变压器原理
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变压器的工作原理公式变压器是一种常见的电气设备,它能够将交流电压从一种电压变成另一种电压。
变压器的工作原理是基于电磁感应的原理,通过磁场的变化来实现电压的变换。
在变压器中,有一个主要的原件——铁芯,它能够集中磁场,并且通过它的变化来实现电压的变化。
变压器的工作原理可以用以下公式来描述:V1/N1 = V2/N2。
其中,V1和V2分别代表输入端和输出端的电压,N1和N2分别代表输入端和输出端的匝数。
这个公式表明了输入端和输出端电压与匝数的关系,也就是变压器的工作原理。
当输入端的电压加到变压器的原边上时,原边的匝数N1会产生一个磁场,这个磁场会穿过整个铁芯,并且感应到次级线圈上,从而产生次级线圈上的感应电动势,这个感应电动势就是V2。
根据法拉第电磁感应定律,感应电动势与匝数的比值是一个常数,也就是V1/N1 = V2/N2。
在实际应用中,变压器的工作原理公式可以帮助我们计算输入端和输出端的电压比值,从而确定变压器的变压比。
通过调整输入端和输出端的匝数,我们可以实现不同的电压变换,从而满足不同电气设备的电压需求。
除了电压变换,变压器还可以实现电流的变换。
根据功率守恒定律,输入端和输出端的功率相等,所以输入端和输出端的电流与电压之间也有一定的关系。
通过变压器的工作原理公式,我们也可以计算出输入端和输出端的电流比值,从而实现电流的变换。
总之,变压器的工作原理公式是描述变压器工作原理的重要工具,它能够帮助我们理解变压器的电压变换和电流变换原理,为变压器的设计和应用提供了重要的理论基础。
通过深入理解变压器的工作原理公式,我们可以更好地应用变压器,满足不同电气设备的电压和电流需求,从而为电气系统的稳定运行提供保障。
变压器基本工作原理一、变压器类型:1.按冷却模式分类:干式(自冷)变压器、油浸(自冷)变压器、氟化物(蒸发冷却)变压器。
2.按防潮方法分类:开放式变压器、灌封式变压器、密封式变压器。
3.按铁芯或线圈结构分类:芯式变压器(插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯)、壳式变压器(插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯)、环型变压器、金属箔变压器。
4.按电源相数分类:单相变压器、三相变压器、多相变压器。
5.按目的分类:电源变压器、调压变压器、音频变压器、中频变压器、高频变压器、脉冲变压器二、变压器工作原理:变压器基本工作原理是:变压器是由一次绕组、二次绕组和铁心组成,当一次绕组加上交流电压时,铁心中产生交变磁通,交变磁通在一次、二次绕组中感应电动势的大小与单匝感应电动势的大小相同,但一次、二次侧绕组的匝数不同,一次、二次侧感应电动势的大小就不同,从而实现了变压的目的,一次、二次侧感应电动势之比等于一次、二次侧匝数之比。
当二次侧接上负载时,二次侧电流也产生磁动势,而主磁通由于外加电压不变而趋于不变,随之在一次侧增加电流,使磁动势达到平衡,这样,一次侧和二次侧通过电磁感应实现能量传输。
三、变压器主要部件的结构和功能:1.变压器组成部件:器身(铁芯、绕组、绝缘、变压器油、油箱和冷却装置、调压装置(即分接开关,分为无励磁调压和有载调压)、吸湿器、安全气道、储油柜、净油器及测温装置等)和出线套管。
2.变压器主要部件的功能:(1) 铁芯:作为磁力线的通路,同时起到支持绕组的作用。
通常由含硅量较高,厚度分别为 0.35 mm\0.3mm\0.27 mm,它由涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片制成铁心分为铁心柱和横片俩部分,铁心柱套有绕组;横片是闭合磁路之用铁心结构的基本形式有心式和壳式两种。
(2) 绕组:作为电流的通路。
绕组是变压器的电路部分,它是用双丝包绝缘扁线或漆包圆线绕成。
