（精）电工基础2.ppt

* * * * 电工基础 第4章 磁路与变压器 1. 变压器的基本结构 4.2 变压器的基本结构和工作原理 u1 i10 A X Φ N1 N2 u20 a x S 用硅钢片叠压制成 的变压器铁芯。 与电源相接的 一次侧绕组。 |ZL| 与负载相接的 二次侧绕组。 变压器的主体结构是由铁芯和绕组两大部分构成的。变压器的绕组与绕组之间、绕组与铁芯之间均相互绝缘。 u20 A X a x S |ZL| 2. 变压器的工作原理 u1 i10 Φ N1 N2 (1)变压器的空载运行与变换电压原理 交变的主磁通穿过N1和N2时，分别在两个线圈中感应电压： 计算它们的比值： 有： 显然，改变线圈绕组的匝数即可实现电压的变换。且k1时为为降压变压器；k1时为升压变压器。 变压比， 简称变比 已知某变压器的原边电压为220V，匝数N1为1000，副边U20、U30分别是127V和36V，问变压器的副边匝数N2、 N3应各为多少匝？ 根据变压器变换电压的原理： 据此可得 A X |ZL| a x N2 S N1 u2 u1 i1 Φ (2)变压器的有载运行与变换电流原理 变压器负载运行时，一次侧电流由i0变为i1，二次侧产生负载电流i2，而电压u20相应变为u2。 变压器负载运行时，二次侧电流i2产生副边磁动势I2N2，该磁动势对I0N1起削弱作用。 i2 根据主磁通原理，只要电源电压和频率不变，铁芯中的工作主磁通Φ的数值将维持不变。因此，原边电流i0 相应增大为i1，原边磁动势也增大为I1N1，增大的部分恰好与二次侧磁动势相平衡。此时的磁动势方程式为： 磁动势方程式告诉我们：变压器二次测电流i2的大小是由负载决定的，但二次侧的能量来源于一次侧，两侧电路并没有直接的电的联系，而是通过磁耦合把能量从原边传递到副边。 由上式可得： 变压器铁芯的导磁率很高，因此满足工作主磁通需要的磁动势I0N1很小，和I1N1相比可忽略不计，因此磁动势平衡方程式可改为： 变压器在能量传递的过程中损耗很小，因此一次侧和二次侧的容量近似相等，有： 变流比 能量传递过程中，变压器在变换电压的同时也变换了电流。 已某变压器的原边电压为380V，匝数N1为1900匝，副边空载电压是24V，试求变压器的副边匝数N2。若在副边接入一盏24V、60W的机床照明灯，原、副边电流各为多少？ 由变比公式知： 副边匝数： 副边电流： 原边电流： 3-2　变压器的结构及原理 (3)变压器的阻抗变换作用 A X |ZL| a x N2 S N1 u2 u1 i1 Φ i2 设变压器副边所接负载为|ZL|，原边等效输入阻抗为|Z1|，则有： 将变压器的变压比公式和变流比公式代入上式得： 上式告诉我们：只要改变变压器的匝数比，即可获得合适的二次侧对一次侧的反射阻抗|Z1|。式中k2称为负载阻抗折算到一次侧时的变换系数。 已知某收音机输出变压器的原边匝数为600，副边匝数为30，原边原来接有16Ω的扬声器。现因故要改接成4Ω扬声器，问输出变压器的匝数N2应改为多少？ 收音机电路中，输出变压器所起的作用是：让扬声器阻抗与晶体管的输出端阻抗匹配，以使负荷上获得最大功率，从而驱动喇叭振动发出声音。 收音机原阻抗变换系数为： 反射阻抗： 改换成4Ω扬声器后： 设交流信号源电压U=100V，内阻R0=800Ω，负载RL=8Ω。 (1)将负载直接接至信号源，负载获得多大功率？ (2)经变压器阻抗匹配，求负载获得的最大功率是多少？此 时变压器变比是多少？ 负载直接与信号源相接时，负载上获得的功率为： 阻抗匹配时，负载折算到原绕组的反射阻抗等于800Ω。因此负载上获得的最大功率为： 变压器的变比为： 变压器输出电压u2随负载电流 i2变化的关系称为它的外特性，即： u2 U2N i2 I2N 0 cos(-φ2)=0.8超前 cosφ2=1 cosφ2=0.8滞后 3. 变压器的外特性 u2＝f（i2） 外特性可用右图所示曲线描述。 (1)负载为纯电阻性质时，cosφ=1，输出电压u2随负载电 流i2的增加略有下降； 结论 负载的功率因数对变压器的外特性影响很大。 (2)负载为感性时，u2随i2的增加下降的程度加大； (3) 负载为容性时，输出特性曲线呈上翘状态，说明u2随 i2的增加反而加大。