最新变压器的分类、基本结构及工作原理
变压器的工作原理_分类及结构
三.相量图
根据变压器得“T”形等效电路，可画出相应得相量图
四.近似等值电路
1. Γ 字型等效电路
第三章
变压器
• 第一节 变压器的工作原理 分类及结构
第一节 变压器的工作原理 分类 及结构
一.变压器的工作原理 • 变压器---利用电磁感应原理，从一个电路向 另一个电路传递电能或传输信号的一种电器 • 是电力系统中生产，输送，分配和使用电能的 重要装置。 • 也是电力拖动系统和自动控制系统中 ，电能传 递或作为信号传输的重要元件
列出一次、二次绕组的电动势平衡方程式 u1 = i0r1+(-e1s)+(-e1) = i0r1+ N1dF1s/dt + N1dFm/dt u20 = e2 = - N2 dFm/dt
(一) 感应电动势与主磁通
1.变压器感应电势 1)主磁通 • 若 u1 随时间按正弦规律变化，则 Øm 也按正弦规律变 化，设 则对 e1 有： • e1(t) = -N1 dFm/dt = -wN1Fm cos wt = wN1Fm sin(wt-90°) = E1m sin(wt-90°) • 而对 e2 有： • e2(t) = -N2 dFm/dt = -wN2Fm cos wt = wN2Fm sin(wt-90°) = E2m sin(wt-90°) 所以 e1 和 e2 也按正弦规律变化
• 变压器空载运行时，电动势平衡方程式如下：
• 由主磁通产生的电势 E1 与产生主磁通的励磁电流 Im 之间存 在关系，可以直接用参数形式来表示。
变压器结构简介与工作原理
变压器结构简介与工作原理一、变压器结构简介变压器是一种用来改变交流电压的电气设备，由于其结构简单、使用方便以及功率传输效率高等优点，被广泛应用于电力系统、工业生产和家庭用电等领域。
下面将详细介绍变压器的结构。
1. 主要构件(1) 铁心：变压器的铁心是由硅钢片叠压而成，用于提供磁路，减小磁阻，提高磁通的传导效率。
(2) 绕组：变压器的绕组是由导线绕制而成，分为高压绕组和低压绕组。
高压绕组用于接收高电压输入，低压绕组用于输出降压后的电压。
(3) 绝缘材料：绝缘材料用于隔离绕组和铁心，防止电流短路和漏电。
(4) 冷却系统：变压器中会产生一定的热量，为了保证变压器的正常运行，需要采用冷却系统进行散热，常见的冷却方式有自然冷却和强制冷却。
2. 结构类型根据变压器的用途和结构特点，可以分为多种类型，常见的有：(1) 功率变压器：用于电力系统中的电压变换和功率传输。
(2) 隔离变压器：用于隔离高压和低压电路，保护人身安全。
(3) 自耦变压器：通过共享一部份绕组来实现电压变换。
(4) 调压变压器：用于调节电压，保持输出电压的稳定性。
二、变压器工作原理变压器的工作原理是基于电磁感应的原理，通过变换磁场的方式来改变电压。
下面将详细介绍变压器的工作原理。
1. 电磁感应根据法拉第电磁感应定律，当磁通量发生变化时，会在导体中产生感应电动势。
变压器利用这一原理，通过交变电流在绕组中产生交变磁场，从而在另一绕组中诱导出相应的电动势。
2. 工作过程(1) 高压绕组：当高压绕组接通交流电源时，高压绕组中的电流会产生交变磁场，磁场的变化会通过铁心传导到低压绕组。
(2) 磁感应耦合：由于铁心的导磁性，磁场会在铁心中形成闭合磁路，从而将磁感应耦合到低压绕组。
(3) 低压绕组：低压绕组中的电流受到磁感应的影响，产生相应的感应电动势，输出降压后的电压。
3. 变压比变压器的变压比是指高压绕组与低压绕组的匝数之比。
根据电磁感应定律，变压比等于高压绕组与低压绕组的电压之比，即：变压比 = 高压绕组匝数 / 低压绕组匝数通过调整绕组的匝数比例，可以实现不同的电压变换。
