单相变压器的基本工作原理和结构
单相变压器的工作原理
单相变压器的工作原理1.电源的交流电压输入：变压器的主绕组接收原始电源的交流电压。
这个电压可以是低压（如家庭用电）或高压（如工业用电）。
电压的大小和频率决定了变压器的工作特性。
2.磁场产生：当主绕组中通过交流电流时，会产生一个可变的磁场。
这个磁场通过变压器的铁芯传导到副绕组上。
3.电磁感应：由于磁场的变化，副绕组中将产生一个感应电动势。
根据电磁感应的法则，这个电动势的大小取决于磁通量和绕组的匝数。
4.电压变化：由于主绕组和副绕组的匝数不同，因此根据电磁感应的原理，副绕组中的电压将与主绕组中的电压不同。
如果主绕组的匝数较大，则副绕组中的电压将降低，即为降压变压器。
如果主绕组的匝数较小，则副绕组中的电压将升高，即为升压变压器。
5.能量传输：主绕组和副绕组之间的电磁感应使得从主绕组到副绕组的能量传输变为可能。
变压器只传输交流电能，由于变压器的铁芯和绕组都是构造成一个封闭的电磁回路，所以交流电能可以沿绕组的导线传输，而没有明显的电能损耗。
6.能量损耗：尽管变压器可以实现高效的能量传输，但仍会产生一定的能量损耗。
这些能量损耗主要是由焦耳热和涡流引起的。
焦耳热是由于导线电流通过导线材料时产生的电阻而产生的热量，而涡流是由于交流电通过变压器铁芯时产生的金属材料内部电流引起的热量。
7.铁芯的作用：铁芯在变压器中起到集中和加强磁场的作用。
它使得磁通更容易地通过绕组，从而提高了变压器的效率。
铁芯通常由硅钢片制成，因为它具有低磁滞和低导电性，以减少涡流损耗。
8.装置和保护：变压器通常与一些装置和保护措施一起使用，以确保其正常运行和安全性。
这些设备包括冷却系统（如散热器），绝缘和绝缘油，过压保护，过载保护和短路保护等。
总之，单相变压器通过电磁感应的原理将交流电能从一个电路传输到另一个电路。
它能够改变电压的大小，实现升压或降压功能，是电力传输和分配中最常见的设备之一。
单相变压器的空载和短路实验报告
单相变压器的空载和短路实验报告一、实验目的本实验旨在通过对单相变压器进行空载和短路实验，了解变压器的基本性能参数，并掌握变压器的使用方法。
二、实验原理1. 变压器的结构和工作原理变压器是一种用于改变交流电压大小的电气设备。
其主要由铁芯和绕组两部分组成。
其中，铁芯是由硅钢片叠加而成，目的是减小磁通漏损和铜损；绕组则是由导线绕制而成，分为主绕组和副绕组。
当主绕组中通有交流电流时，会在铁芯中产生磁场，从而诱导出副绕组中的电动势。
2. 空载实验原理空载实验是指将变压器接入交流电源后，不接负载进行测试。
此时，主副绕组之间没有负载电流通过，在此情况下测量输出端口上的电压和输入端口上的电流大小。
通过测量得到空载电流、空载功率等参数来计算变压器的空载损耗。
3. 短路实验原理短路实验是指将变压器输出端口短接后进行测试。
此时，主副绕组之间通过大电流，在此情况下测量输入端口上的电压和电流大小。
通过测量得到短路电流、短路功率等参数来计算变压器的短路损耗。
三、实验步骤1. 空载实验步骤（1）将单相变压器接入交流电源，不接负载。
（2）使用万用表分别测量输入端口和输出端口的电压值，并记录下来。
（3）使用电流表测量输入端口的电流值，并记录下来。
（4）根据测量得到的数据，计算出空载功率和空载损耗。
2. 短路实验步骤（1）将单相变压器输出端口短接，将输入端口接入交流电源。
（2）使用万用表分别测量输入端口的电压值，并记录下来。
（3）使用电流表测量输入端口的电流值，并记录下来。
（4）根据测量得到的数据，计算出短路功率和短路损耗。
四、实验结果与分析1. 空载实验结果在本次空载实验中，我们分别测量了变压器的输入端口和输出端口的电压和电流大小。
根据公式P=UI，我们可以计算出变压器的空载功率。
同时，我们还可以通过空载功率和输入端口电流计算出变压器的空载损耗。
2. 短路实验结果在本次短路实验中，我们将变压器的输出端口短接，并测量了输入端口的电压和电流大小。
单相变压器内部绕组结构
单相变压器内部绕组结构一、引言单相变压器是电力系统中常见的电力设备之一，其主要作用是将高电压变成低电压或者将低电压变成高电压。
而单相变压器的内部绕组结构则是影响其性能和使用寿命的重要因素之一。
本文将围绕单相变压器内部绕组结构进行详细介绍。
二、单相变压器内部绕组结构概述1. 单相变压器的基本结构单相变压器由铁心、绕组和外壳三部分组成。
其中，铁心是由多个铁芯片叠加而成，用于承载磁通；绕组则是由导线缠绕在铁芯上，用于传递电能；外壳则是对整个设备进行保护和隔离的。
2. 单相变压器内部绕组结构单相变压器的内部绕组主要包括高、低压侧绕组和中性点。
其中，高、低压侧各有一个磁路，且磁路之间通过铁芯连接。
中性点则是将两个磁路连接起来的关键节点。
3. 单相变压器内部绕组类型根据不同的绕组类型，单相变压器可以分为螺旋式绕组、交错式绕组和混合式绕组三种。
其中，螺旋式绕组是最常见的一种，其特点是导线缠绕成螺旋状，且每层导线的方向相反；交错式绕组则是将两侧的导线交替排列；混合式绕组则是将螺旋式和交错式结合起来。
三、单相变压器内部绕组结构详解1. 高压侧绕组高压侧绕组通常由多层铜箔或者扁铜线缠绕而成。
为了减小电阻和电感，通常采用多股并联的方式进行设计。
此外，在高压侧还会设置隔离屏和保护屏等。
2. 低压侧绕组低压侧绕组与高压侧类似，也由多层铜箔或者扁铜线缠绕而成。
