電工電子課件二十一.ppt

1、8.4 變壓器,學(xué)習(xí)任務(wù)： 1 變壓器的基本結(jié)構(gòu)， 2 變壓器的工作原理， 3 變壓器的電壓調(diào)整率， 4 變壓器的損耗和效率，,1. 變壓器的基本結(jié)構(gòu),8.4 .1 變壓器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理,N1,N2,用硅鋼片疊壓制成 的變壓器鐵芯。,與電源相接的 一次側(cè)繞組。,與負(fù)載相接的 二次側(cè)繞組。,變壓器的主體結(jié)構(gòu)是由鐵芯和繞組兩大部分構(gòu)成的。變壓器的繞組與繞組之間、繞組與鐵芯之間均相互絕緣。,2. 變壓器的工作原理,N1,N2,(1)變壓器的空載運(yùn)行與變換電壓原理,交變的磁通穿過N1和N2時，分別在兩個線圈中感應(yīng)電壓：,計算它們的比值：,有：,顯然，改變線圈繞組的匝數(shù)即可實(shí)現(xiàn)電壓的變換。且k1時

2、為降壓變壓器；k1時為升壓變壓器。,變壓比， 簡稱變比,(2)變壓器的有載運(yùn)行與變換電流原理,變壓器負(fù)載運(yùn)行時，一次側(cè)電流由i0變?yōu)閕1，二次側(cè)產(chǎn)生負(fù)載電流i2，而電壓u20相應(yīng)變?yōu)閡2。,變壓器負(fù)載運(yùn)行時，二次側(cè)電流i2產(chǎn)生副邊磁動勢I2N2，該磁動勢對I0N1起削弱作用。,根據(jù)主磁通原理，只要電源電壓和頻率不變，鐵芯中的工作主磁通的數(shù)值將維持不變。因此，原邊電流i0 相應(yīng)增大為i1，原邊磁動勢也增大為I1N1，增大的部分恰好與二次側(cè)磁動勢相平衡。此時的磁動勢方程式為：,磁動勢平衡方程式告訴我們：變壓器二次測電流i2的大小是由負(fù)載決定的，但二次側(cè)的能量來源于一次側(cè)，兩側(cè)電路并沒有直接的電的聯(lián)

3、系，而是通過磁耦合把能量從原邊傳遞到副邊。,由上式可得：,變壓器鐵芯的導(dǎo)磁率很高，因此滿足工作主磁通需要的磁動勢I0N1很小，和I1N1相比可忽略不計，所以磁動勢平衡方程式又可改為：,變壓器在能量傳遞的過程中損耗很小，因此一次側(cè)和二次側(cè)的容量近似相等，有：,變流比,能量傳遞過程中，變壓器在變換電壓的同時也變換了電流。,(3)變壓器的阻抗變換作用,設(shè)變壓器副邊所接負(fù)載為|ZL|，原邊等效輸入阻抗為|Z1|，則有：,將變壓器的變壓比公式和變流比公式代入上式得：,上式告訴我們：只要改變變壓器的匝數(shù)比，即可獲得合適的二次側(cè)對一次側(cè)的反射阻抗|Z1|。式中k2稱為負(fù)載阻抗折算到一次側(cè)時的變換系數(shù)。,已知

4、某收音機(jī)輸出變壓器的原邊匝數(shù)為600，副邊匝數(shù)為30，原邊原來接有16的揚(yáng)聲器?，F(xiàn)因故要改接成4揚(yáng)聲器，問輸出變壓器的匝數(shù)N2應(yīng)改為多少？,例,解,收音機(jī)電路中，輸出變壓器所起的作用是：讓揚(yáng)聲器阻抗與晶體管的輸出端阻抗匹配，以使負(fù)荷上獲得最大功率，從而驅(qū)動喇叭振動發(fā)出聲音。,收音機(jī)原阻抗變換系數(shù)為：,反射阻抗：,改換成4揚(yáng)聲器后：,設(shè)交流信號源電壓U=100V，內(nèi)阻R0=800，負(fù)載RL=8。 (1)將負(fù)載直接接至信號源，負(fù)載獲得多大功率？ (2)經(jīng)變壓器阻抗匹配，求負(fù)載獲得的最大功率是多少？此 時變壓器變比是多少？,例,解,負(fù)載直接與信號源相接時，負(fù)載上獲得的功率為：,阻抗匹配時，負(fù)載折算到

5、原繞組的反射阻抗等于800。因此負(fù)載上獲得的最大功率為：,變壓器的變比為：,變壓器輸出電壓u2隨負(fù)載電流 i2變化的關(guān)系稱為它的外特性，即：,cos(-2)=0.8超前,cos2=1,cos2=0.8滯后,3. 變壓器的外特性,u2f（i2）,外特性可用右圖所示曲線描述。,(1)負(fù)載為純電阻性質(zhì)時，cos=1，輸出電壓u2隨負(fù)載電 流i2的增加略有下降；,結(jié)論,負(fù)載的功率因數(shù)對變壓器的外特性影響很大。,(2)負(fù)載為感性時，u2隨i2的增加下降的程度加大；,(3) 負(fù)載為容性時，輸出特性曲線呈上翹狀態(tài)，說明u2隨 i2的增加反而加大。,變壓器外特性變化的程度，可以用電壓調(diào)整率U%來表示。電壓調(diào)整

6、率定義為：變壓器由空載到額定I2N滿載時，副邊輸出電壓u2的變化程度。,4. 電壓調(diào)整率,電壓調(diào)整率反映了變壓器運(yùn)行時輸出電壓的穩(wěn)定性，是變壓器的主要性能指標(biāo)之一。,5. 變壓器的損耗和效率,變壓器的損耗有鐵耗和銅耗：,變壓器工作時由于主磁通不變，因此鐵損耗也基本維持不變，通常稱鐵耗為不變損耗；,銅耗,隨負(fù)載電流變化，稱為可變損耗。,變壓器的效率是指變壓器的輸出功率P2與輸入功率P1的比值，通常百分?jǐn)?shù)表示，即：,變壓器沒有旋轉(zhuǎn)部分，因此效率比較高?？刂蒲b置中的小型電源變壓器的效率通常在80%以上；電力變壓器的效率一般可達(dá)95%以上。,變壓器在運(yùn)行中需注意，并非運(yùn)行在額定負(fù)載時效率最高。實(shí)踐證明，變壓器所帶負(fù)載為滿載的70%左右時效率最高。因此，應(yīng)根據(jù)負(fù)載情況采用最好的運(yùn)行方式。譬如控制變壓器運(yùn)行臺數(shù)，投入適當(dāng)容量的變壓器等，以使變壓器能夠處在高效率情況下運(yùn)行。,變壓器能否變換直流電壓？為什么？,你會做嗎？,已知變壓器UIN=220V，為使鐵心不致飽和，