項目四磁路與變壓器課件

項目四磁路與變壓器任務(wù)三變壓器4.3.1變壓器的結(jié)構(gòu)用硅鋼片疊壓制成的變壓器鐵芯AX與電源相接的一次側(cè)繞組N1u1i10Φu20axS|ZL|與負(fù)載相接的二次側(cè)繞組N2

變壓器的主體結(jié)構(gòu)是由鐵芯和繞組兩大部分構(gòu)成的。變壓器的繞組與繞組之間、繞組與鐵芯之間均相互絕緣。4.3.2變壓器的工作原理1.變壓器的空載運行與變換電壓的作用u20AXaxS|ZL|u1i10ΦN1N2空載：變壓器副繞組開路的運行狀態(tài)。原邊的自感電動勢：變壓器的損耗很小，故電源電壓U1≈E1副邊的感應(yīng)電動勢：副邊開路，故副邊輸出電壓U20≈E2原副邊電壓比：k——變壓比，簡稱變比

變壓器原、副邊電壓之比等于其原、副邊的匝數(shù)之比。改變線圈繞組的匝數(shù)即可實現(xiàn)電壓的變換。k>1降壓變壓器k<1升壓變壓器k=1隔離變壓器2.變壓器的負(fù)載運行與變換電流的作用i2主磁通原理：磁路歐姆定律：電源電壓U1不變工作磁通Φ不變i10u20AXaxS|ZL|u1i10ΦN1N2i1u2負(fù)載電流的磁動勢：原邊電流的磁動勢：且：磁動勢平衡方程：

變壓器鐵芯的高磁導(dǎo)率即：（原、副邊電流與匝數(shù)成反比）

⑴副邊電流的大小由負(fù)載阻抗的大小決定。⑵原邊電流的大小取決于副邊電流。即變壓器原邊電流的大小取決于負(fù)載的需要。當(dāng)負(fù)載需要的功率增大（或減?。r，即I2N2增大（或減小），則I1N1隨之增大（或減?。?。⑶變壓器原邊通過磁耦合將功率傳送給負(fù)載。U1I1≈U2I2有效值關(guān)系：N1I1≈N2I2例4.1有一臺電力變壓器，一次繞組電壓U1=3000V，

二次繞組電壓U2=220V，若二次繞組的電流為150A，求變壓器的一次繞組的電流為多大？解：3.變壓器的阻抗變換作用AX|ZL|axN2SN1u2u1i1Φi2原邊等效輸入阻抗：即：——

副邊對原邊的反映阻抗例4.2某交流信號源的輸出電壓US為12V，其內(nèi)阻R0=200Ω，若

將電阻RL為2Ω的負(fù)載與信號源直接連接，負(fù)載上獲得的

功率是多大？若要負(fù)載上獲得最大功率，用變壓器進行阻

抗匹配，則變壓器的變比應(yīng)該是多少？匹配后負(fù)載獲得的

功率是多大？解：⑴負(fù)載與信號源直接連接時的功率：⑵信號源經(jīng)變壓器阻抗變換后接負(fù)載：變壓比：負(fù)載上獲得的最大功率：4.3.3變壓器的額定值：（變壓器的額定值通常標(biāo)注在其銘牌上）1.額定電壓U1N

、U2N一次額定電壓U1N

：根據(jù)繞組的絕緣強度和允許發(fā)熱所

規(guī)定的加在一次側(cè)上的正常工作電

壓的有效值。二次額定電壓U2N

：在一次額定電壓U1N

時的二次空載

電壓的有效值。

對于三相變壓器，額定電壓是指線電壓的有效值。2.額定電流I1N

、I2N

一、二次側(cè)額定電流I1N

和I2N是指變壓器在連續(xù)運行

時，一、二次繞組允許通過的最大電流，它們是根據(jù)

絕緣材料允許的溫度確定的。

三相變壓器的額定電流是指線電流的有效值。

變壓器的滿載運行是指二次電流等于二次側(cè)額定電流

的運行方式，也稱變壓器帶額定負(fù)載運行。3.額定容量SN

變壓器的額定容量SN

指變壓器二次側(cè)輸出的額定

視在功率，即：

SN=U2N

I2N=U1N

I1N

三相變壓器：

變壓器在實際使用時的輸出功率取決于二次側(cè)負(fù)載

的大小和性質(zhì)。4.3.4變壓器的外特性

變壓器輸出電壓u2隨負(fù)載電流i2變化的關(guān)系稱為它的外特性，即：u2＝f（i2）u2U2Ni2I2N0cos(-φ2)=0.8cosφ2=1cosφ2=0.8(1)負(fù)載為純電阻性質(zhì)時，cosφ=1，輸出電壓u2隨負(fù)載電流i2

