《電工電子技術及應用》課件 3-2-1 單相變壓器原理及使用

電工電子技術及應用2025/2/18情境1直流電路的等效變換及測試1任務3-2-1單相變壓器原理及使用學習內(nèi)容及目標：任務3-2-1單相變壓器原理及應用能力目標1、能正確判斷變壓器的繞組極性并正確連接；

2、能根據(jù)需要正確選擇、使用變壓器。知識目標1、能說出變壓器的基本結構及工作原理；2、能說出常用的幾種特殊變壓器的原理及使用注意事項。

變壓器（Transformer）是利用電磁感應的原理來改變交流電壓的裝置，主要構件是初級線圈、次級線圈和鐵芯。在電器設備和無線電路中，變壓器常用作升降電壓、匹配阻抗、安全隔離等，在生產(chǎn)和日常生活中應用廣泛，如圖3-2-1所示。本任務主要學習變壓器的結構、工作原理、特性及使用。3情境3三相異步電動機的使用及維護

圖3-2-1常用變壓器任務3-2-1單相變壓器原理及應用4情境3三相異步電動機的使用及維護一、變壓器的用途、構造和分類變壓器是根據(jù)互感原理而制成的一種靜止的電氣設備，基本作用是變換交流電壓。

在輸電方面，為了節(jié)省有色金屬和減少線路的電壓降及線路的功率損耗，通常利用變壓器升高電壓。

在用電方面，為了安全，可利用變壓器降低電壓。

此外，變壓器還可用于變換電流(例如電流互感器)和變換阻抗(例如電子線路中的輸入變壓器、輸出變壓器等)。

一、變壓器的用途、構造和分類機床控制用的控制變壓器電子設備、儀器用的電源變壓器焊接用的焊接變壓器平滑調(diào)壓用的自耦變壓器儀表用互感器信號耦合變壓器變壓器種類：一、變壓器的用途、構造和分類7情境3三相異步電動機的使用及維護

變壓器由鐵磁材料構成的鐵芯和繞在鐵芯上的線圈(亦稱繞組)兩部分構成。變壓器常見的結構型式有兩類：芯式變壓器和殼式變壓器。芯式變壓器的特點是繞組包圍鐵芯，它的用鐵量較少，構造簡單，繞組的安裝和絕緣處理比較容易，因此多用于容量較大的變壓器中。殼式變壓器特點是鐵芯包圍繞組，這種變壓器用銅量較少，多用于小容量的變壓器。

圖3-2-3芯式變壓器圖3-2-4殼式變壓器

一、變壓器的用途、構造和分類8情境3三相異步電動機的使用及維護

一、變壓器的用途、構造和分類9情境3三相異步電動機的使用及維護

鐵芯是變壓器的磁路部分，一般用0.3～0.5mm后的冷軋硅鋼片兩面涂絕緣漆交叉疊成，主要是為了減少鐵芯中的渦流損耗，如圖3-2-5所示。

繞組是變壓器的電路部分，用絕緣銅導線或鋁導線繞制而成。

3-2-5渦流損耗一、變壓器的用途、構造和分類10情境3三相異步電動機的使用及維護

二、變壓器的基本工作原理電路組成及原理11情境3三相異步電動機的使用及維護1、變壓器空載運行變壓器的原繞組（也叫一次繞組、初級繞組、原邊等）兩端加上交流電壓u1，副繞組（也叫二次繞組、次級繞組、副邊等）不接負載，這種情況稱為變壓器空載運行,此時：其中，N1、N2

分別為原繞組和副繞組的匝數(shù)，K為變比，U20

為副繞組空載電壓。

二、變壓器的基本工作原理12情境3三相異步電動機的使用及維護2、變壓器負載運行如圖所示，變壓器的原繞組接電源，副繞組接負載，這種情況即為變壓器負載運行，此時：

思考：變壓器繞組能否接直流電源？

二、變壓器的基本工作原理13情境3三相異步電動機的使用及維護1、變壓器的額定值變壓器正常運行的狀態(tài)和條件，稱為變壓器的額定工作情況，表征變壓器額定工作情況的電壓、電流和功率等數(shù)值，稱為變壓器的額定值，標在變壓器的銘牌上，稱為銘牌值。變壓器的主要額定值如下：（1）額定容量SN變壓器的額定容量指它的額定視在功率，以伏安(V·A)或千伏安(kV·A)為單位。在單相變壓器中，SN＝U2N·I2N，在三相變壓器中，SN=U2N·I2N

