单相变压器的运行原理
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3.变压器的阻抗变换
变压器除了能变换电压、电流的大小外,还能变换交流 阻抗。这在电器工作中也有广泛的作用。
例如一个带负载的变压器(虚框)
看作是一个新的负载。
R
I
1
2
1
2
1
u1e?
-
2
e?
u
u2 Z -
I+ 1u1 -
N
1
+
N
1
u-Z22
u
L
2
则可得一σ个1 变简压化器电结路σ构2,示负意(载b图变)为压R器LX的。符号
3、感应电势方向与磁通方向符合右手螺旋定则。
4、在二次绕组内,电流的正方向与电势方向一致。
5、在二次绕组端,电压方向与电流方向一致。
?
L1
i1
i2
u1
N1
e1
e2
N2 u 2 ZL
L2
L1
u1
L2
ii01 N1
?
e1
e2
i2 =0
N2 u 2 ZL
因为是空载运行,二次绕组开路,所以电流i2=0。
电流i1是产生磁通Φ 的全部原因。此时称为空载电流i0
1.3 单相变压器的运行原理
1.变压器的空载运行 2.变压器的负载运行 3.变压器的阻抗变换
1、变压器的空载运行
将变压器一次绕组接交流电源,二次绕组开路,这种运行方 式称为变压器的空载运行。
变压器各电磁量正方向的规定:
1、在一次绕组内,电流的正方向与电压的正方向一致。
2、磁通正方向与电流方向符合右手螺旋定则。
结论:由此表明变压器初、次级绕组的电压比就等于它们
的匝数比K。这就是变压器的变压原理。
n>1时,是降压变压器, n<1时,是升压变压器, n=1时, 是隔离变压器。变比n是变压器运行的重要参数。
例: 已知某变压器的初级电压为220V ,次级电压为36V,初
级的匝数为2200 匝,试求该变压器的变压比和次级的匝数。
上式还表明,变压器初级交流电阻ZLX的大小,不但与变压器 次级的负载ZL的成正比,而且与变压器的变比n的平方成正比 。
K=
ZLX ZL
课后练习:
1、要将电压从220V 变换为110V ,现使用一个原绕组匝数为2 匝,副绕组匝数为1匝的变压器,可不可以实现?
2、变压器可以实现变压、变流、变换阻抗,变压器可不可 以变换电源频率?
U1 U2
?
E1 E2
?
N1 N2
?
Ku
?
K
式中, K—u —变压器的变压比,也用K来表示,它是变压器的重
要参数之一。
上式中4.44是常数、频率f是电网提供的工频、匝数N对于一个已 制造好的变压器来说也是一个常数,所以我们可以说只要电压U 不变,磁通Φ 的大小就不会发生变化,这就是重要的常磁通概念。
因为i0只用于产生主磁通,所以原绕组是一个纯电感电路。 i0滞后 u 190 0,电动势e1与u 1反相。e1与e2同相
U·1
理想变压器的相量图
I·0
Φ·
·E·2
E1
常磁通概念:
因为E1=4.44fN1Φ, E2=4.44fN2Φ 而U1=E1, U2=E2
所以有U1≈E1=4.44fN1Φ , U2=E2=4.44fN2Φ
当变压器二次绕组带上负载后,此时电路里开始有电流i2
i2就一定会通过二次绕组,在铁芯中也产生一个磁通Φ ′可是 此时电源电压u1并没有改变。变压器的主磁通Φ 就不应该变化 。
于是励磁电流i0就会也发生变化,i0会根据i2的大小增加一部分 电流? i,变成i1= i0+ ? i,最终维持Φ 不变,这就是变压器的磁势平 衡。
变压器在工作中就像一座桥梁,起了一个能量传递的作用, 根据能量守恒定律,在忽略损耗时,变压器的次级输出功率 P2应和变压器初级从电网吸收的功率P1相等。
即: P1= P2 I1 U1 = I2 U2
即:
I1 I2
=
U2 U1
=
N2 N1
=
1 n
说明变压器工作时,其初、次级的电流与初、次级的电压或 匝数成反比。这就是变压器的变流原理。
R1
I1
u1
ZLX
由于变压器的初、次级功率相等,所以有:
I
2 1
wenku.baidu.com
ZLX
=
I
2 2
ZL
即: ZLX =(NN12)2ZL = n2 ZL
也就是说,负载ZL接在变压器的次级上,从电源中获取的功 率和负载ZLX 直接接在电源上所获取的功率是完全相同的。也就 是说, ZLX是ZL在变压器初级中的交流等效电阻。
解:
n=
u1 u2
≈
6.1
N2=
u1 u2
N1=
2200 ×36 220
= 360匝
练习:将某单相变压器接在电压u1=220V 的电源上,已知 u 2=20V ,次级匝数N 2=100匝,则初级的匝数是多少?
2、变压器的负载运行
?
L1 i0+ ? i=i1
u1
N1
e1
e2
L2
i 2=0
N2u 2 ZL