变压器结构与工作原理

2016.1.8那么，怎样改变电压呢？课题引入我国工频电压为220V，但各种用电设备所需的电压各不相同。如电灯、电饭煲、洗衣机等家用电器需要220V的电压；机床上的照明灯需要36V的安全电压；一般电动自行车的电源电压48V—54V；手机电压4.2V—4.5V；电视机显像管却需要10000V以上的高电压。变压器就是改变交流电压的设备。变压器是一种静止电气设备，它通过线圈间的电磁感应，将一种形式的电信号（或电能）转换成同频率的另一种形式的电信号（或电能）。水电站主变压器在运输途中变压器的应用图示变压器由铁心和绕组两个基本部分组成,在一个闭合的铁心上套有两个绕组,绕组与绕组之间以及绕组与铁心之间都是绝缘的。按铁心结构的基本形式分为芯式和壳式两种。一、单相变压器的基本结构变压器的结构形式一、单相变压器的基本结构(1)闭合铁芯(绝缘硅钢片叠合而成)(2)原线圈(初级线圈)其匝数用n1表示，与交变电源相连。(3)副线圈(次级线圈)其匝数用n2表示，与负载相连。输入电压为U1，输出电压为U2。原线圈副线圈铁芯U1U2n1n2∽一、单相变压器的基本结构两绕组只有磁的耦合没有电的联系。在一次绕组中加上交变电压，产生交变磁通，在两绕组中分别感应电动势。1u1e2e2u1i2i1U2U1u2uLZdtdNedtdNe2211只要一、二次绕组的匝数不同，就能达到改变电压的目的。二、变压器的工作原理变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：电能→磁场能→电能转化(U1、I1)(变化的磁场)(U2、I2)原线圈副线圈铁芯U1U2n1n2∽0ett1t2t3t4二、变压器的工作原理理解：（1）互感现象：在变压器原、副线圈中由于有交变电流而发生互相感应的现象，叫做互感现象。（2）互感现象是变压器工作的基础。变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了电能到磁场能再到电能的转化。（3）变压器只能工作在交流电路。如果变压器接入直流电路，在铁芯中不会产生交变的磁通量，没有互感现象出现，所以变压器仅工作于交流电路。如果在能量转化的过程中能量损失很小，能够略去原、副线圈的电阻，以及各种电磁能量损失，这样的变压器我们称之为理想变压器。其运行状态分为空载运行和负载运行。三、理想变压器的运行状态原、副线圈中通过的磁通量始终相同(无漏磁),因此产生的感应电动势分别是：若不考虑原副线圈的内阻,则有：U1=E1U2=E22121NNUUI1U2U1n1n2I2R~2121NNEE原线圈副线圈铁芯U1U2n1n2∽mmfNEfNE221144.444.41、变压器的空载运行其中，变压器一、二次绕组电压之比称为变压器的变压比,也等于一、二次绕组的匝数之比，如右式所示。KKEEUUNNu2121212、变压器的负载运行变压器在传递功率的过程中，损耗很小，在理想情况下，一次绕组和二次绕组（原副线圈）的功率是相等的。)电流比(即12212211iKUUIIIUIU21II、P入=P出为一次线圈和二次线圈的负载电流。理想变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数之比1、n2n1U2U1——升压变压器3、n2n1U2U1——降压变压器2121nnUU2、n2=n1U2=U1——等压变压器例已知某一变压器Ｎ１＝1000,Ｎ２＝100,Ｕ１＝220Ｖ,Ｉ２＝2Ａ,负载为纯电阻,忽略变压器的漏磁和损耗,求变压器的副边电压Ｕ２、原边电流Ｉ１和输入、输出功率。WIUPWIUPAKIIVKUUNNK44222;442.0220;2.0102;2210220;101001000222111211221解：变压比：副边电压：原边电流：输入功率：输出功率：PCu叫铜损，是电流在原副线圈电阻上的损耗。PFe叫铁损，是在原副线圈铁芯产生的磁滞和涡流的损耗。四、变压器的效率%100%1002212Fecupppppp变压器的效率：在额定功率时，变压器的输出功率和输入功率的比值，叫做变压器的效率。（实际的变压器一般效率能达到95%~99%）五、总结1、单相变压器的基本结构2、变压器的工作原理3、理想变压器的运行状态4、变压器的效率作业：课后习题18、19题19