電子電工第3章

1、第三章第三章 變壓器變壓器 第一節(jié)第一節(jié) 單相變壓器單相變壓器 第二節(jié)第二節(jié) 三相變壓器三相變壓器 第三節(jié)第三節(jié) 自耦變壓器自耦變壓器返回主目錄返回主目錄第一節(jié)第一節(jié) 單相變壓器單相變壓器1基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)（1）鐵心）鐵心 鐵心構(gòu)成了變壓器鐵心構(gòu)成了變壓器 的磁路，并作為繞的磁路，并作為繞組的支撐骨架。組的支撐骨架。 心式心式殼式殼式符號(hào)符號(hào) （2）繞組）繞組 繞組構(gòu)成變壓器的繞組構(gòu)成變壓器的 電路。電路。2121NNEE 220EU m1144. 4fNE m2244. 4fNE 式中，式中，N 稱為變壓比，簡(jiǎn)稱變比，它是變壓器的一個(gè)重要參稱為變壓比，簡(jiǎn)稱變比，它是變壓器的一個(gè)重要參數(shù)。當(dāng)數(shù)

2、。當(dāng)K1時(shí)為降壓變壓器；當(dāng)時(shí)為降壓變壓器；當(dāng)K1時(shí)為升壓變壓器。時(shí)為升壓變壓器。KNNEEUU 2121201 （）空載運(yùn)行及變壓比（）空載運(yùn)行及變壓比 11EU t sinm 設(shè)設(shè) 則可根據(jù)電磁感應(yīng)定律則可根據(jù)電磁感應(yīng)定律一次繞組一次繞組二次繞組二次繞組圖圖3-2（2）負(fù)載運(yùn)行及變流比）負(fù)載運(yùn)行及變流比 2211IUIU KNNUUII1121221 理想情況下：變壓器一次側(cè)視在功率與二次側(cè)視在功率相理想情況下：變壓器一次側(cè)視在功率與二次側(cè)視在功率相等，即等，即圖圖3-3 變壓器負(fù)載運(yùn)行變壓器負(fù)載運(yùn)行（）阻抗變換（）阻抗變換 變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)，從一次繞組看進(jìn)去的阻抗為變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)，從一次

3、繞組看進(jìn)去的阻抗為11iIU 22LIU L22211iZKKIKUIU 圖圖3-4 有一單相變壓器，當(dāng)一次繞組接在有一單相變壓器，當(dāng)一次繞組接在220V的交流的交流電源上時(shí)，測(cè)得二次繞組的端電壓為電源上時(shí)，測(cè)得二次繞組的端電壓為22V，若該變壓器一，若該變壓器一次繞組的匝數(shù)為次繞組的匝數(shù)為2100匝，求其變比和二次繞組的匝數(shù)。匝，求其變比和二次繞組的匝數(shù)。 102222021 UUK1021 KNN21010210012 KNN匝匝例例3-1解解 某晶體管收音機(jī)輸出變壓器的一次繞組匝數(shù)某晶體管收音機(jī)輸出變壓器的一次繞組匝數(shù) =230 匝，二次繞組匝數(shù)匝，二次繞組匝數(shù) =80匝，原來配有阻抗為

4、匝，原來配有阻抗為 的揚(yáng)聲器，現(xiàn)在要改接為的揚(yáng)聲器，現(xiàn)在要改接為 的揚(yáng)聲器，問輸出變壓器的揚(yáng)聲器，問輸出變壓器二次繞組的匝數(shù)應(yīng)如變動(dòng)（一次繞組匝數(shù)不變）。二次繞組的匝數(shù)應(yīng)如變動(dòng)（一次繞組匝數(shù)不變）。 2N1N 8 41 .668802302L2i RKR當(dāng)當(dāng) 4LR時(shí)時(shí)423022L2i NRKR根據(jù)題意，根據(jù)題意， 即即iiRR 4)(2301 .66222 N576 .561 .66423022 N匝匝例例3-2 8LR當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí)2N 設(shè)輸出變壓器二次繞組變動(dòng)后的匝數(shù)為設(shè)輸出變壓器二次繞組變動(dòng)后的匝數(shù)為解解N2N1UU和和（1）額定電壓）額定電壓 （V）3額定值額定值 額定電壓額定電壓 一

5、次繞組加額定電壓時(shí)，一次繞組加額定電壓時(shí)，二次繞組的開路電壓。二次繞組的開路電壓。N2U（2）額定電流）額定電流 （A）N2N1II和和根據(jù)變壓器的允許發(fā)熱條根據(jù)變壓器的允許發(fā)熱條件而規(guī)定的繞組長(zhǎng)期允許件而規(guī)定的繞組長(zhǎng)期允許通過的最大電流值。通過的最大電流值。（3）額定容量）額定容量 （V）NS變壓器在額定工作狀態(tài)下，二變壓器在額定工作狀態(tài)下，二次繞組的視在功率。忽略損耗次繞組的視在功率。忽略損耗時(shí)，額定容量時(shí)，額定容量N2N2N1N1NIUIUS 額定電壓額定電壓 根據(jù)變壓器的絕緣強(qiáng)度和允根據(jù)變壓器的絕緣強(qiáng)度和允許發(fā)熱而規(guī)定的一次繞組的許發(fā)熱而規(guī)定的一次繞組的正常工作電壓。正常工作電壓。N1

