汽车变压器(新能源汽车里变压器的工作原理是怎样的？)

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最简单的变压器由一个闭合铁心和套在铁心上的两个绕组组成，如图2-37a 所示。图2-37所示为变压器的图形符号、变压器的字母代号为T。

零压器是按电磁感应原理工作的。设一次绕组匝数为N1，二次绕组匝数为N2。当一次绕组接在交流电源上后，将在铁心中产生交变磁通更，这个交变磁通既穿过一次绕组，又穿过二次绕组，从而在一次、二次绕组中产生感应电动势e1和e2。如果二次绕组电路是闭合的、在二次绕组中就会产生交变电流，这就是变压器工作的基本原理。在一次、二次绕组中产生的感应电动势e1和e2的大小为.

1.变压器的空载运行和电压比

在图2-38所示的变压器电压比实验电路中，断开开关S.，使二次绕组开路，同时闭合开关S，一次绕组接通电源，此时变压器的工作状态称为变压器空载运行状态。变压器在空载运行状态下，二次绕组中的电流为零，一次绕组上的电流称为变压器的空载电流或励磁电流，它比额定电流小得多。一般大、中型变压器的空载电流为额定电流的3%~8%此时，变压器实际上就是一个通电交流铁心线圈，可以忽略两绕组的电阻和漏抗压降，那么，一次绕组和二次绕组的电压分别等于它们的感应电动势，即可得

式(2-25)说明，在忽略了空载电流的情况下.一次绕组与二次绕组的端电压之比等于它们的匝数比，这个比值n为变压器的电压比

n>1，则N1>N2，U1>U2，此类变压器为降压变压器;n<1，则N1 <N2，U1<U2，此类变压器为升压变压器。在实际应用时，变压器二次绕组的输出电压可在小范围内调节，二次绕组留有抽头，换接不同抽头，可获得不同数值的输出电压。

变压器的负载运行和电流比,在图2-39 所示的变压器电流比实验电路中，闭合开关S，同时闭合开关 S,，使变压器

处于带上负载的工作状态，称为变压器负载运行状态。变压器在负载《满载)运行状态下，绕组电阻铁心的磁滞及涡流总会产生一定的能量损耗，但比负载上消耗的功率要小得多，一般情况下可以忽略不计，仍可以将变压器视为理想变压器，其内部不消耗功率，输入变压器的功率全部消耗在负载上，则可以得出

式(2-26)表明、变压器带负载运行时，一次绕组、二次绕组的电流与它们的电压或数成反比。变压器具有变换电流的作用，它在变换电压的同时也变换了电流。必须注意，变压器在空载、轻载下运行时，式(2-26)的关系式是不成立的。而电压比U,/U;=n仍然成立。因此，变压器输入的视在功率S=UL和输出的视在功率SU,1，基本近似相等，符合功率守恒原则。当然，也可以理解为，在二次绕组电流1增大时-次绕组的输入电流也随之增大，即取决于。变压器负载运行时，电流随1的增大而增大，电压U,则随L的增大而下降.

变压器的阻抗变换作用，由于变压器的损耗和漏磁通都很小，其输入功率近似等于输出功率，即u;=u,，由I=U/Z可知，变压器一次绕组与二次绕组之间有 U/z=U/Z，的关系，故

式(2-27)说明，变压器二次侧负载阻抗Z2反映到一次侧的等效阻抗值Z1应为Z2的n2倍。或者说，变压器的二次绕组接上负载Z2,后，对电源而言，相当于接上阻抗为 n2'z2,的负载。如图2-40a 所示，方框部分为Z1,

当变压器负载Z,一定时，改变变压器-8)次绕组、二次绕组的匝数，可获得所需要的阻抗。变压器的这种阻抗变换特性，在电子电路中常用来实现阻抗匹配，即负载电阻和信号源内阻相等，在负载上获得最大功率。口限4.变压器的功率和效率

变压器的阻抗变换

(1)变压器的功率 应用已学的知识，可得变压器一次绕组的输入功率为

变压器工作时，必然有功率损失。功率损失有铜损和铁损两部分。铜损是电流在一次绕组、二次绕组电阻上损耗的功率。负载变化时，一次电流、二次电流要相应地变化，铜损也随之变化。铁损是交变的主磁通在铁心中产生磁滞损耗和涡流损耗。变压器工作时，，主磁通基本不变，因此铁损基本是不变的。铁损决定于变压器的额定电压，并与频率有关。铜损和铁损可以通过计算求出或用实验方法测量。

可见，输人功率与输出功率之差就是变压器所损耗的功率。变压器损耗的功率包括铜损和铁损两部分，即

变压器的效率 与机械效率的意义相同，变压器的效率是其输出功率 P2与输人功率的比值，一般记作百分数，用字母n 表示为

由于变压器的铜损和铁损都很小，所以它的效率很高，大容量变压器的效率可达98%~99%，小容量变压器的效率为70%~80%。

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