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第一章 上一张上一张下一张下一张* 变压器 变压器是一种静止的，将某一等级的交流电压 和电流转换为同频率的另一等级的交流电压和 电流的设备。 功能： 变电压 电力系统 变电流 电流互感器 变阻抗 电子电路中的阻抗匹配 第一章 上一张上一张下一张下一张* 发电厂 10.5千伏 输电线 220千伏 升压 变电站 10千伏 降压 变压器应用举例 降压 实验室 380 / 220伏 降压 仪器 36伏 降压 我国规定：输电线路的电压为110kv，220kv，500kv等几种 第一章 上一张上一张下一张下一张* 第五节 其它用途的变压器 第四节 三相变压器 第三节 单相变压器的负载运行 第二节 单相变压器的空载运行 第一节 变压器基本工作原理和结构 第一章 上一张上一张下一张下一张 * 第一节 变压器基本工作原理和结构 一、变压器的基本工作原理 一个铁心：提供磁通的闭合路径。 两个绕组：1次侧绕组n1；2次侧绕组n2。 单相变压器原理图 第一章 上一张上一张下一张下一张 * 第一节 变压器基本工作原理和结构 一、变压器的基本工作原理 空载运行：u1 i1 感应 电势e1和e2 u2 ； 略去绕组电阻和漏抗压降，则： 第一章 上一张上一张下一张下一张 * 二、变压器的应用与分类 1 1）电力变压器）电力变压器：电力系统传输电能的升压变压器 / 降压变压器 等。 2) 2) 特殊变压器特殊变压器：给电焊机供电的电焊变压器，给炼钢炉供电的电炉 变压器等 3) 3) 仪用互感器仪用互感器：电压互感器电压互感器 / 电流互感器电流互感器 4) 4) 试验变压器试验变压器：高压试验用 5) 5) 调压变压器：调压变压器：能在一定范围内连续能在一定范围内连续调节输出电压 6) 6) 控制变压器：控制变压器：隔离防止触电安全，同时隔离防止触电安全，同时提供多种电压提供多种电压 按用途分按用途分: : 第一章 上一张上一张下一张下一张 * 按制造方式按制造方式 壳式壳式(用在小容量变压器） 心式心式（工艺简单应用广泛） 变压器变压器图形符号图形符号 变压器变压器文字符号文字符号：t t 按相数分按相数分 单相变压器单相变压器 三相变压器三相变压器 多相变压器多相变压器 不同的分类，基本原理一样 第一章 上一张上一张下一张下一张 * 三、电力变压器的基本结构 分类： 干式变压器：空气冷却。 一般用于小容量变压器，如电 站、工厂等。在电力系统中，变压比为6000v/400v，用于 额定电压为380v的负载。 油浸式变压器：油冷却。 一般用于升压站和发电厂，变 压比为20kv/500kv， 20kv/6kv等。 第一章 上一张上一张下一张下一张 * 油 浸 式 电 力 变 压 器 1. 铁心（硅钢片） 2. 绕组（铜线或铝 线） 3. 绝缘套管（引出 装置） 4. 油箱及附件 第一章 上一张上一张下一张下一张 * （一）电力变压器的额定值 3额定容量 sn ：额定条件下的输出功率 1额定电压 un1和un2 ：绕组正常工作时的电压值 2额定电流 in1和in2：绕组长期允许的最大电流值 4额定频率 f：50hz 四、电力变压器的额定值与主要系列 单相变压器的是相电压； 三相变压器的是线电压。 第一章 上一张上一张下一张下一张 * （二）电力变压器的型号及主要系列 第一章 上一张上一张下一张下一张 * 三相 铝线 高压边额定电压10kv 额定容量1000kva 变压器型号： 三相 设计序号 高压边额定电压10kv 额定容量500kva 变压器型号：s9 500 / 10 组合式 冷却方式 高压边额定电压10kv 额定容量630kva 变压器型号：zb - f- 630/ 10 第一章 上一张上一张下一张下一张 * 变压器的选用举例： 一小区有300户居民，进小区的额定电压 为10kv，请选择合适的变压器。 1. 结构：干式的，可移动组合式的 2. 额定容量：300*2000va=600 kva 3. 额定电压：10kv 4. 型号： zb- f- 630 / 10 5. 