关于理想变压器 报告

时间:2024-12-27 01:42:03 来源:作文网 作者:管理员

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第一篇:《理想变压器》

理想变压器

理想变压器是实际变压器的理想化模型,是对互感元件的理想科学抽象,是极限情况下的耦合电感。

1.理想变压器的三个理想化条件 条件1 :无损耗,认为绕线圈的导线无电阻,做芯子的铁磁材料的磁导率无限大。 条件2 :全耦合,即耦合系数

但满足: 条件3 :参数无限大,即自感系数和互感系数

上式中 N 1 和 N 2 分别为变压器原、副边线圈匝数, n 为匝数比。以上三个条件在工程实际中不可能满足,但在一些实际工程概算中,在误差允许的范围内,把实际变压器当理想变压器对待,可使计算过程简化。

2. 理想变压器的主要性能

满足上述三个理想条件的理想变压器与有互感的线圈有着质的区别。具有以下特殊性能。

(1)变压关系

图 4.15 为满足三个理想条件的耦合线圈。由于

,所以 因此关于理想变压器。

图4.15 耦合线圈 图 4.16理想变压器模型1

根据上式得理想变压器模型如图4.16所示。

注意:理想变压器的变压关系与两线圈中电流参考方向的假设无关,但与电压极性的

设置有关,若 u1、u2 的参考方向的“+”极性端一个设在同名端,一个设在异名端,如图

4.17 所示,此时 u1 与 u2 之比为:

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(2)变流关系

根据互感线圈的电压、电流关系(电流参考方向设为从同名端同时流入或同时流出):

图 4.17理想变压器模型2 图 4.18理想变压器的变流关

代入理想化条件:关于理想变压器。

得理想变压器的电流关系为: ,

注意:理想变压器的变流关系与两线圈上电压参考方向的假设无关,但与电流参考方向的设置有关,若i1、i2的参考方向一个是从同名端流入,一个是从同名端流出,如图

4.18所示,此时i1与i2之比为:

(3)变阻抗关系

设理想变压器次级接阻抗 Z ,如图4.19所示。由理想变压器的变压、变流关系得初级端的输入阻抗为:

也是一种美

图4.19理想变压器的阻抗变换作用 图 4.20 理想变压器的初级等

效电路

由此得理想变压器的初级等效电路如图4.20所示,把Zin称为次级对初级的折合等效阻抗。

注意:理想变压器的阻抗变换性质只改变阻抗的大小,不改变阻抗的性质。

(4)功率性质

由理想变压器的变压、变流关系得初级端口与次级端口吸收的功率和为:

以上各式表明:

(1)理想变压器既不储能,也不耗能,在电路中只起传递信号和能量的作用。

(2)理想变压器的特性方程为代数关系,因此它是无记忆的多端元件。

第二篇:《理想变压器的综合分析》

理想变压器的综合分析

【摘 要】 理想变压器在交流电路中占据重要位置,本文较为系统的全面的论述了理想变压器所相关的理论以及实际应用所要注意的问题,这从事对电工类的技术工作者及高等技院校的教师和学生有一定参考价值。

【关键词】 理想变压器 电流 电压

1 引言

关于实际变压器的理论及应用的讨论文献有很多[1],但关于理想变压器的综合分的文章并不多,为了理论与实践的需要,笔者将对理想变压器进行较为详尽的讨论。理想变压器也是一种理想的基本电路元件[2]。为了易于理解,笔者有意从耦合电感的极限情况来引出它的定义。图1是耦合电感的原理结构与磁场分布,图中n1,n2分别为初级与次级线圈的匝数。定义,n称为变比,也称匝比。表征理想变压器端口特性的VCR方程是两个线性代数方程,因而理想变压器是一种线性双口电阻元件。正如二端线性电阻元件不同于实际电阻器,理想变压器这种电路元件也不同于各种实际变压器。例如用线圈绕制的铁心变压器对电压、电流的工作频率有一定限制,而理想变压器则是一种理想化模型。它既可工作于交流又可工作于直流,对电压、电流的频率和波形没有任何限制。将一个含变压器的实际电路抽象为电路模型时,应根据实际电路器件的情况说明该模型适用的范围。

