第一節變壓器的構造
一、變壓器的用途和種類
變壓器是利用互感原理工作的電磁裝置，它的符號如圖11-1
所示，t是它的文字元號。
1．變壓器的用途：變壓器除可變換電壓外，還可變換電流、變換阻抗、改變相位。
2．變壓器的種類：按照使用的場合，變壓器有電力變壓器、整流變壓器、調壓變壓器輸入、輸出變壓器等。
二、變壓器的基本構造
變壓器主要由鐵心和線圈兩部分構成。
鐵心是變壓器的磁路通道，是用磁導率較高且相互絕緣的矽鋼片製成，以便減少渦流和磁滯損耗。按其構造形式可分為心式和殼式兩種，如圖11-2(a)、(b)所示。
線圈是變壓器的電路部分，是用漆色線、沙包線或絲包線繞成。其中和電源相連的線
圈叫原線圈(初級繞組)，和負載相連的線圈叫副線圈(次級繞組)。
第二節變壓器的工作原理
一、變壓器的工作原理
變壓器是按電磁感應原理工作的，原線圈接在交流電源上，在鐵心中產生交變磁通，從而在原、副線圈產生感應電動勢，如圖11-3所示。
1．變換交流電壓
原線圈接上交流電壓，鐵心中產生的交變磁通同時通過原、副線圈，原、副線圈中交變的磁通可視為相同。
設原線圈匝數為n1，副線圈匝數為n2，磁通為 ，感應電動勢為
由此得忽略線圈內阻得
上式中k稱為變壓比。由此可見：變壓器原副線圈的端電壓之比等於匝數比。
如果n1 < n2，k < 1，電壓上公升，稱為公升壓變壓器。
如果n1 > n2，k >1，電壓下降，稱為降壓變壓器。
2．變換交流電流
根據能量守恆定律，變壓器輸出功率與從電網中獲得功率相等，即p1 = p2，由交流電功率的公式可得
u1i1 cos1= u2i2 cos2
式中cos1——原線圈電路的功率因數；
cos2——副線圈電路的功率因數。
1，2相差很小，可認為相等，因此得到
u1i1 = u2i2
可見，變壓器工作時原、副線圈的電流跟線圈的匝數成反比。高壓線圈通過的電流小，用較細的導線繞制；低壓線圈通過的電流大，用較粗的導線繞制。這是在外觀上區別變壓器高、低壓饒組的方法。
3．變換交流阻抗
設變壓器初級輸入阻抗為|z1|，次級負載阻抗為|z2|，則
將代入，得
因為所以
可見，次級接上負載|z2|時，相當於電源接上阻抗為k2|z2|的負載。變壓器的這種阻抗變換特性，在電子線路中常用來實現阻抗匹配和訊號源內阻相等，使負載上獲得最大功率。
解1：次級電流
初級電流
輸入阻抗
解2：變壓比
輸入阻抗
解:負載電阻 r2 = 150 ，變壓器的輸入電阻r1 = r0 = 600 ，則變比應為
初、次級電流分別為
二、 變壓器的外特性和電壓變化率
1．變壓器的外特性
變壓器外特性就是當變壓器的初級電壓u1和負載的功率因數都一定時，次級電壓u2
隨次級電流i2變化的關係，如圖11-5所示。
由變壓器外特性曲線圖可見：
(1) i2 = 0時，u2 = u2n。
(2) 當負載為電阻性和電感性時，隨著i2的增大，u2逐漸下降。在相同的負載電流情況下，u2的下降程度與功率因數cos 有關。
(3) 當負載為電容性負載時，隨著功率因數cos 的降低，曲線上公升。所以，在供電系統中，常常在電感性負載兩端併聯一定容量的電容器，以提高負載的功率因數cos。
2．電壓的變化率
電壓變化率是指變壓器空載時次級端電壓u2n和有載時次級端電壓u2之差與u2n的百分比。即：
電壓變化率越小，為負載供電的電壓越穩定。
第三節變壓器的功率和效率
一、變壓器的功率
變壓器的功率消耗等於輸入功率p1 = u1i1 cos1和p2 = u2i2 cos2輸出功率之差，即
pl = p1 – p2
變壓器功率損耗包括鐵損和銅損。
二、變壓器的效率
變壓器的效率為變壓器輸出功率與輸入功率的百分比，即
大容量變壓的效率可達98% ~ 99%，小型電源變壓器效率約為70% ~ 80%。
解：次級負載功率p2 = u2i2cos2 = 22010 = 2200 w