分为三相u，v，w，加零线给居民用电 第一章 上一张上一张下一张下一张 * 第二节 单相变压器的空载运行 i2 = 0 u2 = u20 = e2 u1e1 第一章 上一张上一张下一张下一张* 绕组：绕组： 一次绕组一次绕组 二次绕组二次绕组 单相变压器 + + 变压器的磁路 由硅钢片叠成 厚0.35mm 或 0.5mm 铁心 变压器的电路变压器的电路 一次 绕组 n1 二次 绕组 n2 铁心 第一章 上一张上一张下一张下一张 * 空载电流(励磁电流)：占额定电流的2%10% 空载损耗(铁心损耗 p pfe fe)：磁滞损耗和涡流损耗 磁滞损耗：磁滞现象引起铁心发热，造成的损耗；磁滞损耗：磁滞现象引起铁心发热，造成的损耗； 涡流损耗：涡流损耗： 交变磁通在铁心中产生的感应电流交变磁通在铁心中产生的感应电流( (涡流涡流) )造造 成的损耗。成的损耗。 铜损耗 ( ( p pcu cu： ：绕组的损耗) )很小 变压器的损耗：变压器的损耗：p = pfe pcu 可变损耗 不变损耗 第一章 上一张上一张下一张下一张 * 第三节 单相变压器的负载运行 第一章 上一张上一张下一张下一张* 结论：原、副边电流与匝数成反比 2、变电流： z 四、变压器的作用 1、变电压 第一章 上一张上一张下一张下一张* 3、变阻抗： n应用：阻抗匹配 n在电子电路中，为了提高信号的传输功率和效率，常用变 压器将负载阻抗变换为适当的数值，以取得最大的传输功 率和效率，这种做法称为阻抗匹配。 第一章 上一张上一张下一张下一张* 变电压 变电流 变阻抗 第一章 上一张上一张下一张下一张* 解：变压比 k=n1/n2=800/200=4 副边电压 u2=u1/k=220/4=55v 原边电流 i1=i2/k=8/4=2a 输入功率 s1=u1i1=440va 输出功率 s2=u2i2=440va 可见当变压器的功率损耗忽略不计时，输入功率 与输出功率相等，这符合能量守恒定律。 例1 已知一变压器n1=800，n2=200，u1=220v，i2=8a，负 载为纯电阻，忽略变压器的漏磁和损耗，求变压器的副边 电压u2，原边电流i1，输入和输出功率。 第一章 上一张上一张下一张下一张* 解 例2 一只电阻为 8 的扬声器 (喇叭)，需要把电阻提高 到 800 才可以接入半导体收音机的输出端，问应该利用 电压比为多大的变压器才能实现这一阻抗匹配。 k = = = 10 re rl 800 8 第一章 上一张上一张下一张下一张* 五、变压变压 器的运行特性 （一）变压器的外特性 和 电压变化率 电压变电压变 化率： 反映电压电压 的稳稳定性 变压变压 器主要性能指标标 电力变压器： u= 2% 3% 外特性 效率特性 当 u1 = u1n，cos2 不变时，u2 = f ( i2) 2-纯电阻负载；1-感性负载；3-容性负载 一般供电系统希望要硬特性（随i2的变化，u2 变化不多） 第一章 上一张上一张下一张下一张* 例3 某单相变压器的额定电压为 10 000/230 v ， 接在 10 000 v 的交流电源上向一电感性负载供电，电压 调整率为 0.03，求变压器的电压比、空载和满载时的二 次电压。 解： 变压器的电压比为 空载时的二次电压 u20 = u2n = 230 v 满载时的二次电压 u2 = u2n (1 u% ) = 230(1 0.03) = 223 v k = = = 43.5 u1n u2n 10 000 230 第一章 上一张上一张下一张下一张* （二）变压器的效率特性 输出功率输出功率 输入功率输入功率 cos2 不变时，效率 = f ( i2)； 电力变压器，最大效率出现在 i2=（0.50.7） i2n 第一章 上一张上一张下一张下一张* 小结：小结：单相变压器的功率关系单相变压器的功率关系 1. 1. 一次绕组的视在功率一次绕组的视在功率 s1 = un1in1 2. 2. 二次绕组的视在功率二次绕组的视在功率 s2 = un2in2 3. 3. 输入功率输入功率 p1 = un1in1cos1 4. 4. 输出功率输出功率 p2 = un2in2cos2 5. 5. 变压器的损耗变压器的损耗 p = pfepcu (1) 铜损耗 pcu = r1i12 + r2i22 (2) 铁损耗 pfe = phpe 6. 6. 效率效率 p1 p2 =100% 第一章 上一张上一张下一张下一张* 例4 一铁心线圈，加上 12 v 直流电压时，电流为1a；加 上 110 v 交流电压时，电流为 2 a，消耗的功率为 88 w。 求后一种情况下线圈的铜损耗、铁损耗。 