不同之处在于，低压侧的电流较大，因此需要更加注意散热和冷却问题。
3. 中性点中性点是将高、低压侧连接起来的关键节点。
在单相变压器中，中性点通常是通过中性点引线和中性点绕组实现的。
中性点引线是将高、低压侧的中性点连接起来的导线，而中性点绕组则是将高、低压侧的电流通过共同的绕组进行传递。
4. 绝缘材料为了保证单相变压器的安全可靠运行，内部绕组还需要采用合适的绝缘材料进行包裹和隔离。
常见的绝缘材料包括纸板、聚酯薄膜、玻璃纤维布等。
四、单相变压器内部绕组结构改进为了提高单相变压器的效率和使用寿命，人们不断对其内部绕组结构进行改进。
单相变压器工作原理
单相变压器工作原理
单相变压器是一种根据法拉第电磁感应原理工作的电气设备。
它由两个线圈组成，一个是输入线圈，又称为初级线圈，另一个是输出线圈，又称为次级线圈。
这两个线圈之间通过一个铁芯相互连接。
当交流电通过输入线圈时，它会在铁芯中产生一个交变磁场。
由于铁芯的低磁阻特性，磁场几乎全部集中在铁芯中，并使得输出线圈中也产生相应的交变磁场。
由于输入线圈和输出线圈的匝数不同，所以在两个线圈中就会形成电位差。
这个电位差导致了电流在次级线圈中的流动。
根据法拉第电磁感应原理，电压的改变会导致电流的改变。
所以当电流在次级线圈中流动时，就会在输出端产生一个与输入端不同的电压。
这实现了变压器的基本功能，即将输入端的电压转换为输出端的电压。
值得注意的是，由于变压器的工作原理是通过磁场的传递实现的，所以变压器只能工作在交流电源下，不能用于直流电源。
此外，在变压器中还会存在一些能量损耗，包括铁芯的涡流损耗和线圈的电阻损耗，这些损耗会导致变压器的效率降低。
总之，单相变压器工作原理是通过电磁感应原理实现的，利用交变电流在铁芯中产生的交变磁场，实现了电压的转换。
这使得变压器成为电力系统中一个重要的设备，被广泛应用于电力输配、电子设备以及各种电器设备中。
单相变压器实验原理
单相变压器实验原理一、实验目的了解单相变压器的基本原理，掌握变压器的基本参数测量方法，熟练操作仪器，培养实验技能。
二、实验器材1. 单相变压器2. 电表（交流电压表、直流电流表）3. 电阻箱4. 开关5. 电源三、实验原理1. 单相变压器的结构和工作原理单相变压器由铁芯和线圈两部分组成。
铁芯是由硅钢片叠合而成，线圈则分为两种：主线圈和次级线圈。
主线圈通交流电源，次级线圈则输出交流电。
当主线圈中通入交流电时，在铁芯中就会产生一个不断改变方向和大小的磁通量，这个磁通量就会穿过次级线圈，并在其中产生感应电动势。
如果次级线圈上接有负载，则会有一定的输出功率。
2. 变压器参数测量方法（1）空载试验：将次级开路，测量主侧空载时的输入功率、输入电流、输入电压；（2）短路试验：将主侧开路，接入次级短路，测量次级短路时的输出功率、输出电流、输出电压；（3）额定负载试验：在满足变压器额定负载条件下，测量主侧输入功率、输入电流、输入电压，以及次级输出功率、输出电流、输出电压。
四、实验步骤1. 接线：将单相变压器的主侧接入交流电源，将次级线圈接入负载。
2. 空载试验：将次级开路，测量主侧空载时的输入功率、输入电流、输入电压。
3. 短路试验：将主侧开路，接入次级短路，测量次级短路时的输出功率、输出电流、输出电压。
4. 额定负载试验：在满足变压器额定负载条件下，测量主侧输入功率、输入电流、输入电压，以及次级输出功率、输出电流、输出电压。
五、实验注意事项1. 操作前请检查仪器是否正常工作。
2. 操作时应注意安全，避免触碰高温部件和高压部件。
3. 测试数据应准确无误，并记录在实验报告中。
4. 实验结束后，请关闭所有仪器和设备，并清理实验现场。
简述单相变压器原理
简述单相变压器原理
单相变压器是一种用来改变交流电压的电力装置。
它基于电磁感应的原理工作。
单相变压器主要由一个铁芯和两个卷绕在铁芯上的线圈组成。
其中一个线圈称为主线圈，用来输入电源电压；另一个线圈称为副线圈，用来输出变压后的电压。
当主线圈接通交流电源时，电流在主线圈中流动，产生一个交变磁场。
这个磁场会穿透铁芯，并感应到副线圈中。
由于铁芯的存在，磁场可以有效地传导到副线圈中。
根据电磁感应定律，磁场变化会在副线圈中产生感应电动势，从而导致电流流动。
这个感应电动势的大小与主线圈和副线圈的匝数之比有关。
因此，通过改变主线圈和副线圈的匝数，我们可以实现输入输出电压的变化。
对于单相变压器，当主线圈和副线圈的匝数相等时，输入输出电压相等。
当主线圈的匝数小于副线圈时，输出电压降低，称为降压变压器；当主线圈的匝数大于副线圈时，输出电压增加，称为升压变压器。
总之，单相变压器通过利用电磁感应原理，将交流电的电压通过主副线圈的匝数变化进行改变，实现了不同电压水平的输出。
它在电力系统中有着广泛的应用，用来提供适合各种电器设备的电压。
变压器工作原理
2．为有功分量，用来供给变压器铁心损耗，其相位超
前主磁通约900。即
第三节 单相变压器的负载运行
变压器的负载运行：是指变压器在一次绕组加上额定正弦
交流电压，二次绕组接负载ZL的情况下的运行状态，如图所
示。
一、负载运行时的各物理量 负载运行时一、二次电流关系
I1 ( N 2 N1 ) . I 2
种联结方式，其中大写字母表示一次绕组的联结方式，小
写字母表示二次绕组的联结方式。
第五节 其他用途的变压器
