第二章变压器的基本工作原理与理论分析
第2章 变压器的运行原理和特性
仅
E U 20 2
Y，d接线 D，y接线
U 1N k 3U 2 N
k
3U1N U2N
由于 R m R1 , X m X 1 ，所以有时忽略漏阻抗，空载等效电路只是一 个Z m元件的电路。在 U1一定的情况下，I 0大小取决于Z m的大小。从运行角度 讲，希望 I 0 越小越好，所以变压器常采用高导磁材料，增大 Z m，减小 I 0 ， 提高运行效率和功率因数。
使
用
1 与 I 0成线性关系； 1）性质上： 0 与 I 0 成非线性关系；
– 变压器各电磁量正方向
• 由于变压器中各个电磁量的大小和方向都随时间以 电源频率交变的，为了用代数式确切的表达这些量 的瞬时值，必须选定各电磁量的正方向，才能列式 子。 • 当某一时刻某一电磁量的瞬时值为正时，说明它与 实际方向一致； 当某一时刻某一电磁量的瞬时值为负时，说明它与 实际方向相反。 • 注：正方向是人为规定的有任选性，而各电磁量的 实际方向则由电磁定律决定。
习
（2）二次侧电动势平衡方程
U1
I 0
0
) (I 2
用
E U 20 2
（3）变比
U 1
U2
E 1
使
E 1
1
E 2
U 20
u2
仅
对三相变压器，变比为一、二次侧的相电动势之比，近似为 额定相电压之比，具体为 Y，d接线
U1N k 3U 2 N
8
供
22
仅
F F F 1 2 0 N I 或 N1 I 1 2 2 N1 I 0 N I I ( 2 ) I I ( 2 ) I I 用电流形式表示 I 2 0 0 1L 1 0 N1 k
变压器的工作原理
变压器的工作原理一、引言变压器是一种电力设备，广泛应用于电力系统中，用于改变交流电的电压。
本文将详细介绍变压器的工作原理。
二、基本原理变压器是根据电磁感应定律工作的。
它由两个线圈（即主线圈和副线圈）和一个铁芯组成。
主线圈通常称为初级线圈，副线圈通常称为次级线圈。
铁芯由铁片叠压而成，可以有效地集中磁场。
三、工作过程1. 变压器的工作过程分为两个阶段：磁场变化和电压变化。
2. 当交流电通过主线圈时，产生的磁场会穿过铁芯并感应到副线圈中。
这个磁场的变化会在副线圈中产生电动势。
3. 根据法拉第电磁感应定律，电动势的大小与磁场变化的速率成正比。
因此，如果主线圈中的电流变化较快，副线圈中的电动势也会相应地变化。
4. 通过选择合适的线圈匝数比例，可以实现输入电压与输出电压之间的变换。
四、变压器的转换比变压器的转换比是指主线圈匝数与副线圈匝数之间的比值。
转换比决定了输入电压和输出电压之间的关系。
1. 如果主线圈的匝数比副线圈多，那末输出电压将比输入电压高。
这种变压器称为升压变压器。
2. 如果主线圈的匝数比副线圈少，那末输出电压将比输入电压低。
这种变压器称为降压变压器。
五、变压器的效率变压器的效率是指输出功率与输入功率之间的比值。
变压器的效率通常非常高，可以达到95%以上。
1. 变压器的损耗主要包括铁损耗和铜损耗。
2. 铁损耗是由于铁芯中的磁场变化而产生的能量损失。
3. 铜损耗是由于主线圈和副线圈中的电流通过导线时产生的电阻而产生的能量损失。
4. 为了提高变压器的效率，可以采用高导磁性材料创造铁芯，并选择合适的导线材料和截面积。
六、变压器的应用变压器在电力系统中有广泛的应用。
1. 电力输送：变压器用于改变输电路线中的电压，以减小输电损耗。
2. 电力分配：变压器用于将输电路线中的高压电转换为低压电，以供给家庭和工业用户。
3. 电子设备：变压器用于电子设备中，将电网中的高电压转换为适合设备使用的低电压。
4. 变频器：变压器用于变频器中，将电源的电压和频率转换为适合电动机的电压和频率。
变压器的结构及工作原理
变压器的结构及工作原理
变压器是一种通过电磁感应来改变交流电压的电气设备。
其主要由铁芯、一组初级和次级线圈组成。
铁芯是变压器中的核心部分，通常由铁合金材料制成，具有良好的导磁性能。
初级线圈位于铁芯的一侧，由一定数量的绕组组成，通常称为主线圈。
次级线圈位于铁芯的另一侧，同样由一定数量的绕组组成，通常称为副线圈。
当交流电通过主线圈时，产生的磁场会穿过铁芯并感应到副线圈中。
由于铁芯的导磁性能，磁场能够有效地传导到副线圈中，使得副线圈中也产生电磁感应。
根据法拉第电磁感应定律，当磁场的变化导致导线中的磁通量发生变化时，就会在导线中产生感应电动势。
通过变压器的设计，使得主线圈和副线圈的绕组比例不同，可以实现将输入电压转变为输出电压的目的。
当输入电压施加在主线圈上时，根据变压器的工作原理，输出电压将会与输入电压成正比例关系。
具体的比例关系由绕组的匝数比决定，即输出电压与输入电压之间的比值等于次级线圈的匝数与主线圈的匝数之比。
由于变压器的基本原理是基于电磁感应，因此其工作效率较高。
另外，变压器还具有隔离输入和输出电路、阻碍电流流入负载的能力等特点，使其在电力系统、电子设备和能源传输等领域中得到广泛应用。
变压器的运行原理
变压器的运行原理
变压器是一种用来改变交流电压的电气设备，其运行原理主要基于电磁感应和法拉第电磁感应定律。
变压器主要由一个铁芯和两个绕组组成，分别是输入侧的初级绕组和输出侧的次级绕组。
首先，当交流电流通过变压器的初级绕组时，产生的磁场会使铁芯磁化，从而在次级绕组中感应出电动势。
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与磁场的变化率成正比，因此变压器的初级和次级绕组匝数的比值决定了输出电压和输入电压的比值。
其次，由于铁芯的存在，可以大大增强磁场的传导效果，减小电磁泄漏，提高变压器的效率。