变压器结构简介与工作原理
变压器结构简介与工作原理引言：变压器是电力系统中常见的重要设备，它通过改变交流电的电压大小，实现电能的传输和分配。
本文将介绍变压器的结构和工作原理。
一、变压器的结构1.1 主要组成部分- 核心：变压器的核心由铁芯和绕组构成。
铁芯通常由硅钢片叠压而成，以减小磁滞损耗和铁损耗。
绕组则由两个或多个绕组线圈组成，分别称为初级绕组和次级绕组。
- 外壳：变压器的外壳通常由绝缘材料制成，用于保护内部的绕组和核心，同时也提供绝缘和安全防护。
- 冷却系统：变压器通常需要冷却系统来控制温度，以确保其正常运行。
常见的冷却系统包括自然冷却和强制冷却。
1.2 结构类型- 干式变压器：干式变压器的绕组和铁芯都是在干燥的环境中运行，不需要油作为绝缘介质。
它具有结构简单、维护方便等优点，广泛应用于城市建筑、商业中心等场所。
- 油浸式变压器：油浸式变压器的绕组和铁芯都被浸泡在绝缘油中，以提供更好的绝缘性能和散热效果。
它通常用于大型电力系统和工业领域。
二、变压器的工作原理2.1 电磁感应原理- 变压器的工作基于电磁感应原理。
当交流电通过初级绕组时，产生的磁场会穿过铁芯并感应次级绕组中的电流，从而实现能量的传输。
2.2 变压器的变比- 变压器的变比是指初级绕组和次级绕组的匝数比。
根据变比的不同，变压器可以实现升压、降压或维持电压不变。
2.3 能量传输和损耗- 变压器通过电磁感应将电能从初级绕组传输到次级绕组，实现电压的变换。
在能量传输过程中，会有一定的电阻损耗和磁滞损耗，需要通过冷却系统来控制温度并确保变压器的安全运行。
三、变压器的应用领域3.1 电力系统- 变压器在电力系统中起到关键作用，用于输电和配电。
它将发电厂产生的高电压电能升压后输送到输电线路，再经过变电站降压分配给用户。
3.2 工业领域- 变压器在工业领域中广泛应用，用于供电、电机启动、电炉加热等。
它可以根据不同设备的电压要求，提供合适的电能供应。
3.3 交通运输- 变压器也被用于交通运输领域，如电动列车、电动汽车等，用于变换电能的电压和频率，以满足不同设备的需求。
变压器工作原理、结构,变压器分类、变压器主要特征、变压器用途
变压器详解一、变压器的结构及相关原理1.变压器的结构：变压器由线圈绕组（浸漆铜线），铁芯(硅钢片)，阻燃骨架等组成。
一般而言，变压器还有一个壳，主要用来起屏蔽和固定作用。
一般的变压器具有一个初级绕组，一个或多个次级绕组，线圈绕在铁芯上，给初级绕组加上交流电，由于电磁感应的原理，在次级绕组上则有电压输出。
2.变压器的相关原理：给变压器初级绕组加上交流电后，在次级绕组周围则产生交变的磁场。
初级绕组通电后产生的磁力线绝大部分由铁芯构成回路（铁芯的磁阻远小于空气的磁阻）。
次级绕组绕在铁芯上，这样它的线圈切割磁力线而产生感应电动势，结果在次级绕组两端有电压输出。
无论在铁芯上绕几个次级绕组，次级绕组上都会切割磁力线而产生感应电动势。
二.变压器的类别1.按功能分：包括开关变压器，升压变压器，降压变压器和隔离变压器等。
2.按装配方式分：包括插针式变压器，嵌入式变压器，有外壳固定式变压器等。
三 .变压器常用参数及表示方法n--------变压器的匝比N2------次级绕组的匝数（匝数：绕组的圈数）N1------初级绕组的匝数U2------次级绕组的输出电压U1-----初级绕组的输入电压I2------次级绕组的输出电流I1------初级绕组的输入电流P1-----初级输入功率P2-----次级输出功率Z2-----变压器的负载阻抗Z1-----变压器的初级输入阻抗τ-----放电时间常数T------电源周期 T=1/ff-----电源频率f=1/TR-----从电流流入的方向看进去的等价负载阻抗UR----等价于负载阻抗的IR-----等价负载阻抗R的输入电流Ui-----稳压器的输入电压Uo----稳压器的输出电压四、变压器的用途变压器是用在连接外接电源及用电器之间的一种电器，做电源使用。