本节介绍常用的自耦变压器、仪用互感器和弧焊变压器 的工作原理及特点。 一、自耦变压器 1．自耦变压器的结构特点是：一、二次绕组共用一个绕
组。如下图所示。 对于降压自耦变压器，一次绕组的一部分充当二次绕组；
对于升压自耦变压器，二次绕组的一部分充当一次绕组。 因此自耦变压器一、二次绕组之间既有磁的联系，又有电 的直接联系。将一、二次绕组共用部分的绕组称为公共绕组 。下面以降压自耦变压器为例分析其工作原理。
2．自耦变压器的电压比
3．自耦变压器的变流公式
4．自耦变压器的输出视在功率（即容量）为
5．种类：自耦变压器有单相和三相两种。 一般三相自耦变压器采用星形接法。图1-21为 三相自耦变压器原理图。 如果将自耦变压器的抽头做成滑动触头，就成
第三章 变 压 器
本章以一般用途的电力变压器为主要研究对象，着重
分析单相变压器的工作原理、基本结构和运行情况，对其
他用途的变压器作简单介绍。以期掌握变压器变电压、变 电流、变阻抗的原理，理解变压器铭牌数据含义；学会正 确使用各种变压器。 1．变压器：是一种静止的电气设备。它是根据电磁感应的
原理，将某一等级的交流电压和电流转换成同频率的另一
单相变压器的工作原理及公式
单相变压器的工作原理及公式单相变压器是电力系统中常见的电气设备之一，它主要用于变换交流电压。
单相变压器由两个或多个线圈绕在同一个铁芯上构成，通过磁耦合实现变压变流的功能。
本文将探讨单相变压器的工作原理以及相关的公式。
工作原理单相变压器的工作原理基于互感感应定律和法拉第电磁感应定律。
当通过一个线圈（称为初级线圈）的电流变化时，磁场也随之发生变化，从而诱导出另一个线圈（称为次级线圈）中的感应电动势。
这样就实现了从初级侧到次级侧的电压变换。
变压器公式基本公式单相变压器的主要公式有：1.电压比公式：$ \frac{V_p}{V_s} = \frac{n_p}{n_s} $其中，$ V_p $ 为初级电压，$ V_s $ 为次级电压，$ n_p $ 为初级匝数，$ n_s$ 为次级匝数。
2.变压器变比公式：$ a = \frac{n_p}{n_s} $其中，$ a $ 为变压器的变比。
功率公式单相变压器的功率公式为：1.输出功率：$ P_s = P_p \times \eta $其中，$ P_s $ 为输出功率，$ P_p $ 为输入功率，$ \eta $ 为变压器的效率。
理想变压器公式在理想情况下，单相变压器的漏绕损耗和铁心损耗可以忽略不计，因此有：1.变压器效率公式：$ \eta = \frac{P_s}{P_p} = \frac{V_s \times I_s}{V_p\times I_p} $2.变压器容量公式：$ S = V_p \times I_p = V_s \times I_s $总结单相变压器是电力系统中不可或缺的重要设备，通过互感感应原理实现电压变换。
本文介绍了单相变压器的工作原理及相关的公式，包括电压比公式、功率公式和效率公式等。
熟悉这些公式能够帮助工程师更好地设计和运用单相变压器，保障电力系统的正常运行。
第五章 第一节变压器原理
(2)绕组 一般用绝缘扁铜线或圆铜线在绕线模上绕 制而成。 绕组套装在变压器铁心柱上，一般低压绕 组在内层，高压绕组套装在低压绕组外层， 以便于提高绝缘性能。
(3)油、油箱、冷却及安全装置 器身装在油箱内，油箱内充满变压器油。 变压器油是一种矿物油，具有很好的绝缘性能。 变压器油起两个作用：①在变压器绕组与绕组、 绕组与铁心及油箱之间起绝缘作用。②变压器油 受热后产生对流，对变压器铁心和绕组起散热作 用。 油箱有许多散热油管，以增大散热面积。 为了加快散热，有的大型变压器采用内部油泵强 迫油循环，外部用变压器风扇吹风或用自来水冲 淋变压器油箱。这些都是变压器的冷却装置。
二、变压器的基本工作原理
图5.1 双绕组变压器的工作原理示意图 (1)原理图 一个铁心：提供磁通的闭合路径。 两个绕组：一次侧绕组(原边)N1,二次侧绕组(副边)N2。 (2)工作原理 当一次绕组接交流电压后，就有激磁电流i存在，该电流在铁心中可产生一个 交变的主磁通Φ。 Ф在两个绕组中分别产生感应电势e1和e2
I 0 I m I 0 I 0a
图5.9给出了对应主磁路的相量图和等效电路。
（5-12）
图5.9 变压器主磁路的相量图和等效电路
由图5.9b得：
E1 (rm jxm )I m zm I m
2
（5-13）
r 式中，m 为激磁电阻，它反映了铁心内部的损耗即： pFe I m rm ；xm Lm 为激磁电 抗，它表征了主磁路铁心的磁化性能，其中，激磁电感 Lm 可由下式给出：
，称 S U1 I1 U 2 I 2 为视在容量。
由此可见，变压器在实现变压的同时也实现了变流。此外，变压器还可以实现阻抗变 换的功能。可以看出，若固定U1，只要改变匝数比即可达到改变电压的目的了，即: 若使 N2>N1，则为升压变压器(step-up transformer)； 若使 N2<N1，则为降压变压器(step-down transformer)。 图5.1中，二次侧的负载阻抗为：
单相变压器
1U2
2U2
• 当合上开关S，如 直流毫安表量程 调试，指针反应 明显，说明1U1 和2U1都处于高 电位，则1U1与 2U1是同名端
§3.2.3 变压器的外特性