铁芯的磁化特性也对变压器的运行有重要影响，通常使用硅钢片制成的铁芯可以减小铁芯的磁滞和涡流损耗，提高变压器的效率和稳定性。
此外，变压器的运行还受到电阻、感抗和容抗等因素的影响。
电阻会导致变压器的损耗，感抗和容抗会影响变压器的电流和功率因数，需要在设计和运行过程中进行合理的补偿和控制。
总的来说，变压器的运行原理是利用电磁感应的原理，通过变压器的变压比和铁芯的磁化来改变输入和输出的电压。
在实际应用中，需要考虑电阻、感抗和容抗等因素，以确保变压器的稳定运行和高效率的电压变换。
变压器作为电力系统中的重要设备，承担着电压变换和电力传输的重要功能，对电力系统的运行和稳定性起着至关重要的作用。
变压器原理介绍
变压器原理介绍
变压器是一种基于电磁感应原理工作的电力设备，它主要用于改变交流电的电压大小。
其主要由两个或多个线圈（一般称为初级线圈和次级线圈）组成，这些线圈通过一个共同的铁芯连接，使得线圈之间的耦合达到最大。
变压器的工作原理是基于法拉第电磁感应定律和电感耦合的原理。
当交流电通过初级线圈时，流经导线的电流会产生磁场，这个磁场会通过铁芯传导到次级线圈中，使其产生感应电动势。
这样，当初级线圈上的交流电电压变化时，次级线圈上也会产生相应大小的电压变化。
根据变压器的原理，可以推导出两个重要的公式：
1. 变压器的电压比等于次级线圈的匝数与初级线圈的匝数之比，即：
电压比 = 次级线圈匝数 / 初级线圈匝数
2. 变压器的电流比等于初级线圈的匝数与次级线圈的匝数之比，即：
电流比 = 初级线圈匝数 / 次级线圈匝数
根据这两个公式，可以实现电压的升高或降低，并且在变压器中保持功率守恒。
当电压比大于1时，变压器被称为升压变压器，用于将低电压升高到高电压；而当电压比小于1时，变压器被称为降压变压器，用于将高电压降低为低电压。
变压器广泛应用于电力系统中，用于将发电厂产生的高电压输
送到远距离，并在配电站等地方将电压降低供给用户使用。
同时，变压器也被广泛用于各种电子设备中，用于提供不同的电压供给不同的电路部件。
变压器的工作原理
变压器的工作原理引言概述：变压器是电力系统中常见的电气设备，它起着改变电压大小的重要作用。
本文将详细介绍变压器的工作原理，包括一、变压器的基本构造；二、变压器的工作原理；三、变压器的主要应用领域；四、变压器的维护与保养；五、变压器的未来发展方向。
一、变压器的基本构造1.1 主要构件：变压器由铁芯、一次绕组和二次绕组组成。
铁芯通常由硅钢片叠压而成，以减小磁阻和磁损耗。
1.2 绕组：一次绕组和二次绕组分别绕在铁芯上。
一次绕组与电源相连，二次绕组与负载相连。
1.3 绝缘材料：绕组之间和绕组与铁芯之间采用绝缘材料进行绝缘，以防止电路短路和绝缘击穿。
二、变压器的工作原理2.1 磁感应定律：当一次绕组中有交流电流通过时，产生的磁场会感应到二次绕组中，从而在二次绕组中产生感应电动势。
2.2 变压器原理：根据磁感应定律，当一次绕组中的匝数与二次绕组中的匝数不同时，可以实现电压的升降。
2.3 能量传递：变压器通过磁场的耦合，将一次绕组中的电能传递到二次绕组，实现电压的变换。
三、变压器的主要应用领域3.1 电力系统：变压器广泛应用于电力系统中，用于升压和降压，以适应不同电压等级的输电和配电需求。
3.2 电子设备：变压器也被应用于各类电子设备中，用于提供适宜的电压和电流，以满足设备的工作要求。
3.3 工业领域：在工业生产中，变压器被用于控制机电的启动和运行，以及供应各种设备所需的电能。
四、变压器的维护与保养4.1 温度控制：变压器在工作过程中会产生热量，需要通过散热器进行散热，保持合适的工作温度。
4.2 油浸绝缘：变压器通常采用油浸绝缘，需要定期检查绝缘油的质量和绝缘材料的状态，以确保变压器的正常运行。
4.3 维护记录：及时记录变压器的运行状况、维护情况和故障处理过程，为后续的维护工作提供参考和依据。
五、变压器的未来发展方向5.1 高效节能：未来的变压器将更加注重能源的高效利用，减少能量损耗和环境污染。
5.2 智能化控制：随着科技的发展，变压器将逐渐实现智能化控制，提高运行的稳定性和可靠性。
2020-2021学年物理粤教版选修3-2教案：第二章第06节-变压器-【含答案】
《变压器》教案一、设计思路指导思想：变压器的工作原理是本章的重点内容，是高考命题率较高的知识点。
本节通过实验探究来说明这一观点。
在教学过程建立理想化模型——理想变压器，利用分组实验探究从而推出变压器变压规律，抓住能量守衡使学生展开讨论，推出电流与匝数关系，培养学生的表达能力和逻辑思维能力，教学联系生活、贴近实际，以激发学生学习的兴趣。
设计理念：本节课的设计主要突出三案六环节理念，强调把课堂还给学生，提高学习效率。
学生在教师的组织协调下，分析、思考、小组讨论和实验探究，归纳总结规律，促进了学生自主学习，让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考；通过多样化的教学方式，帮助学生学习物理知识与技能，培养科学探究能力，使其逐步形成科学态度与科学精神。
教材分析：1、变压器是用来改变交变电流电压的．变压器不能改变恒定电流的电压．互感现象是变压器工作的基础．让学生在学习电磁感应的基础上理解互感现象．这里的关键是明白原线圈和副线圈有共同的铁芯，穿过它们的磁通量和磁通量的变化时刻都是相同的．因而，其中的感应电动势之比只与匝数有关．这样原、副线圈的匝数不同，就可以改变电压了．2、在分析变压器的原理时，一般情况下，忽略变压器的磁漏，认为穿过原线圈每一匝的磁通量与穿过副线圈的磁通量总是相等的．这两个条件，都是“理想”变压器的工作原理的内容．变压器是一个传递能量的装置．如果不计它的损失，则变压器在工作中只传递能量不消耗能量．要使学生明白，理想变压器是忽略了变压器中的能量损耗，它的输出功率与输入功率相等，这样才得出原、副线圈的电压、电流与匝数的关系式．3、教材要求学生探究实验得出变压器的变压规律，做好探究性实验是本节教学的关键。
