变压器的基本结构及工作原理

Click to edit Master title style,*,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,变压器的基本结构及工作原理,一、,变压器,变压器是一种静止的电器，它利用电磁感应原理将一种等级的电压和电流的,交流电能,转换成另一种等级的电压和电流的,交流电能,。,它的工作原理就是电磁感应和磁势平衡。下面我们就从变压器的结构开始，逐步了解和掌握变压器的工作原理和运行特性。在分析时，我们需要注意分析变压器电路的电磁物理过程。,变压器为什么只能变换交流电能的电压和电流？,1,、变压器的分类,按用途分：电力变压器和特种变压器。,按,绕组数目分：单绕组（自耦）变压器、双绕组变压,器、,三,绕组变压器和多绕组变压器。,按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压器。,按铁心结构分：心式变压器和壳式变压器。,按调压方式分：无励磁调压变压器和有载调压变压器,。,按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变压,器和,充,气式变压器。,连接发电机与电网的升压变压器,连接发电机的封闭母线,与电网相连的高压出线端,三相干式变压器,自耦变压器,电源变压器,环形变压器,控制变压器,2,、变压器基本结构,1,、器身：铁芯、绕组、,绝缘,和,出线装置,2,、油箱：冷却装置和保护装置,核心装置是,闭合铁芯和两个绕组,。,在分析变压器时，习惯画法是将两个绕组画在闭合铁芯的两侧。,电源侧称为一次绕组或原绕组,负载侧称为二次绕组或副绕组,1,）铁芯,变压器的主磁路，为了提高导磁性能和减少铁损，用厚为,0.35-0.5mm,、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成。基本结构分为铁心柱和铁轭两部分，有心式和壳式两种形式。,单相心式变压器,单相壳式变压器,2,）绕组,变,压器的电路，一般用绝缘铜线或铝线绕制而成。有,同心式,和,交叠式,两种形式。,同,心式：高（外）、低（内）压绕组同心地绕在铁心柱上，结构简单，制造方便。,交,叠式：高低压绕组交叠放置，最上和最下为低压绕组。漏阻抗较小，机械强度好，引线方便，在特殊变压器上使用较多。,3,）其他装置,变,压器上还有绝缘套管、油箱、储油柜、吸湿器、安全气道、净油器和气体继电器等元器件在工作时起冷却和保护作,用。,3,、变压器的基本工作原理,变压器的主要部件是铁心和套在铁心上的两个绕组。,两绕组只有磁的耦合，没有电的联系,。在一次绕组中加上交变电压,u,1,，根据右手螺旋定则，产生交链一、二次绕组的交变磁通,，在两绕组中分别感应电动势,e,。根据电磁感应定律，当变压器二次侧带负载时，则产生感应电流，在负载上形成二次电压,u,2,。,结,论,：,只要,(1),磁通有变化量,;(2),一、二次绕组的匝数不,同,，,就,能达到改变电压的目的。,e,1,=,t,N,1,e,2,=,t,N,2,且,e,1,=,u,1,e,2,=,u,2,在只讨论数量关系时，就有,表,明变压器初、次级绕组的,电压比就等于它们的匝数比,n,。,这就是变压器的变压原理。,u,1,u,2,=,e,1,e,2,=,N,1,N,2,=,n,n,1,时，是降压变压器，,n,1,时，是升压变压器，,n,=,1,时，是隔离变压器。变比,n,是变压器运行的重要参数。,例,：已知某变压器的初级电压为,220V,，次级电压为,36V,，初级的匝数为,2200,匝，试求该变压器的变压比和次级的匝数。,=,解：,N,2,N,1,u,1,u,2,u,1,u,2,=,n,6.1,=,2200,36,220,=,360,匝,练习,：将某单相变压器接在电压,u,1,=,220V,的电源上，已知,u,2,=,20V,，次级匝数,N,2,=,100,匝，则初级的匝数是多少？,变,压器在工作中就像一座桥梁，起了一个能量传递的作用，根据能量守恒定律，在忽略损耗时，变压器的次级输出功率,P,2,应和变压器初级从电网吸收的功率,P,1,相等。,即：,P,1,=,P,2,I,1,U,1,=,I,2,U,2,=,U,1,U,2,=,I,2,I,1,=,N,1,N,2,n,1,即：,说,明变压器工作时，,其初、次级的电流与初、次级的电压或匝数成反比,。这就是变压器的变流原理。,变,压器除了能变换电压、电流的大小外，还能变换交流阻抗。这在电器工作中也有广泛的作用。,R,1,u,1,I,1,N,1,N,2,u,2,Z,L,I,2,例如一个带负载的变压器（虚框）,看作是一个新的负载。,则可得一个简化电路，负载为,R,LX,。,u,1,R,1,I,1,Z,LX,由于变压器的初、次级功率相等，所以有：,I,1,2,Z,LX,=,I,2,2,Z,L,即：,Z,LX,=,N,1,N,2,（）,2,Z,L,=,Z,L,n,2,也,就是说，负载,Z,L,接在变压器的次级上，从电源中获取的功率和负载,Z,LX,直接接在电源上所获取的功率是完全相同的。也就是说，,Z,LX,是,Z,L,在变压器初级中的交流等效电阻。,上式还表明，变压器初级交流电阻,Z,LX,的大小，不但与变压器次级的负载,Z,L,的成正比，而且与变压器的变比,n,的平方成正比。,=,n,Z,L,Z,LX,课后练习：,1,、要将电压从,220V,变换为,110V,，现使用一个原绕组匝数为,2,匝，副绕组匝数为,1,匝的变压器，可不可以实现？,2,、变压器可以实现变压、变流、变换阻抗，变压器可不可以变换电源频率？,