《机电传动控制》讲义资料讲解.ppt

上式表明， 变压器空载运行时， 原、 副绕组上电压的比值等于两者的匝数比， 这个比值K称为变压器的变压比或变比。 当原、 副绕组匝数不同时， 变压器就可以把某一数值的交流电压变换为同频率的另一数值的电压， 这就是变压器的电压变换作用。 当K＞1时, 变压器为降压变压器； 当K＜1时， 为升压变压器。 ［例4-1］ 某单相变压器接到电压U1=380 V的电源上， 已知副边空载电压U20=19 V， 副绕组匝数N2=100匝， 求变压器变比K及N1。 ［解］ ［例4-2］ 有一台10 000 V/230 V的单相变压器， 其铁心截面积S=120 cm2， 磁感应强度的最大值Bm=1T， 当高压绕组接到f=50 Hz的交流电源上时， 求原、 副绕组的匝数N1、 N2各为多少? ［解］ 铁心中磁通的最大值 Φm =BmS=1×120×10-4=0.012 Wb 原绕组的匝数应为 副绕组的匝数应为 2． 电流变换原理（变压器负载运行） 变压器的原绕组接交流电压u1， 副绕组接负载| ZL|， 变压器向负载供电， 这种运行状态称为负载运行， 如图4-6所示。 二次绕组有电流i2 流过，输出电压u2=i2ZL ;电流2 建立二次磁动势F2=i2N2，作用在主磁路上，企图改变主磁通 。 而主磁通只与输入电压有关，因此负载运行后原边电流由i10增大到i1， 副边的电流为 i2。 图4-6 这时U2稍有下降， 这是因为副绕组接上负载后， 原、 副边电流i1、 i2均比空载时增大了， 原、 副绕组本身的内部压降也要比空载时增大， 故副绕组电压U2会比E2低一些。 但一般变压器内部压降小于额定电压的10%， 因此变压器有无负载对电压比影响不大， 可以认为负载运行时变压器原、 副绕组的电压比仍基本等于原、 副绕组的匝数之比。 变压器负载运行时， 由于i2形成的磁动势i2N2对磁路也产生影响， 故这时铁心中的主磁通Φ是由i1N1和i2N2共同产生的。 又由式U1≈E1=4.44fN1Φm可知， 当电源的电压和频率一定时， 铁心中磁通最大值Φm也保持不变， 因而从空载状态到负载状态， 磁动势应保持不变， 即： 由于变压器的空载电流 很小， 一般只有额定电流的百分之几， 因此当变压器额定运行时， 可忽略不计， 于是 可见， 变压器负载运行时， 原、 副绕组的磁动势方向相反， 即 对 有去磁作用。 也就是说， 当副边电流I2增大时， 使铁心中的主磁通Φ减小， 这时原边电流I1必然增加， 以保持主磁通Φ基本不变， 所以副边电流变化时， 原边电流也会相应变化。 只考虑原、 副绕组电流有效值， 由前式可得 上式说明， 变压器负载运行时， 其原绕组和副绕组电流有效值之比近似等于它们的匝数比的倒数， 即变比的倒数， 这就是变压器的电流变换作用。 ［例4-3］ 已知一单相变压器原、 副绕组匝数N1=1000， N2=200， 原边电流I1=2 A， 副边电压U2=50 V， 负载为纯电阻， 若忽略变压器的漏磁和损耗， 求变压器的原边电压U1、 副边电流I2和输入功率、 输出功率。 故原边电压为 U1=K·U2=5×50=250 V 副边电流为 I2=K·I1=5×2=10 A 输入功率为 P1=U1I1=250×2=500 W 输出功率为 P2=U2I2=50×10=500 W 由此可见， 当变压器的功率损耗忽略不计时， 它的 输入功率与输出功率相等， 符合能量守恒定律。 3． 阻抗变换原理 由以上分析可知， 虽然变压器的原、 副绕组之间只有磁耦合关系， 没有电的直接关系， 但实际上原绕组的电流I1会随着副绕组上负载阻抗ZL的大小而变化， |ZL| 减小， 则I2=U2/ |ZL|增大， I1=I2/K也增大。 因此， 从原边电路来看， 我们可以设想它存在一个等效阻抗ZL′， ZL′能反映副边负载阻抗ZL的大小发生变化时对原绕组电流I1的作用。 图4-6中点划线框内的电路可用另一个阻抗ZL′ 来等效代替。 所谓等效， 就是它们从电源吸取的电流和功率相等。 当忽略变压器的漏磁和损耗时， 等效阻抗可由下式求得： 上式说明， 接在变压器副边的负载阻抗 |Z| 反映到变压器原边的等效阻抗是| ZL′| =K2 |Z| ， 即扩大K2倍， 这