《电工技术之变压器》

1、.3.1 变压器的构造、工作原理、功能变压器的构造、工作原理、功能 3.2 变压器的额定值、外特性、效率及损耗变压器的额定值、外特性、效率及损耗3.3 变压器绕组的极性变压器绕组的极性3.4 特殊变压器特殊变压器.变压器：变压器： 利用电磁感应原理，将一定数值的交流电转变为利用电磁感应原理，将一定数值的交流电转变为同频率的另一数值的交流电，同频率的另一数值的交流电，即一种变换交流电压、即一种变换交流电压、交流电流的电气设备。在电力系统和电子线路中应交流电流的电气设备。在电力系统和电子线路中应用非常广泛。用非常广泛。 交流输电方面：交流输电方面： 先将电厂发出的正弦交流电的电压利用先将电厂发出的

2、正弦交流电的电压利用升高到升高到110kV110kV、220kV220kV、500kV500kV或或1000kV1000kV等电等电网电压等级，再经过高压输电线路送到电力负荷网电压等级，再经过高压输电线路送到电力负荷地区。地区。 .用电用电方面：方面： 为了满足用电设备的电压要求和保障电气设备、为了满足用电设备的电压要求和保障电气设备、人员的安全，必须利用人员的安全，必须利用将交流高压输电将交流高压输电线路上的电压逐级降低到线路上的电压逐级降低到380V/220V380V/220V供用户使用。供用户使用。 电子线路：电子线路： 大量使用各种规格的大量使用各种规格的来实现电压变换、来实现电压变换

3、、耦合电路、传递信号、阻抗匹配等。此外，还有耦合电路、传递信号、阻抗匹配等。此外，还有常用的自耦变压器、仪用变压器、互感器和各种常用的自耦变压器、仪用变压器、互感器和各种专用变压器（用于电焊、电炉、整流装置等）。专用变压器（用于电焊、电炉、整流装置等）。 . 发电厂发电厂10.5kV输电线输电线220kV升压升压仪器仪器36V降压降压实验室实验室380 / 220V降压降压变电站变电站 10kV降压降压降压降压.变压器的基本结构：主要是变压器的基本结构：主要是铁芯铁芯和和绕组绕组等构成。等构成。.变压器实物图：电力变压器变压器实物图：电力变压器.变压器实物图：电子电路中的变压器变压器实物图：电

4、子电路中的变压器（1 1）.变压器实物图：电子电路中的变压器变压器实物图：电子电路中的变压器（2 2）.常见的变压器结构型式有心式和壳式两种。 特点：绕组包围铁芯，多用于大容量变压器，电力变压器一般采用心式。 心式变压器壳式变压器特点：铁芯包围绕组，多用于小容量变压器中。 . 铁芯是变压器的磁路部分。通常铁芯由厚度为0.300.35mm、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成。绕有绕组的铁芯部分称为铁芯柱，其余用以闭合磁路的铁芯部分，称为磁轭（或铁轭）。 . 绕组是变压器的电路部分。一般用绝缘材料漆包的绝缘扁铜（铝）线或绝缘圆铜（铝）线绕制而成。 输入电能端绕组称为一次绕组，简称一次侧，或称原边绕组、原边

5、；输出电能端绕组称为二次绕组，简称二次侧，或称副边绕组、副边。电压较高的绕组称为高压绕组，电压较低的绕组称为低压绕组。 较大容量变压器还具有冷却装置和保护装置等。 .变压器的磁路变压器的磁路1u2uLZ1i2i单相变压器单相变压器+由高导磁硅钢片叠成由高导磁硅钢片叠成厚厚0.35mm 或或 0.5mm铁心铁心一次一次绕组绕组N1二次二次绕组绕组N2铁心铁心.变压器的分类：按变压器用途分类特种变压器：整流变压器、电炉变压器等。仪用互感器：电压互感器、电流互感器等。自耦变压器（调压器）试验用高压变压器电力变压器：升压变压器、降压变压器、 配电变压器等。.变压器的分类：按变压器绕组数目分类双绕组变压