解: 由直流电压和电流求得线圈的电阻为 由交流电流求得线圈的铜损耗为 pcu = ri2 = 1222 = 48 w 由有功功率和铜损耗求得线圈的铁损耗为 pfe = ppcu = (88 48) w = 40 w r = = = 12 u i 12 1 第一章 上一张上一张下一张下一张* 解: 忽略电压调整率，则 p2 = sncos2 = 101030.8 w = 8 kw p = pfepcu = (300400) w = 700 w p1 = p2p = (8 000700) w = 8.7 w 例5 一变压器容量为 10 kva，铁损为 300 w， 满载时铜损为 400 w，求该变压器在满载情况下向功率 因数为 0.8 的负载供电时输入功率、输出功率及效率。 p1 p2 =100% 8 8.7 = 100% = 92% 第一章 上一张上一张下一张下一张* 第四节 三相变压器 1、三相变压器组：三个独立单相 变压器组成的变压器组 特点：三相之间只有电的联系，没有磁的联系。 一、三相变压器的种类一、三相变压器的种类 第一章 上一张上一张下一张下一张* a bc xyz a bc zy x 2、三相心式变压器：铁心为三相所共有的三相变压器 特点：三相之间既有电的联系，又有磁的联系。 第一章 上一张上一张下一张下一张* 绕组名称首端末端中性点 高压绕组a、b、cx、y、zn 低压绕组a、b、cx、y、zn 二、三相绕组的联结方式二、三相绕组的联结方式 第一章 上一张上一张下一张下一张* 原边：y yn d() 副边：y yn d 星形 三角形 第一章 上一张上一张下一张下一张* 三相变压器三相变压器yynyyn联结联结 线电压之比：线电压之比： a c b b c a + + + + 第一章 上一张上一张下一张下一张* 三相变压器三相变压器yndynd联结联结 线电压之比：线电压之比： a c b a b c + + + gb: yyn、yd、ynd、yy、yny 最常用的三种 第一章 上一张上一张下一张下一张* 第一章 上一张上一张下一张下一张* 例6 有一带电阻负载的三相变压器，其额定数据如下： sn=100kva, u1n=6000v, f=50hz。 u2n= u20=400v , 绕组连接成y。由试验测得: pfe =600 w，额定负载时的 pcu =2400w 。 试求 (1) 变压器的额定电流； (2) 满载时的效率。 解解: :(1) (1) 额定电流额定电流 第一章 上一张上一张下一张下一张* ( () ) 满载时的效率满载时的效率 第一章 上一张上一张下一张下一张 * 第五节 其它用途的变压器 一、自耦变压器 自耦变压器的结构特自耦变压器的结构特 点是：一次、二次绕组共点是：一次、二次绕组共 用一个绕组。用一个绕组。 忽略漏阻抗，则 = u1 u2 e1 e2 = n1 n2 = k 第一章 上一张上一张下一张下一张* 可调式自耦变压器（调压器） 手柄 绕组 接触臂 使用 220v电源时，输入线接在1、3两端； 使用 110v电源时，输入线接在1、2两端； 旋转手柄，改变耦合匝数，能在4、5之间得到0250v 的不同输出电压。 接线柱 第一章 上一张上一张下一张下一张 * 二、仪用互感器 实现用低量程的电实现用低量程的电 压表测量高电压。压表测量高电压。 v r n1 （匝数多） 保险丝 n2 （匝数少） u（被测电压） 被测电压=电压表读数 n1/n2 （一）电压互感器 第一章 上一张上一张下一张下一张* 2 2）铁心和二次绕组的一端必须）铁心和二次绕组的一端必须可靠接地可靠接地，以防一次，以防一次 侧高压绕组绝缘损坏时，其上带上高电压而触电；侧高压绕组绝缘损坏时，其上带上高电压而触电； 3 3）电压互感器有一定的额定容量，使用时不宜接）电压互感器有一定的额定容量，使用时不宜接 过多的仪表，否则将影响互感器的准确度。过多的仪表，否则将影响互感器的准确度。 注意：注意： 1 1）二次绕组绝不允许短路，否则短路电流很大，将）二次绕组绝不允许短路，否则短路电流很大，将 互感器烧坏。为此应串联熔断器作互感器烧坏。为此应串联熔断器作短路保护短路保护； 第一章 上一张上一张下一张下一张 * （二）电流互感器 实现用低量程实现用低量程 的电流表测量大电的电流表测量大电 流。流。 （被测电流） n1 （匝数少） n2 （匝数多） a ri1 i2 被测电流=电流表读数 n2/n1 第一章 上一张上一张下一张下一张* 注意：注意： 1 1）二次绕组绝）二次绕组绝不许开路，否则一次绕组中流过的，否则一次绕组中流过的大电大