11-项目十一 认识变压器

电工技术基础主编沈柏民副主编陆晓燕余萍1目录

Contents项目一认识实训室与安全用电常识项目二认识基本电阻电路项目三认识与应用简单电阻电路项目四认识与分析复杂直流电路项目五认识与应用电容器项目六认识与分析磁与电磁2目录

Contents项目十一认识变压器项目十二认识瞬态过程项目九认识与运用正弦交流电路项目十分析与运用三相交流电路项目七分析与运用电磁感应现象项目八认识正弦交流电3项目十一认识变压器4项目目标项目十一认识变压器1．知道变压器的用途,熟悉常用变压器的分类、功能和典型应用。2．知道变压器的构造，熟悉变压器的主要技术参数。3．知道变压器的工作原理。4．了解变压器的电压比、电流比和阻抗变换。5项目导入项目十一认识变压器

变压器是根据电磁感应原理制成的传输交流电能的静止电气设备。它能把某一等级的交流电压变换成同频率所需电压值的交流电；也可以改变交流电流的数值及变换阻抗或改变相位，以满足不同负载的需要。在电力系统、自动化控制及电子设备中，广泛使用各种类型的变压器。

本项目主要有认识变压器的用途与构造、认识变压器的工作原理等2个学习任务。6项目实施项目十一认识变压器

学习任务一认识变压器的用途与构造7项目十一认识变压器

如图11-1所示为打开外壳后的电动自行车充电器，在图中间有一个最大的器件，你知道它是什么器件吗？它在电路中能够起到什么作用？学习任务一认识变压器的用途与构造8项目十一认识变压器

图中最大的器件是变压器，它在电路中能够起到降压作用，就是能够将220V的交流电压降低到充电器所需要的交流电压值。这是变压器的电子设备中的一种应用。在电力系统、自动控制设备等也大量应用到变压器。

本学习任务主要学习变压器的用途、变压器的种类和变压器的基本构造等内容。学习任务一认识变压器的用途与构造9项目十一认识变压器

一、变压器的用途

电力是现代工业、生活中非常重要的能源，但不同的电气设备所用交流电的电压值不同。例如，在工厂中常用的三相或单相交流异步电动机，它们的额定电压一般为380V或220V；照明电路和家用电器的额定电压为220V；机床上的照明灯使用的是36V及以下的安全电压。而我国发电厂发出的电能通常为6.3KV或10.35KV，往往需经远距离传输才能到达用电量大的大中城市等地区。学习任务一认识变压器的用途与构造10项目十一认识变压器

一、变压器的用途

变压器的应用方便地解决了“输电要经济，用电要安全”的矛盾。在传输容量恒定时，传输的电压越高，线路中的电流就越小，线路上的压降和损耗就越小，所以在输电时要使用升压变压器将发电机端的电压升高以后再输送出去。而当到达用电的大中城市等地区后，又需要使用降压变压器将高压电降低到配电系统的电压，故要经过一系列配电变压器将高压电降低到合适的电压值以供使用。由此可见，在电力系统中，变压器的地位是十分重要的。学习任务一认识变压器的用途与构造11项目十一认识变压器

一、变压器的用途

变压器除了在电力系统、电子设备等中具有电压变换作用外，还可以进行电流变换（如变流器、大电流发生器）、阻抗变换（如电子技术中的输入、输出变压器等）、相位变换（如改变绕组的连接方式来改变变压器的极性）、安全隔离等其他用途。学习任务一认识变压器的用途与构造12项目十一认识变压器

二、变压器的种类

变压器的种类很多，不同类型的变压器在性能、结构上有很大差别。一般变压器可按用途、结构、相数、冷却方式等进行分类。1．按用途分类学习任务一认识变压器的用途与构造13图11-2不同用途的变压器项目十一认识变压器

二、变压器的种类1．按用途分类

电力变压器：是用于输配电系统中变换电压和传输电能,如图11-2（a）；

仪用变压器：是用于电工测量和电力系统中的继电保护，如电压互感器和电流互感器，如图11-2（b）；

自耦变压器：是用于实验室或工业上调节电压,如图11-2（c）。

另外，还有各种特殊用途种类的变压器，如电炉变压器、电焊变压器和整流变压器等。学习任务一认识变压器的用途与构造14图11-2不同用途的变压器项目十一认识变压器2．按结构分类

变压器按绕组结构形式可分为双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器以及单绕组（自耦变压器），如图11-3所示。学习任务一认识变压器的用途与构造15图11-3不同绕组形式的变压器项目十一认识变压器2．按结构分类