。

三、變壓器的特性參數(shù)14情境3三相異步電動機的使用及維護（2）額定電壓U1N和U2N

U1N是指原繞組上應加的電源電壓或輸入電壓；U2N是指原繞組加上額定電壓時副繞組的空載電壓U20。不特別說明時，三相變壓器銘牌上給出的額定電壓U1N和U2N均為線電壓。（3）額定電流I1N和I2N變壓器的額定電流I1N

和I2N是根據(jù)絕緣材料所允許的溫度而規(guī)定的原、副繞組中允許長期通過的最大平均電流值，在三相變壓器中，I1N和I2N

均指線電流。

三、變壓器的特性參數(shù)15情境3三相異步電動機的使用及維護（4）額定頻率

我國規(guī)定標準工業(yè)頻率為50Hz。

變壓器的額定值決定于變壓器的構造和所用的材料，使用變壓器時一般不能超過其額定值，除此之外，還必須注意：工作溫度不能過高；原、副繞組必須分清；防止變壓器繞組短路，以免燒毀變壓器。

三、變壓器的特性參數(shù)16情境3三相異步電動機的使用及維護2、變壓器的外特性變壓器的外特性是指電源電壓U1為額定電壓，額定頻率，負載功率因數(shù)COSφ2一定時，U2隨I2變化的關系曲線，即U2=f(I2)，如圖3-2-7所示。

圖3-2-7變壓器的外特性曲線三、變壓器的特性參數(shù)17情境3三相異步電動機的使用及維護3、變壓器的輸入、輸出平均功率

，4、變壓器的效率與機械效率的意義相似，變壓器的效率也就是變壓器輸出功率與輸入功率之比的百分值，即：

三、變壓器的特性參數(shù)18情境3三相異步電動機的使用及維護1、同名端的概念

繞在同一鐵芯柱上的兩個線圈繞向相同，當鐵芯中的磁通變化時，1端和3端的極性總是相同，叫同名端，用一個黑色圓點表示。2、繞組的串、并聯(lián)變壓器在使用中有時需要把繞組串聯(lián)以提高電壓，或把繞組并聯(lián)以增大電流，但必須注意繞組的正確連接，見圖3-2-8(b)、(c)。（a）同名端的表示（b）繞組串聯(lián)（c）繞組并聯(lián)圖3-2-8變壓器繞組的正確連接四、變壓器繞組的極性

方法一：交流法AXax若說明A

與a

或X

與

x

為同極性端。把兩個線圈的任意兩端(X-x)連接,然后在AX

上加一小電壓u

。測量：

若說明A

與x或X

與a是同極性端；結論：3、同名端的測試方法方法二：直流法mA表+_AXaxK+-**AXax+_K設K閉合時

增加。感應電動勢的方向，阻止

的增加。如果當

K

閉合時，mA表正偏，則A－a

為同極性端;如果當K

閉合時，mA表反偏，則A－x

為同極性端結論：3、同名端的測試方法21情境3三相異步電動機的使用及維護如圖（a）所示電路，要想在負載上獲得最大的不失真功率，必須滿足條件RL=Rs，否則就要在信號源和負載之間連接一變壓器來實現(xiàn)，如圖3-2-10（b）。

(a)

（b）圖3-2-10負載與信號源連接電路五、變壓器的阻抗變換22情境3三相異步電動機的使用及維護對于二次繞組：，對于一次繞組：所以：，可見，接入變壓器后，對信號源來說，負載阻抗發(fā)生了變化，變壓器有變換阻抗的功能。

(a)

（b）圖3-2-10負載與信號源連接電路

五、變壓器的阻抗變換23情境3三相異步電動機的使用及維護【例題3-1】如圖a所示，已知擴音機的U=50V，內(nèi)阻Rs=100

，負載為揚聲器，其等效電阻RL=8

，求：（1）負載上得到的功率；（2）如通過阻抗變壓器（變比K=3.5）連接，如圖(b)所示，試求負載上得到的功率。

(a)

（b）圖3-2-10負載與信號源連接電路

五、變壓器的阻抗變換24情境3三相異步電動機的使用及維護【例題3-1】[解]：（1）將負載直接接到信號源上，得到的輸出功率為：

擴音機輸出總功率：

五、變壓器的阻抗變換25情境3三相異步電動機的使用及維護[解]：（2）通過阻抗變壓器連接時：因為變比K=3.5，

所以

結論：接入變壓器，輸出功率提高了很多，因為滿足了電路獲得最大輸出功率的條件。五、變壓器的阻抗變換26情境3三相異步電動機的使用及維護六、變壓器的測試1、什么叫軟磁材料和硬磁材料？各用于何處？2、有一臺電壓為220V/