是突破本节课教学难点和重点的关键。
为了培养学生根据实验研究物理规律的能力，采用分组实验得出变压器的输入、输出电压及原、副线圈匝数的关系。
4、学习几种常用的变压器，不仅增加了生产知识，还可提高学生分析、应用能力。
第2章 变压器的基本作用原理与理论分析
3、油枕 4、高低压绝缘套管 5、油标` 6、起吊孔
1、油箱
2、散热管
7、铭牌
18
大型电力变压器
19
五、变压器的额定值
1 额定容量S N (kVA) : 、
指铭牌规定的额定使用条件下所能输出的视在功率。
2 额定电流I1N 和I 2 N ( A) : 、
指在额定容量下，允许长期通过的额定电流。在三相 变压器中指的是线电流
铁轭
铁芯柱
铁芯叠片
装配实物
11
铁芯各种截面
充分利用空间
提高变压器容量
减小体积。
12
㈡、绕组
变压器的电路，一般用绝缘铜线或铝线绕制而成。
按照绕组在铁芯中的排列方法分为：铁芯式和铁壳式两类 按照变压器绕组的基本形式分为：同芯式和交叠式两种．
1、铁芯式:
（1）、每个铁芯柱上都套有
高压绕组和低乐绕组。为了绝
3 额定电压U1N 和U 2 N (kV ) : 、
指长期运行时所能承受的工作电压（ 线电压）
U1N是指加在一次侧的额定 电压,U 2 N 是指一次侧加 U1N时二次的开路电压对三相变压器指的是线 . 电压.
20
三者关系：
单相 : S 三相 : S
N N
U 1 N I1 N U 2 N I 2 N 3U1N I1N 3U 2 N I 2 N
同理，二次侧感应电动势也有同样的结论。
则:
e2 N 2 d 0 2fN 2 m sin(t 90 0 ) E2 m sin(t 90 0 ) dt
有效值: E2 4.44 fN2m
相量:
E2 j 4.44 fN2m
25
⒉ E1﹑E2在时间相位上滞后于磁通 0 900. 其波形图和相量图如图2—8所示
变压器 原理
变压器原理变压器原理。
变压器是一种用来改变交流电压的电器，它是由两个或多个线圈（即绕组）构成的，通过电磁感应原理来实现电压的变换。
变压器主要由铁芯和绕组组成，其中铁芯起到了传导磁场的作用，而绕组则是用来传递电流的。
在变压器中，有两个基本的绕组，一个是输入绕组，另一个是输出绕组。
输入绕组通常被称为初级绕组，而输出绕组则被称为次级绕组。
当交流电流通过初级绕组时，产生的磁场会在铁芯中产生磁通量，这个磁通量会穿过次级绕组，从而在次级绕组中产生感应电动势，从而使得次级绕组中的电压发生变化。
变压器的原理可以用简单的公式来表示，U1/U2 = N1/N2，其中U1和U2分别代表输入端和输出端的电压，N1和N2分别代表初级绕组和次级绕组的匝数。
这个公式表明了变压器的电压变换比与绕组匝数的比例成正比。
变压器的工作原理基于电磁感应定律，即当磁通量发生变化时，就会在导体中产生感应电动势。
在变压器中，通过改变绕组的匝数比例，可以实现输入端电压到输出端电压的变换。
这种原理使得变压器成为了电力系统中不可或缺的设备，用来实现输电、配电以及各种电器设备对电压的要求。
除了改变电压，变压器还可以实现电流的变换。
根据电流的传递方向，变压器可以分为升压变压器和降压变压器。
升压变压器是指输出端电压大于输入端电压的变压器，它主要用于输电系统中，将电压升高以减小输电损耗。
而降压变压器则是指输出端电压小于输入端电压的变压器，它主要用于配电系统中，将电压降低以满足电器设备的工作要求。
在实际应用中，变压器的原理不仅仅局限于电力系统，它还被广泛应用于各种电子设备中，用来实现电压的变换和电流的传递。
例如，手机充电器中的变压器就是用来将家用交流电转换为手机充电所需的直流电，从而满足手机充电的要求。
总之，变压器是一种基础的电器设备，它通过电磁感应原理实现了电压和电流的变换，广泛应用于电力系统和各种电子设备中，是现代电气工程中不可或缺的重要组成部分。
通过了解变压器的原理，我们可以更好地理解电力系统中的电压变换和输电配电的过程，从而更好地应用和维护电器设备。
第二章 变压器的基本作用原理与理论分析
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Date:2013-7-14
第三节 变压器负载运行 一、物理现象
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Date:2013-7-14
二、基本方程式
磁动势平衡式： I1 N 1 I 2 N 2 I m N 1
电流表达式： I1 I m I 2 N 2 N1
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第四节
一、定义：
标幺值
某物理量实际值 标幺值 = 该物理量的基值 二、基值： 电压基值：额定电压。 容量基值：额定容量。 电流和阻抗基值：由电路基本规律算得。
S1b S N，U1b U1 N，I1b S1b U1b I1 N，Z1b U1b I1b 。
2、绕组
同心式：高低压绕组同心，低压绕组靠近铁芯。
交叠式：高低压绕组交叠，低压绕组靠近铁轭。
高压 绕组 低压 绕组
铁芯式变压器
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铁壳式变压器
