8.1.3变压器的工作原理
最简单的变压器是由一个闭合的铁心和绕在铁心上的两个匝数不等 的绕组组成，如图 所示。虽然一次、二次绕 组在电路上是相互分开 的，但二者却处在同一磁路上。本节通过对变压器的空载运行和有 载运行来分析变压器的变换电压、变换电流和变换阻抗的原理。
图8-2 变压器的原理图 1．变压器的空载运行和电压变换
容量： SNU1NI1N
变压器功 率因数
输出功率： P2U2I2cos
原边输入功率：
P1
P2
容量 SN 输出功率 P2
效率
原边输入功率 P1 输出功率 P2
8.5.2 变压器绕组的极性 同极性端(同名端)
当电流流入两个线圈(或流出）时，若产生的磁通 方向相同，则两个流入端称为同极性端（同名端）。或 者说，当铁芯中磁通变化（增大或减小）时，在两线圈 中产生的感应电动势极性相同的两端为同极性端。
*
2 4
N
Φ m
U220
4.44f 2N
220V：联结 2 －3 110V：联结 1 －3，2 －4
Φ m
U220
4.44f 2N
i10 1
*
1,3
3
U 110
*
2
2,4
励磁
i1'0NΦm
4
Φ U 11 04.4f4(N) m
Φ m
U110
4.44f N
说明：两种接法下Φ 不变， 所以果两绕组的极性端接错，结果如何？
答：有可能烧毁变压器
i
1 10 *
U 220
3
N
*
2
N
4
’
原因： 两个线圈中的磁通抵消
感应电势 e0
u1 i1R1e1
变压器的分类、基本结构及 工作原理
8.1 变压器的分类、基本结构及工作原理 8.1.1 变压器的分类
按用途可分为：电力变压器（又可分为升压变压器、降压变压器、 配电变压器等）、仪用变压器（电流、电压互感器等）、试验用变 压器、整流变压器等。
按绕组数目可分为：双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压 器（一般用于特种用途）及自耦变压器。 按相数可分为单相变压器、三相变压器、多相变压器。
A*
A*
X
X
a* x
a x*
线圈的接法 电器使用时两种电压（220V/110V）的切换：
1
*
3
*
2
4
220V： 联结 2 －3
110V： 联结 1 －3，2 －4
两种接法下线圈工作情况的分析
220V：联结 2 －3
i
1 10 *
励磁 i102N Φm
3
N
U22 04.4f4(2N)Φm
U 220
电焊变压器的外特性 电焊变压器的原理示意图
5．三相变压器
三相变压器结构原理图 注意：三相变压器的电压比是指初级额定相电压与次级额定相电压 之比值，而不是额定线电压的比值。可以将三台单相变压器按三相 电路联接，其作用与三相变压器相同。三相变压器中的每一相，工 作情况相当于一个单相变压器。因此，单相变压器的工作原理、基 本方程式和运行特性都完全适用于三相变压器。
解
k N 1 600 20 N 2 30 Z 1 k 2 Z L 20 2 16 6400
改接成 Z L 4 扬声器后 k '2 6400 4 1600 ，则 k ' 40
所以： N 2 N 1 k ' 600 40 15 匝
8.2 变压器的运行特性
图8-3 变压器的外特性曲线 1．电压变化率
按冷却方式的不同，可分为干式变压器、油浸自冷变压器、 油浸风冷变压器、油浸水冷变压器、强迫油循环风冷变压器、 强迫油循环水冷变压器等。
按线圈导线使用材质的不同，分为铝线变压器、铜线变压器。
按调压方式可分为无励磁调压变压器、有载调压变压器。
8.1.2 变压器的基本结构
图8-1 变压器的构造
a）心式
b）壳式
U%U20U2N10% 0 U20
例2 一单相变压器，额定容量为50KVA，额定电压为 1000/230V，当该变压器向R＝0.83Ω、XL=0.618Ω的负 载供电时，正好满载，试求变压器一、二次绕组的额定 电流和电压变化率。
解
一次绕组的I1N 额 U S定 1N N 电 51001流 003050A 二次绕组的I2N 额 U S定 2NN 电 520流 1300321.47A
又| ZL | R2 XL2 0.832 0.6182 1.03
U2 I2N| ZL |217.41.03223.9V
故电压的变U化%率U20-U2 10% 0 23022.39100%2.6%
U2
230
2. 变压器的损耗与效率
＝P2
P2
P1 P2PCuPFe
变压器的效率一般都较高，大多数在95％以上，大型变压器效率可达99％以上。 在一般电力变压器中，当负载为额定负载的50％一75％时，效率达到最大值。
原边有两个相同绕组的电源变压器（220 / 110）， 使用中应注意的问题：
问题1：在110V 情况下，如果只用一个绕组（N），行不行？ 答：不行（两绕组必须并绕）
1 i220
3* N
i
110 1,3
U 220
N
2* N
2,4 4
若两种接法铁芯中的磁通相等，则：
i2202N i110N
i220
i110
2.3 变压器的应用 1．自耦变压器
自耦变压器原理图
调压器的外形和电路
2．电流互感器
电流互感器的原理图 测流钳的原理图 为了安全起见，电流互感器的铁心及二次绕组的一端应该 接地。
3．电压互感器
电压互感器的原理图
4．电焊变压器
电焊变压器从结构上讲是一台特殊的降压变压器，是交流电焊机的 主要组成部分。
dΦ
dΦ
e1N 1dt; e2N 2dt
eσ
NdΦσ dt
U1 E1 N1 K U20 E2 N2
2．变压器的负载运行和电流变换 I1 U2 N2 1 I2 U1 N1 k
3．阻抗变换
Z1
U1 I1
kI2U k2 k2U I22
k2Z
例 1 已知某收音机输出变压器的一次侧匝数为600，二 次侧匝数为30，一次侧原接有16Ω的扬声器，现要改接 成4 Ω扬声器，求N2应改为多少？
8.5 变压器使用中的问题
8.5.1 变压器的额定值
• 额定电压 U1N 、U2N
变压器副边开路（空载）时，原、副边绕组允 许的电压值。
• 额定电流 I1N I2N
变压器满载运行时，原、副边绕组允许的电流值。
• 额定容量 S N
传送功率的最大能力。
SNU 1N I1NU 2N I2N（理想）
注意：变压器几个功率的关系