初級功率
損耗功率pl = p1 – p2 = 2316 – 2200 = 116w
初級電流
第四節常用變壓器
一、自耦變壓器
1．自耦變壓器的構造和工作原理
自耦變壓器原、副線圈共用一部分繞組，它們之間不僅有磁耦合，還有電的關係，如圖11-6所示。
原、副線圈電壓之比和電流之比的關係為
自耦變壓器在使用時，一定要注意正確接線，否則易於發生觸電事故。
實驗室中用來連續改變電源電壓的調壓變壓器，就是一種自耦變壓器，如圖11-7所示。
二、多繞組變壓器
1．多繞組變壓器
變壓器的次級有兩個以上的繞組或初、次級都有兩個以上繞組的變壓器叫多繞組變壓器，如圖11-8所示。
多繞組變壓器原、副線圈的電壓關係仍符合變壓比的關係，
2．多繞組變壓器的使用
多繞組變壓器多使用於電子裝置中，輸出多種電壓。多繞組可串聯或併聯使用，串聯時應將線圈的異名端相接，併聯時應將線圈的同名端相接。只有匝數相同的線圈才能併聯。
三、互感器
互感器是一種專供測量儀表，控制裝置和保護裝置中使用的變壓器。可分為電壓互感器和電流互感器兩種。
1．電壓互感器
使用時，電壓互感器的高壓繞組跨接在需要測量的供電線路上，低壓繞組則與電壓表相連，如圖11-9所示。
可見，高壓線路的電壓u1等於所測量電壓u2和變壓比k的乘積，即u1=ku2
使用時應注意：
(1) 次級繞組不能短路，防止燒壞次級繞組。
(2) 鐵心和次級繞組一端必須可靠的接地，防止高壓繞組絕緣被破壞時而造成裝置的破壞和人身**。
2．電流互感器
使用時，電流互感器的初級繞組與待測電流的負載相串連，次
級繞組則與電流錶串聯成閉和迴路，如圖11-10所示
通過負載的電流就等於所測電流和變壓比倒數的乘積。
使用時應注意：
(1) 絕對不能讓電流互感器的次級開路，否則易造成危險；
(2) 鐵心和次級繞組一端均應可靠接地。
常用的鉗形電流錶也是一種電流互感器。它是由乙個電流錶
接成閉合迴路的次級繞組和乙個鐵心構成，其鐵心可開、可合。
測量時，把待測電流的一根導線放入鉗口中，電流錶上可直接讀
出被測電流的大小，如圖11-11所示。
四、三相變壓器
三相變壓器就是三個相同的單相變壓器的組合，如圖11-12
所示。三相變壓器用於供電系統中。根據三相電源和負載的不同，
三相變壓器初級和次級線圈可接成星形或三角形。
第五節變壓器的額定值和檢驗
一、變壓器的額定值
變壓器的滿負荷運**況叫額定執行，額定執行條件叫變壓器的額定值。
額定容量——指次級最大視在功率，單位是伏安(va)或千伏安(kva)。
額定初級電壓——指接到初級線圈電壓的規定值。
變壓器和交流電動機練習題
一 單項選擇題 1 降壓變壓器必須符合 a i1 i2b k 1 c i12 為了安全,工具機上的照明電燈用的電壓是36v,這個電壓是把220v的電壓 通過變壓器降壓後得到的,如果這台變壓器給40w的電燈供電 不考慮 變壓器的損失 則一次 二次繞組的電流之比是 a.1 1b.55 9 c.9 55d...
交流電動機
電動機是利用電磁感應原理，把電能轉換為機械能，輸出機械轉矩的原動機。電動機按使用電能的種類不同可分為交流電動機和直流電動機 按使用電能的相數不同可分為單相電動機和三相電動機 按轉速不同可分為同步電動機和非同步電動機。目前在工農業生產中使用最廣泛的是三相交流非同步電動機。第一節非同步電動機的結構 籠型...
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目錄簡介 主要用途 原理編輯本段簡介 交流電動機，是將電能轉變為機械能的一種機器。交流電動機主要由乙個用以產生磁場的電磁鐵繞組或分布的定子繞組和乙個旋轉電樞或轉子組成。電動機利用通電線圈在磁場中受力轉動的現象而製成的。交流電動機由定子和轉子組成，並且定子和轉子是採用同一電源，所以定子和轉子中電流的方...