四章变压器课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,3,章,变压器,变压器是一种常见的电气设备，在电力系统和电子线路中应用广泛。,变电压：,电力系统,变阻抗：,电子线路中的阻抗匹配,变电流：,电流互感器,变压器的主要功能有,：,在能量传输过程中，当输送功率,P,=,UI,cos,及负载功率因数,cos,一定时：,电能损耗小,节省金属材料（经济）,3.1.1,概述,U,I,P,=,I,R,l,I,S,电力工业中常采用高压输电低压配电，实现节能并保证用电安全。具体如下：,发电厂,10.5kV,输电线,220kV,升压,仪器,36V,降压,实验室,380/220V,降压,变电站,10kV,降压,降压,变压器的分类,电压互感器,电流互感器,按用途分,电力变压器,(,输配电用,),仪用变压器,整流变压器,按相数分,三相变压器,单相变压器,变压器符号,变压器的结构,变压器的磁路,绕组：,一次绕组,二次绕组,单相变压器,+,+,由高导磁硅钢片叠成,厚,0.35mm,或,0.5mm,铁心,变压器的电路,一次,绕组,N,1,二次,绕组,N,2,铁心,变压器的结构,3.1.2,变压器的工作原理,单相变压器,+,+,一次,绕组,N,1,二次,绕组,N,2,铁心,一次、二次绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合。,(1),空载运行情况,1.,电磁关系,一次侧接交流电源，二次侧开路。,+,+,+,+,+,1,i,0,(,i,0,N,1,),1,空载时，铁心中主磁通,是,由一次绕组磁通势产生的。,(2),带负载运行情况,1.,电磁关系,一次侧接交流电源，二次侧,接负载,。,+,+,+,1,1,i,1,(,i,1,N,1,),i,1,i,2,(,i,2,N,2,),2,有载时，铁心中主磁通,是,由一次、二次绕组磁通势共同产生的合成磁通。,2,i,2,+,e,2,+,e,2,+,u,2,Z,2.,电压变换,（设加正弦交流电压）,有效值,:,同 理：,主磁通按正弦规律变化，设为 则,(1),一次、二次侧主磁通感应电动势,根据,KVL,：,变压器一次侧等效电路如图,由于电阻,R,1,和感抗,X,1,(,或漏磁通,),较小,其两端的电压也较小,与主磁电动势,E,1,比较可忽略不计，则,+,+,+,(2),一次、二次侧电压,式中,R,1,为,一次侧,绕组的电阻,;,X,1,=,L,1,为,一次侧,绕组的感抗,(,漏磁感抗，由漏磁产生,),。,（匝比）,K,为,变比,对二次侧，,根据,KVL,：,结论：改变匝数比，就能改变输出电压。,式中,R,2,为,二次,绕组的电阻,;,X,2,=,L,2,为,二次,绕组的感抗；,为,二次,绕组的端电压。,变压器空载时,:,+,u,2,+,+,+,i,1,i,2,+,e,2,+,e,2,式中,U,20,为变压器空载电压。,故有,三相电压的变换,A,B,C,X,Y,Z,a,b,c,z,y,x,1),三相变压器的结构,高压绕组：,A-X B-Y C-Z,X,、,Y,、,Z,：尾端,A,、,B,、,C,：,首端,低压绕组：,a-x b-y c-z,a,、,b,、,c,：首端,x,、,y,、,z,：尾端,2),三相变压器的联结方式,联结方式,：,高压绕组接法,低压绕组接法,三相配电变压器,动力供电系统（井下照明）,高压、超高压供电系统,常用接法,:,（,1,）三相变压器,Y/Y,0,联结,线电压之比：,A,C,B,b,c,a,+,+,+,+,（,2,）三相变压器,Y,0,/,联结,线电压之比：,A,C,B,a,b,c,+,+,+,3.,电流变换,(,一次、二次侧电流关系,),有载运行,可见，铁心中主磁通的最大值,m,在变压器空载和有载时近似保持不变。即有,不论变压器空载还是有载，一次绕组上的阻抗压降均可忽略，故有,由上式，若,U,1,、,f,不变，则,m,基本不变，近于常数。,空载,：,有载：,+,|,Z,|,+,+,+,一般情况下：,I,0,(38)%,I,1N,很小可,忽,略。,或,结论：一次、二次侧电流与匝数成反比。,或：,1,.,提供产生,m,的磁势,2,.,提供用于补偿 作用,的磁势,磁势平衡式：,空载磁势,有载磁势,4.阻抗变换,由图可知：,结论：变压器一次侧的等效阻抗模，为二次侧所带负载的阻抗模的,K,2,倍。,+,+,+,(1),变压器的匝数比应为,：,信号源,R,0,R,L,+,R,0,+,+,解,:,例,1:,如图，交流信号源的电动势,E,=120V,，内阻,R,0,=800,，,负载为扬声器，其等效电阻为,R,L,=8,。要求,:,（,1,）当,R,L,折算到原边的等效电阻 时，求变压器的匝数比和信号源输出的功率；（,2,）当将负载直接与信号源联接时,信号源输出多大功率？