第七章 变压器.docVIP

第七章 变压器 本章的主要任务是学习磁路的基本定律和变压器的基本工作原理，了解变压器的主要性能指标及其工程应用。 本章基本要求 1. 掌握磁路欧姆定律。 2. 了解变压器的基本结构。 3. 熟悉变压器的工作原理和外特性。 4. 了解变压器的主要性能指标。 5. 学会变压器绕组的极性测定。 6. 了解特殊变压器的用途。 本章习题解析 7－1 变压器是否能用来变换恒定直流电压？为什么？ 答：变压器的工作原理是电磁感应原理，即原边交变的电流在铁激发交变的磁场，副边的线圈在交变的磁场中产生交变的感应电动势。平稳的直流电不可能有这种“电生磁-磁生电”的持续变换过程。因此，没有直接用于直流电传输的变压器。影响主磁通大小的因素电源电压1、电源频率f和一次侧线圈匝数N1，与铁心材质及几何尺寸基本无关。，二次侧中便有负载电流流过，这种情况称为负载运行。根据磁动势平衡和能量传递，当接入也将作用于主磁路上。F2的出现，使趋于改变。 7－3 变压器原、副边之间没有电的直接联系，原边输出的能量是怎样传递到副边的？当变压器副边负载减小时，原边供给能量也随之减少，为什么？ 答：变压器的基本原理是电磁感应原理，现以单相双绕组变压器为例说明其基本工作原理：当一次侧绕组加上电压1时，流过电流1，在铁中就产生交变磁通Φ1，这磁通称为主磁通，在它作用下，两侧绕组分别感应电势1和e2，感应电势公式为E = 4.44fNΦm式中E感应电势有效值f为频率N为匝数Φm为主磁通最大值由于二次绕组与一次绕组匝数不同，感应电势1和e2大小也不同，当略去内阻抗压降后，电压1和2大小也就不同。 当变压器二次侧空载时，一次侧仅流过主磁通的电流（0），这个电流称为激磁电流。当二次侧加负载流过负载电流2时，也在铁中产生磁通，力图改变主磁通，但一次电压不变时，主磁通是不变的，一次侧就要流过两部分电流，一部分为激磁电流0，一部分为用来平衡2，所以这部分电流随着2变化而变化。当电流乘以匝数时，就是磁势。上述的平衡作用实质上是磁势平衡作用，变压器就是通过磁势平衡作用实现了一、二次侧的能量传递。① 变比；②原边的匝数。 解 （1）变压器的变比为 k = E1/E2= N1/ N2≈U1/U2 = （2）原边匝数为 N1=15N2 =15×20=300 7－5 一台频率f = 50Hz的变压器，原边为120匝，副边为60匝。如果原边接在2300V的电源上，试求：（1）铁心中的最大磁通；（2）空载时副边的端电压。 解 （1）因为E1= 4.44f N1Фm，所以 Фm=Wb （2）空载时副边的端电压为 U2＝E2 = 4.44fN2Фm = 4.44×50×60×0.087=1150V 7－6 已知单相变压器的容量是1.5kVA，电压220/110V。试求：原、副边的额定电流。如果副边电流是13A，则原边电流是多少？ 解 已知SN = U2NI2N = U1NI1N =1.5×103，得 I1N=A I2N=A 如果副边电流是13A，则原边电流为 I1N=A 7－7 一台晶体管收音机的输出端要求匹配阻抗为450Ω时输出最大功率，现负载阻抗为80Ω的扬声器，若用变压器进行阻抗变换，求输出变压器的变比。 解 信号源要求匹配阻抗为，则 故输出变压器的变比k =2.37。 7-8 有一台容量为5kVA、额定电压为100000/230V的单相变压器，如果在原边两端加上额定电压，在额定负载情况下测得副边电压为223V，求此变压器原、副边的额定电流及电压变化率。 解：因为SN = U2NI2N = U1NI1N=5×103，得 A A 变压器外特性变化的程度用电压变化率ΔU% 表示，U20为原边加额定电压、副边开路时的副边输出电压。电压变化率为 电压变化率是一个重要技术指标，直接影响到供电质量。电压变化率越小，变压器性能越好。 7－9 一台电力变压器的效率为97%，接于电压为6600V的供电线路上，原边输入功率P1 =30kW，变压器副边电压为225V，副边电路的功率因数=0.84。试求变压器的变比及副边电路的电流。变压器的效率为kW 变比为 A 7－10 在图7-1中，当闭合开关S时，画出两回路中电流的实际方向。 解 根据同极性端的定义，图中的电流正方向应由“● ”端流入。对于S闭合瞬间，i1实际方向应指向“● ”端，楞次定律知i2实际方向应使其产生的磁通抵消i1产生的磁通，故应由“● ”端流出。图 图7-1 7－11 Y/△ 连接的三相变压器，相电压的变比k =2，如果原边线电压为380V，问副边线电压是多少？如果副边线电流为173A时，问原边线电流是多少？ 解