变压器的选择与使用

关于变压器的选择与使用任务1

认识单相变压器教学目的：各种变压器的结构、原理、计算、用途能力目标：1、能计算变压器的各种参数2、能根据负载要求选择特殊变压器知识目标：1、了解各种变压器的结构2、熟悉各种变压器的工作原理任务2

特殊变压器、三相变压器的认识与应用变压器(transformer)的选择与使用第2页,共60页，2024年2月25日，星期天案例1：电能的产生、输送与分配

变压器电力系统组成的方框图第3页,共60页，2024年2月25日，星期天三相电力系统

变压器案例2：高压输电:电能升压输电降压用户第4页,共60页，2024年2月25日，星期天

第三节：单相变压器基本结构及工作原理单相变压器：

接在单相交流电源上用来改变单相交流电压的变压器，其容量一般都比较小，主要用作控制及照明。内部变压器起降压作用第5页,共60页，2024年2月25日，星期天小型变压器（单相single-phase）第6页,共60页，2024年2月25日，星期天电力变压器（多为三相three-phase）第7页,共60页，2024年2月25日，星期天一、变压器的用途1、变电压

升压变压器

降压变压器任务1

认识单相变压器第8页,共60页，2024年2月25日，星期天2、变电流第9页,共60页，2024年2月25日，星期天4、变相位5、电气隔离3、变阻抗第10页,共60页，2024年2月25日，星期天变压器的外型和器身图二、变压器的分类第11页,共60页，2024年2月25日，星期天电力变压器的类别——用途分配电变压器升压变压器降压变压器1、电力变压器第12页,共60页，2024年2月25日，星期天试验、仪用等变压器2、特种变压器电力变压器的类别——用途分电炉、整流变压器第13页,共60页，2024年2月25日，星期天电力变压器类别-线圈数目分双绕组变压器，在铁芯中有两个绕组，一个为初级绕组，一个为次级绕组

自耦变压器，初级、次级绕组合为一个

三绕组变压器，三个绕组连接三种不同电压的线路多绕组变压器，如分裂变压器第14页,共60页，2024年2月25日，星期天电力变压器类别-冷却方式油浸式变压器——铁芯和绕组都一起浸入灌满了变压器油的油箱中，可以加强绝缘和改善冷却散热条件（大容量）干式变压器

——能满足特殊要求，如安全（小容量变压器）充气式变压器——绝缘性能优于油浸式（大容量）SF6第15页,共60页，2024年2月25日，星期天干式变压器油浸式变压器电力变压器类别-冷却方式强迫油循环电力变压器第16页,共60页，2024年2月25日，星期天电力变压器类别-相数单相变压器三相变压器第17页,共60页，2024年2月25日，星期天三、变压器的基本结构和工作原理1、变压器的基本结构铁心绕组(线圈)磁路/绕组的支撑骨架电路由硅钢片叠压而成

由铜或铝导线绕成变压器一次侧绕组（原线圈）变压器二次侧绕组（副线圈）变压器图形符号

变压器是一种能变换电压、变换电流、变换阻抗的“静止”电气设备。变压器在传递电能的过程中频率不变。Tr第18页,共60页，2024年2月25日，星期天2、变压器的基本工作原理问题:

为什么将变压器的原边接到交流电源上，灯泡就会发光呢？第19页,共60页，2024年2月25日，星期天2、变压器的基本工作原理互相绝缘且匝数不同只有磁的耦合而没有电的联系第20页,共60页，2024年2月25日，星期天2、变压器的基本工作原理根据电磁感应原理：改变一、二次绕组的匝数，就可达到改变电压的目的。第21页,共60页，2024年2月25日，星期天3、额定值此外，额定值还有额定频率、效率、温升等。指铭牌规定的额定使用条件下所能输出的视在功率。额定容量指长期运行时所能承受的工作电压额定电压

是指一次侧所加的额定电压，是指一次侧加额定电压时二次侧的开路电压。在三相变压器中额定电压为线电压。三者关系：单相：三相：指在额定容量下，允许长期通过的额定电流。在三相变压器中指的是线电流额定电流第22页,共60页，2024年2月25日，星期天(一）电磁关系1、物理情况规定电流的正方向与该电流所产生的磁通正方向符合“右手螺旋”定则，规定磁通的正方向与其感应电势的正方向符合“右手螺旋”定则。电流正方向与电势正方向一致。三、单相变压器的空载运行第23页,共60页，2024年2月25日，星期天第24页,共60页，2024年2月25日，星期天（二）感应电动势和变比设Φ＝Φmsinωte滞后于Φ900