变压器的外特性： 变压器的外特性：在电源电压和负载功率因数不变的 条件下，副边输出电压和输出电流的关系。 条件下，副边输出电压和输出电流的关系。
解
变压器变比 副绕组匝数 副绕组电流 原绕组电流
U1 220 K= = =2 U2 110
N1U2 1 2200 N2 = = N1 = = 1100匝 U1 K 2 U2 110 I2 = = =11A Z2 10
N2I2 1 11 I1 = = I2 = = 5.5A N1 K 2
3.2.2 同极性端及其判断
图3—22 变压器的工作原理
当在原绕组通入交流电源电压，绕组中通过的交流 电流为 i1时，在铁心磁路中产生交变磁通。在不计原副 绕组的电阻，无漏磁通的情况下，可看作理想变压器。 据电磁感应定律，在理想的变压器下，原副绕组的电压、 电动势和匝数之间的关系为
N1＞N 2
u1 e1 N1 U1 = = = =K u2 e2 N 2 U 2
K为变比 为
原、副边阻抗关系 解决的问题：当在副边接负载时， 解决的问题：当在副边接负载时，能量有 原边提供，对于原边相当接怎样的负载？ 原边提供，对于原边相当接怎样的负载？
u1
i1
N1 N 2
i2
u2
ZL
Z
L
U 2 = I2
从原边等效： 从原边等效：
变阻抗
U 1 ′ Z L = I1
U1 ( N1 / N2 )U2 2 2 ′ ZL = = = ( N1 / N2 ) ZL = K ZL I1 ( N2 / N1 ) I 2
变压器
原边漏电势由原边绕组链接漏磁链得到，
dφ1σ e1σ = N1 = ω N1φ1σm sin(ω t - 900 ) 相量表示： dt E1σ = j 4.44 f1 N1φ1σm
漏电势分析
漏磁通Φ1σ通过的磁路是线性的，漏磁链Ψ1 σ与产生漏磁链 的电流i0呈线性关系，漏电势可表示为： dφ1σ dΨ1σ di0 e1σ = N1 = = L1σ dt dt dt
单相： S N = U1N I1N = U 2 N I 2 N 三相：
S N = 3U1N I1N = 3U 2 N I 2 N
第八章 变压器的基本原理
变压器空载运行：变压器的原绕组加上额定电压，副绕组开路。
几个概念：空载电流、励磁磁势、主磁通、漏磁通 以及正方向的确定
空载运行的电动势
主磁通Φ和漏磁通Φ1σ在绕组内产生的感应电动势：
U2 = I2ZL
3.变压器的基本方程 变压器的基本方程
综合分析， 变压器稳态运行时的六个基本方程式
U1 = E1 + I1Z1 U = E I Z
2 2 2 2
各电磁量之间同时满足这六个方程
利用 U1，k，Z1，Z2， Zm，ZL求解出
I1 ， I2 ，U 2。
E1 =k E2 I1 N1 + I 2 N 2 = I m N1 E1 m = I Zm U =I Z
N U1I1L = (E1)(I2 ) 2 = E2I2 N1
又 N2 =I = E N2 I1L E2 1 2 N1 N1 原边绕组从电网吸收的功率传递给副边绕组。 副边绕组 电流增加或减小的同时，引起原边电流的增加或减小，吸 收的功率也增大或减小。
U1 ≈ E1,
二 负载运行时的基本方程
单相变压器原理
单相变压器原理单相变压器是一种常用的电力设备，用于将电压从一级变换为另一级。
它是由一个铁心和两个线圈组成的，分别称为初级线圈和次级线圈。
它的工作原理基于电磁感应现象，通过变压器的铁心和线圈之间的互感作用来改变电压和电流的大小。
让我们来了解一下变压器的基本组成部分。
铁心是变压器的主要结构，它由硅钢片叠压而成，以减少铁芯中的涡流损耗。
线圈是由绝缘导线绕在铁心上，一般有两个线圈，分别位于铁心的不同位置。
初级线圈通常称为主线圈，而次级线圈通常称为副线圈。
变压器的工作原理是基于电磁感应现象的。
当通过初级线圈通入交流电流时，会在铁芯中产生一个交变磁场。
这个交变磁场会穿过次级线圈，并在次级线圈中产生感应电动势。
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比。
因此，当初级线圈的电流变化时，次级线圈中就会产生相应的电压变化。
根据变压器的原理，我们可以得出一个重要的公式：变压比等于初级线圈的匝数与次级线圈的匝数之比。
变压比决定了电压的变化程度。
如果变压比大于1，次级线圈的匝数将大于初级线圈的匝数，此时次级电压将大于初级电压，我们称之为升压变压器。
相反，如果变压比小于1，次级线圈的匝数将小于初级线圈的匝数，此时次级电压将小于初级电压，我们称之为降压变压器。
变压器的工作原理还涉及到一些重要的参数。
首先是变压器的效率。
变压器的效率定义为输出功率与输入功率之比。
变压器的效率取决于铁芯的损耗和线圈的损耗。
铁芯损耗是由于铁芯中的涡流和磁滞引起的，线圈损耗是由于线圈中的电阻引起的。
为了提高变压器的效率，我们可以采用低损耗的铁芯材料和精确计算线圈的规格。
变压器还有一个重要的参数是额定容量。
额定容量指的是变压器能够持续输出的最大功率。
变压器的额定容量取决于线圈的截面积和冷却方式。
如果变压器的负载超过额定容量，就会导致变压器过热甚至损坏。
总结一下，单相变压器的工作原理是基于电磁感应现象的。
通过变压器的铁心和线圈之间的互感作用，可以改变电压和电流的大小。
单相变压器的工作原理是
单相变压器的工作原理是一个通常用于电力传输和分配的电气设备是变压器。
而单相变压器是其中最简单的一种。
