汽車電工電子基礎(chǔ)汽車基礎(chǔ)教研室項目三：磁路與磁路元件的認(rèn)識與檢測學(xué)習(xí)任務(wù)三：變壓器及在汽車上的應(yīng)用學(xué)習(xí)內(nèi)容一、變壓器二、掌變壓器在汽車上的應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)三：變壓器及在汽車上的應(yīng)用一、變壓器

原理：電磁感應(yīng)。

作用：它是傳輸電能或信號的靜止電器，它有變壓、變流、阻抗變換及電隔離作用。

應(yīng)用：

電力變壓器：在電力系統(tǒng)中把發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓升高，以達(dá)到遠(yuǎn)途傳輸，到達(dá)目的地后再用變壓器把電壓降低供用戶使用；

自耦變壓器：在實(shí)驗室里用來改變電源電壓；

電壓互感器和電流互感器：在測量電路中，擴(kuò)大交流電壓和交流電流的測量范圍；在功率放大器和負(fù)載之間用變壓器連接，可以達(dá)到阻抗匹配，即負(fù)載上獲得最大功率。1.變壓器的結(jié)構(gòu)

變壓器由鐵心和繞組兩部分組成。鐵心：心式和殼式兩種不同的結(jié)構(gòu)形式。鐵心是用0.35～0.5mm的硅鋼片，為了降低磁阻，一般用交錯疊壓安裝的方式，即將每層硅鋼片的接縫處錯開。（一）變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理一、變壓器1.變壓器的結(jié)構(gòu)雙繞組心式變壓器：N1為一次繞組的匝數(shù)，N2為二次繞組的匝數(shù)。通常繞組都用銅或鋁制漆包線繞制而成。變壓器的圖形符號：（一）變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理一、變壓器2.變壓器的工作原理(1)空載運(yùn)行(變壓作用)

如果忽略漏磁通及一次繞組電阻的影響，有

空載運(yùn)行時，一、二次繞組上電壓的比值等于兩者的匝數(shù)比。（一）變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理一、變壓器2.變壓器的工作原理(1)空載運(yùn)行(變壓作用)k稱為變壓器的變壓比，簡稱變比。若k<1，為升壓變壓器，k>1為降壓變壓器。

當(dāng)輸入電壓U1不變時，改變變壓器的變比k就可以改變輸出電壓U2，這就是變壓器的變壓作用。（一）變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理一、變壓器2.變壓器的工作原理(2)負(fù)載運(yùn)行(變流作用)

變壓器的二次繞組接有負(fù)載稱為負(fù)載運(yùn)行。此時在二次繞組電動勢e2的作用下，將產(chǎn)生二次繞組電流I2，而一次繞組電流由I10增加為I1。

變壓器負(fù)載運(yùn)行時，一、二次繞組電流之比近似等于其匝數(shù)之比的倒數(shù)。（一）變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理一、變壓器2.變壓器的工作原理(3)阻抗變換作用

變壓器的變換阻抗用來實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。即負(fù)載上能獲得最大功率。（一）變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理一、變壓器2.變壓器的工作原理(3)阻抗變換作用

匝數(shù)不同，實(shí)際負(fù)載阻抗|ZL|折算到原邊的等效阻抗也不同，人們可以用不同的匝數(shù)比，把實(shí)際負(fù)載變換為所需要的比較合適的數(shù)值，這種做法通常稱為阻抗匹配。在電子電路中經(jīng)常這樣。（一）變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理一、變壓器2.變壓器的工作原理【例2.1】

如圖中信號源US=1.0V，內(nèi)阻R0=200Ω，負(fù)載電阻RL=8Ω，今欲使負(fù)載從信號源獲得最大功率，試求變壓器的變比。解：若要負(fù)載獲得最大功率，應(yīng)使其等效負(fù)載等于電源內(nèi)阻故變壓器的變比為（一）變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理一、變壓器（二）變壓器的額定值1.額定電壓U1N、U2NU1N：根據(jù)繞組的絕緣強(qiáng)度和允許發(fā)熱所規(guī)定的應(yīng)加在原邊繞組上的正常工作電壓的有效值；

