一个关于变压器的简单问题,但是到现在没有一个统一答案
电学上有变压器机械中有变速器,它们的原理是想通的最简单的变速器是一个杠杆
假设在真空环境下没有阻力没有重力,图中的支点是一个质量为m可自由移动的点,一般这个支点质量都很大由于惯性的原理可认为这个支点是静止不动的,A点以一个恒定的力通过支点去作用B点实现变速变力的功能。实际上无论支点质量有多大都会有一点移动的(因自由状态),如果A点一直作用那么支点的移动速度会越来越快B值越来越大最终饱和,如果每隔一段时间A点反方向运动支点的移动就会抵消,所以工频变压器都是用的交流电。 当变压器重载的时候B点阻力很小支点受力小(磁通抵消的理论)轻载时B点阻力大支点受力大磁通量变化大,所以变压器重载时几乎只有铜损轻载时候磁损较大。
用这个机械模型去分析楼主的问题,工频变压器磁芯损耗在空载时(B点不动)最大,如果此时电感(支点质量m)不够大B值(支点速度V)就很大超过了磁芯材料上限就会饱和,所以工频变压器都要保证很大的励磁电感量,一般初级都会绕很多圈如果只绕几圈100%会饱和。(还会有一种情况满载不饱和空载饱和)
我觉得6楼的观点是正确的。
我之前的说法也不准确。认为初次级磁通抵消的看法也不正确。
原因我认为是这样的:
对于工频变压器,无论哪个绕组,都必须满足 电磁感应定律,即 e=-N*dΦ/dt,这是我下面分析的基础。
即通过绕组的磁通变化率随电压变化,而电压为正弦电压(设为U=Um*sinωt), 积分得到Φ=Um*ω/N*cosθ+C. 对于工频变压器,C应为0, ω也是常数, N为匝数, 对于一个选定的变压器就是常数.
不必管上面公式的细节, 要得到的主要信息是, 由于B=Φ/S,B的变化率只和输入电压有关,与传递能量无关,与有没有副边无关.无论副边如何,这个公式都是成立的.
原副边的磁通并未抵消,
通过原副边总的磁通都是上面说的Φ=Um/N*cosθ+C,正是这个磁通的变化在原副边产生了电压.
而产生这个磁通的电流即励磁电流, 由H*l=N*I, B=μ*H, 得到I= B*l/N/μ, 这个公式里,如果l是磁路长度,N是匝数. 所谓的饱和就是;在需要更大的B时,由于μ随着B的升高而降低,因而使 电流非线性的快速升高的情况.
所以这种变压器的饱和是和 电压及其频率和匝数 有关,与负载电流无关. 电压高了,就有可能饱和. 圈数少了也会饱和, 不然前辈们难道会这么傻, 干脆只用一圈线圈好了, 损耗又小又结实.
正激变换器的分析应该是一样的.
我之前犯了想当然的错误,无论重载还是轻载输出电压都是不变的在机械模型中B点所受到的力是一样的,也就是说无论轻载还是重载励磁电流都不受影响。工频变压器是否饱和是由公式U=f*B*N*Ac*.....决定的,受电源频率f、初级线圈匝数、电压峰值及磁芯材料的影响。
饱和与否与电流是无关的,前人总结的慈通抵消的说法是说的通的(个人更喜欢用机械模型去理解),电流公式I=B*lg/N....一般是用于电感上的计算若用于工频变压器其中的电流I要变为△I即输入电流与输出电流的差。
图1
上面图1是模拟负载变化所引起的输入电流变样的仿真图,从图中看输入电流变化时励磁电流几乎是不变的。
再来看看影响励磁电流(磁通量B)的因素
图2
图2的仿真结果,输入电压高励磁电流大,输入频率低励磁电流大(磁芯材料和形状这里不做仿真了),仿真结果与公式相符。