它主要由一个原线圈和一个副线圈组成，通过磁耦合功率的传输。
在电子和电力系统中，变压器被广泛应用，因为它们能够有效地改变电压水平，并在电路之间传输电力。
结构及工作原理单相变压器一般由一个铁心、原线圈和副线圈组成。
原线圈连接到交流电源，副线圈连接到负载。
当原线圈通电时，它会产生磁场。
这个磁场会穿过铁心，进入副线圈，诱导出副线圈内的电动势。
工作原理是基于法拉第电感定律和电磁感应定律的。
即当原线圈中有交变电流通过时，会产生交变磁场。
这个交变磁场会穿过副线圈，诱导出副线圈中的电动势，从而使功率传递到负载。
转变电压单相变压器能够改变电压水平，通过改变原线圈和副线圈的匝数比。
根据变压器的匝数比，可以计算出输出电压和输入电压之间的关系。
具体公式为：$$\\frac{V_1}{V_2}=\\frac{N_1}{N_2}$$其中，V1是输入电压，V2是输出电压，N1是原线圈匝数，N2是副线圈匝数。
效率与损耗在实际工作中，单相变压器会有一定的损耗，主要包括铁损和铜损。
铁损是由于铁心在磁化和去磁化时的能量损耗，而铜损则是由于导线内电流通过时的电阻导致的能量损耗。
通过降低损耗，可以提高变压器的效率。
应用和总结单相变压器在各种电力设备中都有广泛的应用，如家用电器、医疗设备、工业机械等。
通过调整变压器的匝数比，可以满足不同的电压要求。
总的来说，单相变压器通过磁耦合实现电力传输，是电力系统中不可或缺的重要组件之一。
通过本文介绍，读者可以了解到单相变压器的基本结构、工作原理、电压变换方式以及损耗情况。
有了这些基础知识，读者可以更好地理解变压器在电气系统中的作用和应用。
变压器基本工作原理和结构1
第一章 变压器基本工作原理和结构1-1从物理意义上说明变压器为什么能变压，而不能变频率？答：变压器原副绕组套在同一个铁芯上, 原边接上电源后，流过激磁电流I 0， 产生励磁磁动势F 0， 在铁芯中产生交变主磁通ф0, 其频率与电源电压的频率相同， 根据电磁感应定律，原副边因交链该磁通而分别产生同频率的感应电动势 e 1和e 2, 且有dt d N e 011φ-=, dt d N e 022φ-=, 显然，由于原副边匝数不等, 即N 1≠N 2，原副边的感应电动势也就不等, 即e 1≠e 2, 而绕组的电压近似等于绕组电动势,即U 1≈E 1, U 2≈E 2,故原副边电压不等,即U 1≠U 2, 但频率相等。
1-2 试从物理意义上分析，若减少变压器一次侧线圈匝数（二次线圈匝数不变）二次线圈的电压将如何变化？答：由dt d N e 011φ-=, dt d N e 022φ-=, 可知 , 2211N e N e =，所以变压器原、副两边每匝感应电动势相等。
又U 1≈ E 1, U 2≈E 2 , 因此，2211N U N U ≈， 当U 1 不变时，若N 1减少, 则每匝电压11N U 增大，所以1122N UN U =将增大。
或者根据m fN E U Φ=≈11144.4，若 N 1 减小，则m Φ增大， 又m fN U Φ=2244.4，故U 2增大。
1-3 变压器一次线圈若接在直流电源上，二次线圈会有稳定直流电压吗？为什么？答：不会。
因为接直流电源，稳定的直流电流在铁心中产生恒定不变的磁通，其变化率为零，不会在绕组中产生感应电动势。
1-4 变压器铁芯的作用是什么，为什么它要用0.35毫米厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片迭成？答：变压器的铁心构成变压器的磁路，同时又起着器身的骨架作用。
为了铁心损耗，采用0.35mm 厚、表面涂的绝缘漆的硅钢片迭成。
1-5变压器有哪些主要部件，它们的主要作用是什么？答：铁心: 构成变压器的磁路,同时又起着器身的骨架作用。
单相变压器
单相变压器单相变压器是一种常见的电力设备，它在电力系统中起着重要的作用。
它能够将一个交流电压转变为另一个交流电压，从而满足各种不同电器设备的需求。
本文将详细介绍单相变压器的原理、工作机制、应用领域以及一些注意事项。
单相变压器的工作原理基于电磁感应的现象。
它由一个主线圈和一个副线圈组成，两个线圈通过铁芯连接。
主线圈通电时，产生的磁场通过铁芯传递给副线圈，从而在副线圈中产生感应电动势。
根据电磁感应的规律，主副线圈的匝数之比等于其电压之比。
单相变压器主要分为两种类型: 升压变压器和降压变压器。
升压变压器将输入的低电压升高到输出的高电压，适用于长距离输电和电网中的变电站。
降压变压器则将输入的高电压降低到输出的低电压，适用于供电给低电压电器设备。
除了升压和降压之外，单相变压器还有一些其他的应用。
例如，它可以用于电力系统中的电力配电、电机控制和照明系统。
在这些应用中，变压器起到了调节电压、保护设备和延长设备寿命的作用。
在使用单相变压器的过程中，有一些需要注意的事项。
首先，要确保变压器的额定容量与需要供电的设备负载相匹配。
如果负载过大，将会导致变压器过热，甚至损坏。
其次，变压器应该经常进行维护和检查，确保其正常运行。
最后，应该注意电压和电流的安全，避免触电和火灾等事故的发生。
总结起来，单相变压器是电力系统中不可或缺的设备之一。
它能够将交流电压转换为不同的电压，满足不同设备的需求。
升压变压器和降压变压器是其主要类型，应用于电力配电、电机控制和照明系统等方面。
在使用单相变压器时，需要注意其容量、维护和安全问题。