一般的电子电路及电子设备都要用到变压器。
我们美的通过降压变压器提供的交流电源；经过整流—>滤波—>稳压的后滤去其不稳定的脉冲干扰成分，提供一种稳定的直流电压，使电子电路与设备之间保持正常的工作和运行。
变压器结构简介与工作原理
变压器结构简介与工作原理一、变压器结构简介变压器是一种用于改变交流电压的电气设备，它通过电磁感应原理将电能从一个电路传输到另一个电路，同时改变电压大小。
变压器的结构主要包括铁心、线圈和外壳。
1. 铁心：变压器的铁心通常由硅钢片叠压而成。
硅钢片具有较高的电阻和磁导率，能有效地减少铁心中的涡流损耗和磁滞损耗。
铁心的形状通常为矩形或环形，以提高磁路的效率。
2. 线圈：变压器的线圈分为初级线圈和次级线圈。
初级线圈通常由较粗的导线绕制而成，连接到电源端，用于输入电能。
次级线圈则由较细的导线绕制而成，连接到负载端，用于输出电能。
线圈之间通过铁心的磁场耦合起到传输电能的作用。
3. 外壳：变压器的外壳主要用于保护内部的线圈和铁心，并提供绝缘和散热功能。
外壳通常由绝缘材料或金属材料制成，以防止电击和保护内部元件。
二、变压器工作原理变压器的工作原理基于电磁感应现象，根据法拉第电磁感应定律，当交流电通过初级线圈时，会在铁心中产生一个变化的磁场。
这个磁场会通过铁心传递到次级线圈中，从而在次级线圈中产生感应电动势。
根据楞次定律，感应电动势的方向与磁场变化的方向相反，因此次级线圈中的感应电动势会导致电流的流动。
根据欧姆定律，当电流通过次级线圈时，会产生一个电压，这个电压可以用于驱动负载。
变压器的工作原理可以通过以下几个步骤来描述：1. 当交流电通过初级线圈时，电流的变化会在铁心中产生一个变化的磁场。
2. 这个磁场会通过铁心传递到次级线圈中，从而在次级线圈中产生感应电动势。
3. 感应电动势的方向与磁场变化的方向相反，导致次级线圈中的电流流动。
4. 当电流通过次级线圈时，会产生一个电压，这个电压可以用于驱动负载。
变压器通过改变线圈的匝数比例，可以实现输入电压和输出电压之间的变换。
根据变压器的匝数比例，可以分为升压变压器和降压变压器。
当次级线圈的匝数大于初级线圈的匝数时，输出电压会升高；当次级线圈的匝数小于初级线圈的匝数时，输出电压会降低。
变压器结构、工作原理和功能
变压器结构、工作原理和功能标题：变压器结构、工作原理和功能引言概述：变压器是电力系统中常见的电气设备，它通过改变交流电的电压大小，实现电能的传输和分配。
本文将详细介绍变压器的结构、工作原理和功能。
一、变压器的结构1.1 主要构件：变压器主要由铁芯、绕组和外壳组成。
1.2 铁芯：铁芯是变压器的核心部件，通常由硅钢片叠压而成，具有良好的导磁性能和低损耗特性。
1.3 绕组：绕组是变压器的导电部件，分为高压绕组和低压绕组，通过绕制在铁芯上实现电能的传输。
二、变压器的工作原理2.1 磁感应定律：变压器的工作原理基于法拉第电磁感应定律，当通过主绕组的交流电流变化时，会在铁芯中产生交变磁场。
2.2 互感定律：根据互感定律，当磁场通过铁芯时，会感应出次级绕组中的电动势，从而实现电能的传输和变压。
2.3 工作频率：变压器的工作频率通常为50Hz或者60Hz，这是因为交流电力系统的标准频率为这两个值。
三、变压器的功能3.1 电压变换：变压器可以将高电压变换为低电压，或者将低电压变换为高电压，以满足不同电气设备的需求。
3.2 电能传输：变压器通过电能的传输，将发电厂产生的高压电能传输到用户终端，实现电力供应。
