变压器 ppt课件
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铭牌上给出的变压器容量：二次绕组的额定视在功率
变压器的额定电压， 是指变压器在额定情况下运行时， 原 线圈应加的电压及原线圈加上额定电压时副边的空载电压
原线圈的有功功率为P1=U1I1cosφ1,
副线圈给负载输出的有功功率为 P2=U2I2cosφ2
功率
输入功率： P1=U1I1cosφ1 输出功率： P2=U2I2cosφ2
即： 0m m
即： i0N1i1N1i2N2
相量： I 0N 1I 1N 1I 2N 2
磁势平衡方程式
§8-2变压器的功能及外特性 一、电压变换：
空载时： U 1E104.4f4N 1m U 2E204.4f4N 2m
U1 E1 N1 K （空载时电压比） U20 E20 N2
K：称为变压器的变比。 K等于原、副线圈的匝数之比
结论：由此例可见加入变压器以后，输出功率提高了 很多。原因是满足了电路中获得最大输出的条 件（信号源内、外阻几乎相等）。
例1：电 路 如 图 所 示，一 交 流 信 号 源 US = 10 V，内 阻 R0 = 800 ，对 电 阻 RL = 8 的 负 载 供 电，为 使 该 负 载 获 得 最 大 功 率。求：(1) 应 采 用 电 压 变 比 为 多 少
U·1
E·10+-
E·10-
-
+
U 1E 104.4f4N 10m
副边绕组回路：
U2 E20
U 2E 204.4f4N 20m
2. 变压器的负载运行
原边绕组回路：
I·1 +
R1
U·1
E·1
-
+
·-
E1
-
+
U 1 I 1 R 1 ( E 1 ) ( E 1 ) (R 1 jX 1 )I 1 ( E 1 )
U 1 I1 K 2 R L 6 .2 8 5 0 5 V 0 . +
U2K 1U111050.5V
Us -
. 800 I1
+.
U1
-
RL
8K2
i1
i2
解：负载获得最大功率，须阻抗匹配：
R0
K2RL R0
K R0 80010
RL
8
+ US
RL
－
10
I18008006.25mA
. 800 I1
I2 K 1 I 1 0 6 .2 5 6.5 2 mA . +
变压器的损耗： P P 1 P 2P C uP Fe
（铜损）+（铁损）
PCuR1I12R2I22 ——可变损耗（随 i 变）
PFePhPe ——不可变损耗
只要U、f一定，则Fm一定，铁损不变
变压器的效率为：
P2 P1
100 0 0
P 2 1 P 2P
0000 P 2P P C 2 uP F1 e 0000
i
Rs
u1
RL
信号源
解：（1）将负载直接接到信号源上，得到的输出功
率为：
p L
R SU R L2R L1 50 0 28 81.7(W
（2）将负载通过变压器接到信号源上。
设变比 K N1 3.5 : 1
N2
则：
Rs
R L 3.5289 8u 1
i1 N 1 N 2 i2 u 2 RL
输出功率为：
pL R SU R L 2R L 15 0 9 0 0 8 29 8 6.2W 5
的 输 出 变 压 器 ；(2) 变 压 器 原、副 边 电 压、电 流 各
为 多 少；(3) 负 载 RL 吸 取 的 功 率 为 多 少。
解：负载获得最大功率，须阻抗匹配：
i1
i2
K2RL R0
K R0 80010
RL
8
R0
+ US
I1801080006.25mA
－
I2 K 1 I 1 0 6 .2 5 6.5 2 mA
i1
Φ
u1
i1 +
i2 +
u1
u2
-
-
N1 N2
电路符号
i2
u 2 RL
二、变压器的工作原理
i1
+e1
u1
+
-
Hale Waihona Puke Baidu
e1
-
+
F F1
F2
原理图
i2
+
e-2
+
Z
e2 -
1. 空载运行: i2=0 空载电流 I0
原边绕组回路：
i0
+e1
u1
+
-
e1
-
+
F F1
i2
+
u20
-
I·0 +
R1 U 1 (R 1 j X 1 )I 0 ( E 1)0
0
cos=1 cos=0.8
(滞后）
I2N I2
当U1、cos2为常数时；U2 = f (I2）——变压器外特性
电压变化率： 反映从空载到额定负载，U2 的变化程度
UU20U2 U20
10000
五、变压器的损耗和效率（功率关系）
变压器工作时，一、二次绕组的视在功率为： S1=U1I1 S2=U2I2
第8章 变压器
§8-1变压器的结构及工作原理 §8-2变压器的功能及外特性 §8-4变压器使用中的问题 §8-3三相变压器及特种变压器
变压器应用举例
发电厂 1.05万伏
升压
输电线 22万伏
降压
变电站 1万伏
降压
…
实验室
仪器
380 / 220伏
36伏
降压
降压
§8-1变压器的结构及工作原理
一、变压器的基本结构
U 1 I1 K 2 R L 6 .2 8 5 0 5 V 0 Us -
+.