通过正确使用和维护单相变压器，可以提高电力系统的稳定性和效率。
第2章单相变压器的运行原理
近于90°。因此，变压器空载时的功率因数很低，一般
cosφ0≈0.1~0.2，故应尽量避免空载运行。
第2章 单相变压器的运行原理
【例2-1】 一台三相变压器, SN=31 500 kV·A，U1N=110 kV, U2N=10.5 kV，Y、d 接法，原边绕组每相的电阻r1=1.21Ω， x1=14.45Ω，rm=1439.3 Ω，xm=14 161.3 Ω，试求：
即 Y, d 连接
k U1N 3U 2N
(2-18)
D, y 连接 Y, y连接
k 3U1N U 2N
k U1N U2N
(2-19) (2-20)
第2章 单相变压器的运行原理
2.1.4 空载时的等值电路和相量图 1. 空载时的等值电路 变压器空载运行时，既有电路，又有电和磁的相互联系，如
功功率，用来补偿铁芯中的铁损耗pFe以及极小量绕组的铜损耗
pCu
r1I
2 0
。由于空载电流I0很小，且r1也很小，故空载损耗近似
等于铁损耗，即P0≈pFe。
铁损耗pFe是交变磁通 在铁芯中造成的磁滞损耗和涡流损
耗的总和，它的测定将在2.3.1空载试验一节中进行叙述。
空载损耗一般约占变压器额定容量的0.2%~1%，由于电力变
m 一个角αFe。
第2章 单相变压器的运行原理
(4) 根据式(2-14)，在 E1 上加画与 I0 平行的 I0r1 和与 I0 垂直的 jI0 x1 ，叠加 E1、I0r1 jI0 x1 相量即得 U1 。由于 I0r1和 jI0 x1 很小，为了看清楚，图中有意将其放大了许多倍。
从例2-1
单相变压器的工作原理是什么
单相变压器的工作原理解析什么是单相变压器？单相变压器是一种用来调节电压大小的电气设备，通常用于将交流电压从一种电压变成另一种电压，而不改变电压的频率的设备。
它主要由铁芯和绕组组成，其中铁芯上有两个或更多的绕组。
单相变压器的结构单相变压器的主要组成部分有铁芯和绕组。
铁芯是由硅钢片堆叠而成的，有助于减小磁滞和涡流损耗，提高变压器的效率。
绕组分为原边绕组和副边绕组，原边绕组连接输入电源，副边绕组连接输出负载。
单相变压器的工作原理单相变压器的工作原理基于电磁感应定律。
当输入电流通过原边绕组时，产生一个磁场，这个磁场会穿过整个铁芯并感应出在副边绕组上的电压。
根据电磁感应定律，感应的电压与铁芯的磁感应强度、绕组的匝数以及电流的变化率有关。
实际上，单相变压器通过控制绕组的匝数比，即原边绕组和副边绕组的匝数之比，可以实现输入电压向输出电压的变换。
例如，如果副边绕组的匝数比原边绕组的匝数大，输出电压就会较大；反之，如果副边绕组的匝数比原边绕组的匝数小，输出电压就会较小。
单相变压器的工作过程当单相变压器接通电源时，原边绕组产生的磁场会感应出在副边绕组上的电压。
这个感应电压会随着原边绕组中的电流变化而变化，进而传递给输出负载。
这样就实现了输入电压向输出电压的变换。
在变压器工作时，会有一定的铁损和铜损。
铁损是指铁芯在磁化和解磁过程中产生的能量损耗，而铜损是指绕组中电流通过时产生的电阻损耗。
在设计变压器时，需要考虑这些能量损耗，以保证变压器的效率和稳定性。
总的来说，单相变压器通过电磁感应原理实现电压的变换，是电力系统中常用的关键设备之一，在电力输配电中发挥着重要作用。
变压器的基本知识及结构
课程导入
课程讲解
课程总结 课后作业
一、基本工作原理
1、变压器的概念 利用电磁感应定律，把一种电压等级的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的交流电能。
2、单相变压器内部结构
铁芯
铁芯和线圈绕组是变压器 的核心部件，被称为器身。
底座
线圈绕组
课程导入
课程讲解
课程总结 课后作业
3、工作原理
交流电源
导线
一次绕组 交变磁通Ф
变压器基本知识 及结构
课课程程导入入
课程讲解 课程总结 课后作业
电机根据工作原理或用途的不同分为哪几类？
电动机 发电机 变压器
根据电磁感应定律，一个线圈在变化磁场中会产生电动势，如果线圈内通过的磁通为ф， 那么电动势与磁场变化率是什么关系？
dф e=-
dt
dф E=-N
dt
变压器属于电机的一种，它是利用电磁感应定律实现其功能的，那么它的具体工作 原理是什么呢？
课程总结
课后作业
干式变压器
油浸式变压器
课程导入
课程讲解
课程总结 课后作业
变压器种类虽多，但是各种变压器运行时的基本物理过程以及分析变压器性能的基 本方法大体上都是一样的。我们将会以单相变压器和三相电力变压器为主要研究对象。
课堂练习
1、变压器的工作原理是什么？ 利用电磁感应定律，将一种电压等级的交流电能转成同频率的另一种电压等级的交流电能。
2、额定值：表示额定运行状态 下各个物理量的数值。
额定电压 额定频率
3、额定容量SN:在额定使用条件所输出的视在功率，单位VA或者KVA,三相变压器是指三相总容量。
4、额定电压U1N和U2N,变压器一次侧的额定电压U1N是制造厂规定的一次侧外加端电压的允许值， 二次侧的额定电压U2N是指变压器一次侧加额定电压时二次侧的开路电压。对三相变压器，额定电 压是指线电压。
单相变压器工作原理
当采用冷轧硅钢片时，应用斜切钢片的叠装方法，可提高导磁系数，降低损耗，如图3-5所示。
一次侧接电源