U2N：指變壓器原邊施加額定電壓時的副邊空載的電壓有效值。2.額定電流I1N、I2N

I1N、I2N：原、副邊額定電流，是指變壓器在連續(xù)運(yùn)行時，原、副邊繞組允許通過的最大電流的有效值。3.額定容量SN

變壓器副邊額定電壓和額定電流的乘積，即副邊的額定功率。SN=U2NI2N。額定容量反映了變壓器所能傳送電功率的能力。同于實(shí)際輸出功率。一、變壓器4.額定頻率fN

是指變壓器應(yīng)接入的電源頻率，我國電力系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)頻率為50Hz。（二）變壓器的額定值一、變壓器1.自耦變壓器

特征：原、副邊共用一個繞組，使低壓繞組成為高壓繞組的一部分。

優(yōu)點(diǎn)：與普通變壓器相比，自耦變壓器用料少，質(zhì)量小，尺寸小。（三）特殊變壓器一、變壓器在實(shí)用中為了得到連續(xù)可調(diào)的交流電壓，常將自耦變壓器的鐵心做成圓形。副邊抽頭做成滑動的觸頭，可自由滑動。如圖，當(dāng)用手柄轉(zhuǎn)動觸頭時，就改變了副邊匝數(shù)，調(diào)節(jié)了輸出電壓的大小，這種變壓器也稱為自耦調(diào)壓器。

注意事項：

(1)原、副邊不能對調(diào)使用，否則可能燒壞繞組，甚至造成電源短路。

(2)接通電源前，應(yīng)先將滑動觸頭調(diào)到零位，接通電源后再慢慢轉(zhuǎn)動手柄，將輸出電壓調(diào)至所需值。1.自耦變壓器（三）特殊變壓器一、變壓器在實(shí)用中為了得到連續(xù)可調(diào)的交流電壓，常將自耦變壓器的鐵心做成圓形。副邊抽頭做成滑動的觸頭，可自由滑動。如圖，當(dāng)用手柄轉(zhuǎn)動觸頭時，就改變了副邊匝數(shù)，調(diào)節(jié)了輸出電壓的大小，這種變壓器也稱為自耦調(diào)壓器。1.自耦變壓器一、變壓器2.儀用互感器

按用途分類：電壓互感器和電流互感器兩種。

(1)電壓互感器：用于擴(kuò)大交流電壓表的量程。原理與普通變壓器空載情況相似。注意：為了工作安全，電壓互感器的鐵殼及二次繞組的一端必須接地。

概念：專供測量儀表使用的變壓器，簡稱互感器。

作用：使測量儀表與高壓電路絕緣，以保證工作安全、擴(kuò)大測量儀表的量程。（三）特殊變壓器一、變壓器2.儀用互感器(1)電壓互感器：用于擴(kuò)大交流電壓表的量程。原理與普通變壓器空載情況相似。注意：為了工作安全，電壓互感器的鐵殼及二次繞組的一端必須接地。它是用來把高電壓變成低電壓。防止電壓互感器一次側(cè)電壓“侵入”二次側(cè)，如不接地，二次繞組可能出現(xiàn)的高壓使工作人員發(fā)生危險或儀表遭到破壞。二次側(cè)不允許短路，低壓側(cè)要裝熔斷器。（三）特殊變壓器一、變壓器2.儀用互感器(2)電流互感器：電流互感器用于擴(kuò)大交流電流表的量程。注意：在電流互感器的一次繞組接入一次側(cè)電路之前，必須先把電流互感器的二次繞組連成閉合回路且在工作中不允許斷開。交變的磁通在二次線圈上將感應(yīng)出很高的電壓，其峰值可達(dá)幾千伏甚至上萬伏，這么高的電壓作用于二次線圈及二次回路上，將嚴(yán)重威脅人身安全和設(shè)備安全，甚至線圈絕緣因過熱而燒壞。（三）特殊變壓器一、變壓器2.儀用互感器鉗形電流表：是電流互感器的另一種應(yīng)用形式。鉗形電流表由一只同電流表接成閉合回路的二次繞組和一只鐵心構(gòu)成，其鐵心可以開合。在測量時，先張開鐵心，把待測電流的一根導(dǎo)線放入鉗中，再把鐵心閉合。這樣，載流導(dǎo)線便成為電流互感器的一次繞組，經(jīng)過變換后，在電流表上可