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3、变压器油：起绝缘和散热的作用。 4、油箱：
5、绝缘套管：由导电杆和瓷套等组成。
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设主磁通 m sin t ，则：
d e1 N 1 N 1 m cos t E1m sin(t 90) dt d e2 N 2 N 2 m cos t E 2 m sin(t 90) dt
其有效值形式为
I m ( gm jbm )( E1 )
化成阻抗的形式为： E1 I m ( rm jx m ) I m Z m
其中： rm
gm bm ，x m 2 2 2 2 gm bm gm bm
电机学的课文重点
第二章变压器的基本作用原理与理论分析1.变压器的基本工作原理。
2.基本结构。
3.额定值。
4.从变压器的内部电磁关系出发，分析变压器的空载和负载运行；导出变压器的基本方程式，再通过折算，导出变压器的等效电路和相量图；5.参数的测定方法；（注意公式中所用的值均为相值以及电阻随温度变化的有关计算公式）6.掌握如何计算变压器的运行性能：电压变化率和效率。
第三章三相变压器及运行1.熟悉三相变压器的连接组别，掌握连接组别的判别方法。
2.掌握连接组别和磁路结构对电势波形的影响。
3.掌握变压器并联运行的条件和不满足并联运行条件的影响以及计算并联运行的负载分配问题。
第四章三相变压器的不对称运行1.了解对称分量法的分析方法；2.了解变压器各序阻抗概念及特点。
3．了解变压器次级突然短路时瞬态过程中过电流的影响。
4．了解变压器空载合闸时瞬态过程中电压初相角的影响。
第五章电力系统中的特种变压器1.熟悉三绕组变压器的特点以及等效电路中组合电抗的概念及意义。
2.熟悉自耦变压器的结构；原、副方电压电流和容量的关系的特点以及自耦变压器的优缺点。
3.掌握电压、电流互感器的工作特点，使用时注意的事项。
第六章交流电机绕组及其感应电动势1.掌握与交流绕组连接有关的几个量如电角度、槽距角等求法。
2.掌握三相交流绕组的组成原则和连接规律，以60。
相带为重点，掌握交流绕组相带的划分、节距的选取以及不同支路数绕组的连接。
（下学期做实训要用到）3.熟悉交流电势的产生；电势波形、频率、有效值；影响电势大小和波形好坏的各种原因。
4.掌握电势的计算方法和削弱谐波电势的方法（注意节距因数、分布因数及绕组因数的求法）第七章交流绕组的磁动势1.掌握单相、三相绕组磁动势的性质、大小、波形。
（注意课本P115、P118结论）2.熟悉谐波磁势的性质和影响。
3.掌握交流电机中空间矢量和时间相量的关系。
注意：学习交流绕组磁势时应和交流绕组的电势对比，注意它们的共性和特性。
第二章变压器基本作用原理
第二章变压器基本作用原理
问题3：空载电流产生的磁通大小如何确定？ 结论2：外施电压大小决定感应电势大小，感
应电势大小决定了磁通量大小。 提示：分析变压器问题要从外施电压开始！
第二章变压器基本作用原理
三．感应电势及磁通关系表达式、电压变比
根据上述结论2可知，感应电势E1外施电压U1存在平衡关系 （几乎相等），这个平衡包括了幅值、频率及相角之间的近 似。
无功电流的性质。
✓ 激磁电流是空载电流的主要组成部 分。
你能否理解 m 和 I 同相位和含义？
第二章变压器基本作用原理
五．磁滞现象对励磁电流的影响
由于磁滞效应，磁化曲线的上升段和下降段不一致，使得励 磁电流波形不对称，可分解为一个尖顶波和一个超前 90˚ 的
正弦波。该正弦分量称为磁滞电流分量，与 m同相位，是
第二章变压器基本作用原理
第三节 变压器负载运行
第二章变压器基本作用原理
一． 物理现象
I. 磁势平衡概念
楞次定律及交变磁场中线圈特性回顾 为什么说付方线圈对磁路中磁通的表现为去磁
作用？ 回答（注意逻辑顺序） 1. 原边施加的电压是否改变？ 2. 和空载条件下相比，磁通是否改变？ 3. 如果原方电流不变，则电势平衡将不再成立。 4. 结论：磁势平衡的真谛在于，负载后原付方项
干式变压器铁心及线圈
第二章变压器基本作用原理
安装中的三相电力变压器
第二章变压器基本作用原理
变压器铭牌
第二章变压器基本作用原理
二、变压器的额定值
额定容量SN ：额定条件下使用时输出能力的保 证值。
额定电压：空载时额定分接头上的电压保证值。 额定电流：由额定容量和额定电压计算所得。
单相变压器：
第2章变压器的基本理论
第2章 变压器的基本理论[内容]本章以单相变压器为例，介绍变压器的基本理论。
首先分析变压器空载运行和负载运行时的电磁过程，进而得出定量描述变压器电磁关系的基本方程式、等效电路和相量图。
然后介绍变压器的参数测定方法和标么值的概念。
所得结论完全适用于对称运行的三相变压器。
[要求]● 掌握变压器空载、负载运行时的电磁过程。
● 掌握变压器绕组折算的目的和方法。
● 掌握变压器负载运行时的基本方程式、等效电路和相量图。
● 掌握变压器空载试验和负载试验的方法。
●掌握标么值的概念，理解采用标么值的优、缺点。
2.1单相变压器的空载运行变压器空载运行是指一次绕组接额定频率、额定电压的交流电源，二次绕组开路（不带负载）时的运行状态。
一、空载运行时的电磁过程 1．空载时的电磁过程图 2.1.1为单相变压器空载运行示意图，图中各正弦量用相量表示。
当一次绕组接到电压为1U 的交流电源后，一次绕组便流过空载电流0I ，建立空载磁动势100N I F =，并产生交变的空载磁通。