变压器的基本原理是电磁感应原理,现以单相双绕组变压器为例说明其基本工作原理:当一次侧绕组上加上电压?1 时,流过电流 ?1,在铁芯中就产生交变磁通?1,这些磁通称为主磁通,在它作用下,两侧绕组分别感应电势?1,?2,感应电势公式为:E=4.44fN?m 式中:E--感应电势有效值 f--频率 N--匝数 ?m--主磁通最大值由于二次绕组与一次绕组匝数不同,感应电势 E1 和E2 大小也不同,当略去内阻抗压降后,电压?1 和?2 大小也就不同。
变压器的工作原理图解1. 介绍变压器是一种常见的电力设备,用于改变交流电压的设备。
它通过电磁感应原理工作,将输入的交流电能转换为输出的交流电能,同时可以改变电压的大小。
本文将详细介绍变压器的工作原理。
2. 基本构造一个典型的变压器由两个线圈组成:一个是输入线圈,又称为初级线圈,另一个是输出线圈,又称为次级线圈。
两个线圈之间通过一个磁性铁芯连接。
3. 工作原理当在输入线圈中通过交流电流时,产生一个交变磁场,这个磁场会穿过磁性铁芯,感应到输出线圈中,从而在输出线圈中产生感应电动势。
根据法拉第电磁感应定律,感应电动势与线圈中的匝数和磁通量变化率成正比。
通过改变输入线圈和输出线圈的匝数比例,可以实现电压的升降。
4. 工作原理图解下图是一个简化的变压器工作原理图解:+--------> +-------->电源 | 负载| ^| |v |+--------+-----> 输入线圈 +--------+-----> 输出线圈| | | || | | || | | || +-- 磁性铁芯 --+ | +-- 磁性铁芯 --+| | || | || | |+---------------------------+---------------------+5. 工作过程分析•当输入线圈中有交流电流流过时,会在磁性铁芯中产生交变磁场。
•这个交变磁场会感应到输出线圈中,产生感应电动势,从而在负载端得到输出电压,实现电能的传输和变换。
6. 结论变压器通过电磁感应原理,实现了电压的升降和电能的传输。
通过合理设计输入线圈和输出线圈的匝数比例,可以得到所需要的电压变换。
变压器在电力系统中起到了至关重要的作用。
通过以上的图解与原理分析,希望读者对变压器的工作原理有了更清晰的认识。
变压器作为电气设备中的常见元件,在各种电力系统和电子设备中扮演着重要的角色,对于电力传输和能源变换具有重要的意义。
变压器的结构及工作原理变压器是一种主要用来改变交流电压的电气设备,它由铁芯和绕组两部分组成。
其中铁芯通常由硅钢片组成,绕组则分为初级绕组和次级绕组。
变压器的工作原理是基于法拉第电磁感应定律和能量守恒定律。
当主绕组中通入交流电时,产生的交变磁场会穿过铁芯并感应次级绕组中的电动势,从而导致次级绕组中的电流流动。
在变压器的工作过程中,主绕组的交变磁场会通过铁芯传导到次级绕组上,从而实现能量的传递。
变压器的工作原理可以分为以下几个步骤:1.主绕组中通入交流电流。
当电流通过主绕组时,会在铁芯中产生交变磁场。
2.交变磁场传导到次级绕组中。
由于铁芯的导磁性能,交变磁场会通过铁芯传导到次级绕组上。
3.感应电动势产生。
当交变磁场穿过次级绕组时,会产生感应电动势,根据法拉第电磁感应定律,感应电动势的大小与交变磁场的变化率有关。
4.次级绕组中产生电流。
感应电动势的存在会导致次级绕组中的电流流动,从而实现能量的传递。
变压器主要依靠铁芯起到导磁作用,以确保交变磁场能够传导到次级绕组上。
铁芯由硅钢片叠压而成,硅钢片具有较低的磁导率和较高的电阻率,这样可以减小铁芯中的涡流损耗和铁耗,提高变压器的效率。
绕组的设计也是变压器工作的关键。
初级绕组用于接入电源,次级绕组用于输出电压。
而且,变压器通常采用密绕绕组,即采用多层绕组或薄绝缘线圈,以增加绕组的填充系数,提高变压器的功率因数。
变压器的工作原理可以从能量守恒定律的角度进行解释。
主绕组中的电能通过变压器的磁场传导到次级绕组上,在这个过程中,电能的电压和电流比例发生改变。
根据能量守恒定律,变压器的输入功率等于输出功率,即:输入功率=输出功率输入电流×输入电压=输出电流×输出电压这就是变压器的工作原理。
根据变压器的匝比可以改变输出电压和电流的大小,从而实现对电能的改变和传输。