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二次侧接负载
如下图所示有两组：一个绕组与电源相连，称为一次绕组（或原绕组），这一侧称为一次侧（或原边）；另一个绕组与负载相连，称为二次绕组（或副绕组），这一侧称为二次侧（或副边）。
只要：(1)磁通有变化量;(2)一、二次绕组的匝数不同，就能达到改变电压的目的。
四、变压器的额定值
指铭牌规定的额定使用条件下所能输出的视在功率。是输出能力保证值。
额定容量
指长期运行时所能承受的工作电压，单位：V、KV。
额定电压
指在额定容量下，变压器在连续运行时允许通过的最大电流有效值。在三相变压器中指的是线电流。
K>1变压器为降压变压器；K<1变压器为升压变压器。
（1）一次侧电动势平衡方程
变压器空载运行时电动势平衡方程：
忽略很小的漏阻抗压降，并写成有效值形式，有
则
重要公式
可见，影响主磁通大小的因素有电源电压和频率，以及一次线圈的匝数。
（2）二次侧电动势平衡方程
二、空载电流和空载损耗
1. 作用与组成
即
一次侧的电动势平衡方程为
励磁电阻、励磁电抗、励磁阻抗。由于磁路具有饱
和特性，所以 不是常数，随磁路饱和程度增大而减小。
由于 ，所以有时忽略漏阻抗，空载等效电路只是一个 元件的电路。在 一定的情况下， 大小取决于 的大小。从运行角度讲，希望 越小越好，所以变压器常采用高导磁材料，增大 ，减小 ，提高运行效率和功率因数。
同心式绕组 交迭式绕组 对于三相变压器，根据两组绕组的相对位置，绕组可分为同心式和交叠式两种，如以下两图所示。
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3.1 变压器的基本工作原理和结构3.2 单相变压器的空载运行3.3 单相变压器的负载运行3.4 变压器的参数测定3.5 变压器的运行特性变压器是一种静止电器,它通过线圈间的电磁感应,将一种电压等级的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的交流电能.隐形专家改编于2009-053.1 变压器的基本工作原理和结构3.1.1 基本工作原理和分类一、基本工作原理变压器的主要部件是铁心和套在铁心上的两个绕组。
两绕组只有磁耦合没电联系。
在一次绕组中加上交变电压，产生交链一、二次绕组的交变磁通，在两绕组中分别感应电动势。
1u 1e 2e 2u 1i 2i Φ1U 2U 1u 2u LZ 1212d Φe =-N dt d Φe =-N dt只要(1)磁通有变化量;(2)一、二次绕组的匝数不同，就能达到改变压的目的。
二、分类按用途分：电力变压器和电子变压器。
按绕组数目分：单绕组（自耦）变压器、双绕组变压器、三绕组变压器和多绕组变压器。
按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压器。
按铁心结构分：心式变压器、壳式变压器、环形变压器。
按工作频率分：低频（工频）与高频变压器3.1.2基本结构一、铁心变压器的主磁路，为了提高导磁性能和减少铁损，用厚为0.35-0.5mm 、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成或卷绕而成。
变压器的电路，一般用绝缘铜线或铝线绕制而成。
胶心也可称骨架，用塑料压制而成，用来固定线圈。
二、绕组三、胶心四、固定夹固定夹也可称牛夹，用铁板冲压而成，用来将变压器固定在底板上。
电源变压器环形变压器控制变压器3.2 单相变压器的空载运行3.2.1电磁关系一、物理情况1U 1E σE 1 20U 0I 2(I )1σΦ1U 2U 1u 2u 0Φ2E 10R I 1U 0I 100N I F =σ1E 0Φ1σΦ1E 2E二、各电磁量参考方向的规定1）性质上：与成非线性关系；与成线性关系；2）数量上：占99%以上，仅占1%以下；3）作用上：起传递能量的作用，起漏抗压降作用。
0Φ0Φ0Φ0I 0I 1σΦ1σΦ1σΦ主磁通与漏磁通的区别一次侧遵循电动机惯例，二次侧遵循发电机惯例。
强调：磁通与产生它的电流之间符合右手螺旋定则；电动势与感应它的磁通之间符合右手螺旋定则。
三、感应电动势分析1.主磁通感应的电动势——主电动势ωtsin ΦΦm =设0011112-9090m m d Φe N πfN Φsin(ωt )E sin(ω)dtt =-==-则11 4.44mE fN Φ=有效值同理，二次主电动势也有同样的结论。
可见，当主磁通按正弦规律变化时，所产生的一次主电动势也按正弦规律变化，时间相位上滞后主磁通。
主电动势的大小与电源频率、绕组匝数及主磁通的最大值成正比。
902.漏磁通感应的电动势——漏电动势根据主电动势的分析方法，同样有1114.44σσmE j fN Φ=-1114.44σσE fN Φ=3.2.2 空载电流和空载损耗一、空载电流1. 作用与组成2、性质和大小性质：由于空载电流的无功分量远大于有功分量，所以空载电流主要是感性无功性质——也称励磁电流；大小：与电源电压和频率、线圈匝数、磁路材质及几何尺寸有关。
空载电流包含两个分量，一个是励磁分量，作用是建立磁场，另一个是铁损耗分量，主要作用是供铁损耗。
0I aI 0 r I 0t0i 32112 30 i3、空载电流波形由于磁路饱和，空载电流与由它产生的主磁通呈非线性关系。