空载磁通可分为两部分，一部分称为主磁通0Φ ，它沿主磁路(铁心)闭合,同时交链一、二次绕组；另一部分称为漏磁通σΦ1 ，它沿漏磁路(空气、油)闭合、只交链一次绕组本身。
根据电磁感应原理，主磁通0Φ 分别在一、二次绕组内产生感应电动势1E 和2E ；漏磁通σΦ1 仅在一次绕组内产生漏磁感应电动势σ1E 。
另外空载电流0I 流过一次绕组时，将在一次绕组的电阻1R 上产生电压降10R I 。
变压器空载运行时的电磁过程可用图2.1.2表示。
变压器空载时，一次绕组中的1E 、σ1E 、10R I 三者与外加电压1U 相平衡；因二次绕组开路，02=I ，故2E 与空载电压20U 相平衡，即2E =20U 。
2．主磁通和漏磁通主磁通和漏磁通的磁路、大小、性质和作用都是不同的，表2.1.1给出了二者的比较。
表2.1.1 主磁通和漏磁通的比较3．各电磁量参考方向的规定变压器中的电压、电流、磁通和电动势等都是随时间变化的物理量，通常是时间的正弦量。
变压器的工作原理是什么
变压器的工作原理是什么变压器是一种常见的电气设备，它在电力系统中起着非常重要的作用。
它的工作原理是通过电磁感应的方式来实现电压的变换。
在变压器中，主要通过互感器原理来实现电能的传递和变换，从而实现电压的升降。
接下来，我们将详细介绍变压器的工作原理。
首先，变压器由铁芯和线圈构成。
铁芯是变压器的主要部件，它能够有效地集中磁场，从而实现电能的传递。
线圈则是通过绕制在铁芯上，分为初级线圈和次级线圈。
当通过初级线圈加上交流电压时，就会在铁芯中产生交变磁场，这个磁场会穿过次级线圈，从而在次级线圈中感应出电动势，从而实现电压的变换。
其次，根据电磁感应定律，变压器工作时，磁通量的变化会在次级线圈中感应出感应电动势。
当次级线圈中的导体形成闭合回路时，感应电动势会产生感应电流，从而实现电能的传递。
同时，根据电磁感应定律，感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，因此可以通过改变初级线圈的匝数来实现电压的升降。
最后，变压器的工作原理可以用数学公式来描述。
根据电磁感应定律和法拉第电磁感应定律，可以得到变压器的变压比公式，U1/U2=N1/N2，其中U1和U2分别表示初级和次级线圈的电压，N1和N2分别表示初级和次级线圈的匝数。
这个公式表明了变压器的电压变换与线圈匝数的关系，从而可以实现不同电压等级之间的电能传递。
综上所述，变压器的工作原理是通过电磁感应的方式来实现电压的变换。
通过铁芯和线圈的结构，以及电磁感应定律和数学公式的描述，可以清晰地了解变压器的工作原理。
在电力系统中，变压器起着非常重要的作用，它能够实现电压的升降，从而适应不同电气设备的需要，保障电力系统的正常运行。
希望通过本文的介绍，读者能够更加深入地了解变压器的工作原理。
《电机学》变压器的基本作用原理与理论分析-练习题
《电机学》变压器的基本作用原理与理论分析-练习题一、填空：1. ★如将变压器误接到等电压的直流电源上时，由于 E = ，U = ，空载电流 ，空载损耗 。
2. 既和原边绕组交链又和副边绕组交链的磁通为 ，仅和一侧绕组交链的磁通为 。
3. ★一台三相电力变压器N S =560kV A ，1N 2N U U =10000V/400V ，Dy 接法(高压侧三角形连接、低压侧星形连接)，负载时忽略励磁电流，低压边相电流为808.3A 时，则高压边的相电流为 ，线电流为 。
4. ★★一台单相变压器额定电压为380V/220V ，额定频率为50Hz ，如果误将低压侧接到380V 电源上，则此时m ，0I ，m Z ，Fe p 。
（增加，减少或不变）5. ★一台额定频率为50Hz 的电力变压器接于60Hz ，电压为此变压器的6/5倍额定电压的电网上运行，此时变压器磁路饱和程度 ，励磁电流 ，励磁电抗 ，漏电抗 。
6. ★一台变压器，原设计的频率为50Hz ，现将它接到60Hz 的电网上运行，额定电压不变，励磁电流将 ，铁耗将 。
二、选择填空1. ★★假设磁路不饱和，变压器的其它条件不变，外加电压增加10%，则原边漏抗1x ，副边漏抗2x 和励磁电抗m x 将 。
（如果磁路饱和，原边漏抗1x ，副边漏抗2x 不变，励磁电抗m x 减少）Ａ 不变 Ｂ 增加10% Ｃ 减少10%2. 电压与频率都增加5%时，穿过铁芯线圈的主磁通 。
A 增加B 减少C 基本不变3. 升压变压器，一次绕组的每匝电势 二次绕组的每匝电势。
A 等于B 大于C 小于4. 三相变压器二次侧的额定电压是指原边加额定电压时二次侧的 电压。
A 空载线B 空载相C 额定负载时的线 C 额定负载时的相5． ★★变压器的其它条件不变，若原副边的匝数同时减少10%，则1x ，2x 及m x 的大小将 。
A 1x 和2x 同时减少10%，m x 增大 B 1x 和2x 同时减少到原来的0.81，m x 减少 C 1x 和2x 同时减少10%，m x 减少 D 1x 和2x 同时减少到原来的0.81，m x 增加6． ★如将额定电压为220/110V 的变压器的低压边误接到220V 电压，则激磁电流将 ，变压器将 。
变压器-高二物理课件(人教版2019选择性必修第二册)
变压器原、副线圈电压与匝数的关系
理论推导（理想变压器）
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：
E1
n1
t
E2
n2
t
若不考虑原副线圈的内阻有
U1 E1
U 2 E2
E1 n1 E2 n2
U1 n1 U 2 n2
高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感
