工信版(中职)电工与电子技术第三章教学课件.ppt
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1、YCF(中职)电工与电子技术第三章教学课件第三章第三章 变压器变压器第一节第一节 变压器的基本知识变压器的基本知识第二节第二节 单相变压器单相变压器第三节第三节 三相变压器三相变压器第四节第四节 自藕变压器自藕变压器返回第一节第一节 变压器的基本知识变压器的基本知识 一、变压器的用途和分类一、变压器的用途和分类 变压器几乎在所有的电子产品中都要用到,它原理简单,但根据不变压器几乎在所有的电子产品中都要用到,它原理简单,但根据不同的使用场合同的使用场合(不同的用途不同的用途)变压器的绕制工艺会有不同的要求。变压变压器的绕制工艺会有不同的要求。变压器的功能主要有器的功能主要有:电压变换电压变换;阻
2、抗变换阻抗变换;隔离隔离;稳压稳压(磁饱和变压器磁饱和变压器)等,变等,变压器常用的铁芯形状一般有压器常用的铁芯形状一般有E形和形和C形。形。变压器的最基本形式,包括两组绕有导线的线圈,并且彼此以电感变压器的最基本形式,包括两组绕有导线的线圈,并且彼此以电感方式称合一起。当一交流电流方式称合一起。当一交流电流(具有某一已知频率具有某一已知频率)流于其中一组线圈流于其中一组线圈时,于另一组线圈中将感应出具有相同频率的交流电压,而感应的电时,于另一组线圈中将感应出具有相同频率的交流电压,而感应的电压大小取决于两线圈藕合及磁铰链的程度。压大小取决于两线圈藕合及磁铰链的程度。大部分的变压器均有固定的铁
3、芯,其上绕有一次与二次的线圈。基大部分的变压器均有固定的铁芯,其上绕有一次与二次的线圈。基于铁材的高导磁性,大部分磁通量局限在铁芯里,因此,两组线圈可于铁材的高导磁性,大部分磁通量局限在铁芯里,因此,两组线圈可以获得相当高程度的磁藕合。在一些变压器中,线圈与铁芯二者间紧以获得相当高程度的磁藕合。在一些变压器中,线圈与铁芯二者间紧密地结合,其一次与二次电压的比值几乎与二者之线圈匝数比相同。密地结合,其一次与二次电压的比值几乎与二者之线圈匝数比相同。下一页返回第一节第一节 变压器的基本知识变压器的基本知识因此,变压器的匝数比,一般可作为变压器升压或降压的参考指标。因此,变压器的匝数比,一般可作为变
4、压器升压或降压的参考指标。由于此项升压与降压的功能,使得变压器已成为现代化电力系统的一由于此项升压与降压的功能,使得变压器已成为现代化电力系统的一个重要附属物,提升输电电压使得长途输送电力更为经济,至于降压个重要附属物,提升输电电压使得长途输送电力更为经济,至于降压变压器,它使得电力运用方面更加多元化。变压器,它使得电力运用方面更加多元化。电子变压器除了体积较小外,在电力变压器与电子变压器二者之间,电子变压器除了体积较小外,在电力变压器与电子变压器二者之间,并没有明确的分界线。一般提供并没有明确的分界线。一般提供60Hz电力网络的电源均非常庞大,它电力网络的电源均非常庞大,它可能是涵盖有半个洲
5、地区那么大的容量。电子装置的电力限制,通常可能是涵盖有半个洲地区那么大的容量。电子装置的电力限制,通常受限于整流、放大,与系统其他组件的能力,其中有些部分属放大电受限于整流、放大,与系统其他组件的能力,其中有些部分属放大电力,但与电力系统发电能力相比较,它仍然归属于小电力的范围。力,但与电力系统发电能力相比较,它仍然归属于小电力的范围。各种电子装备常用到变压器,理由是各种电子装备常用到变压器,理由是:提供各种电压阶层确保系统提供各种电压阶层确保系统正常操作正常操作;提供系统中以不同电位操作部分得以电气隔离提供系统中以不同电位操作部分得以电气隔离;对交流电流对交流电流提供高阻抗,但对直流则提供低