U1 8K2
-
11 U2KU11050.5V
P 2 U 2 I2 0 .5 6.5 2 3.3 1 mW P2 RL I22
P2(K2RL)I12
一、变压器外特性
U2
U20
U 2 E 2 (R 2 jX 2 )I 2 U2
结论：改变匝数比，就能改变输出电压。
二、电流变换： 磁势平衡方程式： I 0N 1I 1N 1I 2N 2
空载电流I0一般都很小，忽略
则： I 1N1I 2N2
若只考虑其量值： I1 N2 1 I2 N1 K
结论：原、副边电流与匝数成反比
三、阻抗变换：
u1
N1 N 2
i1
i2
u2
RL
RL
U2 I2
副边绕组回路：
R2
· I2
+
+
e2 e2
+-E··2 ZL -E2
· U2 -
E 2 (R 2jX 2 )I 2 U 2 U 2 ZLI 2
三、磁动势的平衡关系 空载运行： i2 =0，磁场由磁动势 i0N1 激励，其主磁通F0 负载运行： i2 =0，磁场由磁动势 i1N1 、 i2N2激励，其主磁通F 当电源电压U不变时， 铁心中主磁通Φ也基本不变。
从原边等效： R L
U1 I1
KU 2 I2
K
U2 I2
K 2 RLK2
RL K2RL
结论：变压器原边的等效负载，为副边所带负载乘以 变比的平方。
阻抗变换举例：扬声器上如何得到最大输出功率。
设： 信号电压的有效值:
U1= 50V; 信号内阻：Rs=100 ; 负载为扬声器，其等
效电阻：RL=8。 求：负载上得到的功率
变压器的额定电压， 是指变压器在额定情况下运行时， 原 线圈应加的电压及原线圈加上额定电压时副边的空载电压
原线圈的有功功率为P1=U1I1cosφ1,
副线圈给负载输出的有功功率为 P2=U2I2cosφ2
功率
输入功率： P1=U1I1cosφ1 输出功率： P2=U2I2cosφ2
即： 0m m
即： i0N1i1N1i2N2
相量： I 0N 1I 1N 1I 2N 2
磁势平衡方程式
§8-2变压器的功能及外特性 一、电压变换：
空载时： U 1E104.4f4N 1m U 2E204.4f4N 2m
U1 E1 N1 K （空载时电压比） U20 E20 N2
K：称为变压器的变比。 K等于原、副线圈的匝数之比
结论：由此例可见加入变压器以后，输出功率提高了 很多。原因是满足了电路中获得最大输出的条 件（信号源内、外阻几乎相等）。
例1：电 路 如 图 所 示，一 交 流 信 号 源 US = 10 V，内 阻 R0 = 800 ，对 电 阻 RL = 8 的 负 载 供 电，为 使 该 负 载 获 得 最 大 功 率。求：(1) 应 采 用 电 压 变 比 为 多 少
U·1
E·10+-
E·10-
-
+
U 1E 104.4f4N 10m
副边绕组回路：
U2 E20
U 2E 204.4f4N 20m
2. 变压器的负载运行
原边绕组回路：
I·1 +
R1
U·1
E·1
-
+
·-
E1
-
+
U 1 I 1 R 1 ( E 1 ) ( E 1 ) (R 1 jX 1 )I 1 ( E 1 )
U 1 I1 K 2 R L 6 .2 8 5 0 5 V 0 . +
U2K 1U111050.5V
Us -
. 800 I1
+.