理想变压器的能量转化：
理想变压器的输出功率等于输入功率
变压器能输送电能是利用了电磁感应。在原线圈上由变化的电流激发了一个变化的磁场，即电场的 能量转变成磁场的能量；通过铁芯使这个变化的磁场几乎全部穿过了副线圈，于是在副线圈上产生 了感应电流，磁场的能量转化成了电场的能量
高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感
阻R，当变压器正常工作时，原、副线圈中（ BD）
A．电流频率之比为3：1 B．电压之比为3：1 C．电流之比为3：1 D．功率之比为1：1
高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感
9．如图甲是线圈线垂直于磁场的轴在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电压图 像，把该交流电压加在如图乙中理想变压器的A、B两端。已知变压器原线圈Ⅰ和副线 圈Ⅱ的匝数比为5:1，交流电流表和交流电压表均为理想电表，电阻R=1Ω，其他各处
互感器
电 压 互 感 器
V
使用时把原线圈与电路并联， 原线圈匝数多于副线圈匝数
电 流 互 感 器
A
使用时把原线圈与电路串联， 原线圈匝数少于副线圈匝数
高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感
电机学第二章
磁滞现象的影响
(三)涡流对激磁电流的影响
交变磁通在铁芯中感应电势，在铁芯中产生涡流及 涡流损耗。涡流电流分量 涡流电流分量Ie由涡流引起的，与涡流 涡流电流分量 损耗对应，Ie与-E1同相位。 由于磁路饱和、磁滞和涡流三者同时存在，激磁电 流实际包含Iµ、Ih 和Ie三个分量；又由于Ih 和Ie同相 位，合并称为铁耗电流分量 铁耗电流分量，用IFe表示。 I 铁耗电流分量
五、近似等效电路和简化等效电路 一）近似等效电路 把激磁支路移至端点处。 把激磁支路移至端点处。计算时引起的误差不 大：变压器的激磁电流(即空载电流)为额定电流 的3％-8％，（大型变压器不到1％）。
相量图
•U2（参考方向） 、E2 •E1与U2方向一致 •Φm超前E1 90度 •Im超前Φm 一个 角度 •U1
第三节 变压器的负载运行
一、负载时的电磁物理现象
负载运行是指一侧绕组接电源， 负载运行是指一侧绕组接电源，另一侧绕组 接负载运行。 接负载运行
N2 N1
变压器的初级、次级绕组没有电的联系，功率传递依靠互感。 在功率传递过程中应满足能量守恒， 在功率传递过程中应满足能量守恒，在电路上需满足电压平 磁路上需满足磁势平衡。 衡、磁路上需满足磁势平衡
x
' 2
I = I
2 ' 2
2
x
2
= k
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2
x
2
物理意义：绕组的电抗和绕组的匝数平方成正 比。由于归算后次级匝数增加了k倍，故漏抗 应增加到k2倍。
四、归算后的基本方程、等效电路和相量图 一）归算后基本方程式：
.' = I m + − I2
变压器的基本作用原理与理论分析
e 2 幅值 E 2 m N 2 m 2 fN 2 m
e1 有效值 E 1 E 1 m / 2 2 fN 1 m
e 2 有效值 E 2 E 2 m / 2 2 fN 2 m
E1 N1 k E2 N2
精选ppt
2、电压变比
➢ 变比——初级电压与次级空载时端点电压之比。 ➢ 电压变比k 决定于初级、次级绕组匝数比。 ➢ 略去电阻压降和漏磁电势
精选ppt
三、感应电动势、电压变比
1、感应电势
主磁通 m sin t ( m 磁通幅值 )
e1
N1
d dt
N 1 m
cos
t
N 1 m
sin(
t 90 )
e2
N2
d dt
N 2 m
cos
t
N 2 m
sin(
t 90
)
e1幅值 E 1 m N 1 m 2 fN 1 m
精选ppt
➢ 三相芯式变压器的铁心排列法，主要使叠缝相 互交叠，从而减少磁路的磁阻。
精选ppt
变压器铁心柱的横切面
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2、绕组——变压器的电路
➢ 变压器绕组一般为绝缘扁铜线或绝缘圆铜线在 绕线模上绕制而成。
➢ 为便于制造、在电磁力作用下受力均匀以及机 械性能良好，绕组线圈作成圈形。
➢ 按照绕组在铁芯中的排列方法分类，变压器可 分为铁芯式和铁壳式两类 。
➢ 3、额定电流——额定容量除以各绕组的额定电压所计 算出来的线电流值。单位用A或kA。
➢ 电力变压器的额定频率是50Hz
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额定值的关系
➢ 单相变压器 ➢ 三相变压器
I1NU S1N N
I1N
SN 3U1N
电力变压器工作原理ppt课件
以赫兹（Hz）为单位。可我编辑国课额件PP定T 工频为50Hz。
25
§1-4 变压器的额定值
注意： 1）额定工作状态下变压器的效率、温升等数据，均属于 额定值
2) 除额定值以外，铭牌上还标有变压器的相数，联结组 标号和绕组联结图、阻抗电压等
3）双绕组变压器原、副边容量按相等进行设计
4）U1N指电源加到变压器原边的电压； U2N指原边加上 额定电压时的副边开路电压，空载电压，副边电流为零
▪绝缘结构
作用：实现变压器的绝缘，包括外部绝缘和内部绝缘。
▪油箱和其它附件
作用：铁心和绕组组成变压器的器身，器身放置在装有变压