变压器按铁心结构形式可分为壳式变压器和心式变压器。如图11-4（a）所示的壳式变压器一般用于小型变压器和大电流特殊变压器，其铁心在外面，绕组在铁心内。如图11-4（b）所示的心式变压器主要用于大、中型变压器和高压电力变压器中，其铁心在内部，绕组在外部。学习任务一认识变压器的用途与构造16图11-4不同铁心结构的变压器项目十一认识变压器3．按相数分类

变压器按相数来分有单相、三相变压器两种，如图11-5所示。学习任务一认识变压器的用途与构造17图11-5单相、三相变压器项目十一认识变压器4．按冷却方式分类

变压器在运行过程中，其铁心和绕组都会发热，所以需要对变压器进行冷却。

按冷却方式可分为油浸式变压器、充气式变压器、干式变压器、蒸发冷却变压器等。学习任务一认识变压器的用途与构造18项目十一认识变压器

学习任务一认识变压器的用途与构造19项目十一认识变压器

三、变压器的基本结构2．绕组结构

绕组是变压器的电路部分。绕组用绝缘良好的漆包线、纱包线或丝包线绕成。在工作时，与电源相连的绕组称为一次绕组，也称为原绕组、原边或初级线圈；与负载相连接的绕组称为二次绕组，也称副绕组、副边或次级绕组。学习任务一认识变压器的用途与构造20项目十一认识变压器学习任务一认识变压器的用途与构造21

三、变压器的基本结构2．绕组结构

变压器的绕组主要有同心式和交叠式两种，如图11-8所示。多数电力变压器采用同心式绕组，即一次侧与二次侧绕组套装在一个铁柱上，为便于绝缘，一般低压侧的绕组放在里面，高压侧的绕组套在外面。但容量较大而电流也很大的变压器，往往把低压侧放在高压侧的外面。交叠式绕组的高、低绕组是互相交叠放置的，为便于绝缘，一般最上和最下的二组绕组都是低压绕组。同心绕组的优点是结构简单，制造方便；而交叠式绕组的优点是漏抗小，机械强度好，引线方便。图11-8变压器绕组结构示意图项目十一认识变压器

四、变压器的主要参数

变压器有额定容量、额定电压及其分接、额定频率、绕组联结组、阻抗电压、绝缘水平等技术参数，它们通常都会标注在变压器的铭牌上。

图11-9所示为某电力变压器铭牌。学习任务一认识变压器的用途与构造22图11-9电力变压器铭牌示意图项目十一认识变压器

四、变压器的主要参数

1．变压器的型号

变压器的型号表示了变压器的结构特点、额定容量和高压侧的电压等级等，如图11-10。学习任务一认识变压器的用途与构造23图11-10电力变压器的型号项目十一认识变压器

四、变压器的主要参数

2．变压器的主要技术参数

额定容量（kVA）：是指变压器二次侧输出的最大视在功率。其大小为二次侧额定电压和额定电流乘积。

额定电压（kV）：变压器长时间运行时所能承受的工作电压。一次侧额定电压是指接到变压器一次侧上的最大正常工作电压；二次侧额定电压是当变压器的一次侧接上额定电压时，二次侧接上额定负载时的输出电压。

额定频率（Hz）:额定频率指变压器正常工作的频率。一般情况下额定频率为50Hz。相数：三相变压器的型号以S表示，单相变压器的型号以D表示。学习任务一认识变压器的用途与构造24项目十一认识变压器

四、变压器的主要参数2．变压器的主要技术参数

联结组标号：根据变压器一、二次绕组的相位关系，把变压器绕组连接成各种不同的组合,称为绕组的联结组。为了区别不同的联结组,常采用时钟表示法，即把高压侧线电压的相量作为时钟的长针，固定在12上，低压侧线电压的相量作为时钟的短针，看短针指在哪一个数字上，就作为该联结组的标号。如Dyn11表示一次绕组是（三角形）联结，二次绕组是带有中心点的（星形）联结，组号为（11）点。学习任务一认识变压器的用途与构造25项目实施项目十一认识变压器

学习任务二认识变压器的工作原理26项目十一认识变压器

如图11-11所示是一个小型多输出电压电源变压器，从铭牌上可以看出，它能把220V的工频交流电转换为同频率的24V、28V、9V交流电。变压器为什么能够改变交流电的电压？它能改变交流电的电流吗？