6、U例例3-2 某晶體管收音機(jī)輸出變壓器的一次繞組匝數(shù)某晶體管收音機(jī)輸出變壓器的一次繞組匝數(shù)=230匝，二次繞組匝數(shù)匝，二次繞組匝數(shù)=80匝，原來配有阻抗為匝，原來配有阻抗為的揚(yáng)聲器，現(xiàn)在要改接為的揚(yáng)聲器，現(xiàn)在要改接為例例3-2 某晶體管收音機(jī)輸出變壓器的一次繞組匝數(shù)某晶體管收音機(jī)輸出變壓器的一次繞組匝數(shù)=230匝，二次繞組匝數(shù)匝，二次繞組匝數(shù)=80匝，原來配有阻抗為匝，原來配有阻抗為的揚(yáng)聲器，現(xiàn)在要改接為的揚(yáng)聲器，現(xiàn)在要改接為同名端同名端：指在同一交變磁通的作用下，兩個(gè)繞組上所產(chǎn)生：指在同一交變磁通的作用下，兩個(gè)繞組上所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓瞬時(shí)極性始終相同的端子，同名端又稱同極性的感應(yīng)電壓瞬時(shí)極性始

7、終相同的端子，同名端又稱同極性端，常以端，常以 “” 或或 “” 標(biāo)記。標(biāo)記。瞬時(shí)極性瞬時(shí)極性始終始終相同的端子相同的端子同名端的判斷方法：同名端的判斷方法：（1）已知兩個(gè)繞組的繞向）已知兩個(gè)繞組的繞向假定兩個(gè)繞組中各假定兩個(gè)繞組中各有電流有電流 、 ，若它們產(chǎn)生的磁通若它們產(chǎn)生的磁通方向一致，則兩方向一致，則兩繞組的電流流入端繞組的電流流入端（或流出端）即（或流出端）即為同名端。為同名端。2i1i圖圖3-5 直流法測(cè)定繞組同名端直流法測(cè)定繞組同名端 （2）無法辨明繞組方向）無法辨明繞組方向指針正偏指針正偏S迅速閉合迅速閉合指針反偏指針反偏設(shè)備外殼設(shè)備外殼AB1外特性外特性%100%100%N

8、22N2N2220 UUUUUUU 工程上，常用電壓變化工程上，常用電壓變化率率 來反映變壓器二次側(cè)來反映變壓器二次側(cè)端電壓隨負(fù)載而變化的情況。端電壓隨負(fù)載而變化的情況。%U 式中，式中， 是空載時(shí)二次繞組是空載時(shí)二次繞組的端電壓，的端電壓， 是負(fù)載時(shí)二次是負(fù)載時(shí)二次繞組的端電壓。繞組的端電壓。02U2U電壓變化率反映了變壓器帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)性電壓變化率反映了變壓器帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)性能的好壞，是變壓器的一個(gè)重要性能指標(biāo)，能的好壞，是變壓器的一個(gè)重要性能指標(biāo)，一般控制在左右。一般控制在左右。 1純電阻負(fù)載純電阻負(fù)載2感性負(fù)載感性負(fù)載 3容性負(fù)載容性負(fù)載 圖圖3-6變壓器在運(yùn)行過程中會(huì)有變壓器在運(yùn)行過程中

9、會(huì)有一定的損耗，主要分為銅一定的損耗，主要分為銅損耗損耗 和鐵損耗和鐵損耗 。 CuPFePFeCuPPP 變壓器的輸出功率變壓器的輸出功率 與輸與輸入功率入功率 之比稱為效率，之比稱為效率，用用 表示，即表示，即2P1P %100%100FeCu222212 PPPPPPPPP 2效率特性效率特性（1）損耗）損耗（2）效率）效率 （3）效率特性）效率特性 它表明當(dāng)負(fù)載較小時(shí)，效率它表明當(dāng)負(fù)載較小時(shí)，效率隨負(fù)載的增大而迅速上升，隨負(fù)載的增大而迅速上升，當(dāng)負(fù)載達(dá)到一定值時(shí)，效率當(dāng)負(fù)載達(dá)到一定值時(shí)，效率隨負(fù)載的增大反而下降，隨負(fù)載的增大反而下降，當(dāng)當(dāng)銅損耗與鐵損耗相等時(shí)，其銅損耗與鐵損耗相等時(shí)，其

10、效率最高效率最高。圖圖3-7第二節(jié)第二節(jié) 三相變壓器三相變壓器 一、三相變壓器的種類和結(jié)構(gòu)一、三相變壓器的種類和結(jié)構(gòu)1 . 種類種類 圖圖3-8 三相變壓器組三相變壓器組圖圖3-9 三相心式變壓器三相心式變壓器 2 .結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖圖3-10 電力變壓器外型電力變壓器外型橢圓形油箱橢圓形油箱結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)方形波紋長(zhǎng)方形波紋油箱結(jié)構(gòu)油箱結(jié)構(gòu)圖圖3-10電力變壓器銘牌電力變壓器銘牌 電電 力力 變變 壓壓 器器產(chǎn)品型號(hào)產(chǎn)品型號(hào) S7-500/10 標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)額定容量額定容量 500kVA 產(chǎn)品代號(hào)產(chǎn)品代號(hào)額定頻率額定頻率 50Hz 出廠序號(hào)出廠序號(hào)相數(shù)相數(shù) 3相相聯(lián)接組聯(lián)接組 Y，yn0阻抗電壓阻抗