器油的油箱内，在油浸变压器中，变压器油既是绝缘介质，又
是冷却介质。
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22
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低压 高压
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§1-4 变压器的额定值
▪额定容量
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§1-3 变压器的基本结构
▪铁心
作用：磁路的构成部分。为了减少铁心中的磁滞和涡流损耗，
铁心均用0.35－0.5mm厚的热轧或冷轧硅钢片叠成，片间涂以
0.01~0.013mm厚的漆膜，以避免片间短路。
▪绕组
作用：电路的组成部分，用纸包、纱包或漆包的绝缘扁线或圆
线绕成 。感应电势、通过电流、实现机电能量转换。
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11
三、理想变压器的变压规律
原、副线圈中产生的感应电 动势分别是：
E1=n1/ t E2=n2/ t
E1 n1 E2 n2
若不考虑原副线圈的内阻有
U1=E1 U2=E2
U 1 n1
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U2
初中物理变压器的工作原理
初中物理变压器的工作原理变压器是一种用来改变交流电压的电气设备，它主要由铁芯和线圈两部分组成。
在初中物理学中，学生通常会在电磁感应和变压器这两个单元中学习变压器的工作原理。
下面我们将详细描述初中物理变压器的工作原理。
我们先来了解一下变压器的基本结构。
铁芯由硅钢片或软铁片叠压而成，其作用是集中磁场线，减小磁路的磁阻，从而提高变压器的效率。
线圈分为两个部分，分别是输入线圈和输出线圈，它们分别连接在输入电路和输出电路中。
当通过输入线圈通入交流电流时，就会在铁芯中产生一个交变磁场。
接下来，我们来看看变压器的工作原理。
当通过输入线圈通入交流电流时，在输入线圈中产生的交变磁场会穿过铁芯，从而感应出一个交变电动势。
根据法拉第电磁感应定律，当一个线圈中的磁通量发生变化时，就会在线圈两端产生感应电动势。
在输出线圈中也会产生一个交变电动势。
而输出电压与输入电压的大小取决于输入线圈和输出线圈的匝数比。
根据楞次定律，通过输入线圈的电流产生的磁场会引起输出线圈中的电流，从而改变输出电压。
在变压器工作过程中，由于铁芯的存在，可以有效地集中磁场线，从而提高了磁感应强度，减小了磁阻。
这样一来，变压器的效率就得到了提高。
变压器的工作是在闭合磁路中进行的，也就是说，变压器中的铁芯是封闭的，因此没有漏磁现象的出现，这也是保证变压器工作效率的重要因素。
初中物理变压器的工作原理可以比较简单地理解为通过电磁感应原理实现输入电压与输出电压之间的变换。
学生可以通过观察实验和理论分析来深入理解变压器的工作原理，同时也可以通过实际应用中的例子来理解变压器在电力输送和电子产品中的重要作用。
通过深入了解变压器的工作原理，学生可以更好地理解电磁感应和电压变换的相关知识，为今后的学习打下坚实的基础。
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I 0
0 I 2
E 1
a
U 1
X
E 1
U 1
1
E 2
U 20
x
I 0
I N F 0 0 1
1
E 1
E 2
E 1
R I 0 1
I 0
0 I 2
U 1
E 1
E 1
1
E 2
第一篇 变 压 器
第二章 变压器的基本作用原理与理论分析
第二章 变压器变压器的基本作用原理与理论分析
2.1 变压器的基本结构和额定值 2.2 变压器的空载运行 2.3 变压器的负载运行 2.4 标么值 2.5 参数测定 2.6 变压器的运行特性
第一节电力变压器的基本结构和额定值
变压器的分类
按用途分：电力变压器、调压器、仪用互感器、电子变
可见:当主磁通按正弦规律变化时，所产生的一次侧感应电 动势也按正弦规律变化，时间相位上滞后主磁通90o。 同理，二次侧感应电动势也有同样的结论。 则:
e2 N 2 d dt
0
2 fN 2
m
sin( t 90 0 ) E 2 m sin( t 90 0 )
有效值: E 2 4 . 44 fN 2 m 相量:
I
---- 滞后 E 1 90°(无功)
E1
I Fe
I0
m
I
Φ0
五、励磁特性的电路模型
A
I 0
0 I 2
E 1
1
+
U 1
X -
+
-
+
E 1
E 2
+
a
U 20
x
U 1
I0 Im I Fe I
g (E ) I Fe m 1 jb (E ) I
ie
﹑
也是一有功分量
结论：励磁电流的组成
1) 励磁电流实际包含
i
ih
﹑
ie
2)同相位合并:
I Fe I h I e 称铁耗电流分量
3）当考虑铁耗电流分量时，励磁电流不再与 主磁通同相,而是超前一个磁滞角αm (铁耗角)
I0 Im I Fe I
励磁电流为： I Fe ---- 与 E 1 同相位 (有功）
m 1
五、励磁特性的电路模型
强调：rm 并非实质电阻、 是 为计算铁耗引进的 模拟电阻。 由于磁化曲线呈非线性， 参 数 Zm 随电压而变化，不是常 数。但变压器正常运行时，外 施电压等于或近似等于额定 电压，且变动范围不大,可把 Zm 看成常数。
U 1
即有：
E1 I 0 Zm I 0 (rm jxm )