3.3 电力分配：变压器在电力系统中起到电力分配的作用，将电能分配到不同的用电设备，以满足各个区域的用电需求。
四、变压器的类型4.1 功率变压器：用于大功率电能传输和分配，常见于电力系统中的变电站。
4.2 隔离变压器：用于隔离电力系统中的高压和低压，以保证安全和稳定的电力供应。
4.3 自耦变压器：自耦变压器是一种特殊类型的变压器，主绕组和次级绕组共用一部份线圈，常见于电子设备中。
五、变压器的应用领域5.1 发电厂：变压器用于将发机电产生的高压电能变换为输送到电网的中压或者低压电能。
5.2 工业领域：变压器用于工业设备的电能供应，满足不同设备对电压的要求。
5.3 住宅和商业建造：变压器用于将电网的中压或者低压电能变换为适合住宅和商业建造用电设备的电压。
变压器结构简介与工作原理
变压器结构简介与工作原理标题：变压器结构简介与工作原理引言概述：变压器是电力系统中常见的电气设备，用于改变电压的大小，实现电能的传输和分配。
了解变压器的结构和工作原理对于电力系统的设计和运行至关重要。
本文将介绍变压器的结构和工作原理，帮助读者更好地理解这一重要设备。
一、变压器的结构1.1 主要由铁芯和线圈组成变压器的主要结构包括铁芯和线圈。
铁芯由硅钢片叠压而成，用于传导磁场。
线圈分为初级线圈和次级线圈，通过电流在线圈中产生磁场。
1.2 绝缘层变压器的线圈之间和线圈与铁芯之间都需要绝缘层来防止电路短路和绝缘击穿。
绝缘层通常采用绝缘纸、绝缘漆等材料。
1.3 外壳和冷却系统变压器通常有外壳来保护内部结构，外壳通常由金属材料制成。
变压器还配备有冷却系统，如风扇或油冷却系统，用于散热。
二、变压器的工作原理2.1 电磁感应原理当变压器的初级线圈通电时，产生的磁场会感应次级线圈中的电动势，从而产生电流。
这是基于电磁感应原理的工作原理。
2.2 变压器的转比变压器的转比是初级线圈匝数与次级线圈匝数的比值。
根据转比的不同，变压器可以实现升压、降压或绝缘功能。
2.3 能量传输变压器通过磁场的感应实现能量的传输，将电能从一端传输到另一端。
这样可以实现电力系统中电压的调节和分配。
三、变压器的分类3.1 按用途分类变压器可以按用途分为配电变压器、整流变压器、隔离变压器等，用途不同结构也会有所不同。
3.2 按冷却方式分类变压器可以按冷却方式分为油浸式变压器、干式变压器等，不同的冷却方式适用于不同的环境和功率等级。
3.3 按结构分类变压器可以按结构分为壳式变压器、环氧树脂浇铸变压器等，不同结构适用于不同的安装场所和环境要求。
四、变压器的应用领域4.1 电力系统变压器在电力系统中起到核心作用，用于升压、降压、分配和传输电能，保障电力系统的正常运行。
4.2 工业领域变压器在工业领域中用于控制电压、调节电流，为各种设备提供合适的电源。
变压器结构简介与工作原理
变压器结构简介与工作原理一、变压器结构简介变压器是一种用来改变交流电压的电气设备，它由磁性材料和绕组组成。
常见的变压器结构主要包括铁芯、一次绕组、二次绕组和绝缘材料。
1. 铁芯：铁芯是变压器的主要结构部分，通常由硅钢片叠压而成。
它的作用是提供一个低磁阻的磁路，使磁场能够有效地传递。
2. 一次绕组：一次绕组是变压器中与输入电源相连的绕组，也称为原边绕组。
它通常由导电材料（如铜线）绕制而成，用于接收输入电源的电能。
3. 二次绕组：二次绕组是变压器中与负载设备相连的绕组，也称为副边绕组。
它的作用是将输入电能转换为适合负载设备使用的电能。
4. 绝缘材料：绝缘材料用于隔离和保护变压器的各个部分，防止电流泄漏和短路等故障发生。
常见的绝缘材料包括绝缘纸、绝缘漆和绝缘胶带等。
