈（繞組） 變壓器的繞組：一次繞組、二次繞組。i1u1+u2-+-Z2i2N1N2鐵芯一次繞組二次繞組 一次繞組產(chǎn)生主磁通，二次繞組感應(yīng)產(chǎn)生同頻率的交流電。51-1-2. 變壓器的工作原理 空載時(shí)，在變壓器一次繞組加上交流電壓u1后，產(chǎn)生電流i1。 由于二次繞組開路，電流i2為零。此時(shí)的i1為空載電流（勵(lì)磁電流），用i0表示。 1.變壓器的空載狀態(tài)：電壓變換作用勵(lì)磁電流在鐵芯中產(chǎn)生磁通勢(shì)fm，其大小為：i1u1+u2-+-i26續(xù)-1 主磁通同時(shí)穿過(guò)一、二次繞組，在兩個(gè)繞組中分別產(chǎn)生感應(yīng)電

3、動(dòng)勢(shì)e1和e1； 漏磁通僅在一次繞組中穿過(guò)，產(chǎn)生漏感電動(dòng)勢(shì)e1： 在磁通勢(shì)fm作用下，鐵芯中產(chǎn)生主磁通和漏磁通1。1i1u1+u2e2e1e1-+-i27續(xù)-2 以電流i1為參考方向。設(shè)一、二次繞組的電阻和電抗分別為為R1、X1，R2、X2（* 二次繞組電流為0），則用向量法表示的一、二次繞組電壓方程為： 一次繞組中的漏感電動(dòng)勢(shì)、空載電流、繞組阻抗都很小，忽略這些因素，則有： 則一、二次繞組的電壓比為：說(shuō)明： 一、二次繞組的電壓比近似等于其匝數(shù)比k； 變壓器的一次側(cè)電壓決定二次側(cè)電壓。82.變壓器的負(fù)載狀態(tài)：電流變換作用1i1u1+u2e2e1-+-Z2e22i2 設(shè)變壓器二次側(cè)負(fù)載阻抗為Z2

4、，電流為i2。i2在鐵芯中會(huì)產(chǎn)生一附加磁動(dòng)勢(shì)i2N2，進(jìn)而在鐵芯中產(chǎn)生附加的主磁通和漏磁通2。 根據(jù)楞次定律，電流i1會(huì)增大以阻礙鐵芯中磁勢(shì)的變化，并達(dá)到最初的磁勢(shì)平衡狀態(tài)。磁勢(shì)平衡方程的向量形式為： 空載電流僅占變壓器額定電流的(1-5)%，可忽略，則有：說(shuō)明： 一二次側(cè)電流之比約為一二次側(cè)匝數(shù)比的倒數(shù)；一次側(cè)電流決定于二次側(cè)電流。93.變壓器的負(fù)載狀態(tài)：阻抗變換作用 一個(gè)負(fù)載在變壓器二次側(cè)的實(shí)際大小為Z2，從能量等效的觀點(diǎn)看，這個(gè)負(fù)載也可看作是由一次側(cè)的電源直接供電的。而對(duì)于電源來(lái)說(shuō)，這個(gè)負(fù)載又是多少呢？說(shuō)明：一個(gè)負(fù)載經(jīng)過(guò)變壓器后其阻抗值發(fā)生了變化。在電子線路中，常根據(jù)需要，通過(guò)選擇變比把

5、阻抗變?yōu)樗枰闹担瑢?shí)現(xiàn)阻抗匹配。設(shè)負(fù)載Z2變換到一次側(cè)為Z1，則有：帶入電壓比、電流比公式，得：10【學(xué)與練-1】 二次繞組匝數(shù)N2及變比 k【例1-1-1】某變壓器U1=380V，U2=48V，N1=1520匝，求二次繞組的匝數(shù)N2及變比k。若二次側(cè)負(fù)載電阻為10，試求一二次側(cè)的工作電流、負(fù)載電阻折合到一次側(cè)的等效電阻R。【解】通過(guò)本例學(xué)習(xí)變壓器參數(shù)的基本計(jì)算 工作電流、等效電阻11【學(xué)與練-2】把負(fù)載直接接在信號(hào)源上的電路圖如右【例1-1-2】一交流信號(hào)源的電動(dòng)勢(shì) ，內(nèi)阻R0400，現(xiàn)有一個(gè)R=4的負(fù)載，試做如下計(jì)算：如果將R直接與信號(hào)源連接，試求負(fù)載獲得的功率；如果通過(guò)變壓器實(shí)現(xiàn)阻抗匹

6、配，試求負(fù)載獲得的功率及變壓器的變比?！窘狻客ㄟ^(guò)本例學(xué)習(xí)如何進(jìn)行阻抗匹配，實(shí)現(xiàn)功率傳輸最大化。R+-EILR0負(fù)載獲得的功率為：負(fù)載電流為：12續(xù)如果通過(guò)變壓器實(shí)現(xiàn)負(fù)載的阻抗匹配，則需在負(fù)載和電源之間接入一個(gè)變壓器，電路如右所示。對(duì)應(yīng)的電流為：RILR+-ER0負(fù)載獲得的功率為：阻抗匹配變壓器的變比為：結(jié)論：通過(guò)阻抗匹配，可提高負(fù)載獲取的功率，實(shí)現(xiàn)功率傳輸效率最大化。這種技術(shù)主要應(yīng)用于電子線路中，如收音機(jī)、電視機(jī)和音響設(shè)備的功率放大電路中。匹配阻抗為：13小結(jié) 變壓器的主要部件 鐵芯：為磁通提供路徑 線圈（繞組）一次繞組：建立磁場(chǎng)，產(chǎn)生主磁通（電生磁）二次繞組：感應(yīng)產(chǎn)生同頻率的交流電（磁生電） 變壓器的主要功能