U1
-
RL
8K2
i1
i2
解：负载获得最大功率，须阻抗匹配：
R0
K2RL R0
K R0 80010
RL
8
+ US
RL
－
10
I18008006.25mA
. 800 I1
I2 K 1 I 1 0 6 .2 5 6.5 2 mA . +
变压器的损耗： P P 1 P 2P C uP Fe
（铜损）+（铁损）
PCuR1I12R2I22 ——可变损耗（随 i 变）
PFePhPe ——不可变损耗
只要U、f一定，则Fm一定，铁损不变
变压器的效率为：
P2 P1
100 0 0
P 2 1 P 2P
0000 P 2P P C 2 uP F1 e 0000
i
Rs
u1
RL
信号源
解：（1）将负载直接接到信号源上，得到的输出功
率为：
p L
R SU R L2R L1 50 0 28 81.7(W
（2）将负载通过变压器接到信号源上。
设变比 K N1 3.5 : 1
N2
则：
Rs
R L 3.5289 8u 1
i1 N 1 N 2 i2 u 2 RL
输出功率为：
pL R SU R L 2R L 15 0 9 0 0 8 29 8 6.2W 5
的 输 出 变 压 器 ；(2) 变 压 器 原、副 边 电 压、电 流 各
为 多 少；(3) 负 载 RL 吸 取 的 功 率 为 多 少。
解：负载获得最大功率，须阻抗匹配：
i1
i2
K2RL R0
K R0 80010
RL
8
R0
+ US
I1801080006.25mA
－
I2 K 1 I 1 0 6 .2 5 6.5 2 mA
i1
Φ
u1
i1 +
i2 +
u1
u2
-
-
N1 N2
电路符号
i2
u 2 RL
二、变压器的工作原理
i1
+e1
u1
+
-
Hale Waihona Puke Baidu
e1
-
+
F F1
F2
原理图
i2
+
e-2
+
Z
e2 -
1. 空载运行: i2=0 空载电流 I0
原边绕组回路：
i0
+e1
u1
+
-
e1
-
+
F F1
i2
+
u20
-
I·0 +
R1 U 1 (R 1 j X 1 )I 0 ( E 1)0
0
cos=1 cos=0.8
(滞后）
I2N I2
当U1、cos2为常数时；U2 = f (I2）——变压器外特性
电压变化率： 反映从空载到额定负载，U2 的变化程度
UU20U2 U20
10000
五、变压器的损耗和效率（功率关系）
变压器工作时，一、二次绕组的视在功率为： S1=U1I1 S2=U2I2
第8章 变压器
§8-1变压器的结构及工作原理 §8-2变压器的功能及外特性 §8-4变压器使用中的问题 §8-3三相变压器及特种变压器
变压器应用举例
发电厂 1.05万伏
升压
输电线 22万伏
降压
变电站 1万伏
降压
…
实验室
仪器
380 / 220伏
36伏
降压
降压
§8-1变压器的结构及工作原理
一、变压器的基本结构
U 1 I1 K 2 R L 6 .2 8 5 0 5 V 0 Us -
+.
U1 8K2
-
11 U2KU11050.5V
P 2 U 2 I2 0 .5 6.5 2 3.3 1 mW P2 RL I22
P2(K2RL)I12
一、变压器外特性
U2
U20
U 2 E 2 (R 2 jX 2 )I 2 U2
结论：改变匝数比，就能改变输出电压。
二、电流变换： 磁势平衡方程式： I 0N 1I 1N 1I 2N 2
空载电流I0一般都很小，忽略
则： I 1N1I 2N2
若只考虑其量值： I1 N2 1 I2 N1 K
结论：原、副边电流与匝数成反比
三、阻抗变换：
u1
N1 N 2
i1
i2
u2
RL
RL
U2 I2
副边绕组回路：
R2
· I2
+
+
e2 e2
+-E··2 ZL -E2
· U2 -
E 2 (R 2jX 2 )I 2 U 2 U 2 ZLI 2
三、磁动势的平衡关系 空载运行： i2 =0，磁场由磁动势 i0N1 激励，其主磁通F0 负载运行： i2 =0，磁场由磁动势 i1N1 、 i2N2激励，其主磁通F 当电源电压U不变时， 铁心中主磁通Φ也基本不变。
从原边等效： R L
U1 I1
KU 2 I2
K
U2 I2
K 2 RLK2
RL K2RL
结论：变压器原边的等效负载，为副边所带负载乘以 变比的平方。
阻抗变换举例：扬声器上如何得到最大输出功率。
设： 信号电压的有效值:
U1= 50V; 信号内阻：Rs=100 ; 负载为扬声器，其等
效电阻：RL=8。 求：负载上得到的功率