2 理想变压器的条件

理想变压器的有四个理想化条件:(1)无漏磁通,即Φs1=Φs2=0,耦合系数K=1,为全耦合,故有Φ11=Φ21,Φ22=Φ12。(2)不消耗能量(即无损失),也不贮存能量。(3)初、次级线圈的电感均为无穷大,即L1→∞,L2→∞,但为有限值。证明如下:;即在全耦合(K=1)时,两线圈的电感之比,是等于其匝数平方之比,亦即每个线圈的电感都是与自己线圈匝数的平方成正比。(4)因有K=1,L1→∞,L2→∞,故有M→∞。满足以上四个条件的耦合电感称为理想变压器。可见理想变压器可认为是耦合电感的极限情况。即K=1,L1→∞,L→∞,M→∞的情况,它纯粹是一种变化信号的传输电能的元件,但它与耦合电感在本质上已不同了。耦合电感是依据电磁感应原理工作的,是动态元件,需要三个参数L1,L2,M来描述;而理想变压器已没有了电磁感应的痕迹,是静态元件,只需要一个参数n来描述。理想变压器是电路的基本无源元件之一。工程实际中使用的铁心变压器,在精确度要求不高时,均可用理想变压器作为它的电路模型来进行分析与计算。简而言之,理想变压器就是无磁损、无铜损、无铁损的变压器。

3 理想变压器的基本性质

理想变压器有两个基本性质(如图2):

第三篇:《理想变压器与实际变压器》

理想变压器与实际变压器

摘 要:变压器是利用电磁感应原理,从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器是电能传递或作为信号传输的重要元件。理想变压器,是指没有损耗的变压器,就是一二次线圈的电阻可以忽略,其漏电感可以忽略,铁心损耗可以忽略,这就相当于是一个电压可变但是内阻为零的电源,它没有内阻压降。但理想变压器与实际变压器存在一定的差距,在某些条件下,这种差距还相当大,以致个别公式并不适用。

关键词:理想变压器,实际变压器,电磁感应,电流互感器。

0 引言 近几年,为适应国家在城乡电网改造的需求,发展了一批新型、优质的配电变压器,使配电网络的变压器装备更趋先进,供电更可靠,农村用电更趋低价。近年发展的配电变压器的损耗值在不断下降,尤其空载损耗值下降更多,这主要归功于磁性材料导磁性能的改进,其次是导磁结构铁心型式的多样化。如较薄高导磁硅钢片或非晶合金的应用,阶梯接缝全斜结构铁心、卷铁心(平面型、立体型)、退火工艺的应用等。在降低损耗的同时也注意噪声水平的降低。在干式配电变压器方面又将局部放电试验列为例行试验,用户又对局部放电量有要求,作为干式配电变压器运行可靠性的一项考核指标,这比国际电工委员会规定的现行要求要严格。因此,在现有基础上预测我国各类配电变压器的发展趋势,推动配电变压器进一步发展应是一件比较重要工作。

1 分析理想变压器

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1.1 理想变压器的定义

理想变压器,是指没有损耗的变压器,就是一二次线圈的电阻可以忽略,其漏电感可以忽略,铁心损耗可以忽略,这就相当于是一个电压可变但是内阻为零的电源,它没有内阻压降。

1.2 理想变压器的四个理想化条件

①无漏磁通,即Φs1=Φs2=0,耦合系数K=1,为全耦合,故有Φ11=Φ21,Φ22=Φ12。 ②不消耗能量(即无损失),也不贮存能量。

③初次级线圈的电感均为无穷大,即L1→∞,L2→∞,但为有限值。证明如下:即在全耦合(K=1)时,两线圈的电感之比,是等于其匝数平方之比,亦即每个线圈的电感都是与自己线圈匝数的平方成正比。

