电机及其控制技术-变压器

1、宁波职业技术学院机电学院宁波职业技术学院机电学院电气自动化技术教研室电气自动化技术教研室( (东东4 4# #328)328)梅晓妍梅晓妍联系电话：联系电话：86891938 66752586891938 667525邮箱：邮箱：电机及其控制技术电机及其控制技术电子课件电子课件变压器图片变压器图片-小型变压器（单相小型变压器（单相single-phase）课题一变压器课题一变压器(transformer )变压器图片变压器图片-电力变压器（多为三相电力变压器（多为三相three-phase ）任务任务1 1 单相变压器的学习单相变压器的学习教学目的：各种变压器的结构、原理、计算、用途教学目的：

2、各种变压器的结构、原理、计算、用途能力要求：能力要求：1 1）能计算变压器的各种参数）能计算变压器的各种参数2 2）能根据负载要求选择电力变压器）能根据负载要求选择电力变压器3 3）能根据负载要求选择特殊变压器）能根据负载要求选择特殊变压器知识要求：知识要求：1 1）了解各种变压器的结构）了解各种变压器的结构2 2）熟悉各种变压器的工作原理）熟悉各种变压器的工作原理3 3）掌握各种变压器的基本计算）掌握各种变压器的基本计算任务任务2 2 特殊变压器的应用特殊变压器的应用 （自耦（自耦/ /电流互感器电流互感器/ /电压互感器电压互感器/ /电焊变压器）电焊变压器）任务任务3 3 三相变压器的学

3、习三相变压器的学习 1、变电压、变电压 升压变压器升压变压器 降压变压器降压变压器 任务任务1 单相单相(single-phase)变压器变压器(transformer )的学习的学习2、变电流、变电流4、变相位、变相位5、电气隔离、电气隔离3、变阻抗、变阻抗接 负 载接 电 源原 线 圈副 线 圈闭 合 铁 芯1. 铁心铁心绕组绕组(线圈线圈)磁路磁路/绕组的支撑骨架绕组的支撑骨架电路电路由硅钢由硅钢片叠压片叠压而成而成 由铜或铝由铜或铝导线绕成导线绕成变压器一变压器一次侧绕组次侧绕组（原线圈（原线圈）变压器二变压器二次侧绕组次侧绕组（副线圈（副线圈）变压器图变压器图形符号形符号 是一种能变

4、换电压、变换电流、变换阻抗的是一种能变换电压、变换电流、变换阻抗的。变压器在传递电能的过程中。变压器在传递电能的过程中。TrN1i0u1N2| |ZL| |u20Saxx变压器的变压器的，变压器空载时原边有电流变压器空载时原边有电流 ，在，在铁心磁路中产生铁心磁路中产生 磁通磁通，当，当穿过两线穿过两线圈时，分别感应电压圈时，分别感应电压m22m1144. 444. 4fNEfNEm222m11144. 444. 4fNEUfNEU 变压器原、副边电压变压器原、副边电压与感应电压的关系为：与感应电压的关系为： 变压器原、副边电压变压器原、副边电压与感应电压的关系为：与感应电压的关系为：kNNf

5、NEEUU21m2m121214.44fN44. 4 k 称为变压器的变比。称为变压器的变比。P71-+e1（a a）当）当 K1，即，即 N1N2时，时，U2U1，变压器起降低电源电压的作用；，变压器起降低电源电压的作用；（b b）当）当K1，即，即N1N2时，时，U2U1，变压器起升高电源电压的作用；，变压器起升高电源电压的作用；（c c）当）当K1、即、即N1N2时，时，U2U1，变压器起着隔离电源的作用。，变压器起着隔离电源的作用。隔离变压器的作用是实现工作回路和一次侧电气回路电器上的隔离，就是把接地的隔离变压器的作用是实现工作回路和一次侧电气回路电器上的隔离，就是把接地的电网转换为范

