当前课程知识点：电工技术 > 第11讲 磁路与变压器 > 11.4 变压器的结果与工作原理 > 11.4 Video
下面我们来介绍知识点11.4
变压器的结构与工作原理
我们首先来看一下变压器的定义
变压器是一种根据电磁作用原理
制造的静止的电气设备
是一种将某一电压某一频率的交流电
变换成另一电压同一频率的交流电
它具有变换电压变换电流变换阻抗的作用
我们首先来看一下变压器的分类
根据变压器的铁芯结构
我们一般分为心式和壳式
根据用途的不同
我们可分为电力变压器和特殊变压器
根据电源的相数不同我们可分为单相和三相
各种变压器都有其不同的用途
但是他们的基本作用都
具有改变交流电压改变交流电流变换阻抗
和改变相位等作用
这就是我们刚刚讲的心式变压器它的基本结构
心式变压器的特点是把绕组绕在铁芯柱上面
绕组的装配和绝缘都比较方便
多用于容量较大的变压器
这就是我们讲的壳式变压器
它的特点是具有分支的磁路
铁芯把绕组包围在中间
故不需要再来做变压器外壳
我们下面来介绍一下互感以及互感系数
我们来看这样一个电路在这里有两个线圈
他们的线圈轴线互相重合
我们在线圈1中通以交变电流
这样一来以后在线圈1内部就具有磁通
我们把这样的磁通称为自感磁通
由于线圈2也处在 的磁场当中
线圈2当中也具有磁通我们把它称作互感磁通
这种由于一个线圈电流的磁场是
另一个线圈具有的磁通
我们把它称为互感磁通
从而在线圈2中也要产生电压
我们把这样一个电压称为互感电压
我们把这种由一个线圈的电流的变化
在另一个线圈中
产生感应电压的现象称作互感现象
为了明确起见我们经常
对磁通 感应电压的应用采用双下标来表示
第一个下标表示该物理量所在的线圈边号
第二个下标表示产生的物理量原因的
其它物理量所在线圈中的编号
用来表示线圈1中的电流产生的磁场
穿过线圈2的部分
我们下面来看一下互感系数
线圈1对线圈2的互感
我们定义为这样的一个表达式
线圈2对线圈1的互感
我们有这样一个表达式来表示
那么一般来说线圈1对线圈2的互感
也就等于线圈2对线圈1的互感
为了表示方便以后我们两个线圈间
的互感系数统一用M来表示
在国际单位制中互感单位是亨利
我们也用耦合系数k来表示
两个耦合线圈之间的耦合程度
耦合系数k介于0和1之间
我们下面来介绍一下同名端
由于互感器电压的方向
实际上与线圈的绕向是有关的
这样一来我们用同名端
来反映磁耦合线圈的相对绕向
我们以后再去分析互感电压
就不需要再去考虑线圈的实际绕向
以及它们的相对位置
我们来看下面这个图
这两个线圈当中我们分别
从端纽A和B来引入电流
那么根据右手螺旋定则
他们所产生的磁场方向是一致的
我们就说他们的磁通在互相增强
我们就把A和B定义为同名端
X和Y自然就成为另一组同名端
我们也可以把A和Y
或者B和X之间的关系称为异名端
我们再来看这样一个图
这个图和我们刚刚看到的图
主要的区别是线圈2的绕向不一样
在这个图当中我们如果分别A和Y来通入电流
我们将会看到这时候
他们之间的电流是互相增强的
所以在这个图当中A和Y就是同名端
或者说B和X是另外一组同名端
以后我们在两个线圈端子标记上相同的符号
来表示它们之间是一组同名端
刚刚我们介绍了互感器现象
以及同名端这些知识以后
我们下面来谈一下变压器的结构
变压器首先具有铁芯
这个铁芯常用0.35mm
或者0.5mm的硅钢片来叠成
片间我们涂以绝缘材料
这样的目的我们刚才说明了是减少内部的铁损
我们把和电源相连的绕组称为原边绕组
以后和原边绕组相关的物理量
我们统一加下标1来表示
和负载相连的绕组我们称为副边绕组
和副边绕组相关的物理量
我们常加下标2来表示
我们下面来分析一下变压器的工作原理
首先我们来说明一下变压器的空载运行
所谓的变压器的空载运行
就是让变压器的副边处于开路状态
这时候我们在变压器的原边绕组上通路电源电压
将在变压器的原边绕组上产生电流
进一步的产生磁势
由这个磁势在铁芯内产生主磁通
在周边空气内产生漏磁通
由于主磁通同时和原边绕组
和副边绕组相铰链
所以就在原边绕组和副边绕组内
分别产生了主感电动势
漏磁通这时只与原边绕组相互铰链
在原边绕组内产生了漏感电动势
这就是当我们在变压器的原边绕组上
通路电压以后在变压器内部
所产生的电磁之间的相互转换关系
考虑到电磁感应定律
下面我们对原边绕组来列出吉尔霍夫电压定律
我们将会有这样的一个表达式
忽略漏磁通以及原边绕组电阻的影响
