电流的参考方向如图所示。图中Ｎ１为原绕组的匝 数, Ｎ２为副绕组的匝数。
变压器原理及应用
i10
u1
e1
Φ N1
Байду номын сангаасN2
e2 u20
图2-37 变压器的空载运行
变压器原理及应用
副边开路时, 通过原边的空载电流i10就是励磁电流。 磁动势i10N1在铁心中产生的主磁通Φ既穿过原绕组, 也 穿过副绕组, 于是在原、 副绕组中分别感应出电动势
如果忽略漏磁通的影响并且不考虑绕组上电阻的 压 降时, 可认为原、 副绕组上电动势的有效值近似等 于原、 副绕组上电压的有效值, 即
U1 ? E1 U2 ? E2
变压器原理及应用
因此
U1 ? E1 ? 4.44 fN1? m ? N1 ? K U 20 E2 4.44 fN2? m N2
(2.36)
绕组接上负载ＺL, 这种运行状态称为负载运行。 这时副 边的电流为ｉ２, 原边电流由ｉ10增大为ｉ１, 且u２略有下 降, 这是因为有了负载后, ｉ１、ｉ２会增大, 原、 副绕组 本身的内部压降也要比空载时增大, 使副绕组电压Ｕ２比 Ｅ２低一些。 因为变压器内部压降一般小于额定电压的
１０％, 因此变压器有无负载对电压比的影响不大, 可以 认为负载运行时变压器原、 副绕组的电压比仍然基本上 等于原、 副绕组匝数之比。
? 6 、骨架中的凸点、凹点或倒角，可决定变压 器使用时放置方向或针脚顺序
变压器原理及应用
空载运行和电压变换如图 2 - 37所示, 将变压器
的原边接在交流电压ｕ1上, 副边开路, 这种运行状态
称为空载运行。此时副绕组中的电流i2=0, 电压为开 路电压u20, 原绕组通过的电流为空载电流i10, 电压和
变压器工作原理介绍
杜洋
变压器及其工作原理
变压器是利用电磁感应原理传输电能或电信号的器件 , 它具有变压、 变流和变阻抗的作用。 变压器的种类很多 , 应用十分广泛。 比如在电力系统中用电力变压器把发电机 发出的电压升高后进行远距离输电 , 到达目的地后再用变 压器把电压降低以便用户使用 , 以此减少传输过程中电能 的损耗; 在电子设备和仪器中常用小功率电源变压器改变 市电电压 , 再通过整流和滤波 , 得到电路所需要的直流电 压; 在放大电路中用耦合变压器传递信号或进行阻抗的匹 配等等。 变压器虽然大小悬殊 , 用途各异 , 但其基本结构 和工作原理却是相同的。
ｅ１和ｅ２。且ｅ１和ｅ２与Φ的参考方向之间符合右手
螺旋定则, 由法拉第电磁感应定律可得
e1
?
?
N1
d? dt
e2
?
?
N2
d? dt
变压器原理及应用
ｅ１和ｅ２的有效值分别为
E1 ? 4.44 fN1? m （2.34） E2 ? 4.44 fN2? m (2.35)
式中ｆ为交流电源的频率, Φm为主磁通的最大值。
也应保持不变, 即
.
.
I 1 N1 ? I10 N1
负载运行和电流变换
由于变压器空载电流很小, 一般只有额定电流的百分
.
之几, 因此当变压器额定运行时, I1 N1 可忽略不计。 则
有
.
.
I1 N1 ? ? I 2 N2
。
可见变压器负载运行时, 原、 副绕组产生的磁动势方
向相反, 即副边电流Ｉ２对原边电流Ｉ１产生的磁通有去 磁作用。 因此, 当负载阻抗减小, 副边电流Ｉ２增大时, 铁 心中的磁通Φm将减小, 原边电流Ｉ１必然增加, 以保持磁
变压器的结构
变压器由铁心和绕组两个基本部分组成, 如图 2 - 34所示, 在一个闭合的铁心上套有两个绕组, 绕组与绕组之间以及绕 组与铁心之间都是绝缘的。
i1 u1 N1
N2
u2
ZL
(a )
(b )
图2-34 变压器
变压器的结构
图2-35 变压器的铁心
变压器的结构
图2-36 变压器的结构形式
负载运行和电流变换
i10 u1 e1
Φ N1
N2
i2
e2 u20
ZL
图2-38 变压器的负载运行
负载运行和电流变换
变压器负载运行时, 由ｉ２形成的磁动势ｉ２Ｎ２对磁
路也会产生影响, 即铁心中的主磁通Φ是由i1N1和i2N2共同 产生的。由式 U≈E≈4.44fNΦm可知, 当电源电压和频率不 变时, 铁心中的磁通最大值应保持基本不变, 那么磁动势
? 骨架在变压器中的作用主要有以下几点：
? 1 、为变压器中的铜线提供缠绕的空间，
? 2、 固定变压器中的磁芯。
? 3 、骨架中的线槽为变压器生产绕线时提供过 线的路径。
? 4 、骨架中的金属针脚为变压器之铜线缠绕的 支柱；经过焊锡后与 PCB板相连接，在变压器工作 时起到导电的作用。
? 5 、骨架底部的挡墙，可使变压器与 PCB板产 生固定的作用；为焊锡时产生的锡堆与 PCB板，和 磁芯与PCB板，提供一定距离空间；隔离磁芯与锡 堆，避免发生耐压不良。
原绕组的匝数应为
N1
?
U1 4.44 f?
m
?
220 4.44 ? 50 ? 0.0004
?
2477
应用举例
副绕组的匝数应为
N2
?
U2 4.44 f?
m
?
20 4.44 ? 50 ? 0.0004
?
225
或
N2
?
N1 K
?
N1 U1
?
2477 220
?
225
U2 20
负载运行和电流变换
如图 2 - 38所示, 变压器的原绕组接交流电压u１, 副
数时, Ｋ＜１, 为升压变压器。
应用举例
例 1 已知某变压器铁心的截面积为 20cm2, 铁心中磁感
应强度的最大值不能超过0.２Ｔ, 若要用它把220Ｖ工频交流
电变换成为20Ｖ的同频率交流电, 原、副绕组的匝数应为多
解 铁心中磁通的最大值
? m ? BmS ? 0.2 ? 20 ? 10?4 ? 0.0004Wb
通Φm基本不变, 所以副边电流变化时, 原边电流也会相应 地变化。原、副边电流有效值的关系为
负载运行和电流变换
I1 ? N2 ? 1 I2 N1 K
(2.37)
由式（2.37）可见, 当变压器额定运行时, 原、 副边的 电流之比近似等于其匝数之比的倒数。若改变原、 副绕组 的匝数, 就能够改变原、 副绕组电流的比值, 这就是变压器 的电流变换作用。
由式（2.36）可见, 变压器空载运行时, 原、 副绕组上
电压的比值等于两者的匝数之比, Ｋ称为变压器的变比。
若改变变压器原、 副绕组的匝数, 就能够把某一数值的交
流电压变为同频率的另一数值的交流电压
U 20
?
N2 N1
U1
?
1 K
U1
当原绕组的匝数Ｎ1比副绕组的匝数Ｎ２多时, Ｋ＞１,
这种变压器为降压变压器; 反之, 当Ｎ１的匝数少于Ｎ２的匝