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非理想变压器的特性

发布时间:2013/10/31 21:24:26 访问次数:3393

    已经从理想的观点对变压器的工作情况进行了讨论。也就是说,忽略了绕线电阻、绕线电容和非理想的磁芯特性,而且认为变压器的效率是100%。对于基本概念的学习和在许多应用中,FSDM0565R理想模型都是有效的。不过,必须了解实际变压器的几个非理想特性。
    在学完本节后,应该能够描述一个实际变压器:
    ①列出并描述非理想特性。
    ②解释变压器的额定功率。
    ③给出变压器的效率的定义。
    图14. 23实际变压器中的绕线电阻
    绕线电阻
    实际变压器的初级绕组与次级绕组都有绕线电阻。在第11章中,已经学习了电感的绕线电阻。实际变压器的绕线电阻是以与绕组相串联的电阻来表示的,如图14.23所示。

          
    一个实际变压器中的绕线电阻会导致次级负载上的电压下降。从初级电压和次级电压中减去由于绕线电阻而产生的电压降,产生一个负载电压,该电压小于根据式,得到的预期值。在大多数情况下,绕线电阻昀影响都比较小,可以忽略不计。
    在一个实际变压器的磁芯材料中,总是会有一些能量转换。这种转换被看作铁氧体或者铁磁芯的发热,但是在空气磁芯中不会出现这种转换。这种转换的部分原因是由于初级电流的方向改变引起的磁场的连续改变方向所引起的;这种能量转换的分量称为磁滞损耗( hysteresis loss)。根据法拉第定律,当变化的磁通在磁芯材料中感应出电压时,会产生涡流,转换为热的其余能量就是由涡流产生的。涡流以环状形式出现于磁芯电阻中,因此会产生热。通过使用铁芯叠片结构,极大地减小了这种热转换。铁磁体材料的薄层是相互绝缘的,通过将涡流限制在一个小区域中,使所形成的涡电流最小,并保持磁芯损耗最小。
    磁通泄漏(磁漏)
    在理想的变压器中,假定初级电流所产生的所有磁通量都经磁芯穿过次级绕组,反之亦然。在—个实际的变压器中,会有一些磁力线从磁芯穿出,通过周围的空气返回到绕组的另一端,如图14. 24所示,是由初级电流产生的磁场。磁通量的泄漏导致次级电压的降低。
    实际到达次级绕组的磁通量百分比确定了变压器的耦合系数。例如,如果9/10的磁力线保持在磁芯内部,则耦合系数为0. 90或者90%。大多数铁芯变压器都具有非带高的耦合系数(大于0.99),而铁氧体磁芯和空气磁芯器件的耦合系数则比较低。

    已经从理想的观点对变压器的工作情况进行了讨论。也就是说,忽略了绕线电阻、绕线电容和非理想的磁芯特性,而且认为变压器的效率是100%。对于基本概念的学习和在许多应用中,FSDM0565R理想模型都是有效的。不过,必须了解实际变压器的几个非理想特性。
    在学完本节后,应该能够描述一个实际变压器:
    ①列出并描述非理想特性。
    ②解释变压器的额定功率。
    ③给出变压器的效率的定义。
    图14. 23实际变压器中的绕线电阻
    绕线电阻
    实际变压器的初级绕组与次级绕组都有绕线电阻。在第11章中,已经学习了电感的绕线电阻。实际变压器的绕线电阻是以与绕组相串联的电阻来表示的,如图14.23所示。

          
    一个实际变压器中的绕线电阻会导致次级负载上的电压下降。从初级电压和次级电压中减去由于绕线电阻而产生的电压降,产生一个负载电压,该电压小于根据式,得到的预期值。在大多数情况下,绕线电阻昀影响都比较小,可以忽略不计。
    在一个实际变压器的磁芯材料中,总是会有一些能量转换。这种转换被看作铁氧体或者铁磁芯的发热,但是在空气磁芯中不会出现这种转换。这种转换的部分原因是由于初级电流的方向改变引起的磁场的连续改变方向所引起的;这种能量转换的分量称为磁滞损耗( hysteresis loss)。根据法拉第定律,当变化的磁通在磁芯材料中感应出电压时,会产生涡流,转换为热的其余能量就是由涡流产生的。涡流以环状形式出现于磁芯电阻中,因此会产生热。通过使用铁芯叠片结构,极大地减小了这种热转换。铁磁体材料的薄层是相互绝缘的,通过将涡流限制在一个小区域中,使所形成的涡电流最小,并保持磁芯损耗最小。
    磁通泄漏(磁漏)
    在理想的变压器中,假定初级电流所产生的所有磁通量都经磁芯穿过次级绕组,反之亦然。在—个实际的变压器中,会有一些磁力线从磁芯穿出,通过周围的空气返回到绕组的另一端,如图14. 24所示,是由初级电流产生的磁场。磁通量的泄漏导致次级电压的降低。
    实际到达次级绕组的磁通量百分比确定了变压器的耦合系数。例如,如果9/10的磁力线保持在磁芯内部,则耦合系数为0. 90或者90%。大多数铁芯变压器都具有非带高的耦合系数(大于0.99),而铁氧体磁芯和空气磁芯器件的耦合系数则比较低。

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10-31非理想变压器的特性

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