二、变压器工作原理变压器的工作原理基于电磁感应定律，即当变化的电流通过绕组时，会在铁芯中产生磁场，从而诱导出相应的电压。
1. 基本原理：变压器的基本原理是利用交流电的变化来产生磁场，进而诱导出电压。
当输入电源的交流电流通过一次绕组时，会在铁芯中产生磁场。
这个磁场会穿过二次绕组，从而在二次绕组中诱导出电压。
2. 变压器方程式：变压器的工作可以通过变压器方程式来描述。
根据变压器方程式，输入电压与输出电压之间的关系可以表示为：V1/N1 = V2/N2，其中V1和V2分别表示输入电压和输出电压，N1和N2分别表示一次绕组和二次绕组的匝数。
3. 变压器的步骤：变压器的工作包括以下几个步骤：a. 输入电源通过一次绕组，产生磁场；b. 磁场穿过铁芯，诱导出二次绕组中的电压；c. 输出电压通过二次绕组传递给负载设备。
4. 变压器的应用：由于变压器可以改变电压的大小，因此广泛应用于电力系统、工业生产和家庭用电等领域。
它可以将高电压输送到远距离，并在终端降低电压以供各种设备使用。
总结：变压器是一种用来改变交流电压的电气设备，由铁芯、一次绕组、二次绕组和绝缘材料等部分组成。
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8.1.3变压器的工作原理
最简单的变压器是由一个闭合的铁心和绕在铁心上的两个匝数不等 的绕组组成，如图 所示。虽然一次、二次绕 组在电路上是相互分开 的，但二者却处在同一磁路上。本节通过对变压器的空载运行和有 载运行来分析变压器的变换电压、变换电流和变换阻抗的原理。
图8-2 变压器的原理图 1．变压器的空载运行和电压变换
容量： SNU1NI1N
变压器功 率因数
输出功率： P2U2I2cos
原边输入功率：
P1
P2
容量 SN 输出功率 P2
效率
原边输入功率 P1 输出功率 P2
8.5.2 变压器绕组的极性 同极性端(同名端)
当电流流入两个线圈(或流出）时，若产生的磁通 方向相同，则两个流入端称为同极性端（同名端）。或 者说，当铁芯中磁通变化（增大或减小）时，在两线圈 中产生的感应电动势极性相同的两端为同极性端。
*
2 4
N
Φ m
U220
4.44f 2N
220V：联结 2 －3 110V：联结 1 －3，2 －4
Φ m
U220
4.44f 2N
i10 1
*
1,3
3
U 110
*
2
2,4
励磁
i1'0NΦm
4
Φ U 11 04.4f4(N) m
Φ m
U110
4.44f N
说明：两种接法下Φ 不变， 所以果两绕组的极性端接错，结果如何？
答：有可能烧毁变压器
i
1 10 *
U 220
3
N
*
2
N
4
’
原因： 两个线圈中的磁通抵消
感应电势 e0
u1 i1R1e1
变压器的分类、基本结构及 工作原理
8.1 变压器的分类、基本结构及工作原理 8.1.1 变压器的分类
按用途可分为：电力变压器（又可分为升压变压器、降压变压器、 配电变压器等）、仪用变压器（电流、电压互感器等）、试验用变 压器、整流变压器等。
按绕组数目可分为：双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压 器（一般用于特种用途）及自耦变压器。 按相数可分为单相变压器、三相变压器、多相变压器。
A*
A*
X
X
a* x
a x*
线圈的接法 电器使用时两种电压（220V/110V）的切换：
1
*
3
*
2
4
220V： 联结 2 －3
110V： 联结 1 －3，2 －4
两种接法下线圈工作情况的分析
220V：联结 2 －3
i
1 10 *
励磁 i102N Φm
3
N
U22 04.4f4(2N)Φm
U 220
电焊变压器的外特性 电焊变压器的原理示意图