总之,变压器是一种利用电磁感应原理实现电压变换的电气设备。
它的工作原理基于法拉第电磁感应定律和能量守恒定律,通过铁芯和绕组的结构设计,实现输入电能到输出电能的转换。
变压器的原理是什么
变压器的原理是利用电磁感应现象改变交流电的电压大小。
变压器由一个主线圈和一个副线圈组成,两个线圈通过铁芯(通常是铁心)连接。
当交流电通过主线圈时,线圈中产生一个交变的磁场。
这个交变的磁场会在铁芯中产生磁通量的变化。
根据法拉第电磁感应定律,磁通量的变化会在副线圈中产生感应电动势。
如果副线圈的匝数比主线圈少,那么感应电动势的大小就会下降,从而降低输出电压;如果副线圈的匝数比主线圈多,那么感应电动势的大小就会增加,从而提高输出电压。
由于变压器的工作原理是利用交流电的特点,所以只对交流电起作用,而对直流电无效。
变压器的效率一般很高,损耗很少,因此被广泛用于电力输送与变换、电子设备等领域。
需要注意的是,变压器的原理仅改变电压大小,不改变电的功率。
根据功率守恒定律,输入功率与输出功率相等,即电压越高,电流越小;电压越低,电流越大。
交流变压器的工作原理
交流变压器是一种常见的电力设备,它能够将交流电的电压通过电磁感应的原理进行升降压。
其工作原理如下:
1. 原理概述:交流变压器主要由两个线圈组成,一个为输入线圈称为初级线圈,另一个为输出线圈称为次级线圈。
通过在初级线圈中通入交流电流,就可以在次级线圈中产生与原电压不同的电压。
2. 电磁感应定律:交流变压器的工作原理基于电磁感应定律。
根据法拉第电磁感应定律,当通过初级线圈中的电流发生变化时,就会在次级线圈中产生感应电动势。
3. 互感现象:交流变压器中的线圈之间通过磁性材料(如铁芯)相连接,这使得两个线圈之间产生互感现象。
当交流电流通过初级线圈时,将形成一个交变磁场,这个磁场通过互感现象,将激励次级线圈中的电荷运动,导致次级线圈中产生感应电流。
4. 根据变压器的互感自感比公式:N1/N2 = V1/V2,线圈匝数
的比例决定了原电压和输出电压之间的关系。
如果初级线圈的匝数大于次级线圈的匝数,将产生升压变压器,输出电压高于输入电压;反之,则是降压变压器,输出电压低于输入电压。
5. 能量转换:交流变压器能够使电压升高或降低,同时也实现了功率的转换。
根据能量守恒定律,变压器的输入功率等于输出功率,即V1I1 = V2I2,其中V1和V2分别为输入和输出电压,I1和I2为输入和输出电流。
通过上述工作原理,交流变压器可以实现电压的升降,广泛应用于电力系统中,为各种电器设备提供合适的电压供应。
变压器原理§变压器基本工作原理、结构与额定数据一、理想变压器的运行原理:{2111e e i u →→→φ·变压器电动势:匝数为N 的线圈环链φ,当φ变化时,线圈两端感生电动势e 的大小与N 及d d tφ成正比,方向由楞次定律决定。
·楞次定律:在变化磁场中线圈感应电动势的方向总是使它推动的电流产生另一个磁场,阻止原有磁场的变化。
U2+-变压器的基本结构U 1高U 1+ e 1=0一次侧等效电路(假定一次侧线圈电阻值为零)e 22U 2-e 2=0二次侧等效电路·假设:1、一二次侧完全耦合无漏磁,忽略一二次侧线圈电阻; 2、忽略铁心损耗; 3、忽略铁心磁阻; 4、1U 为正弦电压。
·假定正向:电动势是箭头指向为高,电压是箭头指向为低。
·主磁通方向由一次侧励磁电流和绕组缠绕方向通过右手螺旋法则确定。
·一次侧感应电动势的符号:由它推动的电流应当与励磁电流方向相反,所以它的实际方向应当高电位在上,图中的假定正向与实际方向相反,故有dtd e 1Φ-=N 1·二次侧感应电动势的符号:由它推动的电流应当阻止主磁通的变化,即按右手螺旋法则应当产生与主磁通方向相反的磁通,按图中副方绕组的缠绕方向,它的实际方向也应当高电位在上,图中的假定正向与实际方向也相反,所以有dtd Ne 2Φ-=2,一二次侧感应电动势同相位。