11、電壓 4冷卻方式冷卻方式 油冷油冷使用條件使用條件 戶外戶外 開關(guān)開關(guān)位置位置額定電壓額定電壓額定電流額定電流高高 壓壓低低 壓壓高高 壓壓低低 壓壓10.5kV27.5A10kV400V28.9 A721.7A9kV30.4 A二、電力變壓器的銘牌及主要參數(shù)二、電力變壓器的銘牌及主要參數(shù)變壓器廠變壓器廠 年年月月 高壓側(cè)電壓高壓側(cè)電壓(kV)變壓器容量變壓器容量(kVA)S 7500/101型號(hào)型號(hào)設(shè)計(jì)序號(hào)設(shè)計(jì)序號(hào)三相變壓器三相變壓器N2N1UU和和 高壓側(cè)額定電壓高壓側(cè)額定電壓 據(jù)變壓器的絕緣強(qiáng)度和允許據(jù)變壓器的絕緣強(qiáng)度和允許發(fā)熱而規(guī)定的一次繞組的正發(fā)熱而規(guī)定的一次繞組的正常工作電壓值。常

12、工作電壓值。N1U 低壓側(cè)額定電壓低壓側(cè)額定電壓 變壓器空載時(shí)，高壓側(cè)加變壓器空載時(shí)，高壓側(cè)加額定電壓后，低壓側(cè)的端額定電壓后，低壓側(cè)的端電壓。電壓。N2U2額定電壓額定電壓 額定電壓額定電壓均指均指 線電壓！線電壓！額定電流額定電流 據(jù)變壓器的允許發(fā)熱而規(guī)定據(jù)變壓器的允許發(fā)熱而規(guī)定的允許繞組長(zhǎng)期通過的最大的允許繞組長(zhǎng)期通過的最大電流值。電流值。N2N1II和和3額定電流額定電流線電流！線電流！N2N1II和和額定電流均指？額定電流均指？ 額定容量額定容量 變壓器在額定工作狀態(tài)變壓器在額定工作狀態(tài)下，下，二次繞組二次繞組的視在功的視在功率，常以率，常以kVA為單位。為單位。 NSNS4額定容量

13、額定容量1000N2N2NIUS 單相變壓器的額定容量為單相變壓器的額定容量為（kVA）10003N2N2NIUS 三相變壓器的額定容量為三相變壓器的額定容量為（kVA）5聯(lián)接組別聯(lián)接組別Y y n o二次側(cè)連接成星形二次側(cè)連接成星形一次側(cè)接成星形，中性點(diǎn)不引線一次側(cè)接成星形，中性點(diǎn)不引線二次側(cè)中性點(diǎn)接地，并引出二次側(cè)中性點(diǎn)接地，并引出 線線n表示一、二次側(cè)繞組線電壓的相表示一、二次側(cè)繞組線電壓的相位差（位差（011共十二個(gè)時(shí)鐘數(shù)碼）共十二個(gè)時(shí)鐘數(shù)碼）三、三相變壓器的用途三、三相變壓器的用途 目前我國交流輸電的電壓為目前我國交流輸電的電壓為110kV、220kV、330kV及及500kV等多種

14、等多種 。主要用于主要用于輸、配電系統(tǒng)輸、配電系統(tǒng)。包括升壓變壓器、降壓變壓器和配電變壓器。包括升壓變壓器、降壓變壓器和配電變壓器。 cos3UIP 據(jù)據(jù) cosP在輸送在輸送 和和 一定時(shí)一定時(shí)節(jié)約輸電線材料，節(jié)約輸電線材料，減小輸電線路的損耗，減小輸電線路的損耗，UI輸電線的截面積輸電線的截面積第三節(jié)第三節(jié) 自耦變壓器自耦變壓器把一次繞組和二次繞組合二為一，如圖所示，就成為只把一次繞組和二次繞組合二為一，如圖所示，就成為只有一個(gè)繞組的變壓器，這種變壓器稱為自耦變壓器。有一個(gè)繞組的變壓器，這種變壓器稱為自耦變壓器。特點(diǎn)：特點(diǎn)：一、二次繞組之間不僅有磁耦合，一、二次繞組之間不僅有磁耦合，而且還有電的直接聯(lián)系。而且還有電的直接聯(lián)系。圖圖3-12 原理圖原理圖自耦變壓器的原理與普通變壓器一樣自耦變壓器的原理與普通變壓器一樣 。KNNUU 21201KNNII11221 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)省優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)省用銅量，且效率較高，用銅量，且效率較高，自耦變壓器的變壓比一自耦變壓器的變壓比一般不超