④因有K=1,L1→∞,L2→∞,故有→∞。

1.3描述理想变压器的电动势平衡方程式

e1(t) = -N1 d φ/dt e2(t) = -N2 d φ/dt

若一次、二次绕组的电压、电动势的瞬时值均按正弦规律变化,则有 不计铁心损失,由此得出一次、二次绕组电压和电流有效值的关系。

含理想变压器电路的分析计算含理想变压器电路的分析计算,一般仍是应用回路法(网孔法)和节点法等方法,只是在列方程时必须充分考虑它的伏安关系和阻抗变换特性即可解决问题。

2 分析实际变压器

2.1 初步了解实际变压器

变压器的功能主要有:电压变换;电流变换,阻抗变换;隔离;稳压(磁饱和变压器);自耦变压器;高压变压器(干式和油浸式)等,变压器常用的铁芯形状一般有E型和C型铁芯,XED型,ED型CD型。

: 配电变压器、电力变压器、 全密封变压器、组合式变压器、干式变压器、单相变压器、电炉变压器、整流变压器、电抗器、抗干扰变压器、防雷变压器、箱式变电器 试验变压器 转角变压器 大电流变压器 励磁变压器 。 变压器的最基本型式,包括两组绕有导线之线圈,并且彼此以电感方式称合一起。当一交流电流 (具有某一已知频率)流于其中之一组线圈时,于另一组线圈中将感应出具有相同频率之交流电压,而感应的电压大小取决于两线圈耦合及磁交链之程度。 一般指连接交流电源的线圈称之为「一次线圈」(Primary coil);而跨于此线圈的电压称之为「一次电压.」。在二次线圈的感应电压可能大于或小于一次电压,是由一次线圈与二次线圈间的「匝数比」所决定的。因此,变压器区分为升压与降压变压器两种。

大部分的变压器均有固定的铁芯,其上绕有一次与二次的线圈。基于铁材的高导

磁性,大部分磁通量局限在铁芯里,因此,两组线圈藉此可以获得相当高程度之磁耦合。在一些变压器中,线圈与铁芯二者间紧密地结合,其一次与二次电压的比值几乎与二者之线圈匝数比相同。因此,变压器之匝数比,一般可作为变压器升压或降压的参考指标。由于此项升压与降压的功能,使得变压器已成为现代化电力系统之一重要附属物,提升输电电压使得长途输送电力更为经济,至于降压变压器,它使得电力运用方面更加多元化,可以这样说,没有变压器,现代工业实无法达到目前发展的现况。

电子变压器除了体积较小外,在电力变压器与电子变压器二者之间,并没有明确的分界线。一般提供50Hz电力网络之电源均非常庞大,它可能是涵盖有半个洲地区那般大的容量。电子装置的电力限制,通常受限于整流、放大,与系统其它组件的能力,其中有些部分属放大电力者,但如与电力系统发电能力相比较,它仍然归属于小电力之范围。 各种电子装备常用到变压器,理由是:提供各种电压阶层确保系统正关于理想变压器。

常操作;提供系统中以不同电位操作部分得以电气隔离;对交流电流提供高阻抗,但对直流则提供低的阻抗;在不同的电位下,维持或修饰波形与频率响应。「阻抗」其中之一项重要概念,亦即电子学特性之一,其乃预设一种设备,即当电路组件阻抗系从一阶层改变到另外的一个阶层时,其间即使用到一种设备-变压器。

变压器又有其做试验而用的,是试验变压器,分别可以分为充气式,油浸式,干式等试验变压器,是发电厂、供电局及科研单位等广大用户的用来做交流耐压试验的基本试验设备,通过了国家质量监督局的标准,用于对各种电气产品、电器元件、绝缘材料等进行规定电压下的绝缘强度试验。

变压器---利用电磁感应原理,从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器是电能传递或作为信号传输的重要元件。

