变压器|理想变压器

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理想变压器

下面是变压器的知识点介绍:

变压器的基本概念

变压器(Transformer)是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置,主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯(磁芯)。

主要功能有:电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压(磁饱和变压器)等。

按用途可以分为: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、油浸式变压器、单相变压器、电炉变压器、整流变压器等。

理想变压器

理想变压器是一个端口的电压与另一个端口的电压成正比,且没有功率损耗的一种互易无源二端口网络。它是根据铁心变压器的电气特性抽象出来的一种理想电路元件。

变压器的工作原理

变压器是变换交流电压、交变电流和阻抗的器件,当初级线圈中通有交流电流时,铁芯(或磁芯)中便产生交流磁通,使次级线圈中感应出电压(或电流)。

变压器两组线圈圈数分别为N1和N2,N1为初级,N2为次级。

在初级线圈上加一交流电压,在次级线圈两端就会产生感应电动势。当N2>N1时,其感应电动势要比初级所加的电压还要高,这种变压器称为升压变压器:当N2<N1时,其感应电动势低于初级电压,这种变压器称为降压变压器。初级次级电压和线圈圈数间具有下列关系:

U1/U2=N1/N2;

式中n称为电压比(圈数比),当n>1时,则N1>N2,U1>U2,该变压器为降压变压器。反之则为升压变压器。

另有电流之比I1/I2=N2/N1;

电功率P1=P2;

注意:上面的式子,只在理想变压器只有一个副线圈时成立。

当有两个副线圈时,P1=P2+P3,U1/N1=U2/N2=U3/N3,电流则须利用电功率的关系式去求,有多个时,依此类推。

理想变压器的基本公式

(1)理想变压器既不消耗能量,也不储存能量,在任一时刻进入理想变压器的功率等于零,即p=u1i1+u2i2=nu2i1+u2ni1

此式说明从初级进入理想变压器的功率,全部传输到次级的负载中,它本身既不消耗,也不储存能量。

(2)当理想变压器次级端接一个电阻R时,初级的输入电阻为n2R。

U1:U2=N1:N2(理想变压器电压之比与线圈匝数成正比)

I1:I2=N2:N1(理想变压器电流之比与线圈匝数成反比)

变压器考题分析

交流电这一章节,考得最多的就是理想变压器了。因为它前可以与交变电流的产生联系起来,后可以与远距离输电结合在一起。

解题注意事项:

(1)变压器中的电压和电流,都是指的有效值。可以借助这个有效值,来反推交流电的最大值。

(2)理想变压器最大的特点,就是功率守恒(能量守恒),这就是“理想”二字的来源。

(3)电压与匝数关系:U1/U2=N1/N2;电流与匝数关系:I1/I2=N2/N1;原线圈一个副线圈N个的题不会考。

(4)有些爱问问题的学生问:理想变压器消耗功率吗?这看怎么说了,要是分开,可以认为消耗功率。原线圈部分把功率消耗掉了,这一部分功率都跑到了(右侧)副线圈上;右侧副线圈产生了功率。总的来说,原线圈消耗功率,副线圈得到功率。

如果你把理想变压器当成一个整体(系统),那么这个整体内只涉及到功率的迁移,而不会让功率变多或变少。你可以通过一些练习来观察,不管电压电流变化怎么样,其乘积功率都不变。

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