结论：1、主电动势第25页,共60页，2024年2月25日，星期天有效值：E1=4.44fN1ФmE2=4.44fN2Фm略去一次绕组中的阻抗不计U1≈E1＝4.44fN1Фm

U2＝E2=4.44fN2Фm

变压比，简称变比U1恒定时，变压器铁心中的磁通Фm基本上保持不变第26页,共60页，2024年2月25日，星期天

例2—2：如图所示，低压照明变压器一次绕组匝数N1＝660匝，一次绕组电压Ul＝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Ku解：降压变压器：Ku>1升压变压器:Ku<1第27页,共60页，2024年2月25日，星期天有效值相量

可见，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，时间相位上滞后主磁通。主电动势的大小与电源频率、绕组匝数及主磁通的最大值成正比。第28页,共60页，2024年2月25日，星期天292、漏磁通感应的电动势——漏电动势漏电动势也可以用漏抗压降来表示，即根据主电动势的分析方法，同样有由于漏磁通主要经过非铁磁路径,磁路不饱和,故磁阻很大且为常数,所以漏电抗很小且为常数,它不随电源电压负载情况而变.第29页,共60页，2024年2月25日，星期天（三）空载时的电动势方程、等效电路1、电动势平衡平衡方程（1）一次侧电动势平衡方程忽略很小的漏阻抗压降，并写成有效值形式，有则

可见，影响主磁通大小的因素有电源电压和频率，以及一次线圈的匝数。重要公式第30页,共60页，2024年2月25日，星期天（2）二次侧电动势平衡方程2、变比定义

对三相变压器，变比为一、二次侧的相电动势之比，近似为额定相电压之比，具体为Y，d接线D，y接线第31页,共60页，2024年2月25日，星期天3、等效电路一次侧的电动势平衡方程为空载时等效电路为第32页,共60页，2024年2月25日，星期天电压变换作用ΦN1i0u1N2|ZL|u20Saxx变压器的一次侧接电源，二次侧开路(空载)变压器空载时原边有电流i0(很小)，在铁心磁路中产生磁通φ，当φ穿过两线圈时，分别感应电压

变压器原、副边电压与感应电压的关系为：

变压器原、副边电压与感应电压的关系为：

k称为变压器的变比。-+e1（a）当K＞1，即N1＞N2时，U2＜U1，变压器起降低电源电压的作用；（b）当K＜1，即N1＜N2时，U2＞U1，变压器起升高电源电压的作用；（c）当K＝1、即N1＝N2时，U2＝U1，变压器起着隔离电源的作用。第33页,共60页，2024年2月25日，星期天

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。例1：解：第34页,共60页，2024年2月25日，星期天二、变压器的负载运行单相变压器负载运行二次绕组中有电流一次绕组中电流变为i1

第35页,共60页，2024年2月25日，星期天变压器负载运行时的磁通势平衡方程式:因为电源电压不变，故负载时的磁势和空载时相同：N1I1≈N2I2忽略I0:变压器的变流比变压器的高压绕组匝数多，而通过的电流小，因此绕组所用的导线细；反之低压绕组匝数少，通过的电流大，所用的导线较粗。结论：第36页,共60页，2024年2月25日，星期天电流变换作用变压器的一次侧接电源，二次侧与负载接通，这种运行状态称为负载运行。

变压器两端视在功率不变，因此：

其中1/k称为变压器的变流比。ΦN1i1u1AXN2|ZL|u2Saxi2U1→U2，是否I1→I2？第37页,共60页，2024年2月25日，星期天

则一次绕组电流

现有三种规格的白织灯：36V/500W，36V/60W，220V/60W，另有一台额定容量SN=300V.A、电压为220V／36V的变压器，问：（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？最多能接这种规格的白织灯几个？