当磁通按正弦规律变化时，空载电流呈尖顶波形。
当空载电流按正弦规律变化时，主磁通呈尖顶波形。
实际空载电流为非正弦波，但为了分析、计算和测量的方便，在相量图和计算式中常用正弦的电流代替实际的空载电流。
二、空载损耗对于已制成变压器，铁损与磁通密度幅值的平方成正比，与电流频率的1.3次方成正比，即为减少空载损耗，将硅钢片退火（俗称黑片）或采用取向硅钢（Z11)。
2 1.3mFe P B f∝⋅。
，P P ，R I 。
R I P ,P Fe Fe 耗即空载损耗近似为铁损所以均很小和由于和绕组铜损耗耗供给铁损电源吸收少量有功功率变压器空载时一次侧从≈01012003.2.3 空载时的电动势方程、等效电路和相量图一、电动势平衡方程和变比1、电动势平衡平衡方程（1）一次侧电动势平衡方程1110110101110σU E E I R E I R jI X E Z I =--+=-++=-+1114.44mU E fN Φ≈=忽略很小的漏阻抗压降，并写成有效值形式，有11114.44 4.44m E U ΦfN fN =≈则可见，影响主磁通大小的因素有电源电压和频率，以及一次线圈的匝数。
重要公式（2）二次侧电动势平衡方程220E U =2、变比定义112112022NNU U E N k E N U U ===≈空载运行小结（1）一次主电势的大小由外施电压决定.（2）主磁通大小由电源电压、电源频率和一次线圈匝数决定，与磁路所用的材质及几何尺寸基本无关。
（3）空载电流大小与主磁通、线圈匝数及磁路的磁阻有关，铁心所用材料的导磁性能越好，空载电流越小。
3.3 单相变压器的负载运行3.3.1负载运行时的电磁关系变压器一次侧接在额定频率、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。
1U 1E σ1E 2U 1I 2I σ1Φm2E AXaxLZ σ2Φσ2E3.3.2基本方程一、磁动势平衡方程120F F F +=或112210N I N I N I +=电磁关系将一、二次联系起来,二次电流增加或减少必然引起一次电流的增加或减少.:,,,U ,U .F F ;F ,因此有磁动势平衡方程大小基本不变由空载到负载不变保持只要大小主要取决于共同作用产生次磁动势和二负载时一次磁动势产生主磁通一次磁动势空载时011002100ΦΦΦΦ 用电流形式表示LI I )kI (I I )N N (I I 102021201 +=-+=-+=。
,I ;,I ::L作用它起平衡二次磁动势的另一个是负载分量产生主磁通它用来一个是励磁电流两个分量变压器的负载电流包括表明10负载运行时,忽略空载电流有:1221211或N N k I I k I I =≈-≈ 表明，一、二次电流比近似与匝数成反比。
可见，匝数不同，不仅能改变电压，同时也能改变电流。
3.4 变压器的参数测定3.4.1空载实验一、目的：通过测量空载电流和一、二次电压及空载功率来计算变比、空载电流百分数、铁损和励磁阻抗。
二、接线图三、要求及分析Fep P ,X R )≈0113即和忽略WAVV~**1）低压侧加电压，高压侧开路；曲线和画出和测出向调节范围内单方在电压)U (f P )U (f I ,P I ,U ,U .~U )N 1010002012102==3.5 变压器的运行特性3.5.1 电压调整率定义：是指一次侧加50Hz 额定电压、二次空载电压与带负载后在某功率因数下的二次电压之差，与二次额定电压的比值，即电压调整率是表征变压器运行性能的重要指标之一,它大小反映了供电电压的稳定性。
2022222N N NU U U U ΔU U U --==由表达式可知，电压调整率的大小与负载大小、性质及变压器的本身参数有关。
3.6.3损耗、效率及效率特性铁损耗与外加电压大小有关，而与负载大小基本无关，故也称为不变损耗。
一、变压器的损耗铜损耗分基本铜损耗和附加铜损耗。
基本铜损耗是在电流在一、二次绕组直流电阻上的损耗；附加损耗包括因集肤效应引起的损耗以及漏磁场在结构部件中引起的涡流损耗等。
变压器的损耗主要是铁损耗和铜损耗两种。
铁损耗包括基本铁损耗和附加铁损耗。
基本铁损耗为磁滞损耗和涡流损耗。
附加损耗包括由铁心叠片间绝缘损伤引起的局部涡流损耗、主磁通在结构部件中引起的涡流损耗等。
铜损耗大小与负载电流平方成正比，故也称为可变损耗。
二、效率及效率特性效率是指变压器的输出功率与输入功率的比值。
2 1100P=%Pη⨯效率大小反映变压器运行的经济性能的好坏，是表征变压器运行性能的重要指标之一。
即当铜损耗等于铁损耗(可变损耗等于不变损耗)时,变压器效率最大：2m SN 0P =P β或0SNP =P m β1002120max m N 20P =(-)%S cos +P ηβϕ⨯为了提高变压器的运行效益，设计时应使变压器的铁损耗小些。
0d d ηβ=令,则三、单相变压器绕组的极性*1U U 1u 2u *1U 2U 1u 2u 1U 2U 1u 2u )I ,I (I /I 012-连接组别为)I ,I (I /I 66-连接组别为一、二次绕组的同极性端同标志时，一、二次绕组的电动势同相位。
**1u 2u 1U 2U 1u 2u **1U U **1U 2U 1u 2u 一、二次绕组的同极性端异标志时，一、二次绕组的电动势反相位。