6、器（电力变压器多数是双绕组）三绕组变压器（如电力系统中联络变压器）多绕组变压器（常见于电子电路或多路供电中）单绕组变压器（如自耦变压器）按变压器结构型式分类壳式变压器心式变压器.变压器的分类：按变压器相数分类三相变压器多相变压器（如六相、十二相等）单相变压器按变压器冷却方式和冷却介质分类油浸式变压器（用油冷却）干式变压器（用空气冷却）.变压器原理图.1 1、变压器空载运行、变压器空载运行原边接交流电源，原边接交流电源，副边开路。副边开路。0i02i1u+20u+2e+1e+1e+ 11N2N 1u dd11tNe i0 ( i0N1) 1 dd011tiLe tNedd 22 空载时，空载时，

7、铁心中主铁心中主磁通磁通 是是由一次绕由一次绕组磁通势组磁通势产生的。产生的。.1 1、变压器空载运行、变压器空载运行原边，原边，KVL：)()(11011eeiRu11eu相量形式：相量形式：11EUtmsin设：设：，原边主磁感应电动势，原边主磁感应电动势e1有效值为有效值为 mfNE1144. 4原边电压原边电压u1有效值为有效值为 mfNU1144. 4.1 1、变压器空载运行、变压器空载运行副边开路电压：副边开路电压：相量形式：相量形式：tmsin设：设：，副边主磁感应电动势，副边主磁感应电动势e2为为 e2有效值为：有效值为： 220eu220EU)90sin(2222tfNdtd

8、NemmfNE2244. 4副边开路电压副边开路电压u20的有效值为：的有效值为： mfNU22044. 4.1 1、变压器空载运行、变压器空载运行原边、副边的电压之比：原边、副边的电压之比：变压器的变压比，简称变比变压器的变压比，简称变比 KNNfNfNEEUUmm21212120144. 444. 421NNK .2 2、变压器负载运行、变压器负载运行一次侧接交流电源，一次侧接交流电源，二次侧二次侧。1u+1e+1e+ 11N2N 1u dd11tNe 1 dd111tiLe tNedd 22 i1 ( i1N1) i1i2 ( i2N2) 2有载时，主磁有载时，主磁通通 是是由一次、由一

9、次、二次绕组磁通二次绕组磁通势共同产生的势共同产生的合成磁通。合成磁通。 2i2+e2+e 2+u2 dd2tiLe22 .2 2、变压器负载运行、变压器负载运行原边，原边，KVL：)()(11111eeiRu11eu相量形式：相量形式：11EU原边电压原边电压u1有效值为：有效值为： mfNU1144. 4副边，副边，KVL：相量形式：相量形式：副边电压副边电压u2有效值为：有效值为： 22222eeiRu22eu 22EUmfNU2244. 4.2 2、变压器负载运行、变压器负载运行原边、副边电压之比：原边、副边电压之比：不论是空载运行还是负载运行，均有关系式不论是空载运行还是负载运行，均

10、有关系式 说明：说明：当当U1和和f不变时，铁芯中的主磁通最大值不变时，铁芯中的主磁通最大值m m近似常数，即在变压器空载和负载时近似一样。近似常数，即在变压器空载和负载时近似一样。 KNNUU2121mfNU1144. 4原、副边电压基本关系原、副边电压基本关系 .2 2、变压器负载运行、变压器负载运行因此：因此：相量形式：相量形式： 012211iNiNiN012211INININ变压器的磁通变压器的磁通势平衡方程势平衡方程 )1()(2021201IKIINNII励磁电流分量励磁电流分量负载电流分量负载电流分量.2 2、变压器负载运行、变压器负载运行 铁芯磁导率很高，励磁电流分量铁芯磁导

11、率很高，励磁电流分量 很小，一般很小，一般情况下，情况下，I0约为原边额定电流的约为原边额定电流的(510)%，因此，因此或或 0I211IKIKII121有效值形式为有效值形式为 KNNII11221原、副边电流基本关系原、副边电流基本关系 .1 1、电压变换、电压变换 电源电压电源电压U1不变时，改变原、不变时，改变原、副边匝数之比，即改变副边匝数之比，即改变K，可改，可改变副边的输出电压变副边的输出电压U2。KNNUU21212 2、电流变换、电流变换 U1、N1、N2不变时，若负载变不变时，若负载变化，副边电流化，副边电流I2、原边电流、原边电流I1发生发生变化，但它们的比值不变。变化