6、围很小的不接地电网，减弱了电击的危险性电网转换为范围很小的不接地电网，减弱了电击的危险性 。P70 低压照明变压器一次绕组匝数低压照明变压器一次绕组匝数N N1 1=1210=1210匝，一次绕组电压匝，一次绕组电压U U1 1=220V=220V，现要求二次绕组输出电压，现要求二次绕组输出电压U U2 2=36V=36V，求二次绕组匝数，求二次绕组匝数N N2 2及变比及变比K K。2121NNUU例例1：解：匝1981210220361122NUUN1 . 6198121021NNK（2）变压器的变压器的，这种运行状态称为，这种运行状态称为。221121 IUIUSS所以 变压器两端视在功

7、率不变，因此：变压器两端视在功率不变，因此：kNUUII1N121221 其中其中1/k 称为变压器的变流比。称为变压器的变流比。N1i1u1AXN2| |ZL| |u2Saxi2U1U2，是否是否I1I2？P72 则一次绕组电流则一次绕组电流 现有三种规格的白织灯：现有三种规格的白织灯：36V/500W36V/500W，36V/60W36V/60W，220V/60W220V/60W，另，另有一台额定容量有一台额定容量S SN N=300V.A=300V.A、电压为、电压为 220V220V36 V36 V的变压器，问的变压器，问（1 1）上述三种白织灯中，哪种可以接在该变压器的二次侧使用？）

8、上述三种白织灯中，哪种可以接在该变压器的二次侧使用？最多能接这种规格的白织灯几个？最多能接这种规格的白织灯几个？ 解：解：（1 1） （3 3）灯泡点亮时，变压器二次绕组电流）灯泡点亮时，变压器二次绕组电流例例2：36V/60W， 5个个（2 2）AUPI33. 836605522ANNII36. 182513533. 81221 （2 2）此变压器一次绕组的匝数是）此变压器一次绕组的匝数是825825匝，求二次绕组的匝数匝，求二次绕组的匝数是多少？是多少？ （3 3）二次侧灯泡点亮时，变压器一次、二次绕组中的）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？电流各为多少？已知某收音机

9、输出变压器的原已知某收音机输出变压器的原边匝数为边匝数为600,副边匝数为副边匝数为30,副副边原接有边原接有16的扬声器，现要的扬声器，现要改接成改接成4 扬声器，求扬声器，求N2应改应改为多少？为多少？（3） 变压器的副边所接负载为变压器的副边所接负载为ZL，反映到，反映到原边的输入阻抗为原边的输入阻抗为Z1，为，为：把变压比和变流比公式代入可得把变压比和变流比公式代入可得：22LIUZL222222111ZkIUkkIkUIUZ变压器的阻抗变换作用常用于变压器的阻抗变换作用常用于电子电路中电子电路中(阻抗匹配阻抗匹配)。例例3：203060021NNk解：N1i1u1N2 ZLu2Sax

10、i2111IUZ 匝所以：1540600 12kNN640016202L21ZkZ40 160046400 42LkkZ则，扬声器后改接成 一交流信号源的电动势一交流信号源的电动势E=20VE=20V，内阻，内阻R R0 0180180，现有一个电阻，现有一个电阻R RL L为为55的负载，（的负载，（1 1）如果将）如果将R RL L直接与信号源连接，直接与信号源连接，试求信号源试求信号源输出功率（负载获得的功率）。输出功率（负载获得的功率）。（2 2）如果通过变压器实现阻抗）如果通过变压器实现阻抗匹配（即匹配（即RRL L=R=R0 0 ），），试求信号源输出的功率及变压器的匝数比。试求信

11、号源输出的功率及变压器的匝数比。解：解：（1） 例例4：（2）设交流信号源电压设交流信号源电压U=100VU=100V，内阻，内阻R R0 0=800=800，负载，负载R RL L=8=8。（1 1）将负载直接接至信号源，负载获得多大功率？）将负载直接接至信号源，负载获得多大功率？（2 2）经变压器进行）经变压器进行阻抗匹配阻抗匹配，求负载获得的最大功率是多少？，求负载获得的最大功率是多少？变压器变比是多少？变压器变比是多少？例例5：解：解：WRRRURIPLLL123. 08)8800100()() 1 (2202WRRRURIPLLL125. 3800)800800100()()2(22