解：（1）

（3）灯泡点亮时，变压器二次绕组电流例2：36V/60W，5个（2）

（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？第38页,共60页，2024年2月25日，星期天三、变压器参数的测定作用：利用参数、基本方程式、等效电路、相量图求变压器的运行性能。（一）变压器的空载试验求变比k、空载电流I0、空载损耗P0以及等效电路中的励磁阻抗Zm，从而判断铁心和线圈质量。试验时，一般在变压器低压侧加电压，测量高压侧对应的电压、电流和功率。目的：第39页,共60页，2024年2月25日，星期天（一）变压器的空载试验空载试验线路图计算时，采用电压为额定点的参数，因为空载电流很小，此时的铜损耗很小，故可近似认为额定电压点测得的空载损耗即为变压器额定运行时的空载损耗即铁耗。

第40页,共60页，2024年2月25日，星期天（一）变压器的空载试验计算：

计算：

总阻抗Z0=Z1+Zm此处U20指高压侧电压，U1指低压侧电压。即试验电压。注意：若空载试验在低压侧进行，要获得高压侧参数时，必须进行折算。空载时功率因数很低，一般采用0.2的功率因数表。

第41页,共60页，2024年2月25日，星期天求负载时的铜损耗和短路阻抗。试验时，一般在变压器高压侧加电压，低压侧直接短路，测量高压额定电流点对应的电压、电流和功率。目的：（二）变压器的短路试验短路试验线路图第42页,共60页，2024年2月25日，星期天（二）变压器的短路试验计算时，采用电流为额定点的参数，因为此时短路电压很低，铁损耗很小，故可近似认为额定电流点测得的短路损耗即为变压器额定运行时的铜损耗。

计算：

第43页,共60页，2024年2月25日，星期天（二）变压器的短路试验温度换算：由于线圈电阻随温度而变化，试验时的温度和实际变压器运行时的温度不同，国家标准规定，变压器的短路电阻应换算到工作温度750C时的值。第44页,共60页，2024年2月25日，星期天（二）变压器的短路试验短路电压（或阻抗电压）：短路试验时，使短路电流为额定电流时加在一次侧的电压称为短路电压，即USN=ISNZS75,它为额定电路在短路阻抗上的压降，亦称作阻抗电压。短路电压通常用与额定电压的百分值来表示，即标么值。

第45页,共60页，2024年2月25日，星期天短路电压的大小直接反映短路阻抗的大小，而短路阻抗直接影响变压器的运行性能，所以正常运行时希望它小些，这样负载变化时二次电压波动小，但从短路故障的角度，为限制短路电流，又希望阻抗电压大些。小型变压器的US为4～10.5，大型变压器为12.5～17.5％。（二）变压器的短路试验第46页,共60页，2024年2月25日，星期天1、如果将额定电压为220v/36v的变压器接入220v的直流电源，将发生什么现象？（）Ａ．输出36v的直流电压Ｂ．输出电压低于36伏Ｃ．输出电压36伏，原绕组过热Ｄ．没有电压输出，原绕组严重过热2、一台联结组为Y,D11的三相电力变压器:U1N/U2N=110/5kV,此变压器的变比K应等于（）

A.8.5B.12.7C.22第47页,共60页，2024年2月25日，星期天特点：副绕组是原绕组的一部分，原、副压绕组不但有磁的联系，也有电的联系。一、自耦变压器

u1u2自耦变压器的工作原理和普通双绕组变压器一样，因此变比相同自耦变压器也称为自耦调压器，它的最大特点就是可以通过转动手柄来获得副边所需要的各种电压。u1u2～自耦变压器的电路图符号任务2

特殊变压器认识与应用第48页,共60页，2024年2月25日，星期天自耦变压器使用应注意：1、若电源的输入端有3个接头。它可用于220V和110V的供电线路，若接错会把调压器烧坏。2、接通电源前，应将输出端滑动触点旋至零位，然后接通电源，逐渐转动手柄，将电压调至所需的数值。3、不要把输入、输出端接错。若接反

a、可能造成电源短路

b、可造成输出过高的电压第49页,共60页，2024年2月25日，星期天降压压自藕变压器第50页,共60页，2024年2月25日，星期天升压自藕变压器第51页,共60页，2024年2月25日，星期天自耦变压器的缺点：高压侧的电气故障会波及到低压侧，很不安全。因此自耦变压器在使用时必须正确接线，且外壳必须接地，并规定安全照明变压器不允许采用自耦变压器结构形式。第52