变压器结构原理.ppt

,变压器的运行与应用,案例一：市电如何给24V小灯泡供电？,我们国家民用统一供电均为220V，那么如何使额定电压不是220V的电器设备正常工作呢？,变压器就是改变交流电压的设备,案例二电能如何传输的？,电能,负载,升压变压器,远距离输电,降压变压器,10kV,10kV6kV380V220V,110kV、220kV330kV、500kV,概述,电力变压器,概述,电子变压器,干式变压器,电源变压器,概述,三相变压器,概述,变压器是一种利用电磁感应原理工作，将一种电压等级的交流电能变换成同频率的另一种电压等级的交流电能的静止的电机。,一、变压器的定义,概述,变电压：电力系统,变阻抗：电子电路中的阻抗匹配,变电流：电流互感器,二、变压器的功能,概述,三、变压器的分类,自耦变压器、,、,概述,变压器的结构和工作原理,1.单相变压器的结构2.变压器的基本工作原理3.变压器的空载运行4.变压器的负载运行,变压器的认识,一、结构,主要部件：铁心和套在铁心上的绕组。,特点：两绕组只有磁耦合没电联系。,接电源,接负载,1、铁心,一、结构,主要部件：铁心和套在铁心上的绕组。,特点：两绕组只有磁耦合没电联系。,既是磁路，也是套装绕组的骨架，由铁心柱（套有绕组）和铁轭（形成闭合磁路）,由0.350.5mm厚硅钢片叠成,心式和壳式，电力变压器主要用心式,（3）分类：,（1）作用：,（2）材料：,一、结构,1、铁心-心式,2、铁心-壳式,一、结构,心式,壳式,2、绕组,主要部件：铁心和套在铁心上的绕组。特点：两绕组只有磁耦合没电联系。,（1）作用：变压器的电路部分,（2）材料：一般用绝缘铜线或铝线（扁线或圆线）绕制而成，也称线圈。,（3）分类：,一、结构,一次绕组二次绕组,高压绕组低压绕组,一次侧接电源,二次侧接负载,如下图所示有两组：一个绕组与电源相连，称为一次绕组（或原绕组），这一侧称为一次侧（或原边）；另一个绕组与负载相连，称为二次绕组（或副绕组），这一侧称为二次侧（或副边）。,一、结构,一次绕组,二次绕组,1、一次侧绕组通交流电。,主要部件：铁心和绕组。特点：两绕组只有磁耦合没电联系。,二、单相变压器的基本工作原理,注意,1、变压器只适用于交流电路。,2、它的作用是传递电能，而不能产生电能。,二、单相变压器的基本工作原理,1、磁通有变化量2、一、二次绕组的匝数不同，就能变电压。,只要：,三、变压器的空载运行,一次绕组加额定电压，二次绕组开路、负载电流为零时的运行情况，称为变压器的空载运行。,1、电磁关系分析,0,e1,e2,e1,u1,u2,i0,i0很小称为空载电流,i2=0,i2=0,三、变压器的空载运行,0,e1,e2,e1,u1,u2,i0,i2=0,1、电磁关系分析,主、漏磁通的区别,性质上0与I0成非线性关系，1与I0成线性关系；,数量上主：99%以上，漏：1%以下；,作用上主：起传递能量的作用，漏：起漏抗压降作用。,设0=msint，则,2、感应电势主磁通的感应电势,三、变压器的空载运行,有效值：,相量:,结论：当主磁通按正弦规律变化时，所产生的一次主电动势也按正弦规律变化，相位上滞后主磁通。,同理：,2、感应电势主磁通的感应电势,有效值：,三、变压器的空载运行,相量:,三、变压器的空载运行,3、变比,二次绕组：,一次绕组：,一、二次绕组电压方程,空载时，I2=0,因此：,因此：,3、变比,三、变压器的空载运行,电压与电动势关系,变比,k称为变压器的变比。,结论：1、一二次绕组的电压与绕组的匝数成正比。2、改变匝数比，就能改变输出电压。,可见，影响主磁通大小的因素有电源电压、电源频率和一次侧线圈匝数。,三、变压器的空载运行,对于一台变压器而言和不变,所以的大小取决于电源电压，只要保持不变，由空载到负载，基本不变，这叫做恒磁通。,恒磁通原理,空载电流,4、空载电流和空载损耗,三、变压器的空载运行,空载电流一般只占额定电流的（210），而Id10I0，因此I0Iq，所以空载电流I0主要用来建立主磁通，称作励磁电流。,作用与组成,即：,性质和大小,产生主磁通,无功分量Iq,补偿变压器的空载损耗,有功分量Id,：不消耗功率,：消耗功率,空载损耗,变压器空载时没有输出功率，一次绕组从电源中吸取了少量的电功率p0，都消耗在其内部，称为空载损耗。,三、变压器的空载运行,4、空载电流和空载损耗,故可认为变压器的空载损耗就是变压器的铁心损耗。,它用来补偿铁心中的铁损耗pFe和极少量的绕组铜损耗pCu。由于I0和线圈电阻r1很小，因而空载损耗可近似等于铁损耗。,2、空载电流越小，主要作用是建立主磁通，又称励磁电流。,1、感应电动势E的大小与电源频率f、绕组匝数N及铁心中主磁通的最大值m成正比，在相位上滞后产生它的主磁通90度。而主磁通的大小由电源电压、电源频率和一次线圈匝数决定，与磁路所用材料的性质及几何尺寸基本无关。,三、变压器的空载运行,变压器一次绕组接在额定频率、额定电压的交流电源上，二次绕组接上负载的运行状态，称为负载运行。,四、变压器的负载运行,1、电磁关系,0,四、变压器的负载运行,2、磁势平衡方程,根据恒磁通原理，由空载到负载运行，主磁通基本不变，因此有磁势平衡方程：,即：,四、变压器的负载运行,3、变流,忽略I0，则,大小关系：,相位关系：,大小关系：,相位关系：,结论：1、一二次绕组的电流大小与匝数成反比。2、改变匝数比，就能改变输出电流。,四、变压器的负载运行,3、变流,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K2倍。,五、变压器的阻抗变换作用,由图可知：,五、变压器的阻抗变换作用,变压器的阻抗变换作用常用于电子电路中，解决电路的阻抗匹配问题。,低压照明变压器一次绕组匝数N1=1210匝，一次绕组电压U1=220V，现要求二次绕组输出电压U2=36V，求二次绕组匝数N2及变比K。,解：,（2）此变压器一次绕组的匝数是825匝，求二次绕组的匝数是多少？,（3）二次侧灯泡点亮时，变压器一次、二次绕组中的电流各为多少？,现有三种规格的白炽灯：36V/500W，36V/60W，220V/60W，另有一台额定容量SN=300V.A、电压为220