《電工電子技術(shù)》課件-變壓器的原理及特殊變壓器

變壓器的原理和特殊變壓器

變壓器的工作原理變壓器是一種靜止的電氣設(shè)備。它是根據(jù)電磁感應(yīng)原理，將某一等級的交流電壓和電流轉(zhuǎn)換成同頻率的另一等級的電壓和電流的設(shè)備，即具有變換電壓、變換電流和變換阻抗的作用，因此無論在電力系統(tǒng)、電氣測量、電子線路還是自動控制系統(tǒng)中都具有廣泛的應(yīng)用。變壓器的工作原理

在閉合的鐵心上繞有兩個互相絕緣的繞組，它們之間只有磁的耦合，沒有電的聯(lián)系。其中，與交流電源相接的繞組稱為原繞組或一次繞組，簡稱原邊或初級；與用電設(shè)備（負(fù)載）相接的繞組稱為副繞組或二次繞組，簡稱副邊或次級。單相變壓器原理圖變壓器的工作原理

交流電源電壓u1加到一次繞組后，就有交流電流i1通過該繞組，在鐵心中產(chǎn)生交變的磁通Φ。交變的磁通Φ沿鐵心閉合，同時交鏈一次、二次繞組，在兩個繞組中分別產(chǎn)生感應(yīng)電動勢e1和e2。如果二次側(cè)帶負(fù)載，便產(chǎn)生二次電流i2，即二次繞組有電能輸出。單相變壓器原理圖

變壓器的工作原理設(shè)主磁通Φ=Φmsinωt，由磁感應(yīng)定律可得：

變壓器的工作原理一次、二次側(cè)繞組內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e1、e2的有效值分別為：變壓器的工作原理式中，N1、N2分別為一次二次側(cè)繞組的匝數(shù)，Φ為主磁通，單位為Wb，在忽略漏磁通及一次繞組導(dǎo)線電阻影響時：

有u1≈e1

則：U1≈E1=4.44fN1Φm二次側(cè)開路即空載運(yùn)行時:

U20≈E2=4.44fN1Φm于是：變壓器的電壓比變壓器的工作原理可見，變壓器一次、二次繞組感應(yīng)電動勢的大小，正比于各繞組的匝數(shù)。因此，只要改變繞組匝數(shù)比，就能改變變壓器的輸出電壓。

變壓器的工作原理負(fù)載運(yùn)行

負(fù)載運(yùn)行是指一次繞組接交流電源，二次繞組接負(fù)載。

變壓器的工作原理可得到磁動勢平衡方程：變壓器的工作原理由于勵磁電流分量I0很小，所以在額定狀態(tài)下可以忽略不計，則有：其有效值表示式有：變壓器具有變電流的作用，且在額定狀態(tài)下，一次、二次繞組電流之比等于電壓比k的倒數(shù)。自耦變壓器如圖所示，是一種自偶變壓器，它只有一個繞組，這個繞組的總扎數(shù)為N1接電源，繞組的一部分為N2接負(fù)載。電路中各電壓、電流用向量表示，方向如圖所示，這樣一、二次繞組不僅有磁耦合，而且還有電的直接聯(lián)系，自偶變壓器的一、二次繞組電壓之比和電流之比為。

IN1N2+U1－I1－E1＋－E2＋－

U2＋I(xiàn)2

降壓自耦變壓器

自耦變壓器手柄繞組接觸臂

調(diào)壓器調(diào)壓器等效電路自耦變壓器使用自耦變壓器時應(yīng)注意以下幾點：

1.原副繞組不能對調(diào)使用，如果把電源接到副繞組上，可能燒壞調(diào)壓器或使電源短路。一般輸入端有三個接線頭，如圖，在接線時一定要注意。如果使用電源電壓為220V的單相交流電，接入時應(yīng)連接1號端和3號端。調(diào)壓器等效電路

自耦變壓器使用自耦變壓器時應(yīng)注意以下幾點：

2.連接電源時，1號端必須接中性線，因為原、副繞組有電的直接聯(lián)系。否則，即使滑動觸頭旋在低電壓位置時，當(dāng)人觸及輸出端的任一端時，都有觸電的危險。因此規(guī)定：自耦變壓器不允許用作安全變壓器，安全變壓器一定要用雙繞組的。

自耦變壓器使用自耦變壓器時應(yīng)注意以下幾點：

3.接通電源時，先將滑動觸頭旋至零位，接通電源后再逐漸轉(zhuǎn)動手柄，將輸出電壓調(diào)到所需的數(shù)值。用后，還應(yīng)將滑動觸頭再調(diào)回到零位。

儀用互感器是在交流電路中,專供電工測量和自動保護(hù)裝置使用的變壓器。

儀用互感器的作用擴(kuò)大測量儀器的量程；為高電壓電路的控制、保護(hù)裝置及設(shè)備提供所需的低電壓、小電流，同時可使儀表設(shè)備與高壓電路相隔離，保證儀表設(shè)備和工作人員的安全，并可使儀表設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉。

常見的儀用互感器電壓互感器電壓互感器圖a)結(jié)構(gòu)

b)符號

電壓互感器

（1）電壓互感器的低壓側(cè)（二次側(cè)）不允許短路，故在高壓側(cè)（一次側(cè)）應(yīng)接入熔斷器進(jìn)行保護(hù)。

（2）為防止電壓互感器高壓繞組絕緣損壞，使低壓側(cè)出現(xiàn)高電壓，電壓互感器的鐵心、金屬外殼和二次繞組的一端必須可靠接地。使用電壓互感器，應(yīng)注意：

電流互感器電流互感器，它是利用變壓器變換電流的作用，將大電流變換成小電流的升壓變壓器。它的一次繞組導(dǎo)線較粗，匝數(shù)很少，有時只有一匝，與被測量電路負(fù)載串聯(lián)。二次繞組導(dǎo)線較細(xì)，匝數(shù)較多，接在電流表或其他保護(hù)測量裝置的反應(yīng)電流大小的線線圈上。電流互感器根據(jù)變壓器的工作原理，電流互感器的一次電流和二次電流，與其匝數(shù)成反比，即：a)結(jié)構(gòu)

b)符號

電流互感器式中：ki稱為電流互感器的電流比。通常電流互感器二次額定電流設(shè)計成標(biāo)準(zhǔn)值5A安或1A.

電流互感器

（1）電流互感器工作時二次側(cè)繞組不允許開路。為此在電流互感器二次電路中不允許裝設(shè)熔斷器，在二次電路中拆裝儀表時，必