变压器的应用教案

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课题：变压器的应用

课型：讲授 教学目的要求：

1、掌握变压器在电压变换方面的应用：自耦变压器、电压互感器。

2、掌握变压器在电流变换方面的应用：电流互感器、钳形电流表。

3、然后具12上节课讲述了变压器的工作原理和有关磁路方面的概念。今天我们来看看变压器有哪些应用。 一、空载运行和电压变换

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 ，感应电

动势为

图1变压器空载运行原理图

由此得2

12

1N N E E =

忽略线圈内阻得

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。

如果N 1N 2，K>1，电压下降，称为降压变压器。 应用实例： 1、自耦变压器

有熔断器其目的是当互感器发生短路时把它从高压电路中切断。

二、负载运行和电流变换

负载运行：变压器的原绕组接电压U1，副绕组接负载Z L 这种运行状态称为负载运行。 根据能量守恒定律，变压器输出功率与从电网中获得功率相等，即P 1=P 2，由交流电功率的公式可得

U 1I 1cos ?1=U 2I 2cos ?2

式中cos ?1——原线圈电路的功率因数；

cos ?2——副线圈电路的功率因数。

?1，?2相差很小，可认为相等，因此得到

U 1I 1=U 2I 2

可见，变压器工作时原、副线圈的电流跟线圈的匝数成反比。高压线圈通过的电流小，用较细的导线绕制；低压线圈通过的电流大，用较粗的导线绕制。这是在外观上区别变压器高、低压绕组的方法。

1

（1（22上并与电流表接通。利用钳表可以随时随地测量线路中的电流，不必像普通电流互感器那样必须固定在一处，或则像普通电流表在测量时要断开电路而将原绕组串接进去。 图5钳表原理图 三．阻抗变换

设变压器初级输入阻抗为|Z 1|，次级负载阻抗为|Z 2|，则1

11I U Z =

将21

212211 I N N I N N U ==

，代入，得

因为22

2Z I U =

所以22

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。应用：阻抗匹配

在电子电路中，为了提高信号的传输功率和效率，常用变压器将负载阻抗变换为适当的数值，以取得最大的传输功率和效率，这种做法称为阻抗匹配

(a)变压器电路

(b)等效电路

【例1】抗。

解1解2【例2问：解:[例3]已知一变压器N 1=800，N 2=200，U 1=220V ，I 2=8A ，负载为纯电阻，忽略变压器的漏磁和损耗，求变压器的副边电压U 2，原边电流I 1，输入、输出功率。 解：变压比K=N 1/N 2=800/200=4 副边电压U 2=U 1/K=220/4=55V 原边电流I 1=I 2/K=8/4=2A 输入功率S 1=U 1I 1=440V·A 输出功率S 2=U 2I 2=440V·A

可见当变压器的功率损耗忽略不计时，它的输入功率与输出功率相等，这是符合能量守恒定律的。

[例4]图8所示电路中，某交流信号源的电动势E=120V，内阻R

0=800?，负载电阻R

L

=8?。试求：

（1）如图8(a)所示，信号源输出多大功率？负载电阻R L吸收多大功率？信号源的效率多大？

（2）若要信号源输给负载的功率达到最大，负载电阻应等于信号源内阻。今用变压器进行阻抗变换，则变压器的匝数比应选多少？阻抗变换后信号源的输出功率多大？负载吸收的功率多大？此时

信号源的效率又为多少？

(a)负载与信号源直接相连(b)变压器进行阻抗变换

解：（1

效率?=9

（2

经过（1增加到50?

匹配。

以取得

最大的传输功率和效率。

作业：P102，5-12