的增加略有下降；結(jié)論：負(fù)載的功率因數(shù)對變壓器的外特性影響很大(2)負(fù)載為感性時，u2隨i2的增加下降的程度加大；(3)負(fù)載為容性時，輸出特性曲線呈上翹狀態(tài)，說明u2隨i2的增加反而加大。

電壓調(diào)整率：變壓器由空載到滿載時，副邊輸出電壓u2

的變化程度。電壓調(diào)整率反映了變壓器運行時輸出電壓的穩(wěn)定性。一般變壓器：4.3.5變壓器的功率損耗和效率變壓器的損耗：鐵損耗和銅損耗。鐵損耗（不變損耗）：工作磁通產(chǎn)生的磁滯損耗和渦流損耗。銅損耗（可變損耗）：原、副邊電流在繞組上產(chǎn)生的損耗。變壓器的效率：輸出功率與輸入功率的比值。

小型電源變壓器的效率通常在80%以上，電力變壓器的效率一般可達(dá)95%以上。

變壓器的負(fù)載為額定負(fù)載的50%～75%時，效率最高。例4.3有一帶有負(fù)載的三相電力變壓器，其額定數(shù)據(jù)如下：SN=100kV·A，U1N=6000V，U2N=U20=400V，f=50Hz，

繞組接成Yyn，由試驗測得，△PFe=600W，額定負(fù)載

時的△Pcu=2400W。試求：(1)變壓器的額定電流。(2)滿載和半載時的效率。

解：⑴⑵滿載和半載時的效率半載時的電流I

是滿載時的一半，即例：變壓器的負(fù)載增加時，其原繞組中電流怎樣變化？鐵芯中工作主磁通怎樣變化？輸出電壓是否一定要降低？答：變壓器負(fù)載增加時，原繞組中的電流將隨著負(fù)載的增加而增大，鐵芯中的工作主磁通基本保持不變，輸出電壓隨著負(fù)載的增加而下降。1.自耦變壓器AXaxN1N2優(yōu)點：額定容量相同時，自耦變壓器與雙繞組變壓器相比，其單位容量所消耗的材料少、變壓器的體種小、造價低，而且銅耗和鐵耗都小，因而效率較高。缺點：由于原、副邊共用一個繞組，因此當(dāng)高壓側(cè)遭受過電壓時，會波及低壓側(cè)，為避免危險，需在自耦變壓器的原、副邊都裝設(shè)避雷器。4.3.6常見變壓器結(jié)論：自耦調(diào)壓器不能當(dāng)作安全變壓器來使用。使用注意事項：⑴高壓側(cè)和低壓側(cè)不能對調(diào)使用，即一、二次側(cè)不能對調(diào)

使用，否則可能會燒壞繞組，造成電源短路。⑵接通電源前，應(yīng)先將滑動觸頭調(diào)到零位，接通電源后再

慢慢轉(zhuǎn)動手柄，將輸出電壓調(diào)至所需值，用畢，再將手

柄轉(zhuǎn)回零位，一備下次安全使用。

⑶調(diào)壓器的一、二次繞組之間不但有磁聯(lián)系，而且有電的

直接聯(lián)系（這就是說在電路上它不是隔離的）。如果調(diào)

壓器二次可變滑點至零線段繞組斷路，或者電源零線斷

路，都會使二次對地電壓升高，威脅工作人員的安全、

特別是當(dāng)一次側(cè)火線與零線接反時，二次側(cè)及工作人員

將直接承受一次側(cè)相電壓的威脅，危險性更大。2.三相電力變壓器3.儀用互感器

儀用互感器分電壓互感器和電流互感器兩種。

使用儀用互感器的目的：

與小量程的標(biāo)準(zhǔn)化電表配合測量高電壓、大電流；

使測量回路與被測回路隔離，以保障人員和設(shè)備的安全；

為各類繼電保護和控制系統(tǒng)提供控制信號。1.電壓互感器UV··N1N2V電壓互感器使用注意事項：①電壓互感器的副邊不允許短路。因為一旦發(fā)生短路，副邊將產(chǎn)生一個很大的電流，導(dǎo)致原邊電流隨之激增，由此將燒壞互感器的繞組。②電壓互感器的副邊應(yīng)當(dāng)可靠接地。③電壓互感器的副邊阻抗不得小于規(guī)定值，以減小誤差。電壓互感器低壓側(cè)的額定值設(shè)計為100V2.電流互感器A·N1