而按照电路理论,有u e u e 1122=-=·变压器的电压变比21212121e U U E E N N e e K ====·因为假定铁心损耗为零,故有变压器一二次侧视在功率相等:2I =U I U 211,故eK I I 121=·L e L LZ K I U Z , I U Z 21122===∧ ·变压器的功能是在实现对电压有效值变换的同时,还实现了对电流有效值和阻抗大小的变换。
二、基本结构〖阅读〗 三、额定数据·S N :额定工况下输出视在功率保证值。
因变压器效率极高,一般认为一、二次侧视在功率相等。
·U U 1N 2N /:额定工况下,二次侧开路时的一、二次侧线电压。
·I I 1N 2N /:额定工况下的线电流。
·单相变压器:S U I U I N 1N 1N 2N 2N ==;三相变压器:S U I U I N 1N 1N 2N 2N ==33 §变压器运行分析一、空载运行分析与一次侧绕组等值电路 一次侧加正弦电压,则产生磁通ΦΦ=s in t m ω⎪⎭⎫ ⎝⎛Φ-=Φ=2-t sin dt d -N e m 111πωωN ;⎪⎭⎫ ⎝⎛Φ-=Φ=2-t sin dt d -N e m 222πωωN ; 有效值:m 1m 11fN f E Φ≈Φ⨯⨯=44.4221N π;m 2m 22fN f E Φ≈Φ⨯⨯=44.4221N πe 1U1一次侧等效电路20二次侧等效电路1+-+e 1σ变压器空载运行+-()⎩⎨⎧=-≈---=+--=2201011101111e u e I R e e I R e e u σσ空载时漏磁电势、铜耗很小(<5%)。
e K U U ≈201·空载电流•••+=ra I I I 000(下标来源) active current 有功电流、铁耗;reactive current 无功电流、励磁分量。
·空载等值电路 ··非正弦空载电流的正弦等效处理铁心高饱和-由正弦电压产生正弦磁通的电流必然为非正弦:引入等效正弦励磁电流00i I 取代•,以建立线性正弦等值电路: ··有效值相等; ··基波同频同相; ··有功功率大小不变。
·一次侧等效电路与向量图:Xm Rm 有功无功铁耗励磁励磁阻抗011••-=I j X E σ相位滞后磁通90度。
m m m m jX R , Z I Z E +=-=••011111001111),()(jX R Z Z Z I I R E E U m +=+=---=••••• σ二、 变压器的负载运行与T 型等值电路1+-U 20+-+-u 1一次侧等效电路u 2二次侧等效电路e 1i 变压器负载运行(一) 负载运行的基本电磁过程1、 负载运行时,一次侧绕组电动势平衡方程为1111Z I E U •••+-=虽然↓•↑•⇒11E I ,但1Z Θ很小,正常工作时111U Z I <<,m fN j E U •••-≈∴φ11144.4=。
即负载时和空载时主磁通近似相等2、空载下主磁通仅由一次侧励磁电流建立,磁势100N I F ••=; 负载下主磁通由两侧电流共同建立,因负载时和空载时主磁通 近似相等,在图示假定正向下,磁势1022110N I N I N I F ••••==+注:变压器短路时1I 很大,11Z I 不可忽略,此时↓↓↓↓E m ,φ。
3、由磁势平衡方程可知,中包括两个分量:1•I 励磁分量和负载分量⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+=-+•••••20122011)(I K I N N I I I e =其中励磁分量固定不变,建立主磁通;负载分量抵消负载电流对磁通的作用,随负载而变化。
负载运行时,因10I I <<,可以忽略,认为211••-≈I K I e4、电功率UI 依电磁感应和磁通势平衡,由一次侧传送到二次侧:211••-≈I K I eΘ (磁通势平衡)2211U K E K E U e e ≈=≈ (电磁感应)2211I U I U ≈∴5、二次侧的电动势平衡方程为2222222222222•••••••••+=++=++=I Z E I R I jX E R I E E U σ(二)T 型等值电路 基本方程组:一次侧:)(11111jX R I E U ++-•••= )(01m m jX R I E +-••= 二次侧:)(22222jX R I E U ++•••= L Z I U 22••=Z R mX m-U 11+1-E 2+22一次侧励磁二次侧负载一个电路?如果:021•••I I I =+,21••=E E ,可合并为一个电路。
