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解析变压器工作原理、原副边电压计算及变压器变压比

2019-01-21 10:36 来源:互联网 编辑:Janet

变压器工作原理

变压器原理图单相变压器有两个线圈共同绕在一个闭合铁芯上,如右图所示,其中与电源相连的线圈称为原边线圈,与原边线圈相关的各量的标示符号均在右下角标注以角码1,如U1、I1等,与负载项链的线圈称为副边线圈,相关度额各量的标示符号均在右下角标注角码2,如U2、I2等。

变压器工作原理、原副边电压计算公式及变压器变压比讲解

此变压器工作原理为:当变压器的原绕组施以交变电压u1时,便在原绕组中产生一个交变电流i1,这个电流在铁芯中产生交变磁通Φ,因为原、副绕组在同一个铁芯上,所以当磁通Φ穿过副绕组时,便在变压器副边产生感应电动势e2(即变压电压)。变压器中感应电动势的大小是和线圈的匝数、磁通的大小及电源的频率成正比。

原副边电压计算

变压器中感应电动势的计算公式为:

变压器工作原理、原副边电压计算公式及变压器变压比讲解

上面的公式中各量分表所指:

E:表示感应电动势,单位伏特,简称伏(V);

f:表示电源频率,单位赫兹(Hz);

N:表示线圈匝数(匝);

Φ:表示磁通,单位韦伯(Wb);

由于磁通Φ穿过原、副边绕组而闭合,所以原、副边感应电动势分别为:

变压器工作原理、原副边电压计算公式及变压器变压比讲解

两个公式相除得变压器工作原理、原副边电压计算公式及变压器变压比讲解变压器变压比称为变压器的变比。

变压器变压比

在一般的电力变压器中,绕组电阻压降很小,可以忽略不计,因此在原边绕组中可以认为电压U1=E1。由于副边绕组开路,电流I2=0,它的端电压U2与感应电动势E2相等,即U2=E2。所以由上面的原、副边感应电动势公式得:

变压器工作原理、原副边电压计算公式及变压器变压比讲解

公式中K为原边电压U1和副边电压U2之比,这个K的数值称为变压器的变压比。

由上是表明,变压器原、副边绕组的电压比等于原、副绕组的匝数比,因此如果要原、副边绕组有不同的电压,只要改变他们的匝数即可。当N1>N2时,K>1,变压器降压;当N1<N2时,K<1,变压器升压。

对于已经支撑的变压器而言,其K为定值,故副边电压和原边电压成正比,等于说副边电压随着原边电压的升高而升高,降低而降低。但加载原边绕组两端的电压必须为额定值。因为,当外加电压比额定电压略有超过时,原边绕组中通过的电流将大大增加,如果把额定电压为220V的变压器错误的接到380V的线路上,则原绕组的电流将急剧增大,致使变压器烧毁。

把变压器的副边绕组负载接通后,在副边电路中有电流I2通过,此时,称变压器负载运行。由于副边绕组中电流I2也将在铁芯中产生磁通(即自感应现象),这种磁通对于原边电流所产生的磁通而言,是起去磁作用的,即铁芯中的磁通应为原边、副边绕组中电流产生的磁通的合成。但在外加电压U1和电源频率f不变的条件下,由近似公式:

变压器工作原理、原副边电压计算公式及变压器变压比讲解

上式中可以看出,合成磁通Φ应基本保持不变。因此,随着I2出现,原边绕组中通过的电流I1将增加,这样才能使得原绕组中的磁通以免体校副绕组的磁通,另一面维持铁芯中的合成磁通保持不变。由此可知,变压器原边电流I1的大小是由副边电流I2的大小来决定的。

从能量观点来看,变压器原边线圈从电源吸取的功率P1应等于副边线圈的输出功率P2(忽略变压器的线圈电阻和磁通的传递损耗),即:

P1=P2 或 I1U1=I2U2

所以变压比:

变压器工作原理、原副边电压计算公式及变压器变压比讲解

由此可见,变压器原边、副边的电流比与他们的匝数比或电压比成反比。例如一台变压器的匝数N1<N2,是升压变压器,则电流I1>I2;如果绕组匝数N1>N2为降压变压器,则电流I2>I1。等于说,电压高的一边电流小,而电压低的一边电流大。

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