电工学讲义 第四章 变压器.ppt

【变压器的基本原理与功能】 变压器是一种关键的电气设备，其主要功能是改变电压，从而在电力传输和电子线路中起到至关重要的作用。在电力系统中，变压器被用来进行电压的提升或降低，以实现高效、安全的电能传输。例如，发电厂通常将电能以高压形式（如10.5kV）输送到电网，然后通过升压变压器将其提升到更高电压（如220kV），以减少传输过程中的能量损耗。在接近用户端，电压会被降压变压器降至适合家庭和工业使用的电压（如380/220V）。这一过程不仅可以节省能源，还能确保用电安全。 【变压器的结构与组成】 变压器主要由两部分构成：磁路和电路。磁路由高导磁率的硅钢片组成，这些片材通常厚度为0.35mm或0.5mm，叠放在一起形成铁心。电路部分包括一次绕组（原边）和二次绕组（副边）。一次绕组连接到电源，二次绕组则提供输出电压。在磁通的作用下，两个绕组之间发生电磁耦合，使得能量得以传递。 【变压器的分类】 根据不同的应用和设计特点，变压器可以分为以下几类： 1. **按用途分**： - **电力变压器**：用于输配电系统的电压转换。 - **仪用变压器**：用于测量和保护设备。 - **整流变压器**：用于整流电路，将交流电转换为直流电。 2. **按相数分**： - **三相变压器**：处理三相交流电。 - **单相变压器**：处理单相交流电。 3. **按制造方式分**： - **壳式变压器**：铁心包围绕组。 - **心式变压器**：绕组包围铁心。 【变压器的工作原理与特性】 变压器的工作基于电磁感应定律，其电压关系可由公式U1 / U2=N1 / N2=K（K为变比）表示，电流关系I1 / I2=N2 / N1=1 / K。这意味着原边和副边的电压比等于各自绕组的匝数比，而电流比则等于匝数的反比。 变压器还具有阻抗变换的特性。当负载Z接入变压器副边时，对原边电源而言，整个系统等效于一个阻抗Z'，且Z' = K^2 * Z。这种特性在电子线路中用于实现阻抗匹配，确保电路稳定运行并优化功率传输，如在收音机扬声器的例子中，通过变压器可以将扬声器的阻抗与放大器匹配，从而提高功率输出。 【自耦变压器与普通变压器的区别】 自耦变压器与普通变压器不同之处在于，它的一次绕组和二次绕组之间不仅有磁联系，还有电联系。这意味着原副边之间存在直接的电能传递，而不是完全依赖电磁感应。自耦变压器的电压和电流关系同样遵循U1 / U2=N1 / N2=K，但要注意，由于自耦特性，如果一次和二次侧的绕组接反，可能会导致电流急剧增大，损坏变压器。 总结来说，变压器在电力系统和电子工程中扮演着不可或缺的角色，通过改变电压来适应不同的应用需求，并通过阻抗匹配确保系统的稳定性和效率。正确理解和运用变压器的各种特性和工作原理，对于电力和电子领域的实践至关重要。