非理想變壓器的特性
發(fā)布時(shí)間:2013/10/31 21:24:26 訪問(wèn)次數(shù):3475
已經(jīng)從理想的觀點(diǎn)對(duì)變壓器的工作情況進(jìn)行了討論。也就是說(shuō),忽略了繞線電阻、繞線電容和非理想的磁芯特性,而且認(rèn)為變壓器的效率是100%。對(duì)于基本概念的學(xué)習(xí)和在許多應(yīng)用中,FSDM0565R理想模型都是有效的。不過(guò),必須了解實(shí)際變壓器的幾個(gè)非理想特性。
在學(xué)完本節(jié)后,應(yīng)該能夠描述一個(gè)實(shí)際變壓器:
①列出并描述非理想特性。
②解釋變壓器的額定功率。
③給出變壓器的效率的定義。
圖14. 23實(shí)際變壓器中的繞線電阻
繞線電阻
實(shí)際變壓器的初級(jí)繞組與次級(jí)繞組都有繞線電阻。在第11章中,已經(jīng)學(xué)習(xí)了電感的繞線電阻。實(shí)際變壓器的繞線電阻是以與繞組相串聯(lián)的電阻來(lái)表示的,如圖14.23所示。
一個(gè)實(shí)際變壓器中的繞線電阻會(huì)導(dǎo)致次級(jí)負(fù)載上的電壓下降。從初級(jí)電壓和次級(jí)電壓中減去由于繞線電阻而產(chǎn)生的電壓降,產(chǎn)生一個(gè)負(fù)載電壓,該電壓小于根據(jù)式,得到的預(yù)期值。在大多數(shù)情況下,繞線電阻昀影響都比較小,可以忽略不計(jì)。
在一個(gè)實(shí)際變壓器的磁芯材料中,總是會(huì)有一些能量轉(zhuǎn)換。這種轉(zhuǎn)換被看作鐵氧體或者鐵磁芯的發(fā)熱,但是在空氣磁芯中不會(huì)出現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。這種轉(zhuǎn)換的部分原因是由于初級(jí)電流的方向改變引起的磁場(chǎng)的連續(xù)改變方向所引起的;這種能量轉(zhuǎn)換的分量稱為磁滯損耗( hysteresis loss)。根據(jù)法拉第定律,當(dāng)變化的磁通在磁芯材料中感應(yīng)出電壓時(shí),會(huì)產(chǎn)生渦流,轉(zhuǎn)換為熱的其余能量就是由渦流產(chǎn)生的。渦流以環(huán)狀形式出現(xiàn)于磁芯電阻中,因此會(huì)產(chǎn)生熱。通過(guò)使用鐵芯疊片結(jié)構(gòu),極大地減小了這種熱轉(zhuǎn)換。鐵磁體材料的薄層是相互絕緣的,通過(guò)將渦流限制在一個(gè)小區(qū)域中,使所形成的渦電流最小,并保持磁芯損耗最小。
磁通泄漏(磁漏)
在理想的變壓器中,假定初級(jí)電流所產(chǎn)生的所有磁通量都經(jīng)磁芯穿過(guò)次級(jí)繞組,反之亦然。在—個(gè)實(shí)際的變壓器中,會(huì)有一些磁力線從磁芯穿出,通過(guò)周?chē)目諝夥祷氐嚼@組的另一端,如圖14. 24所示,是由初級(jí)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)。磁通量的泄漏導(dǎo)致次級(jí)電壓的降低。
實(shí)際到達(dá)次級(jí)繞組的磁通量百分比確定了變壓器的耦合系數(shù)。例如,如果9/10的磁力線保持在磁芯內(nèi)部,則耦合系數(shù)為0. 90或者90%。大多數(shù)鐵芯變壓器都具有非帶高的耦合系數(shù)(大于0.99),而鐵氧體磁芯和空氣磁芯器件的耦合系數(shù)則比較低。
已經(jīng)從理想的觀點(diǎn)對(duì)變壓器的工作情況進(jìn)行了討論。也就是說(shuō),忽略了繞線電阻、繞線電容和非理想的磁芯特性,而且認(rèn)為變壓器的效率是100%。對(duì)于基本概念的學(xué)習(xí)和在許多應(yīng)用中,FSDM0565R理想模型都是有效的。不過(guò),必須了解實(shí)際變壓器的幾個(gè)非理想特性。
在學(xué)完本節(jié)后,應(yīng)該能夠描述一個(gè)實(shí)際變壓器:
①列出并描述非理想特性。
②解釋變壓器的額定功率。
③給出變壓器的效率的定義。
圖14. 23實(shí)際變壓器中的繞線電阻
繞線電阻
實(shí)際變壓器的初級(jí)繞組與次級(jí)繞組都有繞線電阻。在第11章中,已經(jīng)學(xué)習(xí)了電感的繞線電阻。實(shí)際變壓器的繞線電阻是以與繞組相串聯(lián)的電阻來(lái)表示的,如圖14.23所示。
一個(gè)實(shí)際變壓器中的繞線電阻會(huì)導(dǎo)致次級(jí)負(fù)載上的電壓下降。從初級(jí)電壓和次級(jí)電壓中減去由于繞線電阻而產(chǎn)生的電壓降,產(chǎn)生一個(gè)負(fù)載電壓,該電壓小于根據(jù)式,得到的預(yù)期值。在大多數(shù)情況下,繞線電阻昀影響都比較小,可以忽略不計(jì)。
在一個(gè)實(shí)際變壓器的磁芯材料中,總是會(huì)有一些能量轉(zhuǎn)換。這種轉(zhuǎn)換被看作鐵氧體或者鐵磁芯的發(fā)熱,但是在空氣磁芯中不會(huì)出現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。這種轉(zhuǎn)換的部分原因是由于初級(jí)電流的方向改變引起的磁場(chǎng)的連續(xù)改變方向所引起的;這種能量轉(zhuǎn)換的分量稱為磁滯損耗( hysteresis loss)。根據(jù)法拉第定律,當(dāng)變化的磁通在磁芯材料中感應(yīng)出電壓時(shí),會(huì)產(chǎn)生渦流,轉(zhuǎn)換為熱的其余能量就是由渦流產(chǎn)生的。渦流以環(huán)狀形式出現(xiàn)于磁芯電阻中,因此會(huì)產(chǎn)生熱。通過(guò)使用鐵芯疊片結(jié)構(gòu),極大地減小了這種熱轉(zhuǎn)換。鐵磁體材料的薄層是相互絕緣的,通過(guò)將渦流限制在一個(gè)小區(qū)域中,使所形成的渦電流最小,并保持磁芯損耗最小。
磁通泄漏(磁漏)
在理想的變壓器中,假定初級(jí)電流所產(chǎn)生的所有磁通量都經(jīng)磁芯穿過(guò)次級(jí)繞組,反之亦然。在—個(gè)實(shí)際的變壓器中,會(huì)有一些磁力線從磁芯穿出,通過(guò)周?chē)目諝夥祷氐嚼@組的另一端,如圖14. 24所示,是由初級(jí)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)。磁通量的泄漏導(dǎo)致次級(jí)電壓的降低。
實(shí)際到達(dá)次級(jí)繞組的磁通量百分比確定了變壓器的耦合系數(shù)。例如,如果9/10的磁力線保持在磁芯內(nèi)部,則耦合系數(shù)為0. 90或者90%。大多數(shù)鐵芯變壓器都具有非帶高的耦合系數(shù)(大于0.99),而鐵氧體磁芯和空氣磁芯器件的耦合系數(shù)則比較低。
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