12、，但它们的比值不变。KNNII11221.3 3、阻抗变换、阻抗变换22IUZ 11IUZ ZKIUKKIKUIUZ22222211ZKZ2 结论：结论： 变压器一次侧的等效阻抗模，为二次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侧所带负载的阻抗模的K 2 倍。倍。 1U2U1I2IZ+1U1IZ +.：信号源信号源IER0RL+108800LL21 RRNNKIE1N2U2ILR2N+如图，交流信号源的电动如图，交流信号源的电动势势E=120V，内阻，内阻R0=800 ，负载为扬声器，其等效电阻负载为扬声器，其等效电阻为为RL=8 。要求。要求:(:(1)1)当当RL折折算到原边的

13、等效电阻算到原边的等效电阻 时，求时，求变压器的匝数比和信号源输变压器的匝数比和信号源输出的功率；出的功率；(2)当将负载直接当将负载直接与信号源联接时与信号源联接时, ,信号源输出信号源输出多大功率？多大功率？0RRL. W548008008001202L2L0.RRREP 0LRR W1760888001202L2L0.RRREP （2，为：为：. 三相变压器可以用三个单相变压器以一定的联接三相变压器可以用三个单相变压器以一定的联接方式组成，这种三相变压器称为三相变压器组。方式组成，这种三相变压器称为三相变压器组。 大容量巨型大容量巨型变压器以及运变压器以及运输条件受限制输条件受限制地方，

14、为便于地方，为便于运输及减少备运输及减少备用容量，采用用容量，采用三相变压器组。三相变压器组。 . 常用三相心式变压器，对称三相绕组分别绕在一个常用三相心式变压器，对称三相绕组分别绕在一个铁芯柱上。具有消耗材料少、效率高、占地面积小、铁芯柱上。具有消耗材料少、效率高、占地面积小、维护简单等优点。维护简单等优点。 . 三相心式变压器实物图：三相心式变压器实物图： . 三相变压器绕组联结方式：三相变压器绕组联结方式： 三相变压器的一次绕组三相变压器的一次绕组或二次绕组，均可采用：或二次绕组，均可采用： 联结联结Y联结联结或或.三相变压器联结方式：三相变压器联结方式： Y/Y、Y/Y0、Y/、Y0

15、/、Y0 /Y、/Y、/Y0等。等。高压绕组接法高压绕组接法低压绕组接低压绕组接法法:YY0/三相配电变压器三相配电变压器: Y/动力供电系统动力供电系统: Y0/高压侧高压侧Y， ，可降低每相绕组绝缘要求；，可降低每相绕组绝缘要求；3lpUU 低压侧低压侧， ，可减小每相绕组导线截面；，可减小每相绕组导线截面；3lpII .KUUkUU211233.KUUKUU332112.变压器的铭牌：变压器的铭牌： . 变压器额定容量变压器额定容量(KVA)S:三相三相D:单相单相 . N1N1N2N2NIUIUS N1N1N2N2N33IUIUS N1N1NIUS容量：容量： 21PP 一次侧输入功率

16、：一次侧输入功率： cos222IUP 输出功率：输出功率： 变压器运行变压器运行时的功率取时的功率取决于负载的决于负载的性质性质. .122222)。)(22IfU 2 U2I2U20I2N2 O. 变压器从空载到额定负载，二次绕组电压的变化程变压器从空载到额定负载，二次绕组电压的变化程度用度用电压变化率电压变化率U 表示：表示： %100%20220 UUUU .2cm 18901422.S 1920101811504443804444m11 .SfB.UN.19038036051192005112112012 .UU.NUUNNA 39136502N2.USI A 130380501N1

17、.USI JIddJI 4 , 42 . mm250mm 2560521430.134411.JId取取 mm90mm 840521433914422.JId取取 . FeCu2212PPPPPP 222121RIRIPCu.A 14440031010033N2NN2 USIA 629600031010033N1NN1.USI .0033CuFe22119724006001010010100.PPPP 00332169724002160010100211010021. 2 . AXax Aax 同极性端用同极性端用“”表示表示。增加增加+ .联接联接 23NfUm244. 4220NN1324 NN1324 联接联接 13， 2 4ii Nf.U444110m 当电源电压为当电源电压为220V时：时：220u+110u+电源电压为电源电压为110V时：时：.不行（两绕组必须并接）不行（两绕组必须并接）iuNN1324 Ni2220 Ni 1102220110 ii+.两个线圈中的磁通抵消两个线圈中的磁通抵消原因：原因：电流电流 很大很大11Rui 1111eRiu 感应电势感应电势0e1324NNi +u.axAaAXUUU、测量：测量： 若