将有这个表达式
我们写成有效值关系表达式
将会得到这样的一个表达式
由于变压器的副边绕组这时候处于开路状态
它的开路电压就等于
由主磁通产生的主感电动势
写成有效值关系表达式
将会得到这样的一个表达式
所以说我们把原边电压和副边电压相比
我们将会得到这个表达式
这个表达式说明原副边电压之比
就等于变压器的原副边匝数之比
我们就把变压器的原副边的线圈匝数之比
称为变压器的变比
变比是变压器的重要参数
一般来说当k>1的时候
我们把这台变压器称为降压变压器
k<1的时候我们把它称为升压变压器
所以在这里我们
得出了一个变压器运行非常重要的结论
变压器的原边电压和副边电压之比
就等于变压器的变比
我们下面来分析一下变压器的有载运行
变压器的有载运行
就是在变压器的副边上我们给他接上负载
接上负载以后那么我们知道
将要在变压器的副边绕组内产生电流
进一步地要产生副边的磁势
那么这时候呢变压器铁芯内的主磁通
将是原边磁势和副边磁势的共同作用
和我们刚才变压器空载运行不相同的是
这个磁通是副边磁势
和原边磁势共同作用所产生的
当然这时候在变压器的副边绕组周围
也会有漏磁通产生
我们对变压器的有载运行我们进行分析
首先不论变压器是有载还是空载
一次绕组上的阻抗压降我们如果忽略不计的话
我们都会有这样的一个表达式
这个表达式说明
当电源电压和频率不变的情况下
铁芯内的主磁通基本上保持不变近乎常数
这个主磁通在空载的时候
是由空载的磁势产生的
在有载的时候是由原边磁势
和副边磁势共同作用产生的
可见铁芯中主磁通的最大值在变压器
空载和有载的时候近乎保持不变
所以有这样的一个表达式
我们把这个表达式称为磁势平衡式
磁势平衡式表示变压器副边绕组接上负载后
原边电流将从空载电流变为i1
此时的磁势将有两个作用
一个是提供主磁通的磁势
另一个用于补偿副边磁势
也就是说我们将会得到这样一个表达式
由于空载电流可以忽略不计
这样一来我们可以得到这样一个表达式
我们进一步地把这个表达式
写成他的有效值表达式
将会得到这样一个表达式
进一步的我们就写成这个表达式
这个表达是告诉我们
原边电流和副边电流的关系与线圈匝数成反比
下面我们来谈一下变压器的阻抗变换作用
这是变压器的图形符号
那我们在变压器的副边接上阻抗以后
我们将会得到在原边上等效阻抗的模
将会使变压器副边阻抗模的变比的平方倍
-1.1 电路变量及方向
--作业
-1.2 基尔霍夫定律
--作业
-1.3 电路元件
--作业
-1.4 两种电源的等效互换
--作业
-1.5 支路电流法
--作业
-1.6 节点电位法
--作业
-2.1 叠加定理
--作业
-2.2 等效电源定理之戴维宁定理
--作业
-2.3 等效电源定理之诺顿定理
--作业
-2.4 含受控源电路的分析方法
--作业
-3.1 SPICE电路文件
-第3讲 电路仿真软件SPICE--3.1 SPICE电路文件
-3.2 元件语句
-第3讲 电路仿真软件SPICE--3.2 元件语句
-3.3 直流分析与输出语句
-第3讲 电路仿真软件SPICE--3.3 直流分析与输出语句
-3.4 子电路与模型语句
-3.5 Aim-spice使用方法
-4.1 正弦交流电路的概念
-第4讲 正弦交流电路基础--4.1 正弦交流电路的概念
-4.2 正弦量的相量表示法
-第4讲 正弦交流电路基础--4.2 正弦量的相量表示法
-4.3 纯电阻交流电路
-第4讲 正弦交流电路基础--4.3 纯电阻交流电路
-4.4 纯电感交流电路
-第4讲 正弦交流电路基础--4.4 纯电感交流电路
-4.5 纯电容交流电路
-第4讲 正弦交流电路基础--4.5 纯电容交流电路
-5.1 RLC串联的交流电路
-第5讲 正弦交流电路的分析方法--5.1RLC串联的交流电路
-5.2 交流电路的一般分析方法
-第5讲正弦交流电路的分析方法--5.2交流电路的一般分析方法
-5.3 功率因数的提高
-第5讲 正弦交流电路的分析方法--5.3 功率因数的提高
-5.4正弦信号源与.tran分析语句
-第5讲--5.4正弦信号源与.tran分析语句
-6.1 串联谐振
--作业
-6.2 并联谐振
--作业
-6.3 电路的频率特性
--作业
-6.4 ac交流扫描分析语句及其应用
--作业
-6.5 RLC电路的串联谐振实验
--6.5Video
-7.1 三相交流电源