5．三相变压器
三相变压器结构原理图 注意：三相变压器的电压比是指初级额定相电压与次级额定相电压 之比值，而不是额定线电压的比值。可以将三台单相变压器按三相 电路联接，其作用与三相变压器相同。三相变压器中的每一相，工 作情况相当于一个单相变压器。因此，单相变压器的工作原理、基 本方程式和运行特性都完全适用于三相变压器。
解
k N 1 600 20 N 2 30 Z 1 k 2 Z L 20 2 16 6400
改接成 Z L 4 扬声器后 k '2 6400 4 1600 ，则 k ' 40
所以： N 2 N 1 k ' 600 40 15 匝
8.2 变压器的运行特性
图8-3 变压器的外特性曲线 1．电压变化率
按冷却方式的不同，可分为干式变压器、油浸自冷变压器、 油浸风冷变压器、油浸水冷变压器、强迫油循环风冷变压器、 强迫油循环水冷变压器等。
按线圈导线使用材质的不同，分为铝线变压器、铜线变压器。
按调压方式可分为无励磁调压变压器、有载调压变压器。
8.1.2 变压器的基本结构
图8-1 变压器的构造
a）心式
b）壳式
U%U20U2N10% 0 U20
例2 一单相变压器，额定容量为50KVA，额定电压为 1000/230V，当该变压器向R＝0.83Ω、XL=0.618Ω的负 载供电时，正好满载，试求变压器一、二次绕组的额定 电流和电压变化率。
解
一次绕组的I1N 额 U S定 1N N 电 51001流 003050A 二次绕组的I2N 额 U S定 2NN 电 520流 1300321.47A
又| ZL | R2 XL2 0.832 0.6182 1.03
U2 I2N| ZL |217.41.03223.9V
故电压的变U化%率U20-U2 10% 0 23022.39100%2.6%
U2
230
2. 变压器的损耗与效率
＝P2
P2
P1 P2PCuPFe
变压器的效率一般都较高，大多数在95％以上，大型变压器效率可达99％以上。 在一般电力变压器中，当负载为额定负载的50％一75％时，效率达到最大值。
原边有两个相同绕组的电源变压器（220 / 110）， 使用中应注意的问题：
问题1：在110V 情况下，如果只用一个绕组（N），行不行？ 答：不行（两绕组必须并绕）
1 i220
3* N
i
110 1,3
U 220
N
2* N
2,4 4
若两种接法铁芯中的磁通相等，则：
i2202N i110N
i220
i110
2.3 变压器的应用 1．自耦变压器
自耦变压器原理图
调压器的外形和电路
2．电流互感器
电流互感器的原理图 测流钳的原理图 为了安全起见，电流互感器的铁心及二次绕组的一端应该 接地。
3．电压互感器
电压互感器的原理图
4．电焊变压器
电焊变压器从结构上讲是一台特殊的降压变压器，是交流电焊机的 主要组成部分。
dΦ
dΦ
e1N 1dt; e2N 2dt
eσ
NdΦσ dt
U1 E1 N1 K U20 E2 N2
2．变压器的负载运行和电流变换 I1 U2 N2 1 I2 U1 N1 k
3．阻抗变换
Z1
U1 I1
kI2U k2 k2U I22
k2Z
例 1 已知某收音机输出变压器的一次侧匝数为600，二 次侧匝数为30，一次侧原接有16Ω的扬声器，现要改接 成4 Ω扬声器，求N2应改为多少？
8.5 变压器使用中的问题
8.5.1 变压器的额定值
• 额定电压 U1N 、U2N
变压器副边开路（空载）时，原、副边绕组允 许的电压值。
• 额定电流 I1N I2N
变压器满载运行时，原、副边绕组允许的电流值。
• 额定容量 S N
传送功率的最大能力。
SNU 1N I1NU 2N I2N（理想）
注意：变压器几个功率的关系