第四章变压器

1、2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章磁路：磁通所经过的闭合路径。磁路：磁通所经过的闭合路径。1.1.磁路的基本概念磁路的基本概念 线圈通入电流后，产线圈通入电流后，产生磁通，分主磁通和漏生磁通，分主磁通和漏磁通。磁通。：主磁通主磁通：漏磁通漏磁通1u2ui 铁心铁心（导磁性能好（导磁性能好 的磁性材料）的磁性材料）2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章lIFB 2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第

2、4 4章章2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章（3 3）磁导率）磁导率表征各种材料导磁能力的物理量表征各种材料导磁能力的物理量（亨（亨/米）米）70104 真空中的磁导率真空中的磁导率( )为常数为常数0一般材料的磁导率一般材料的磁导率 和真空中的磁导率之比，和真空中的磁导率之比，称为这种材料的相对磁导率称为这种材料的相对磁导率r0r1r称为磁性材料称为磁性材料1r称为非磁性材料称为非磁性材料2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章H BH 2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章lNIH SB , 2022-3-62

3、022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章+NIfNSS2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章lH d IlH dlINH

4、 或或2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章mRF SlNI mRF 2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章SlR mSlNIRF mSlR SlEREI 2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章lSlHlNI B IlH d2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章xHlHlHxxx 2d NII NIx2Hx IlH d2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章xxlNIx2NIH 2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章2022-3-62022-

5、3-6电工技术电工技术第第 4 4章章nn2211lHlHlHNI niiilHNI12022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章nnSBBSB , . , S , 2211 niiilHNI12022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章 A 5133004509000.NHlI A 390300450260.NHlI 2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章 A/m102 . 71049 . 057000 BH cm 390.2- 2391 .ll cm 23921

6、510.l 2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章A 16351951440110 lHHNI A 144010201027250 .H A 1951039500211 lH163511635 ININ2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章u(Ni)i ddtNe tNedd （磁通势）（磁通势）tiLdd 常常数数 iNL2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章eeRi u )(ddetiLRi )()(EEIRU )(jEIXIR 2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章t, sinm )s

7、in(ddddmttNtNe tN cosm )90t(sin2m fN)90(sinm tE mmm444222 fN.fNEE EU (V) 444444mmSfNB.fN.EU )(jEIXIRU 2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章 2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章 2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章 Fe2cosPRIUIP 2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章eu 2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章eu 2Fe0IPR 2Fe0IQX

8、IUIUXRZ 202002022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章11404220100cos.UIP 554220 IUZ0R.IPRRR 25641002200X.RXXX 6 5425655Z222202022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章2cm 527910230.S 3001052721504442204444m .SfB.UN A13002106070022m NlHI2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章 变压器是一种常见的电气设备，在电力系统和电变压器是一种常见的电气设备，在电力系统和电子线路中应用广泛

9、。子线路中应用广泛。变电压：变电压：电力系统电力系统 变阻抗：变阻抗：电子线路中的阻抗匹配电子线路中的阻抗匹配变电流：变电流：电流互感器电流互感器 ： 在能量传输过程中，当输送功率在能量传输过程中，当输送功率P =UI cos 及及负载功率因数负载功率因数cos 一定时：一定时：电能损耗小电能损耗小节省金属材料（经济）节省金属材料（经济）U I P = I RlI S2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章 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2022-

10、3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章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2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章 1 4 三相油浸式变压器三相油浸式变压器 油箱油箱 2铁心及绕组铁心及绕组 3储油柜储油柜 4散热筋散热筋 5高低压套高低压套管管 6分接开关分接开关 7气体继电器气体继电器 8信号温度计信号温度计变压器的基本变压器的基本结

11、构结构 一般的电力变压一般的电力变压器由铁心、绕组器由铁心、绕组及其附件组成。及其附件组成。 2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章 变压器的结构形式变压器的结构形式 (a) 心式；心式； (b) 壳式壳式铁 心绕 组(a)(b) 按铁心和绕组的组合结构，按铁心和绕组的组合结构， 通常又把通常又把变压器分为心式和壳式两种，变压器分为心式和壳式两种， 如图所示。如图所示。2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章1u2uL

