《电工电子学课程教学讲义（电工技术）第七章 7.4 变压器

§74变压器 用途与种类 用途:升压或降压(变压),变流,阻抗变换(变阻), 倒相(变相),还可用来实现电路耦合,传递信号。 种类:互感变压器,自耦变压器,单相变压器,三相变压 等 二变压器工作原理 铁心上绕有两个绕组: u2l RL 初级绕组及次级绕组, 匝数分别为N及N2 图78 初级绕组接电源,次级绕组 变压器的原理图 接负载R

§7.4 变压器 一.用途与种类 用途：升压或降压（变压），变流，阻抗变换（变阻）， 倒相（变相），还可用来实现电路耦合，传递信号。 种类：互感变压器，自耦变压器，单相变压器，三相变压 器等。 二.变压器工作原理 i1   e1  e u1 i2  e2  e u2 RL N1 N2 图 7-8 变压器的原理图 铁心上绕有两个绕组： 初级绕组及次级绕组， 匝数分别为N1及N2。 初级绕组接电源，次级绕组 接负载RL

初级绕组又称原绕组,次级绕组又称副绕组 在交流电源激励下,产生的初次级电流i及i2共同产生交变 主磁通Φ,(也有很少量漏磁通Φ,一般可忽略),由于 电磁感应,初级,次级分别产生感应电动势: d④ d④ 2 于是 写成有效值关系E=N

初级绕组又称原绕组，次级绕组又称副绕组。 在交流电源激励下，产生的初次级电流i1及i2共同产生交变 主磁通，（也有很少量漏磁通，一般可忽略），由于 电磁感应，初级，次级分别产生感应电动势： dt d e N  1 = − 1 dt d e N  2 = − 2 于是 2 1 2 1 N N e e = 写成有效值关系 2 1 2 1 N N E E =

由于漏感及线圈铜阻很小,若予以忽略,则初次级端电压 等于相应的感应电动势: U1≈E1 U,≈E2 则 UE N K U E 2 2 式中,K称为变压比或匝数比。 可见,初次级的电压比等于匝数比。 第(55)页

由于漏感及线圈铜阻很小，若予以忽略，则初次级端电压 等于相应的感应电动势： U1  E1 U2  E2 则 式中，K称为变压比或匝数比。 可见，初次级的电压比等于匝数比。 K N N E E U U = = = 2 1 2 1 2 1 第（55）页

2 U2R 220V 图79 例7-1图 例7-1已知U1=220V,N1=1000匝,U2=11,求次级匝数N2 解: 2 N2=1000×=50匝 220

I1 U1 I2 U2 RL N1 N2 220V 图 7-9 例7-1图 例 7-1 已知U1=220V，N1=1000匝， U2=11V，求次级匝数N2。 解： 2 1 2 1 U U N N = 50匝 220 11 1000 1 2 2 = 1 =  = U U N N

注意:1.由于变压器内阻抗有压降,次级绕组有载电压一般 比空载时低。对电阻性和电感性负载而言,电压U2 随电流2的增加而下降 2.如果忽略绕组的铜耗及铁心的损耗, 根据能量守恒原理 LU=U 则 可见,初次级电流比与匝数成反比,说明变压器也是一个变 流器

注意：1.由于变压器内阻抗有压降，次级绕组有载电压一般 比空载时低。对电阻性和电感性负载而言，电压U2 随电流I2的增加而下降。 2.如果忽略绕组的铜耗及铁心的损耗， 根据能量守恒原理 1 1 2U2 I U = I 则 K N N I I U U = = = 2 1 1 2 2 1 可见，初次级电流比与匝数成反比，说明变压器也是一个变 流器

三变压器作阻抗变换 假定图7-10是一无损耗的理想变压器, 则根据能量守恒 12 1U1=12U2 又因为 U2 R K 图7-10 变压器作阻抗变换 于是可得R折算到初级的值 N R=KR 结论:初级与次级阻抗之比等于匝数的平方比。只要改变 匝数比,负载R折算到初级的值就改变