两侧的联系:102211N I N I N I •••=+,即0211•••I I eK I =+21••=E K E e等值电路:经过等效代换,使'21•=•E E ;0'21•••I I I =+。
等效条件:等效前后一次侧状态不变。
为此:以二次侧匝数为1N 的绕组取代实际二次侧绕组此时Ke=1,∴'21•=•E E折算前后关系为:2'2•=•E e K E再令21'2•=•I eK I 。
为使代换成立,二次侧阻抗和负载阻抗都应相应改变,以满足'21•=•E E 时,21'2•=•I eK I 。
应有:'2''2'2•=+•I LZ Z E 。
由''2'2'2222L Z Z I L Z Z I E +=••••E ,+= 得:)2(2''2L Z Z e K L Z Z +=+折算后的二次侧电压:22''2'2•=•=•=•U e K L Z I e K L Z I U折算后,等值电路为:2一次侧励磁二次侧负载等值电路的6个基本方程:0'21•••I I I =+)11111jX R I E U +(=•+•-•)'2'2('2'2'2jX R I E U +•+•=•m Z I E 01•=•'21•=•E E''2'2L Z I U •=•(三)相量图作图步骤: 1、磁通水平向右,电动势1•E 滞后磁通90度,1•E 反向画出; 2、 空载励磁电流0•I 略超前磁通 3、感性负载时,负载电流'2•I 滞后1•E 一个稍大角度4、二次侧绕组电阻压降平行于负载电流、电抗压降超前其90度;5、 联接原点至电阻压降尾端为'2•U26、 '2•U 、'2•I 夹角为二次侧功率因素角2φ;7、'2•I 负方向与0•I 按平行四边形合成1•I ;8、 一次侧电阻压降平行1•I ,电抗压降超前其90度;9、 联接原点至电抗压降头端为1•U10、 1•U 、1•I 夹角为一次侧功率因素角。
(四)等值电路参数的实验测定〖阅读〗 §3-3变压器运行特性〖阅读〗 §3-4 三相变压器一、 三相变压器的磁路1、 三相组式:磁路彼此独立。
若一次侧三相电压对称,各相主磁通必然对称,各相空载电流也对称。
单相分析方法仍适用。
2、三相心式: 三相磁路彼此联系U V W=0Uvw三相对称:单相分析适用于一个心柱绕组 剩余问题:1、三相绕组的联接方式;2、波形 二、三相变压器绕组的联接方式(相位转换)1、 预备知识:同名端及其性质若两绕组电流在铁心内产生的磁通相加,则定义两电流的流入端为两耦合绕组的同名端。
性质:同名端上感应电动势极性永远相同。
推论:若以同名端作参考点看••2,1EE的相位,则••2,1EE同相;若以异名端为参考点,则••2,1EE的相位差为180度电角度。
2、一相心柱上一、二次侧绕组的联接方式3、三相变压器绕组的联接方式主要:三角-星型(D,y 联接)、星-星型(Y,y 联接)(1) D,y 联接:·变压器联接组别和电位升位图对于不同的联接方式,变压器一、二次侧线电势相互间的相位关系也不同。
电位升位图:判断线电势相位关系。
方法:将360度相位按每30度分为12区,对应时钟12点。
ij E 表示由i 到j 电位升高。
作图UVW第一步1、作一次侧电位升位图:以V-U为垂线,代表12点方向V Uuw v图3-23.3改变二次侧出线端相序标志和一、二次侧绕组联接方式,可构成D,y 接线的6种不同联接方式。
将一次侧改为正相序:U 尾-V 头、V 尾-W 头、W 尾-U 头,可构成D,y 接线的另6种不U V WE 一次侧:D逆相序联接:U头-V尾V头-W尾W头-U尾同联接方式。
(2) Y ,y 联接:U V W EUVW第一步WVUuw联接组别:Y,y-12·采用不同的联接方式,可实现一、二次侧电动势相位在360度范围内以30度级差的有级调节。
·一、二次侧的相序必须同为正相序或同为逆相序。