文档介绍：第十一章变压器和交流电动机
、电流变换和阻抗变换的关系,做相应的计算。
。
、反转、调速、制动的操作。
。
。
、反转、调速和制动的方法。
序号
内容
学时
1
第一节变压器的构造
1
2
第二节变压器的工作原理
2
3
第三节变压器的功率和效率
1
4
第四节常用变压器
1
5
第五节变压器的额定值和检验
1
6
实验单相变压器
2
7
第六节三相异步电动机
2
8
第七节三相异步电动机的控制
1
9
第八节单相异步电动机
1
10
本章小结与习题
2
11
本章总学时
14
第一节变压器的构造
图11-1 变压器的符号
一、变压器的用途和种类
变压器是利用互感原理工作的电磁装置,它的符号如图11-1
所示,T是它的文字符号。
:变压器除可变换电压外,还可变换电流、变换阻抗、改变相位。
:按照使用的场合,变压器有电力变压器、整流变压器、调压变压器输入、输出变压器等。
二、变压器的基本构造
变压器主要由铁心和线圈两部分构成。
铁心是变压器的磁路通道,是用磁导率较高且相互绝缘的硅钢片制成,以便减少涡流和磁滞损耗。按其构造形式可分为心式和壳式两种,如图11-2(a)、(b)所示。
图11-2 心式和壳式变压器
线圈是变压器的电路部分,是用漆色线、沙包线或丝包线绕成。其中和电源相连的线
圈叫原线圈(初级绕组),和负载相连的线圈叫副线圈(次级绕组)。
变压器的工作原理
一、变压器的工作原理
变压器是按电磁感应原理工作的,原线圈接在交流电源上,在铁心中产生交变磁通,从而在原、副线圈产生感应电动势,如图11-3所示。
原线圈接上交流电压,铁心中产生的交变磁通同时通过原、副线圈,原、副线圈中交变的磁通可视为相同。
设原线圈匝数为N1,副线圈匝数为N2,磁通为F ,感应电动势为
图11-3 变压器空载运行原理图
由此得
忽略线圈内阻得
上式中K称为变压比。由此可见:变压器原副线圈的端电压之比等于匝数比。
如果N1 < N2,K < 1,电压上升,称为升压变压器。
如果N1 > N2,K >1,电压下降,称为降压变压器。
根据能量守恒定律,变压器输出功率与从电网中获得功率相等,即P1 = P2,由交流电功率的公式可得
U1I1 cosj1= U2I2 cosj2
式中cosj1——原线圈电路的功率因数;
cosj2——副线圈电路的功率因数。
j1,j2相差很小,可认为相等,因此得到
U1I1 = U2I2
可见,变压器工作时原、副线圈的电流跟线圈的匝数成反比。高压线圈通过的电流小,用较细的导线绕制;低压线圈通过的电流大,用较粗的导线绕制。这是在外观上区别变压器高、低压饶组的方法。
设变压器初级输入阻抗为|Z1|,次级负载阻抗为|Z2|,则
将代入,得
因为
所以
可见,次级接上负载|Z2|时,相当于电源接上阻抗为K2|Z2|的负载。变压器的这种阻抗变换特性,在电子线路中常用来实现阻抗匹配和信号源内阻相等,使负载上获得最大功率。
【例11-1】有一电压比为220/110 V的降压变压器,如果次级接上55 W 的电阻,求变压器初级的输入阻抗。
解1:次级电流
初级电流
输入阻抗
解2:变压比
输入阻抗
【例11-2】有一信号源的电动势为1V,内阻为600 W,负载电阻为150 W。欲使负载获得最大功率,必须在信号源和负载之间接一匹配变压器,使变压器的输入电阻等于信号源的内阻,如图11-4所示。问:变压器变压比,初、次级电流各为多少?
图11-5 变压器外特性曲线
图11-4 例11-2图
解:负载电阻 R2 = 150 W,变压器的输入电阻R1 = R0 = 600 W,则变比应为
初、次级电流分别为
二、变压器的外特性和电压变化率
变压器外特性就是当变压器的初级电压U1和负载的功率因数都一定时,次级电压U2
随次级电流I2变化的关系,如图11-5所示。
由变压器外特性曲线图可见:
I2 = 0时,U2 = U2N。
(2) 当负载为电阻性和电感性时,随着I2的增大,U2逐渐下降。在相同的负载电流情况下,U2的下降程度与功率因数cosj 有关。
(3) 当负载为电容性负载时,随着功率因数cosj 的降低,曲线上升。所以,在供电系统中,常常在电感性负载两端并联一定容量的电容器,以提高负载的功率因数c