三.变压器作阻抗变换 假定图7-10是一无损耗的理想变压器， 则根据能量守恒 I1 U1 I2 U2 RL K  RL 图 7-10 变压器作阻抗变换 1 1 2U2 I U = I 又因为 RL I U =  1 1 RL I U = 2 2 K I I U U = = 1 2 2 1 于是可得RL折算到初级的值 L RL K RL N N R 2 2 2 1  =       = 结论：初级与次级阻抗之比等于匝数的平方比。只要改变 匝数比，负载RL折算到初级的值就改变

考虑到实际变压器存在各种损耗,使 B2≠P 1U1≠I2U2 定义变压器效率 变压器 P 7=2×100 一般大型变压器=98~99% 图7-11 小型变压器7=70~89/° 四.自耦变压器 结构特点:次级绕组是初级绕组的一部 n2 U2R 分,电压,电流关系仍满足: l,N,1 K 图7-12 IN K 自耦变压器 2 第(56)页

考虑到实际变压器存在各种损耗，使 P2  P1 1 1 2U2 I U  I 定义变压器效率：   100 1 2 =  P P  一般大型变压器    = 98 ~ 99 小型变压器    = 70 ~ 80 P1 P2 RL 变 压 器 图 7-11 四.自耦变压器 I1 U1 I2 U2 RL N1 N2    图 7-12 自耦变压器 结构特点：次级绕组是初级绕组的一部 分，电压，电流关系仍满足： K N N U U = = 2 1 2 1 N K N I I 1 1 2 2 1 = = 第（56）页

五变压器绕组的极性问题 在使用变压器或者其他有磁耦合的互感线圈时,要注意 线圈的正确联接。以图7-13为例,该变压器由两个绕组 构成原绕组,(副绕组没有画出来),图7-13中,线圈 W12及W13就是原绕组(初级),匝数相同,每组额定电 压为交流50Hz,110伏,若要把此电源变压器接到220伏 民用交流电上,应按图7-13(b)方法联接。 3 (a)未联接前 (b)串联 (c)并联 图7-13变压器原绕组的正确联接

五.变压器绕组的极性问题 在使用变压器或者其他有磁耦合的互感线圈时，要注意 线圈的正确联接。以图7-13为例，该变压器由两个绕组 构成原绕组，（副绕组没有画出来），图7-13中，线圈 W12及W13就是原绕组（初级），匝数相同，每组额定电 压为交流50Hz，110伏，若要把此电源变压器接到220伏 民用交流电上，应按图7-13（b）方法联接。 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 (a) 未联接前 (b) 串联 (c)并联 i i   e + e + e + e + i i 图 7-13 变压器原绕组的正确联接

如果联接错误,如图7-14(a)所示,2-4相联,1--3接220 伏或110伏交流电源;或者如图7-14(b),1-3相联,2 4接电源,则这两个原绕组的磁通相互抵消,没有感应电动 势,绕组中将出现很大电流,导致变压器烧毁 图7-14 变压器原绕组的错误联接

如果联接错误，如图7-14（a）所示，2—4相联，1—3接220 伏或110伏交流电源；或者如图7-14（b）， 1—3相联， 2— 4接电源，则这两个原绕组的磁通相互抵消，没有感应电动 势，绕组中将出现很大电流，导致变压器烧毁。 1 2 3 4 1 2 3 4 (a) (b) 图 7-14 变压器原绕组的错误联接

注:我国民用三相交流电是220伏,欧洲等其他国家,则用 110伏交流电。生产厂家为使电器产品适用于不同地区, 往往把电源变压器的原绕组分成两个,每一个的额定 电压均设计成110伏,220伏时按图7-13(b)串联方 式联接,交流110伏时按图7-13(c)并联方式联接

注：我国民用三相交流电是220伏，欧洲等其他国家，则用 110伏交流电。生产厂家为使电器产品适用于不同地区， 往往把电源变压器的原绕组分成两个，每一个的额定 电压均设计成 110伏，220伏时按图 7-13（b）串联方 式联接，交流110伏时按图7-13（c)并联方式联接