,信号源的输出功率：,电子线路中，常利用阻抗匹配实现最大输出功率。,结论：接入变压器以后，输出功率大大提高。,原因：,满足了最大功率输出的条件：,（,2,）将负载直接接到信号源上时,，,输出功率,为：,1,）变压器的型号,5.,变压器的铭牌和技术数据,S J L 1000/10,变压器额定容量,(KVA),铝线圈,冷却方式,J:,油浸自冷式,F:,风冷式,相数,S:,三相,D:,单相,高压绕组的额定电压,(KV),2,）额定值,额定电压,U,1N,、,U,2N,变压器二次侧开路（空载）时，一次、二次侧绕组允许的电压值,单相：,U,1N,，一次侧电压，,U,2N,，二次侧空载时的电压,三相：,U,1N,、,U,2N,，一次、二次侧的线电压,额定电流,I,1N,、,I,2N,变压器满载运行时，一次、二次侧绕组允许的电流值。,单相：一次、二次侧绕组允许的电流值,三相：一次、二次侧绕组线电流,额定容量,S,N,传送功率的最大能力,单相：,三相：,容量,S,N,输出功率,P,2,一次侧输入功率,P,1,输出功率,P,2,注意：变压器几个功率的关系（单相）,效率,容量：,一次侧输入功率：,输出功率：,变压器运行时的功率取决于负载的性质,2),额定值,3.1.3,变压器的外特性与效率,1.,变压器的外特性,当一次侧电压,U,1,和负载功率因数,cos,2,保持不变时，二次侧输出电压,U,2,和输出电流,I,2,的关系，,U,2,=,f,(,I,2,),。,U,20,：一次侧加额定电压、二次侧开路时，二次侧的输出电压。,一般供电系统希望要硬特性（随,I,2,的变化，,U,2,变化不大），电压变化率约在,5%,左右。,电压变化率：,cos,2,=0.8,(,感性）,U,2,I,2,U,20,I,2N,cos,2,=1,O,2.,变压器的效率,(,),为减少涡流损耗，铁心一般由导磁钢片叠成。,变压器的损耗包括两部分：,铜损,(,P,Cu,),：,绕组导线电阻的损耗。,涡流损耗：交变磁通在铁心中产生的感 应电流,(,涡流,),造成的损耗。,磁滞损耗：磁滞现象引起铁心发热，造 成的损耗。,铁损,(,P,Fe,),：,变压器的效率为,一般,95,%,输出功率,输入功率,当电流流入,(,或流出）两个线圈时，若产生的磁通方向相同，则两个流入,(,或流出）端称为同极性端。,A,X,a,x,A,X,a,x,1.,同极性端,(,同名端,),或者说，当铁心中磁通变化时，在两线圈中产生的感应电动势极性相同的两端为同极性端。,同极性端用“,”,表示,。,增加,+,+,+,+,同极性端和绕组的绕向有关。,3.1.4,变压器绕组的极性,变压器符号,注意：,变压器在工作时，铁芯和绕组都会发热，必须采取冷却措施。小容量变压器采用空气冷却方式，大容量变压器采用油浸自冷、油浸风冷或强迫油循环风冷等方式，。变压器油除了冷却作用外，还能增强变压器内部的绝缘性能。,注意：,变压器在工作时，铁芯和绕组都会发热，必须采取冷却措施。小容量变压器采用空气冷却方式，大容量变压器采用油浸自冷、油浸风冷或强迫油循环风冷等方式，。变压器油除了冷却作用外，还能增强变压器内部的绝缘性能,。,三、常用变压器,变压器的种类很多，下面介绍几种常用的变压器,1,三相变压器,2,电焊变压器,3,互感器和钳形电流表,1,三相变压器,三相变压器实际上等效于三个相同的单相变压器，在每个铁芯柱上绕着同一相的一次和二次绕组。常用的三相变压器分为三相干式变压器和三相油浸变压器。,2,电焊变压器,电焊变压器是交流弧焊机的组成部分。,电弧焊对电焊变压器的要求是：空载时应有,60,75V,的引弧电压，带载时二次电压应迅速下降，当焊条与焊件间产生电弧并稳定燃烧时，维持电弧的正常电压约为,2535V,为宜。焊条与工件相碰瞬间，短路电流不能过大，以免烧坏电焊机。此外，为了能适应不同焊件和焊条，焊接电流的大小应可以方便地调节。,为了满足上述要求，电焊变压器的结构与一般变压器不同。它的二次绕组与一个电抗器串联，电抗器的铁芯有一定的空气隙，转动螺杆可以改变空气隙的距离。空气隙加大，电抗器感抗减小，电流就要增大；反之，当空气隙减小，电流就减小。,3,互感器和钳形电流表,互感器是一种专供测量仪表、控制设备和保护设备中使用的变压器。它们可以把待测电压、按一定比率变小以便于测量；同时由于一次侧与二次侧之间采用磁耦合，起到很好的电气隔离作用，从而可以保证仪表和人员的安全。,部分互感器实物图。,LZZBW-10,型户外干式电流互感器,JDZJ-3/6/10Q,电压互感器,常用的钳形电流表就是一种带有测量仪表的电流互感器，测量时先松开铁芯，将被测载流导线放入钳口中，这根导线变为电流互感器的单匝一次绕组，铁芯上已绕好的二次绕组直接与测量仪表连接，这样可以随即读出被测电流的数值。,a),指针式,b),数字式,钳形电流表,