2.2 变压器 ---- 静止的电磁装置

变压器可将一种电压的交流电能变换为同频率的另一种电压的交流电能

电压器的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组。

变压器利用电磁感应原理,从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器 输送的电能的多少由用电器的功率决定。

①制作原理:

在发电机中,不管是线圈运动通过磁场或磁场运动通过固定线圈,均能在线圈中感应电势,此两种情况,磁通的值均不变,但与线圈相交链的磁通数量却有变动,这是互感应的原理。变压器就是一种利用电磁互感应,变换电压,电流和阻抗的器件。

②工作原理

当1次绕组接交流电压后,电流i0,该电流在铁心中产生一个交变的主磁通Φ。

Ф在两个绕组中分别产生感应电势e1和e2

e1=-N1dФ/dte2=-N2dФ/dt。

如果略去绕组电阻和漏抗压降,则关于理想变压器。

u1/u2≈(-e1)/(-e2)=N1/N2;

u1/u2≈(-e1)/(-e2)=N1/N2=k, k定义为变压器的变比。

变压器原理

脉冲变压器。

3 变压器的结构与材料简析 3.1变压器的主要主城部分

变压器的主要部件有:

①器身:包括铁心、绕组、绝缘部件及引线。

②调压装置:即分接开关,分为无励磁调压和有载调压。

③油箱及冷却装置。

④保护装置:包括储油柜、安全气道、吸湿器、气体继电器、净油器和测温装置等。 ⑤绝缘套管。 3.2 变压器的结构

① 铁心:

铁心是变压器中主要的磁路部分。通常由含硅量较高,厚度分别为 0.35 mm\0.3mm\0.27 mm 。

表面涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成 ;

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:

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(如上图):当一次侧绕组上加上电压Ú1时,流过电流Í1,在铁芯中就产生交变磁通Ø1,这些磁通称为主磁通,在它作用下,两侧绕组分别感应电势É1,É2,感应电势公式为:E=4.44fNØm。

式中:E--感应电势有效值

f--频率

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N--匝数

Øm--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Ú1和Ú2大小也就不同。

当变压器二次侧空载时,一次侧仅流过主磁通的电流(Í0),这个电流称为激磁电流。当二次侧加负载流过负载电流Í2时,也在铁芯中产生磁通,力图改变主磁通,但一次电压不变时,主磁通是不变的,一次侧就要流过两部分电流,一部分为激磁电流Í0,一部分为用来平衡Í2,所以这部分电流随着Í2变化而变化。当电流乘以匝数时,就是磁势。

上述的平衡作用实质上是磁势平衡作用,变压器就是通过磁势平衡作用实现了一、二次侧的能量传递。 3.3 变压器的材料

① 铁芯材料

变压器使用的铁芯材料是铁片中加入硅能降低钢片的导电性,增加电阻率,它可减少涡流,使其损耗减少。我们通常称为加了硅的钢片为硅钢片,变压器的质量所用的硅钢片的质量有很大的关系,硅钢片的质量通常用磁通密度B来表示,一般黑铁片的B值为6000-8000、低硅片为9000-11000,高硅片为12000-16000。

② 绕制变压器通常用的材料

漆包线,纱包线,丝包线 纸包线,最常用的漆包线。对于导线的要求,是导电性能好,绝缘漆层有足够耐热性能,并且要有一定的耐腐蚀能力。一般情况下最好用QZ型号的高强度的聚脂漆包线。

③ 绝缘材料

在绕制变压器中,线圈框架层间的隔离、绕阻间的隔离,均要使用绝缘材料,一般的变压器框架材料可用酚醛纸板制作,环氧板,或纸板。层间可用聚脂薄膜,电话纸,6520复合纸等作隔离,绕阻间可用黄腊布,或亚胺膜作隔离。

④ 浸渍材料

变压器绕制好后,还要过最后一道工序,就是浸渍绝缘漆,它

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