㈡、绕组
变压器的电路，一般用绝缘铜线或铝线绕制而成。
按照绕组在铁芯中的排列方法分为：铁芯式和铁壳式两类 按照变压器绕组的基本形式分为：同芯式和交叠式两种．
㈡、绕组
1、铁芯式:
（1）、每个铁芯柱上都套有 高压绕组和低压绕组。为了绝 缘方便,低压在内，高压在外 （2）、电力系统的各种变压 器都用铁芯式变压器
-
0 I 2
E 1
-
a
U 1
X
+
E 1
1
+
E 2
-
U 20
x
+
U 1 I 0 r1 E1 E1 I 0 r1 E1 j I 0 x1 U 20 E 2 E1 I m (rm jxm ) I 0 I m I Fe I
j 4 .44 fN m E 2 2
⒉ E1﹑E2在时间相位上滞后于磁通Φ0 900， 其波形图和相量图如图2—8所示
1
图2-8
⒊ 变压器的变比： 在变压器中，原、副绕组的感应电动势E1 和 E2之比称为变压器的变比，用 k 表示，即：
k
E E
1 2
4 . 44 4 . 44
1、铁芯式:
扁铜线与成形绕组
三相芯式变压器
2﹑铁壳式
（1）、铁芯柱在中间，铁轭在两旁环绕，且把绕组包围起 来.高压绕组和低压绕组沿着铁芯柱的高度交错地排列着。 (2)、常应用于电压较低而电流很大的持殊场合. 例如电炉用变压器。
单相壳式变压器
铁壳式变压器
(三)变压器油
电力变压器的铁芯和绕组都需浸在变压器油中. 变压器油的作用是双重的:① 增强绝缘.②传递热量散热
(四)油箱
油浸式变压器的器身浸在变压器油的油箱中。油箱侧 壁有冷却用的管子（散热器或冷却器）。
(五)绝缘套管
将线圈的高、低压引线引到箱外，是引线对地的绝缘， 担负着固定的作用。
一、电力变压器的基本结构
一、电力变压器的基本结构
一、电力变压器的基本结构
一、电力变压器的基本结构
一、电力变压器的基本结构
第三节 变压器的负载运行
变压器一次侧接在额定电压的 交流电源上，二次接上负载的 运行状态，称为负载运行。
U 1
I 0
E 1
1
I 2
E 2
E 1
ZL U 2
一、 负载运行时的电磁物理现象
1
U 1 U 2
1、主磁通感应的电动势 则:
e1 N 1
--设 0 m sin t
d 0 2 fN 1 m sin( t 90 0 ) E1m sin( t 90 0 ) dt
有效值: E 1 4 . 44 fN 1 m 相量:
j 4 .44 fN m E 1 1
1、电力变压器
干式
油浸式
2、调压器
一、 电力变压器的基本结构 主要组成：铁芯、绕组、变压器油、油箱、绝缘套管
铁芯 铁芯
绕组 单相壳式变压器
绕组 三相芯式变压器
㈠、铁心:变压器的主磁路，为了提高导磁性能和减少
铁损，用0.35mm厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成。
交叠装配
铁轭
铁芯柱
三相变压器 单相变压器
U 20
磁通分为两部分 主磁通Φ，流径闭合铁心，磁阻小，同时匝链了原边和副 边绕组,并感应出电势e1和e2。是变压器传递能量的主要媒 介 漏磁通Ф1σ，仅与原边绕组匝链，通过变压器油或空气形 成闭合磁路，磁阻大，不传递功率
二、正方向的规定
A +
I 0
-
0 I 2
E 1
-
a
U 1
Φm取决于U1的大小
即:
N I NI N1 I 1 2 2 1 m
N I 2 I ( ) I I ( 2 ) I I 用电流形式表示 I 1 m 2 m m 1L N1 k N2 I1L ( )I2 N1 负载分量 ,用来抵消二次磁动势的作用。 N I NI
图2-10
(二)磁滞现象对励磁电流的影响 交流磁场作用下，受磁滞影响。其励磁电流是 不对称尖顶波。
其一为: 纯磁化电流分量 i ， 对称的尖顶波 建立磁场,无功分量 另一为: 磁滞电流分量
ih
.
ih与 E 1 同相位, 是有功分量电流
(三)涡流对励磁电流的影响
交变磁通在铁芯中产生涡流及涡流损耗。 涡流损耗的电流分量
1 1L 2 2
1. 磁势平衡
I1
F 1
I2
F2
Fm m
E1
原边的电势平衡 副边的电势平衡
E2
N I N F I N I 1 1 2 2 m m 1
Im激磁电流分量， 固定不变
N2 I I 负载分量随负载不同而变化。 I1 I m (I 2 ) I m 1L L N1
大型电力变压器
五、变压器的额定值
1 、 额定容量 S N ( kVA ) :
指铭牌规定的额定使用条件下所能输出的视在功率。
2、 额定电流 I1 N 和 I 2 N ( A) :
指在额定容量下，允许长期通过的额定电流。在三相变 压器中指的是线电流
3、额定电压U1N 和U 2 N (kV ) :
指长期运行时所能承受的工作电压
用漏感应电势来表示，即：
j L I jx I E 1 1 0 1 0
也可以用漏抗压降来表示，即：
j L I jx I E 1 1 0 1 0
总结：
U 1 E 1 4 . 44 fN 1 m E 1 4 . 44 fN 1 1 m
I1N 3I1 , I 2 N 3I 2 绕组Δ接法： U1N U1 ,U 2 N U 2
此外，额定值还有额定频率、效率、温升等。
• 第二节 变压器空载运行
空载运行：原边接额定电压u1n的电源，副 边开路。 原边绕组电流i0为空载电流，空载电流全 部用以励磁，空载电流即励磁电流， i0= im， F0=N1Im
R1 I 1 E
1
I 1
I 2
NI F 1 1 1 N I F 2 2 2
NI F m 1 m
E 1
E 2
E 2 RI
2
2 2
1. 磁势平衡
F 空载时： F 1 m 0
负载时： F F F 1 2 m 0
装配实物