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第4 章变压器 河北科技大学基础课教学部

第4章变压器 4.1 变压器的基本结构和工作原理 4.2 变压器的外特性、效率和极性 4.3 其他类型的变压器

变压器---利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器。变压器---利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器。

4.1 变压器的基本结构和工作原理 4.1.1 变压器的作用、分类、结构及符号 4.1.2 变压器的工作原理

4.1.1 变压器的作用、分类、结构及符号 1. 作用：变换电压、变换电流、变换阻抗 2. 分类：按照交流量的相数：单相变压器和三相变压器电力：配电变压器等电子：电源变压器等按照应用领域：专用：电焊变压器等

3. 结构 1）铁心：由硅钢片叠成作用：构成磁路形状：常见有心式（线圈包围铁心）和壳式（铁心包围线圈） 2）绕组：由漆包线绕制而成作用：完成电磁转换分为：一次（初级、原）绕组—— 与电源相连的线圈，接收交流电能，二次（次级、副）绕组——与负载相连的线圈，送出交流电能

3）绝缘材料：骨架、层绝缘等 4）散热设施：对于小型变压器——空气自冷对于大型变压器——油浸自冷或油浸风冷 4.符号

4.1.2 变压器的工作原理 1.变压器的电压变换作用 1）原理图（空载运行）

2）、定性分析： u1i0i0N1me1 e2（u20） 1e1

（1）原边 变压器空载运行时原边等效电路： 3）定量分析：列回路的KVL方程：u1 + e1+e1 = i0R1 其中：R1为原边绕组电阻则： u1 = i0R1－ e1－e1 据： e1 =－L1di0/dt 其中： L1为原边漏磁电感有： u1 = i0R1 +L1di0/dt－e1

（1）原边 u1 = i0R1 +L1di0/dt－e1 相量形式： [Z1为原绕组漏磁阻抗，因为Z1很小、空载电流I0也很小（仅为额定电流的百分之几）]

若设则根据电磁感应定律：相量形式：

结论： 恒磁原理

变压器空载运行时副边等效电路： （2）、副边结论：

由: （3）电压变换作用

变压器原边、副边电压有效值之比与它们的匝数比成正比。——变压器的电压变换作用变压器原边、副边电压有效值之比与它们的匝数比成正比。——变压器的电压变换作用 k ：变压器的变比 k＞1 时，U1＞U20，降压变压器当 k＜1 时，U1＜U20，升压变压器 k=1 时，U1=U20，隔离变压器

1）、原理图（有载运行） 2 变压器的电流变换作用

2）定性分析 e1 u1i1i1N1 e2 i2 i2N22 e2 1 e1

根据恒磁原理： 3）定量分析：空载时磁动势为：i0N1 有载时磁动势为：i1N1 + i2N2 i1N1 + i2N2 =i0N1≈0 则得磁动势平衡方程式：（变压器空载运行时原边电流I0很小，仅为额定工作电流的IN的百分之几）

变压器原边、副边电流的有效值之比与它们的匝数比成反比。——变压器的电流变换作用变压器原边、副边电流的有效值之比与它们的匝数比成反比。——变压器的电流变换作用

3、变压器的阻抗变换作用 1）电路图我们称ZL’为负载ZL 在原边的等效阻抗

2）分析 根据：

例题：电阻为8Ω的扬声器接于输出变压器的副边，设输出变压器的原绕组为500匝，副绕组为100匝，试求：例题：电阻为8Ω的扬声器接于输出变压器的副边，设输出变压器的原绕组为500匝，副绕组为100匝，试求：（1）扬声器折合到原边的等效电阻；（2）将变压器的原边接入电动势 E=10V，内阻 R0=250Ω的信号源时，输送到扬声器的功率。（设变压器不损耗功率）（3）直接将扬声器接至信号源时，输送到扬声器的功率；（4）保持原边匝数不变，在（2）条件下，求使扬声器获最大功率的副边匝数 N2’。

4.2 变压器的外特性、效率和极性

1、变压器的外特性 ——指在变压器原边加额定电压的前提下，副边电压与电流的关系。 1) 变压器外特性曲线 ①、I2↑→U2偏离U2N越甚 ②、负载的性质：阻感性负载或纯阻性负载： I2↑→U2↓（ U2低于U2N）阻容性负载（电容较大）： I2↑→U2↑（U2可能高于U2N） 2) 二次电压调整率（电压变化率）（由于变压器的副边电阻与漏磁感抗很小，一般二次电压调整率为5％左右）

1) 损耗 2、变压器的损耗与效率 ⑴、铁损（PFe）——交变磁通在铁芯中产生的磁滞损耗和涡流损耗。当U1、f不变时，铁损基本不变——不变损耗。 ⑵、铜损（PCu）——I1、I2在线圈电阻R1、R2上产生的损耗。它随负载电流的变化而变化——可变损耗。

2) 效率 • 通常变压器的效率在90％以上。而且，容↑→↑，大型变压器的效率可达99％。 • （由于变压器的效率很高，所以在实际计算中常按理想变压器来分析，即忽略其损耗）

U13=U12－U34时1和3是同极性端； U13=U12＋U34时1和4是同极性端。毫安表的指针正偏1和3是同极性端；反偏1和4是同极性端。 3、变压器线圈极性的测定 (1)同极性端的标记 (2)同极性端的测定

4.3 其他类型的变压器 1、自耦变压器 ——一次侧、二次侧共用一部分绕组的变压器。实例：调压器——可改变二次绕组匝数的自耦变压器

2、仪用互感器 ——电力系统中测量高电压、大电流时使用的一种变压器。电流互感器：用于测量大电流的仪用互感器电压互感器：用于测量高电压的仪用互感器

作业： 4.1 4.2 4.4 4.5 4.6

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