12、Z1i2i单相变压器单相变压器+一次一次绕组绕组N1二次二次绕组绕组N2铁心铁心2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章(1) 空载运行情况空载运行情况一次侧接交流电源，一次侧接交流电源，二次侧开路。二次侧开路。20u+0i02i1u+2e+1e+1e+ 11N2N 1u dd11tNe i0 ( i0N1) 1 dd011tiLe tNedd 22 空载时，空载时，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。2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章(2) 带负载运行情况带负载运行情况一次侧接交流电源，一次侧接交

13、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，铁心中有载时，铁心中主磁通主磁通 是是由一由一次、二次绕组磁次、二次绕组磁通势共同产生的通势共同产生的合成磁通。合成磁通。 2i2+e2+e 2+u2 dd2tiLe22 2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章t)sin(tNtNm111 dddde tN cosm1 )90t(sinm1 E1m144.4NfE 222111mmfNEE 有效值有效值:同同 理：理：)90t(sinm22 Ee

14、2m244. 4NfE t, sinm 2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章根据根据KVL：1111111111jEIXIREEIRU 变压器一次侧等效电路变压器一次侧等效电路1m1111444Nf.EUEU 由于电阻由于电阻 R1 和感抗和感抗 (或漏磁通或漏磁通)较小较小,其两端其两端的电压也较小的电压也较小,与主磁电动势与主磁电动势 E 比较可忽略不计，比较可忽略不计，则则一次侧一次侧一次侧一次侧11eu 2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章KNNEEUU 2121201根据根据KVL：2m220224440Nf.EUU,I 结论：

15、改变匝数比，就能改变输出电压。结论：改变匝数比，就能改变输出电压。222222222jUIXIRUEIRE 22U+1u+1e+1e+1N2N+2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章2222ZUIZ 1m11 44 4 Nf.EU m10 Nim2211 NiNi+|Z |2i1u2e1i1e1N2N+2u2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章一般情况下：一般情况下：I0 (23)%I1N 很小可忽略。很小可忽略。2211 NiNi 所所以以或或2211NINI 2211NINI 所所以以KNNII11221 结论：一次、二次侧电流与匝数成反

16、比。结论：一次、二次侧电流与匝数成反比。或：或：221011NiNiNi 22Ni102211NiNiNi 空载磁势空载磁势有载磁势有载磁势2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章22IUZ 11IUZ ZKIUKKIKUIUZ22222211 ZKZ2 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 +2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章：信号源信号源IER0

17、RL+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 R 0=800 ，负载为扬声器，其等效电阻为负载为扬声器，其等效电阻为RL=8 。要求。要求: （1）当）当RL折算折算到原边的等效电阻到原边的等效电阻时，变压器的匝数比和信号源时，变压器的匝数比和信号源输出的功率；（输出的功率；（2）当将负载）当将负载直接与信号源联接时直接与信号源联接时,信号源信号源输出多大功率？输出多大功率？0LRR 2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章 W548008008001202L2L0.RRRE

18、P 0LRR W1760888001202L2L0.RRREP （2，为：为：2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章 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 2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章N1N1N2N2NIUIUS N1N1N2N2N33IUIUS N1N1NIUS 容量：容量： 21PP 一次侧输入功率：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2022-3-

19、62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章122222)。%100%20220 UUUU)(22IfU 2 U2I2U20I2N2 O2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章 FeCu2212PPPPPP 输出功率输出功率输入功率输入功率2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章 U2|ZL |I2 = 2230.966= 224 A= 5.15 A I2kI1 =2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章 A1605 . 022040440cos)1(2

20、2 UPnI日日A33. 516066002202N12N2121 IUUINNIA160A27.227220/50000/)2(2NN2N USI2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章W17600W250005 . 050000cos2 日日或或nPSPN 未未满满载载盏盏或或日日185440625440405 . 050000cos1 nPSnN 4405.0220/4027.227cos/2NN21 nUPIn 日日盏盏185440625 var30484.5)tg(arccos040440tg 日日日日nPnQQW3963230484500002222 QSPN盏盏炽炽日日5504044040396322 PnPPn2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章A 14440031010033N2NN2 USIA 629600031010033N1NN1.USI 2022-3-62022-3-6电工技术电工技术第第 4 4章章0033CuFe22119724006001010010100.PPPP 0033216 .9