电路基础课件二十六.ppt
变压器是电子、电力和电器设备中常用的器件。如：在电力系统中，输送一定功率的电能。在电力系统中，输送一定功率的电能时，使用变压器可以减少线路上的电能损失，并减小导线截面，节约有色金属。在发电站的交流发电机因绝缘的问题发出的电压不能太高，要用升压变压器将发电机发出的电压升高，然后再输送出去。在用户方面电压又不宜太高，太高就不安全，所以又须用降压变压器把电压降低，供给用户使用。,空心变压器,通常用电设备所需的电压数值是多种多样的。例如：机床用的三相交流电动机，一般用220V的电压；机床上的照明灯，一般使用36V的安全电压。这就需用变压器把电网电压变换成适合各种设备正常工作的电压。,在实际工作中，除用变压器变换电压外，在各种仪器、设备上还广泛应用变压器的工作原理来完成某些特殊任务。例如焊接用的电焊变压器；冶炼金属用的电炉变压器；整流装置用的整流变压器；输出电压可以调节的自耦变压器、感应调压器；供测量高电压和大电流用的电压互感器、电流互感器等。在电子电路中，变压器还用来变换阻抗。不同种类的变压器，机构形状虽然各有特点，但其工作原理基本上是一样的。,空心变压器,5.3 空心变压器,一、变压器的结构变压器是电工、电子技术中常用的电气设备，它是由两个耦合线圈绕在一个共同的心子上制成。1、原边回路（或初级回路）一个线圈作为输入，接入电源后形成的一个回路。2、副边回路（或次级回路）另一线圈作为输出，接入负载后形成另一个回路。3、心子空心变压器的心子是非铁磁材料制成的。,二、空心变压器的电路模型,负载设为电阻和电感串联。,RL,jXL,+,_,+,+,2、电路方程,1、电路模型,3、原边等效电路,令Z11=R1+jL1，称为原边回路阻抗 Z22=R2+jL2+RL+jXL，称为副边回路阻抗 ZM=jM Y11=1/Z11 Y22=1/Z22,Z11=R1+jL1 Z22=R2+jL2+RL+jXL ZM=jMY11=1/Z11 Y22=1/Z22,第一个式子中的分母,是原边的输入阻抗,其中,称为引入阻抗，,它是副边的回路阻抗通过互感反映到原边的等效阻抗。引入阻抗的性质与Z22相反，即感性（容性）变为容性（感性）。,原边等效电路,4、从副边看进去的含源一端口的一种等效电路,得到此含源一端口在端子2-2的开路电压,戴维宁等效阻抗,Zeq=R2+jL2+(M)2Y11,RL,jXL,例8-6 在图8-26的电路中，试计算初级回路的输入阻抗和电流。已知Z1=60-j100，Z2=30+j40，ZL=80+j60。,图8-26 例11-7图,空心变压器,解：,初级回路的电流为：,空心变压器,图8-26 例11-7图,因为理想变压器器是全耦合。全耦合磁通分布如图8-28所示，有：11=21，22=12。,8.5 理想变压器,图8-28 全耦合示意图,因为在初级和次级线圈端口感应电压与磁通的关系为：,因此初、次级端口电压的关系：,且有：,8.5 理想变压器,因为：,得到：,因为,，所以有：,8.5 理想变压器,总结:(1）若次级线圈回路中是开路的，则初级线圈回路也没有电流。这与空心变压器是不同的。（2）理想变压器是只通过一个常数参数n（变压器变比或匝数比）描述的电路，而不是通过L1、L2和M参数，因此理想变压器是一静态元件。,若理想变压器的同名端的配置如图8-28所示，则变压器的电流、电压关系为：,图8-29 理想变压器的电路模型,8.5 理想变压器,注意：初级线圈回路和次级线圈回路的端口参考电压、电流的定义方向不同，同名端的配置不同，得到的电压、电流的关系表达式是不同的。给出上述两种情况，其他情况自己思考。,由上面的式子可以得到：,即：理想变压器既不消耗能量也不储存能量。若次级线圈回路的能量是通过初级回路输出的，则初级线圈输入的功率通过变压器可全部传送给次级回路的负载。,8.5 理想变压器,图8-29的理想变压器，次级回路接有负载ZL时，从初级端看的等效阻抗为：,8.5 理想变压器,图8-29 理想变压器的电路模型,可见理想变压器除还有改变阻抗的性质。利用这一性质可使变压器次级端接的负载得到最大功率。例如，在收音机中将变压器接在功率放大器和扬声器之间，利用的就是变压器的变阻抗性质。,图8-30 例11-7图,8.5 理想变压器,解：次级回路的电阻折合到初级中的等效电阻为：,从电源端看的输入电阻为：,电流：,8.5 理想变压器,依据理想变压器的性质，得到：,例8-8 已知由理想变压器组成的电路如图8-31所示。求输入等效阻抗。,图8-31 例8-8图,8.5 理想变压器,解：依据理想变压器的性质，可得：,负载的电流为：,次级线圈的电流为：,初级线圈的电流为：,电路的等效电阻为：,8.5 理想变压器,图8-31 例8-8图,例8-9 图11-32是用理想变压器给家庭供电的电路示意图。已知负载的分布是：100W的灯泡照明8个，350W的电视和15KW的厨房电器。若次级线圈匝数是72，计算初级线圈的匝数和初级线圈的电流Ip。,图8-32 例8-9图,8.5 理想变压器,解：依据理想变压器的性质，得初级线圈的匝数为：,因为变压器不消耗和储存能量，所以有：,作业,P117 5-8,