-第7讲 三相交流电路--7.1 三相交流电源
-7.2 负载星形连接的三相电路分析
-第7讲 三相交流电路--7.2 负载星形连接的三相电路分析
-7.3 负载三角形连接的三相电路分析
-第7讲 三相交流电路--7.3 负载三角形连接的三相电路分析
-7.4 三相电路功率
-第7讲 三相交流电路--7.4 三相电路功率
-7.5 安全用电常识
-7.6 用SPICE分析三相电路
-第7讲 三相交流电路--7.6 用SPICE分析三相电路
-7.7 三相电路实验
--Video
-8.1 非正弦周期交流信号的分解
--作业
-8.2 非正弦周期交流电路的分析计算
--作业
-8.3 有效值和平均功率
--作业
-8.4 用Spice分析非正弦交流电路
--作业
-9.1 换路定理与初始值的确定
--作业
-9.2 过渡过程的经典分析方法
-第9讲 电路的过渡过程之一--9.2 过渡过程的经典分析方法
-9.3过渡过程的三要素分析法
-第9讲 电路的过渡过程之一--9.3过渡过程的三要素分析法
-9.4 过渡过程的叠加分析方法
-第9讲 电路的过渡过程之一--9.4 过渡过程的叠加分析方法
-10.1 微分电路、积分电路与脉冲激励下的RC电路
-第10讲--10.1微分电路、积分电路与脉冲激励下的RC电路
-10.2 含有多个储能元件的一阶电路
-第10讲--10.2含有多个储能元件的一阶电路
-10.4 用Spice分析电路的过渡过程
-第10讲 --10.4 用Spice分析电路的过渡过程
-10.5 RC电路的过渡过程
--Video
-11.1 磁场的物理量与磁性材料
-第11讲 磁路与变压器--11.1 磁场的物理量与磁性材料
-11.2 安培环路定律和磁路的欧姆定律
-第11讲磁路与变压器--11.2安培环路定律和磁路的欧姆定律
-11.3 交流铁芯线圈
-第11讲 磁路与变压器--11.3 交流铁芯线圈
-11.4 变压器的结果与工作原理
-第11讲 磁路与变压器--11.4 变压器的结果与工作原理
-11.5 变压器的额定值及特殊变压器
-第11讲 磁路与变压器--11.5变压器的额定值及特殊变压器
-11.6 用SPICE分析变压器电路
-第11讲 磁路与变压器--11.6用SPICE分析变压器电路
-12.1 Multisim主要窗口组件
-第12讲--12.1 Multisim主要窗口组件
-12.2 电路图的编辑与测试
-第12讲 --12.2电路图的编辑与测试
-12.3 元件库
--12.3
-第12讲 电路仿真软件Multisim--12.3 元件库
-12.4 测试仪表
-第12讲 电路仿真软件Multisim--12.4 测试仪表
-12.5 Multisim的分析功能
-第12讲 --12.5 Multisim的分析功能
-12.6 用Multisim分析电路举例
-13.1 预备知识
-第13讲 电动机--13.1 预备知识
-13.2 异步电动机的转动原理
-第13讲 电动机--13.2 异步电动机的转动原理
-13.3 三相异步电动机的结构和工作原理
--作业
-13.4 三相异步电动机的机械特性
-第13讲 电动机--13.4 三相异步电动机的机械特性
-13.5 三相异步电动机的使用
-第13讲 电动机--13.5 三相异步电动机的使用
-13.6 单相异步电动机简介
-14.1 常用低压电器
-14.2 电动机的启-保-停控制及电机的保护
--作业
-14.3 基本控制环节
--作业
-14.4 综合举例
--Video
-14.5 继电器-接触器控制系统实验
--Video
-15.1 可编程控制器的组成与工作原理
--作业
-15.2 S7-200 PLC程序设计基础
--作业
-15.3 位逻辑指令
--作业
-15.4 定时器指令与计数器指令
--作业
--第十五讲讲义
-16.1 小型PLC控制系统的设计方法
-第16讲--16.1小型PLC控制系统的设计方法
-16.2 顺序功能图
-第16讲 可编程控制器之二--16.2 顺序功能图
-16.3 利用顺序控制继电器（SCR）编写程序
-第16讲--16.3 利用顺序控制继电器（SCR）编写程序
-16.4 Step7-Microwin的窗口组成
-16.5 Step7-Microwin使用举例
-期末考试--电工技术期末考试