6、的阻抗提供高阻抗,但对直流则提供低的阻抗;在不同的电位下,维持或修饰在不同的电位下,维持或修饰波形与频率响应。波形与频率响应。上一页 下一页返回第一节第一节 变压器的基本知识变压器的基本知识对于电子装置而言,重量和空间通常是一项努力追求的目标,至于效对于电子装置而言,重量和空间通常是一项努力追求的目标,至于效率、安全性与可靠性,更是重要的考虑因素。变压器除了能够在一个率、安全性与可靠性,更是重要的考虑因素。变压器除了能够在一个系统里占有显著百分比的重量和空间外,另一方面在可靠性方面,它系统里占有显著百分比的重量和空间外,另一方面在可靠性方面,它也是衡量因子中重要一项。在它应用方面的差别,使得电
7、力变压器并也是衡量因子中重要一项。在它应用方面的差别,使得电力变压器并不适合应用于电子电路上。不适合应用于电子电路上。二、变压器的结构简介二、变压器的结构简介 变压器由铁芯和绕组构成。铁芯是变压器中主要的磁路部分。通常变压器由铁芯和绕组构成。铁芯是变压器中主要的磁路部分。通常由含硅量较高、厚度为由含硅量较高、厚度为0.35/0.3/0.27 mm,表面涂有绝缘漆的热轧,表面涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成。铁芯分为铁芯柱和横片两部分,铁芯柱套有或冷轧硅钢片叠装而成。铁芯分为铁芯柱和横片两部分,铁芯柱套有绕组绕组;横片是闭合磁路之用。铁芯结构的基本形式有心式和壳式两种。横片是闭合磁路之用。铁
8、芯结构的基本形式有心式和壳式两种。绕组是变压器的电路部分,它是用双丝包绝缘扁线或漆包圆线绕成。绕组是变压器的电路部分,它是用双丝包绝缘扁线或漆包圆线绕成。上一页返回第二节第二节 单相变压器单相变压器单相变压器是用来变换单相交流电的变压器,通常额定容量较小。单单相变压器是用来变换单相交流电的变压器,通常额定容量较小。单相变压器结构示意如相变压器结构示意如图图3一一1所示。在电子线路、焊接、冶金、测量系所示。在电子线路、焊接、冶金、测量系统、控制系统以及实验等方面,单相变压器的应用都很广泛。统、控制系统以及实验等方面,单相变压器的应用都很广泛。单相就是输入的电是单相电,是相对于三相电说的,单相电分
9、火线单相就是输入的电是单相电,是相对于三相电说的,单相电分火线零线,共两条线,三相电有三根火线一条零线。零线,共两条线,三相电有三根火线一条零线。单极性开关电源,指输出为单极性,也就是只有正极、负极输出,单极性开关电源,指输出为单极性,也就是只有正极、负极输出,相对于双极性开关电源说的,双极性开关电源有三条输出,分为正电相对于双极性开关电源说的,双极性开关电源有三条输出,分为正电源、负电源、地线。源、负电源、地线。全波整流就是桥式整流,一个意思,说法不同而已。全波整流就是桥式整流,一个意思,说法不同而已。下一页返回第二节第二节 单相变压器单相变压器一、工作原理一、工作原理1.工作原理工作原理变
10、压器中常将接电源的绕组称为一次绕组,接负载的绕组称为二次绕变压器中常将接电源的绕组称为一次绕组,接负载的绕组称为二次绕组。组。(1)空载运行及电压比一次绕组接交流电源,二次绕组开路的运行方式空载运行及电压比一次绕组接交流电源,二次绕组开路的运行方式称为空载运行,如称为空载运行,如图图3一一2所示。此时,一次绕组的电流所示。此时,一次绕组的电流i01称为励磁电称为励磁电流,由于流,由于im是按正弦规律变化的,因此由它在铁芯中产生的磁通中也是按正弦规律变化的,因此由它在铁芯中产生的磁通中也是按正弦规律变化的,在交变磁通中的作用下,在一、二次绕组中分是按正弦规律变化的,在交变磁通中的作用下,在一、二
11、次绕组中分别产生感应电动势别产生感应电动势e1、e2 设设 ,则可根据电磁感应定律计算出,则可根据电磁感应定律计算出上一页 下一页返回第二节第二节 单相变压器单相变压器由式由式(3一一1)、式、式(3一一2)可得可得式中,式中,N1是一次绕组匝数是一次绕组匝数;N2是二次绕组匝数。是二次绕组匝数。由于由于i01在空载时很小在空载时很小(仅占一次绕组额定电流的仅占一次绕组额定电流的3%8%),故可忽略,故可忽略一次绕组的阻抗不计,则电源电压一次绕组的阻抗不计,则电源电压U1与与E1近似相等,即近似相等,即由于二次绕组开路,空载端电压由于二次绕组开路,空载端电压U20与与E2相等,即相等,即因此有
