变压器的工作原理

教学过程：

一、

导入新课

复习回忆变压器的知识点

二、 讲授新课

变压器的工作原理

一、变压器的工作原理

变压器是按电磁感应原理工作的，原线圈接在交流电源上，在铁心中产生交变磁通，从而在原、副线圈产生感应电动势，如图所示。

1．变换交流电压

原线圈接上交流电压，铁心中产生的交变磁通同时通过原、副线圈，原、副线圈中交变的磁通可视为相同。

设原线圈匝数为N 1，副线圈匝数为N 2，磁通为Φ ，感应电动势为

t

N E t N E ∆∆=∆∆=

Φ

Φ2

211 ， 由此得

2

1

21N N E E =

忽略线圈内阻得

K N N U U ==2

1

21 上式中K 称为变压比。由此可见：变压器原副线圈的端电压之比等于匝数比。

图变压器空载运行原理图

2

2

2

211I U N N Z ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=

因为

22

2

Z I U = 所以 2

2

22

211Z K Z N N Z =⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛=

可见，次级接上负载|Z 2|时，相当于电源接上阻抗为K 2

|Z 2|的负载。变压器的这种阻抗变换特性，在电子线路中常用来实现阻抗匹配和信号源内阻相等，使负载上获得最大功率。

解1：次级电流 Α255

110

222===

Z U I 初级电流 Α2110

2202121==≈=

U U N N K Α12

2

21===

K I I 输入阻抗 Ω===

2201220111I U Z 解2：变压比 2110

2202121==≈=U U N N K

【例】有一电压比为220/110 V 的降压变压器，如果次级

接上55 Ω 的电阻，求变压器初级的输入阻抗。

输入阻抗

Ω=⨯==⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛≈22055422

22

211Z K Z N N Z

解:负载电阻 R 2 = 150 Ω，变压器的输入电阻R 1 = R 0 = 600 Ω，则变比应为

2150

600212

1

==≈=

R R N N K 初、次级电流分别为

mA

66.183.02mA

83.0A 1083.0600

6001

12

123101=⨯=≈=⨯≈+=+=

-I N N

I R R E I

二、 变压器的外特性和电压变化率 1．变压器的外特性

变压器外特性就是当变压器的初级电压U 1和负载的功率因数都一定时，次级电压U 2

随次级电流I 2变化的关系，如图11-5所示。

由变压器外特性曲线图可见：

【例】有一信号源的电动势为1V ，内阻为600 Ω，负载电阻为150 Ω。欲使负载获得最大功率，必须在信号源和负载之间接一匹配变压器，使变压器的输入电阻等于信号源的内阻，如图11-4所示。问：变压器变压比，初、次级电流各为多少?

图例图

图变压器外特性曲线