电机变压器原理与维修课件：单相变压器

1．掌握单相变压器的基本原理。2．熟悉单相变压器的分类。一、单相变压器的基本原理变压器基本工作原理图二、单相变压器的分类特种变压器按用途仪用互感器控制变压器电力变压器其他变压器

配电变压器电焊变压器电流互感器电压互感器双绕组变压器按绕组三绕组变压器多绕组变压器自耦变压器芯式变压器按铁心结构壳式变压器自耦变压器铁心绕组高压绕组在外层低压绕组在里层芯式变压器壳式变压器油浸式变压器风冷式变压器按冷却方式自冷式变压器干式变压器用于中小型电力变压器用于大型电力变压器用于小型变压器用于防火安全等级较高的场合1．掌握单相变压器的结构。2．掌握单相变压器的铁心与绕组的作用。一、单相变压器铁心

铁心构成变压器磁路系统，并作为变压器的机械骨架。

铁心由铁心柱和铁轭两部分组成，铁心柱上套装变压器绕组，铁轭起连接铁心柱使磁路闭合的作用。

对铁心的要求是导磁性能要好，磁滞损耗及涡流损耗要尽量小，因此均采用0.35mm厚的硅钢片制作。目前国产低损耗节能变压器均用冷轧晶粒取向硅钢片，其铁损耗低，且铁心叠装系数高。单相小容量变压器铁心形式

芯式口形芯式斜口形壳式E形壳式F形二、绕组

在变压器中，接到高压电网的绕组称高压绕组，接到低压电网的绕组称低压绕组。按高压绕组和低压绕组的相互位置和形状不同，绕组可分为同心式和交叠式两种。同心式绕组

同心式绕组的结构简单、制造容易，常用于芯式变压器中，这是一种最常见的绕组结构形式，国产电力变压器基本上均采用这种结构。二、绕组

在变压器中，接到高压电网的绕组称高压绕组，接到低压电网的绕组称低压绕组。按高压绕组和低压绕组的相互位置和形状不同，绕组可分为同心式和交叠式两种。交叠式绕组1—低压绕组2—高压绕组

交叠式绕组的主要优点是漏抗小、机械强度高、引线方便。这种绕组形式主要用在低电压、大电流的变压器上，如容量较大的电炉变压器、电阻电焊机（如点焊、滚焊和对焊电焊机）变压器等。1．掌握单相变压器的运行原理。2．掌握变压器的变压、变流、阻抗变换及改变相位的作用。一、空载运行变压器空载运行——变压器一次绕组加额定电压，二次绕组开路的工作状态。变压器的空载运行原理图1.理想变压器空载运行变压器的空载运行原理图（1）空载电流i0

理想变压器的空载电流主要产生铁心中磁通，所以空载电流也称为空载励磁电流，是无功电流。（2）电压和感应电动势的关系1.理想变压器空载运行变压器的空载运行原理图（3）感应电动势的大小E=4.44fNΦmU1=E1；即U1=E1=4.44fNΦm（4）变压比2.实际变压器空载运行实际变压器（有漏磁）空载运行图

（1）实际变压器一次绕组存在电阻r1，当一次绕组有空载电流流过时，会在该电阻上产生电压降u0r1。（2）空载电流产生的磁通分为两部分，其中大部分磁通通过铁心交链一次侧绕组和二次侧绕组，该磁通称为主磁通，它在一次侧绕组和二次侧绕组中分别感应出电动势e1和e2；另一小部分磁通只通过一次侧绕组周围的空间形成闭路，称为漏磁通

，仅占主磁通的0.25%左右，它在一次侧线圈中产生漏抗电动势es1。2.实际变压器空载运行实际变压器（有漏磁）空载运行图铁耗——铁心中的磁滞损耗和涡流损耗。其中空载电流有功分量为I0P=I0sinα，空载电流无功分量为

I0Q＝I0cosα，通常I0P很小，所以cosα很小。存在铁耗时，空载电流由二个分量组成，一是无功分量I0Q，起励磁作用，另一个是有功分量I0P，它用来供给铁心损耗，这二个分量在相位上相差90°，所以空载电流有效值I0为：二、变压器的负载运行单相变压器负载运行接线图单相变压器负载运行实验图单相变压器负载运行图单相变压器负载运行图

变压器负载运行时的磁通势平衡方程式为

由于变压器的空载电流I0很小，特别是在变压器接近满载时，相对于

或

而言基本上可以忽略不计，于是可得变压器一、二次绕组磁通势的有效值关系为N1I1

≈N2I2

变压器一、二次绕组中的电流与一、二次绕组的匝数成反比，即变压器也有变换电流的作用，且电流的大小与匝数成反比。三、变压器的阻抗变换阻抗变换公式：变压器的阻抗变换作用1．掌握变压器的外特性及电压变化率的概念。2．理解变压器损耗和效率的概念。一、变压器的外特性及电压变化率（1）变压器的外特性

变压器的外特性是用来描述输出电压U2随负载电流I2的变化而变化的情况。当一次绕组电压U1和负载的功率因数cosφ2一定时，二次绕组电压U2与负载电流I2的关系，称为变压器的外特性。（2）变压器的电压变化率

一般情况下，变压器的负载大多数是感性负载，因而当负载增加时，输出电压U2总是下降的，其下降的程度常用电压变化率来描述。当变压器从空载到额定负载（I2=I2N）运行时，二次绕组输出电压的变化值ΔU与空载电压（额定电压）U2N之比的百分值就称为变压器的电压变化率，用ΔU％来表示。二、变压器的损耗及效率1．铁损耗PFe

变压器的铁损耗包括基本铁损耗和附加铁损耗两部分。基本铁损耗包括铁心中的磁滞损耗和涡流损耗，它决定于铁心中的磁通密度的大小、磁通交变的频率和硅钢片的质量等。附加损耗则包括铁心叠片间因绝缘损伤而产生的局部涡流损耗、主磁通在变压器铁心以外的结构部件中引起的涡流损耗等，附加损耗为基本损耗的15％～20％。

变压器的铁损耗与一次绕组上所加的电源电压大小有关，而与负载电流的大小无关。当电源电压一定时，铁心中的磁通基本不变，故铁损耗也就基本不变，因此铁损耗又称“不变损耗”。2．铜损耗PCu

变压器的铜损耗也分为基本铜损耗和附加铜损耗两部分。基本铜损耗是由电流在一次、二次绕组电阻上产生的损耗，而附加铜损耗是指由漏磁通产生的集肤效应使电流在导体内分布不均匀而产生的额外损耗。附加铜损耗约占基本铜损耗的3％～20％。在变压器中铜损耗与负载电流的平方成正比，所以铜损耗又称为“可变损耗”。3．效率

变压器的输出功率P2与输入功率P1之比称为变压器的效率η，即η=

由于变压器没有旋转的部件，不像电动机那样有机械损耗存在，因此变压器的效率一般都比较高，中小型电力变压器效率在95％以上，大型电力变压器效率可达99％以上。变压器效率曲线1．理解变压器极性的概念。2．掌握变压器极性判定的技能。一、变压器的极性直流电源的极性交流电源的极性

直流电源两端的极性是恒定不变。正弦交流电源两端只存在瞬时极性。而电位的高与低是相对的，极性也是相对的，可变的，暂时的，随时间而变化的。

变压器绕组的极性——指变压器一次侧、二次侧绕组在同一磁通作用下所产生的感应电动势之间的相位关系，通常用同名端来标记。

同名端——电动势都处于相同极性的线圈端；