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。 R1R2 1 1‘ 2 2 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 R1jωL1，称为原边回路阻抗 Z22 R2jωL2RLjωXL，称为副边回路阻抗 ZM jωM Y11 1/Z11 Y22 1/Z22 R1R2 1 1‘ 2 2 RL jXL _ Z11 R1jωL1 Z22 R2jωL2RLjωXL ZM jωMY11 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）。 - Z11 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 ZeqR2 jωL2 ωM2Y11 RL jXL - ωM2Y11 2 2‘ 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 和输出 电压 。 例8-7 在图8-30所示电路中，求电流 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