12、因此有式中,式中,K称为电压比,它是变压器的一个重要参数。称为电压比,它是变压器的一个重要参数。上一页 下一页返回第二节第二节 单相变压器单相变压器上式表明,变压器具有变换电压的作用,且电压大小与其匝数成正比。上式表明,变压器具有变换电压的作用,且电压大小与其匝数成正比。因此匝数多的绕组电压高,匝数少的绕组电压低。当因此匝数多的绕组电压高,匝数少的绕组电压低。当K1时为降压变时为降压变压器压器;当当K1时为升压变压器。时为升压变压器。(2)负载运行及变流比一次绕组接交流电源,二次绕组接负载的运行方负载运行及变流比一次绕组接交流电源,二次绕组接负载的运行方式,如式,如图图3一一3所示,此时二次绕
13、组中有电流所示,此时二次绕组中有电流i2,一次绕组中的电流也,一次绕组中的电流也由由im增加到增加到i1,但铁芯中的磁通,但铁芯中的磁通和空载时相比基本保持不变,若不计和空载时相比基本保持不变,若不计一、二次绕组的阻抗,仍有一、二次绕组的阻抗,仍有上一页 下一页返回第二节第二节 单相变压器单相变压器变压器是一种传送电能的设备,在传送电能的过程中绕组及铁芯中的变压器是一种传送电能的设备,在传送电能的过程中绕组及铁芯中的损耗很小,励磁电流也很小,理想情况下可以认为一次侧视在功率与损耗很小,励磁电流也很小,理想情况下可以认为一次侧视在功率与二次侧视在功率相等,即二次侧视在功率相等,即故有故有上式表明
14、,变压器具有变换电流的作用,电流大小与其匝数成反比。上式表明,变压器具有变换电流的作用,电流大小与其匝数成反比。因此匝数多的绕组电流小,可用细导线绕制,匝数少的绕组电流大,因此匝数多的绕组电流小,可用细导线绕制,匝数少的绕组电流大,可用粗导线绕制。可用粗导线绕制。上一页 下一页返回第二节第二节 单相变压器单相变压器(3)阻抗变换当变压器处于负载运行时,从一次绕组看进去的阻抗为阻抗变换当变压器处于负载运行时,从一次绕组看进去的阻抗为而负载阻抗而负载阻抗故有故有上一页 下一页返回第二节第二节 单相变压器单相变压器 式式(3一一6)表明,对交流电源来讲,通过变压器接入阻抗为表明,对交流电源来讲,通过
15、变压器接入阻抗为|ZL|的负载,的负载,相当于在交流电源上直接接入阻抗为相当于在交流电源上直接接入阻抗为 的负载,如的负载,如图图3一一4所示。所示。在电子技术中,经常要用到变压器的阻抗变换作用以达到阻抗匹配。在电子技术中,经常要用到变压器的阻抗变换作用以达到阻抗匹配。例如,在晶体管收音机电路中,作为负载的扬声器电阻例如,在晶体管收音机电路中,作为负载的扬声器电阻RL一般不等于一般不等于晶体管收音机二端网络的等效内阻晶体管收音机二端网络的等效内阻Ro,这就需要在晶体管收音机二端,这就需要在晶体管收音机二端网络和扬声器之间接入一输出变压器,利用变压器进行等效变换,使网络和扬声器之间接入一输出变压
16、器,利用变压器进行等效变换,使满足满足 达到阻抗匹配,此时扬声器才能获得最大功率。达到阻抗匹配,此时扬声器才能获得最大功率。例例3一一1有一单相变压器,当一次绕组接在有一单相变压器,当一次绕组接在220V的交流电源上时,测的交流电源上时,测得二次绕组的端电压为得二次绕组的端电压为22V,若该变压器一次绕组的匝数为,若该变压器一次绕组的匝数为2 100匝,匝,求其变比和二次绕组的匝数。求其变比和二次绕组的匝数。上一页 下一页返回第二节第二节 单相变压器单相变压器解解 已知已知U1=220V,U2=22V,戈戈=2 100匝匝所以所以又又所以所以上一页 下一页返回第二节第二节 单相变压器单相变压器
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