第七章變壓器

1、項(xiàng)目六、變壓器1變壓器的構(gòu)造2變壓器的工作原理一、變壓器的構(gòu)造1、變壓器的分類1）按用途分：電力變壓器、專用電源變壓器、調(diào)壓變壓器、測(cè)量變壓器、隔離變壓器。2）按結(jié)構(gòu)分：雙繞組變壓器、三繞組變壓器、多繞組變壓器已經(jīng)自耦變壓器。3）按相數(shù)分：?jiǎn)蜗嘧儔浩?、三相變壓器和多相變壓器?、變壓器的構(gòu)造基本構(gòu)造：由鐵心和繞組構(gòu)成。鐵心是變壓器的磁路通道，是用磁導(dǎo)率較高且相互絕緣的硅鋼片制成，以便減少渦流和磁滯損耗。按其構(gòu)造形式可分為心式和殼式兩種,如圖1（a）、（b）所示。圖1心式和殼式變壓器線圈是變壓器的電路部分，是用漆色線、沙包線或絲包線繞成。其中和電源相連的線圈叫原線圈（初級(jí)繞組），和負(fù)載相連的線圈

2、叫副線圈（次級(jí)繞組）。3、額定值及使用注意事項(xiàng)1）額定值 額定容量一一變壓器二次繞組輸出的最大視在功率。其大小為副邊額定電流的乘積，一般以千伏安表示。 原邊額定電壓一一接到變壓器一次繞組上的最大正常工作電壓 二次繞組額定電壓一一當(dāng)變壓器的一次繞組接上額定電壓時(shí)，二次繞組接上額定負(fù)載時(shí)的輸出電壓。2）使用注意事項(xiàng) 分清一次繞組、二次繞組，按額定電壓正確安裝，防止損壞絕緣或過(guò)載。 防止變壓器繞組短路，燒毀變壓器。 工作溫度不能過(guò)高，電力變壓器要有良好的絕緣。、變壓器的工作原理變壓器是按電磁感應(yīng)原理工作的，原線圈接在交流電源上，在鐵心中產(chǎn)生交變磁通，從而在原、副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，如圖2所示。1、變

3、壓器的空載運(yùn)行和變壓比如圖2所示，設(shè)原線圈匝數(shù)為Ni,端電壓為Ui;副線圈匝數(shù)為N2,端電壓為U2。貝原、副線圈（一次、二次繞組）電壓之比等于匝數(shù)比，即n叫做變壓器的變壓比或變化。UiNinU2N2(1)注意：上式在推導(dǎo)過(guò)程中，忽略了變壓器原、副線圈的內(nèi)阻，所以上式為理想變壓器的電壓變換關(guān)系。曲!|W,11-nnn=|_圖2變壓器空載運(yùn)行原理圖2、變壓器的負(fù)載運(yùn)行和變流比(2)在圖2的副線圈端加上負(fù)載|Z2|，流過(guò)負(fù)載的電流為12,分析理想變壓器原線圈、副線圈的電流關(guān)系。將變壓器視為理想變壓器，其內(nèi)部不消耗功率，輸入變壓器的功率全部消耗UiIi二U2I2在負(fù)載上，即將上式變形帶入（式7-1）,

4、可得理想變壓器電流變換關(guān)系IiU2N213、變壓器得阻抗變換作用設(shè)變壓器初級(jí)輸入阻抗為|乙|,次級(jí)負(fù)載阻抗為Z2|，則將U1N1U2，N2Z1N2I2因?yàn)樗訬12乙=Z2=nZ2Z丿222二n1乙Z2(3)可見(jiàn)，次級(jí)接上負(fù)載|Z2|時(shí)，相當(dāng)于電源接上阻抗為n2Z21的負(fù)載。變壓器的這種阻抗變換特性，在電子線路中常用來(lái)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配和信號(hào)源內(nèi)阻相等,使負(fù)載上獲得最大功率。III.例題講解，鞏固練習(xí)【例題1】有一電壓比為220/110V的降壓變壓器，如果次級(jí)接上55門的電阻,求變壓器初級(jí)的輸入阻抗解1:次級(jí)電流I2二A|Z255初級(jí)電流n=旦二絲JAN2U2110=220門輸入阻抗解2:變壓比輸入

5、阻抗N1；2乙Z2=nZ2Z丿2=455=220門N1U1n=N2U23變壓器的功率和效率4幾種常用變壓器一、變壓器的功率和效率1變壓器的功率實(shí)際變壓器在工作時(shí)，必然存在功率損失。變壓器的功率消耗等于原邊輸入功率RrUJeosJ和副邊輸出功率P2之差，及二P=-P2變壓器的功率損耗包括銅損和鐵損兩部分，它們可以通過(guò)計(jì)算或這使用的方法求出。 銅損是由于原、畐他有電阻，電流在電阻上要消耗一定的功率。 鐵損是由于交變的主磁通在鐵心中產(chǎn)生的磁滯損耗和渦流損耗。2、變壓器的效率變壓器的效率為變壓器輸出功率與輸入功率的百分比，即上100%Pi大容量變壓的效率可達(dá)98%99%,小型電源變壓器效率約為70%8