12、02108800021LRRNNK1 1、有一台变压器，一次绕组电压、有一台变压器，一次绕组电压U U1 1=3000V=3000V，二次绕组电压，二次绕组电压U U2 2=220V=220V。如果负载是一台。如果负载是一台220V220V，25KW25KW的电阻炉，试求变压器一、的电阻炉，试求变压器一、二次绕组的电流各为多少？二次绕组的电流各为多少？2 2、把电阻把电阻R=8 的扬声器接于输出变压器的二次侧，设变压器的扬声器接于输出变压器的二次侧，设变压器的一次绕组的一次绕组N1=500匝，匝，二次绕组电压二次绕组电压N2=100匝。（匝。（1）试求扬声）试求扬声器折合到一次侧的等效电阻。（

13、器折合到一次侧的等效电阻。（2）如果变压器的一次侧接上电）如果变压器的一次侧接上电动势动势E=10V、内阻、内阻R0=250 的信号源，求输出到扬声器上的功的信号源，求输出到扬声器上的功率。（率。（3）若不经过变压器，直接把扬声器接到）若不经过变压器，直接把扬声器接到E=10V、内阻、内阻R0=250 的信号源，求输出到扬声器上的功率。的信号源，求输出到扬声器上的功率。 副绕组是原绕组的一部分，原、副压绕组不但有副绕组是原绕组的一部分，原、副压绕组不但有的的联系，也有联系，也有的联系。的联系。kNNUU2121kNNII11221u1u2自耦变压器的自耦变压器的和普通双和普通双绕组变压器绕组变

14、压器，因此，因此自耦变压器也称为自耦变压器也称为，它的最大，它的最大就是就是可以通过可以通过转动手柄来获得副边所需要的转动手柄来获得副边所需要的。u1u2自耦变压器的电路图符号自耦变压器的电路图符号任务任务2 特殊变压器特殊变压器(transformer )的应用的应用1、不要、不要把输入、输出端接错。即不能将电源接在输出端。把输入、输出端接错。即不能将电源接在输出端。*2、若电源的输入端有、若电源的输入端有3个接头。它可用于个接头。它可用于220V和和110V的供电线路，若接错的供电线路，若接错会把调压器烧坏。会把调压器烧坏。3、接通电源前，应将滑动触点旋至零位，然后接通电源，逐渐转动手柄，

15、、接通电源前，应将滑动触点旋至零位，然后接通电源，逐渐转动手柄，将电压调至所需的数值。将电压调至所需的数值。4、1接电源中线，接电源中线，3接相线，若接反则输出端电压为接相线，若接反则输出端电压为0时也会带有时也会带有220V的电压，的电压，造成事故。造成事故。专门用于测量的变压器。专门用于测量的变压器。用于将高电压（用于将高电压（500V以上）变换成低电压。以上）变换成低电压。电压互感器的一次绕组匝数电压互感器的一次绕组匝数，于待测电路两端；二次绕组于待测电路两端；二次绕组匝数匝数。kNNUU2121电压互感器二次侧额定电压为电压互感器二次侧额定电压为。使用注意：使用注意：1、电压互感器的铁

16、心和低压绕组的一端必须接地。若不接地，万一、电压互感器的铁心和低压绕组的一端必须接地。若不接地，万一高、低压绕组之间绝缘损坏，则低压侧出现高电压；高、低压绕组之间绝缘损坏，则低压侧出现高电压；2、低压侧不能短路，因为、低压侧不能短路，因为短路电流大会烧坏绕组，因此应该串熔断器；短路电流大会烧坏绕组，因此应该串熔断器；3、电压互感器使用时，二次侧并电压互感器使用时，二次侧并联联，否则，否则。L1L2N1N2V用于将大电流（用于将大电流（5A以上）变换为小电流。以上）变换为小电流。 原绕组线径原绕组线径，匝数，匝数，与被测电路负载，与被测电路负载；副绕组线径；副绕组线径，匝数，匝数。kNNII11

