高频开关电源变压器原理.pdf

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1、变压器原理§变压器基本工作原理、结构与额定数据e1一、理想变压器的运行原理：u1i1e2·变压器电动势：匝数为N的线圈环链，当变化时，线圈两d端感生电动势e的大小与N及成正比，方向由楞次定律决定。dt·楞次定律：在变化磁场中线圈感应电动势的方向总是使它推动的电流产生另一个磁场，阻止原有磁场的变化。AI1I2＋－高ΦU1eeZLEU12U2U1E122高高高X－Z＋U=0U－e=0L1+e122一次侧等效电路二次侧等效电路变压器的基本结构(假定一次侧线圈电阻值为零)·假设：1、一二次侧完全耦合无漏磁，忽略一二次侧线圈电阻；2、忽

2、略铁心损耗；3、忽略铁心磁阻；4、U1为正弦电压。·假定正向：电动势是箭头指向为高，电压是箭头指向为低。·主磁通方向由一次侧励磁电流和绕组缠绕方向通过右手螺旋法则确定。·一次侧感应电动势的符号：由它推动的电流应当与励磁电流方向相反，所以它的实际方向应当高电位在上，图中的假定正向与d实际方向相反，故有e1N1dt·二次侧感应电动势的符号：由它推动的电流应当阻止主磁通的变化，即按右手螺旋法则应当产生与主磁通方向相反的磁通，按图中副方绕组的缠绕方向，它的实际方向也应当高电位在上，图d中的假定正向与实际方向也相反，所以有e2N2，一二次侧

3、dt感应电动势同相位。ue而按照电路理论，有11ue22·变压器的电压变比e1N1E1U1Kee2N2E2U2·因为假定铁心损耗为零，故有变压器一二次侧视在功率相等：I11U1I1=U2I2,故IK2eUU2Z2,Z1·LLKeZLI2I1·变压器的功能是在实现对电压有效值变换的同时，还实现了对电流有效值和阻抗大小的变换。二、基本结构〖阅读〗三、额定数据·S：额定工况下输出视在功率保证值。因变压器效率极高，一N般认为一、二次侧视在功率相等。·U/U：额定工况下，二次侧开路时的一、二次侧线电压。1N2N·I/I：额定工况

4、下的线电流。1N2N·单相变压器：SUIUI；三相变压器：N1N1N2N2NS3UI3UIN1N1N2N2N§变压器运行分析一、空载运行分析与一次侧绕组等值电路一次侧加正弦电压，则产生磁通=sintmdde1-N1N1msint-；e2-N2N2msint-；dt2dt21有效值：E12fN1m4.44fN1m；21E22fN2m4.44fN2m2ΦI0++I0-R1-U1e1＋e1σe2U20UEE2U20+11高--+Φ1σE一次侧等效电路二

5、次侧等效电路1σ变压器空载运行u1e1e1σR1I0e1e1σR1I0e1u20e2空载时漏磁电势、铜耗很小(<5%)。U1KeU20·空载电流I0I0aI0r(下标来源)activecurrent有功电流、铁耗；reactivecurrent无功电流、励磁分量。·空载等值电路··非正弦空载电流的正弦等效处理铁心高饱和－由正弦电压产生正弦磁通的电流必然为非正弦：ii0i01t引入等效正弦励磁电流I0取代i0，以建立线性正弦等值电路：··有效值相等；··基波同频同相；··有功功率大小不变。·

6、一次侧等效电路与向量图：一次侧漏抗jX1I0漏抗+R1X1IR1I00-E1UERm有功1铁耗U1铁耗角I0a励磁阻抗I0-I0RmΦE1Xm无功励磁阻抗励磁I0r励磁分量-IjXmE2-0E1空载运行相量图E1σjX1I0相位滞后磁通90度。E1ZmI0,ZmRmjXmU1E1(E1R1I0)I0(ZmZ1),Z1R1jX1二、变压器的负载运行与T型等值电路同名端I1R2I2-+ΦR1EEU20U121-+ZΦLΦ1σ2σE1σE2σ变压器负载运行+i1i2－R1R2u1e+e22σu2-

7、e1＋e1σ＋一次侧等效电路二次侧等效电路（一）负载运行的基本电磁过程1、负载运行时，一次侧绕组电动势平衡方程为U1＝E1I1Z1虽然I1E1，但Z1很小，正常工作时I1Z1U1，U1E1＝j4.44fN1m。即负载时和空载时主磁通近似相等2、空载下主磁通仅由一次侧励磁电流建立，磁势F0I0N1;负载下主磁通由两侧电流共同建立，因负载时和空载时主磁通近似相等，在图示假定正向下，磁势F0I1N1＋I2N2＝I0N1注：变压器短路时I1很大，I1Z1不可忽略，此时m,E。3、由磁

8、势平衡方程可知，I1中包括两个分量：励磁分量和负载分量N1I1＝I0(I22)I0I2NK1e其中励磁分量固定不变，建立主磁通；