电工学：第五章 电工设备与电机技术2

1、15.2 5.2 变压器变压器返回第五章2 5.2.15.2.1 变压器的工作原理变压器的工作原理(1)(1)返回5.2 变压器是一种常用的电气设备，在变压器是一种常用的电气设备，在电力系统和电子线路电力系统和电子线路中应用广泛。中应用广泛。此外还有自耦变压器、互感器及各种专用变压器（此外还有自耦变压器、互感器及各种专用变压器（电焊、电炉及整电焊、电炉及整流流）。）。变压器一般结构如图1工作过程如左图电生磁磁生电磁生电电生磁磁生电电生磁电生磁省铁式省铜式大中型电力变压器3 电压变换电压变换1112022UENKUEN变压器的工作原理变压器的工作原理(2)(2) 电压变换电压变换1112022.

2、(5.2.6).UENKUEN返回5.2 初级线圈 次级线圈4变压器的工作原理变压器的工作原理(3)(3) 电流变换电流变换返回5.2221110,%10ININIIN有考虑空载时5变压器的工作原理变压器的工作原理(2)(2) 212(5.2.10)().NZZN返回5.2 阻抗变换阻抗变换由图知由图知 U U1 1/ /I I1 1= = Z Z ，U U2 2/ /I I2 2= = Z Z，代入得，代入得图（图（a a）中，负载阻抗模）中，负载阻抗模ZZ所在线框部分所在线框部分可用一可用一 阻抗模阻抗模ZZ代替。所谓代替。所谓等效等效，就，就是输入电路的电压、电是输入电路的电压、电 流和

3、功率不变。流和功率不变。根据式（根据式（5.2.65.2.6）、）、（5.2.95.2.9）可得）可得6 5.2.2 5.2.2 变压器的外特性变压器的外特性返回5.2当负载功率因数 和电源电压U U 1 1为常数时，U U2 2和I I2 2 的变化关系外特性曲线外特性曲线2cos7 5.2.35.2.3 变压器的损耗与效率变压器的损耗与效率返回5.2v 损耗损耗 (1)铁损铁损PFe (2)铜损铜损 PCu= 2PKv 效率效率 变压器的效率常用下式表示变压器的效率常用下式表示2212=FeCuPPPPPP 变压器的功率损耗很小，所以效率很高，通常在变压器的功率损耗很小，所以效率很高，通常

4、在95%95%以上。以上。在一般电力变压器中，当负载为额定值的在一般电力变压器中，当负载为额定值的50%-75%50%-75%时，效时，效率达到率达到最大值最大值。【例题例题】额定容量额定容量: 二次绕组的额定电压、电流的乘积二次绕组的额定电压、电流的乘积称为变压器的额定容量称为变压器的额定容量,即即 S SN N= =U U2N2N I I2N2N= =U U1N1N I I1N1N（单相）（单相）8当频率当频率f1、硅钢片厚度、硅钢片厚度d和和材料不变（材料不变（rw=常数）时铁耗常数）时铁耗PFeBm2或或PFeU12 。当电源电压当电源电压1一定时一定时, ,铁耗铁耗基本为恒定值，故称

5、不变损耗，基本为恒定值，故称不变损耗，它与负载电流大小无关。它与负载电流大小无关。额定电压下，所测得的空载损额定电压下，所测得的空载损耗耗P P，近似等于铁耗，近似等于铁耗 P PFe ，即，即 P PFe P P。.9%10012CuFeCuFePPPPP%100cos1222kFeNkFePPSPPU S2Ncos10 m%1002cos21020002PSPPPPPPNmmKmKmCu11 5.2.45.2.4 三相变压器三相变压器返回5.2三相组式变压器 三相变压器应用最广泛。其在对称下运行时三相变压器应用最广泛。其在对称下运行时, ,各相电流各相电流( (电压电压) )相相等等, ,

6、相位相差相位相差120120 , ,对任何对任何1 1相来说相来说, ,单相变压器的基本理论都适用。单相变压器的基本理论都适用。 三相变压器联结法举例三相变压器联结法举例三相芯式变压器 在相同的在相同的S SN N下，芯式变压器经济，效率高，省材料。下，芯式变压器经济，效率高，省材料。 特特点点特点特点比较比较12例题例题变压器的损耗与功率变压器的损耗与功率【例】有一带电阻负载的三相变压器，其额定数据如下： SN=100kV A,U1N=6000V,U2N=U20=400V, f=50HZ。绕组为Y/Y0联结。由 试验测得： PFe=600W，额定负载时的Pcu=2400W。试求： （1）变压

7、器的额定电流； （2）满载和半载时的效率。【解】(1)(1)额定电流额定电流 (2)(2)满载和半载时的效率分别为满载和半载时的效率分别为322311100 10A144A33400100 10A9.62A336000NNNNNNSIUSIU3213231322100 10100%97.1%100 1060024001100 102100%97.6%11100 10600( )240022FeCuPPPP返回13三相变压器联结法举例三相变压器联结法举例图为三相变压器的两种联结法。图为三相变压器的两种联结法。U U1 1 、 V V1 1 、 W W1 1 ：高压绕组的始端U U2 2 、 V

8、V2 2 、 W W2 2 ：高压绕组的末端u u1 1 、 v v1 1 、 w w1 1 ：低压绕组的始端u u2 2 、 v v2 2 、 w w2 2 ：低压绕组的末端返回Y/Y0 Y/Y0 联结的三相变压器联结的三相变压器供动力负载和照明负载共用，低压一般是400V400V，高压不超过35kV35kVY/Y/ 联结的三相变压器联结的三相变压器 低压一般是10kV10kV，高压不超过60kV60kV高压侧接成高压侧接成Y 形形,相电压只有线电压的相电压只有线电压的 ,可以降低每相绕组的可以降低每相绕组的绝缘要求绝缘要求低压侧接成低压侧接成形形,相电流只有线电流的相电流只有线电流的 ,可以降低每相绕组的可以降低每相绕组的导线截面导线截面1/31/314NNUUNNK2121 流三相对应线电压、线电单相NNNNNNNNNNUIUISUIUIS11223112233 端电压额定负载下的二次绕组空载电压电压一次绕组上所加的电源:0:2222222021NNNNIUUIUUUUU 左右）度（二次绕组的电压变化程从空载到额定负载%5:%10020220UUUU 适的数值把负载阻抗模变换为合:2ZKZ 、高、低压侧各接高压低压一般动力