17、221电流互感器二次侧额定电压为电流互感器二次侧额定电压为。使用注意：使用注意：1、副绕组电路不允许开路。副绕组电路不允许开路。 a、二次绕组开路时，互感器处于空载运行状态，此时一次绕组中流过的被测电流全、二次绕组开路时，互感器处于空载运行状态，此时一次绕组中流过的被测电流全部为励磁电流，使铁心中的磁通急剧增大，造成铁心过热，烧坏绕组。部为励磁电流，使铁心中的磁通急剧增大，造成铁心过热，烧坏绕组。 b、二次绕组匝数多，将感应出很高的电压，危及测量人员和设备安全。所以在电流、二次绕组匝数多，将感应出很高的电压，危及测量人员和设备安全。所以在电流互感器工作时，检修或拆装电流表或功率表的电流线圈，应

18、先将二次绕组短路。互感器工作时，检修或拆装电流表或功率表的电流线圈，应先将二次绕组短路。 2、铁心和二次绕组的一端必须接地。铁心和二次绕组的一端必须接地。 3、二次绕组回路串联的电压表的电流线圈阻抗值不得超过允许值，以免降低、二次绕组回路串联的电压表的电流线圈阻抗值不得超过允许值，以免降低测量精度。测量精度。用变流比为用变流比为100/5的电流互感器、变压比为的电流互感器、变压比为10 000V/100 V的的电压互感器，扩大量程，其电压互感器，扩大量程，其电流表读数为电流表读数为2.5 A，电压表读数为，电压表读数为90 V，试求被测电路的电流、电压各为多少？，试求被测电路的电流、电压各为多

19、少？ A505 . 2510022121IKINNIiV9000901000001022211UKUNNUu即被测电路的电流为50A，电压为9000 V。 例例6：解：解： 钳形电流表钳形电流表电焊变压器实质是一台特殊的降压变压器。电弧焊是靠电弧放电的热量来电焊变压器实质是一台特殊的降压变压器。电弧焊是靠电弧放电的热量来熔化金属的。熔化金属的。1 1）电焊变压器在空载时，应有一定的空载电压，通常）电焊变压器在空载时，应有一定的空载电压，通常U U0 0=60=6075V75V，最高不，最高不宜超过宜超过85V85V；2 2）负载时电压降至）负载时电压降至30V30V，短路时即焊条碰上工件时的电

20、流，短路时即焊条碰上工件时的电流I ISCSC也不应过大；也不应过大；3 3）为了满足不同焊接要求，焊接电流应在较大范围内进行调节。）为了满足不同焊接要求，焊接电流应在较大范围内进行调节。 电焊变压器的外特性曲线电焊变压器的外特性曲线 左图所示为电焊变压器的外特左图所示为电焊变压器的外特性曲线，其中性曲线，其中U U0 0为空载电压，为空载电压，I ISCSC为短路电为短路电流，流，I IN N、U UN N为曲线上任意一点的焊接电流为曲线上任意一点的焊接电流与电压。从图中可以看出，与电压。从图中可以看出， 电压随电流电压随电流的增大而急剧下降，即有陡降的外特性。的增大而急剧下降，即有陡降的外

21、特性。 （b）串联可变电抗器）串联可变电抗器（a）磁分路）磁分路 为了满足上述条件，电焊变压器必须具有较大的漏抗，为了满足上述条件，电焊变压器必须具有较大的漏抗， 而且可以进行而且可以进行调节。调节。 )(22222jXrIEU变压器有三只铁心柱，两边是主铁心，中变压器有三只铁心柱，两边是主铁心，中间是动铁心。变压器的一次绕组绕在一个间是动铁心。变压器的一次绕组绕在一个主铁心柱上，二次绕组的一部分绕在一次主铁心柱上，二次绕组的一部分绕在一次绕组的外层，一部分绕在另一铁心柱上。绕组的外层，一部分绕在另一铁心柱上。动铁心装在固定铁心中间的螺杆上，螺杆动铁心装在固定铁心中间的螺杆上，螺杆转动时，活动