6、0%。o.o圖3自耦變壓器符號(hào)及原理、幾種常用變壓器1、自耦變壓器自耦變壓器原、副線圈共用一部分繞組，它們之間不僅有磁耦合，還有電的關(guān)系，如圖3所示。原、畐懺圈電壓之比和電流之比的關(guān)系為Ui丨2NinU2IiN2注意: 自耦變壓器在使用時(shí)，一定要注意正確接線，否則易于發(fā)生觸電事故。 接通電壓前，要將手柄轉(zhuǎn)到零位。接通電源后，漸漸轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，調(diào)節(jié)出所需要的電壓。1、小型電源變壓器小型電源變壓器廣泛應(yīng)用與電子儀器中。它一般有一至二個(gè)一次繞組和幾個(gè)不同的二次繞組，可以根據(jù)實(shí)際需要聯(lián)結(jié)組合，以獲得不同的輸出電壓。指導(dǎo)學(xué)生自己分析教材圖(7)(a)、(b),指出各有哪幾種工作方式，可以獲得哪幾種輸出電壓。

7、2、互感器互感器是一種專供測(cè)量?jī)x表，控制設(shè)備和保護(hù)設(shè)備中高電壓或大電流時(shí)使用的變壓器?？煞譃殡妷夯ジ衅骱碗娏骰ジ衅鲀煞N。1)電壓互感器使用時(shí)，電壓互感器的高壓繞組跨接在需要測(cè)量的供電線路上，低壓繞組則與電壓表相連，如圖4所示。可見(jiàn)，高壓線路的電壓Ui等于所測(cè)量電壓U2和變壓比n的乘積，即Ui=nU2(1) 次級(jí)繞組不能短路，防止燒壞次級(jí)繞組。(2) 鐵心和次級(jí)繞組一端必須可靠的接地，防止高壓繞組絕緣被破壞時(shí)而造成設(shè)備的破壞和人身傷亡。圖5電流互感器圖6鉗形電流表2)電流互感器使用時(shí)，電流互感器的初級(jí)繞組與待測(cè)電流的負(fù)載相串連，次級(jí)繞組則與電流表串聯(lián)成閉和回路，如圖5所示。通過(guò)負(fù)載的電流就等于所

8、測(cè)電流和變壓比倒數(shù)的乘積。(1) 絕對(duì)不能讓電流互感器的次級(jí)開(kāi)路，否則易造成危險(xiǎn)；(2) 鐵心和次級(jí)繞組一端均應(yīng)可靠接地。常用的鉗形電流表也是一種電流互感器。它是由一個(gè)電流表接成閉合回路的次級(jí)繞組和一個(gè)鐵心構(gòu)成，其鐵心可開(kāi)、可合。測(cè)量時(shí)，把待測(cè)電流的一根導(dǎo)線放入鉗口中，電流表上可直接讀出被測(cè)電流的大小，如圖6所示。3、三相變壓器圖7三相變壓器三相變壓器就是三個(gè)相同的單相變壓器的組合，如圖7所示。三相變壓器用于供電系統(tǒng)中。根據(jù)三相電源和負(fù)載的不同，三相變壓器初級(jí)和次級(jí)線圈可接成星形或三角形。三相變壓器的每一相，就相當(dāng)于一個(gè)獨(dú)立的單相變壓器。單相變壓器的基本公式和分析方法，使用與三相變壓器中的任意

9、一相。4、變壓器銘牌數(shù)據(jù)在變壓器外殼上均有一塊銘牌，要安全正確的使用變壓器，必須掌握銘牌各個(gè)數(shù)據(jù)的含義。 型號(hào)用以表明變壓器的主要結(jié)構(gòu)、冷卻方式、電壓和容量等級(jí)等等。如SJL-560/10中：S表示三相，單相變壓器用D表示；J表示油浸自冷式冷卻方式，風(fēng)冷式用F表示；L表示裝有避雷裝置；560表示容量為560kVA;10表示高壓繞組額定電壓為10kV。 額定電壓變壓器空載時(shí)的電壓，三相變壓器指線電壓。 額定電流變壓器正常運(yùn)行時(shí)允許通過(guò)的最大電流，三相變壓器指線電流。 額定容量額定容量指變壓器的額定輸出視在功率S。在單相變壓器中S=U2I2;在三相變壓器中，S=.3U2I2。 溫升溫升是指變壓器某些部分與周圍環(huán)境的溫差，變壓器所允許的溫升由材料的絕緣等級(jí)來(lái)定。變壓器運(yùn)行時(shí)，要注意其溫升，確保安全運(yùn)行。III.例題講解，鞏固練習(xí)【例題1】有一變壓器初級(jí)電壓為2200V，次級(jí)電壓為220V，在接純電阻性負(fù)載時(shí)，測(cè)