22、铁心就沿着螺杆在固定铁心转动时，活动铁心就沿着螺杆在固定铁心中间移动从而改变变压器的漏抗。当铁心中间移动从而改变变压器的漏抗。当铁心处于全部推进位置时，漏磁通增多，输出处于全部推进位置时，漏磁通增多，输出电压随输出电流电压随输出电流的增大的增大下降较快；当铁心处下降较快；当铁心处于全部抽出位置时，漏磁通减少，输出电于全部抽出位置时，漏磁通减少，输出电压随输出电流的增大而下降较慢，调节铁压随输出电流的增大而下降较慢，调节铁心的位置可获得满意的外特性曲线。心的位置可获得满意的外特性曲线。磁分路电焊变压器铁心及绕组图磁分路电焊变压器铁心及绕组图 焊接电流粗调是靠变换二次绕组接线板上的连接片实现的焊接

23、电流粗调是靠变换二次绕组接线板上的连接片实现的-改变二次绕组改变二次绕组的匝数的匝数; ;焊接电流的细调节是通过调整动铁心的位置焊接电流的细调节是通过调整动铁心的位置-改变漏抗实现。改变漏抗实现。 任务任务3 三相变压器三相变压器(transformer )的学习的学习电力变压器电力变压器油浸式电力变压器油浸式电力变压器变压器工作时绕组和铁变压器工作时绕组和铁心都要发热。小容量的心都要发热。小容量的变压器可以采用空气自变压器可以采用空气自冷方式，即通过绕组和冷方式，即通过绕组和铁心直接将热量散失到铁心直接将热量散失到周围的空气中去，大容周围的空气中去，大容量的变压器则需采用专量的变压器则需采用

24、专门的冷却措施，常用的门的冷却措施，常用的是将绕组和铁心放在盛是将绕组和铁心放在盛满变压器油的油箱中去，满变压器油的油箱中去，热量通过油箱散失到周热量通过油箱散失到周围的空气中，油箱的外围的空气中，油箱的外壁装有散热片或油管，壁装有散热片或油管，这种方式称为油浸自冷这种方式称为油浸自冷式。式。 油浸式电力变压器的外形结构图油浸式电力变压器的外形结构图 变压器变压器的铭牌的铭牌2 额定容量额定容量SNAkV1000N2N2NIUS单相变压器单相变压器1. 型号型号 AkV10003N2N2NIUS三相变压器三相变压器 一台单相变压器额定容量一台单相变压器额定容量SN=180 kV.A，一、二次绕

25、组，一、二次绕组的额定电压的额定电压U1N/U2N=6000/220 V，求一、二次绕组的额定电，求一、二次绕组的额定电流流I1N、I2N各为多大？这台变压器的二次绕组能否接入各为多大？这台变压器的二次绕组能否接入150 kW、 功率因数为功率因数为0.75的感性负载？的感性负载？A)(306000101803N1N1NUSI二次绕组的电流是二次绕组的电流是 A)(818220101803N2N2NUSI解：一次绕组的电流是解：一次绕组的电流是 150kW的感性负载流过的电流为的感性负载流过的电流为 )A(90975. 022010150cos3N22UPI 由于由于I2I2N，所以不能接入。

26、，所以不能接入。 例例7：3 3 额定电压额定电压U U1N1N和和U U2N2N额定电压额定电压U U1N1N是指变压器在额定运行情况下，是指变压器在额定运行情况下， 加在一次绕加在一次绕组上的正常工作电压。它是根据变压器绝缘等级和允许温组上的正常工作电压。它是根据变压器绝缘等级和允许温升等条件规定的。额定电压升等条件规定的。额定电压U U2N2N是指在一次绕组上加额定电是指在一次绕组上加额定电压后，二次绕组空载时的电压值。压后，二次绕组空载时的电压值。 4 4 额定电流额定电流I I1N1N和和I I2N2N额定电流是指变压器允许长期通过的电流，它是根据变压额定电流是指变压器允许长期通过的电流，它是根据变压器发热的条件而规定的满载电流值。器发热的条件而规定的满载电流值。 5 5冷却方式冷却方式油浸自冷方式油浸自冷方式(ONAN)(ONAN)、强力风冷方式、强力风冷方式(ONAF)(ONAF)、强迫油导向循环、强迫