本学习任务学习变压器的工作原理和变压器变换交流电压、变换交流电流、变换交流阻抗等相关知识。学习任务二认识变压器的工作原理27项目十一认识变压器

一、变压器的工作原理

最简单的变压器是由一个闭合铁心和套在铁心上的两个绕组组成，如图11-12（a）。套在铁心上的两个绕组只有磁耦合没有电联系，如图11-12（b）。变压器的一般符号如图11-12（c）所示。学习任务二认识变压器的工作原理28图11-12变压器的工作原理与符号项目十一认识变压器

学习任务二认识变压器的工作原理29图11-12变压器的工作原理与符号项目十一认识变压器

学习任务二认识变压器的工作原理30项目十一认识变压器

学习任务二认识变压器的工作原理31项目十一认识变压器

学习任务二认识变压器的工作原理32项目十一认识变压器

学习任务二认识变压器的工作原理33项目十一认识变压器学习任务二认识变压器的工作原理34

在电子线路中，经常常用用变压器来变换交流阻抗。

如扩音设备中扬声器的阻抗很小（4～16Ω）,直接接到功放的输出,则扬声器得到的功率非常小,声音就很小。只有经输出变压器把扬声器阻抗变成和功放内阻一样大，扬声器才能得到最大输出功率。这也称为阻抗匹配。项目十一认识变压器学习任务二认识变压器的工作原理35

项目十一认识变压器学习任务二认识变压器的工作原理36

常用的特种变压器一、自耦变压器

自耦变压器是一次、二次绕组共同一部分绕组，它们之间不仅有磁耦合，还有电的关系，如图11-13（a）、（b）所示分别为单相自耦变压器和三相自耦变压器。自耦变压器可以输出连续可调的交流电压。图11-13自耦变压器项目十一认识变压器学习任务二认识变压器的工作原理37

常用的特种变压器一、自耦变压器

自耦变压器与单相双绕变压器一样，也可以用来变换电压与电流。用同样的方法分析可知，其电压比、电流比与双绕组变压器相同，即

通常自耦变压器的副边抽头制成沿绕组自由滑动的触头，可以自由、平滑地调节输出电压，因此又叫自耦调压器，其内部电路如图11-13（c）所示。

使用自耦变压器要注意以下几点。

（1）原、副边绕组不能接错，否则会烧毁变压器。

（2）接通电源前，要将手柄转到零位。接通电源后，渐渐转动手柄，调节出所需要的电压。项目十一认识变压器学习任务二认识变压器的工作原理38

常用的特种变压器二、小型电源变压器

小型电源变压器广泛应用于电子仪器中。它一般有一至二个原边绕组和几个不同匝数的副边绕组，可以根据实际需要联结组合，以获得不同的输出电压，如图11-14所示。项目十一认识变压器学习任务二认识变压器的工作原理39

常用的特种变压器二、小型电源变压器

其中图11-14（a）中有两个相同的原边绕组，若原绕组额定电压为110V，当供电电源电压为110V时，则两个绕组可单独使用或并联使用；当供电电源的电压为220V时，可将两个绕组串联起来使用。图11-14（b）中原边为一个绕组，额定电压为220V，副边绕组可根据需要自由选择联结，它可获得3V、6V、9V、12V、15V、24V等不同数值的电压。值得注意的是，绕组联结时要注意同名端。项目十一认识变压器学习任务二认识变压器的工作原理40

常用的特种变压器三、互感器

互感器是一种专供测量仪表、控制设备和保护设备使用的变压器。在实际工作中，需要测量高电压、大电流时，需要使用电压互感器或电流互感器来降低电压或减小电流。项目十一认识变压器学习任务二认识变压器的工作原理41

常用的特种变压器1．电压互感器

电压互感器的作用是将电力设备上的高电压变换成低电压（一般电压互感器的二次侧电压设计为100V），再供给测量仪表。这样既保证电气设备和工作人员的安全，又利于仪表标准化，常见的电压互感器如图11-15（a）所示。图11-15电压互感器外形与接线项目十一认识变压器学习任务二认识变压器的工作原理42

项目十一认识变压器学习任务二认识变压器的工作原理43

常用的特种变压器2．电流互感器

电流互感器的作用是把电路中的大电流变换成小电流（一般电流互感器的二次侧电流设计为5A），再供给测量仪表。这样既保证电气设备和工作人员的安全，又利于仪表标准化。常见电流互感器如图11-16（a）所示。图11-16电流互感器的外形与接线项目十一认识变压器学习任务二认识变压器的工作原理44

项目十一认识变压器学习任务二认识变压器的工作原理45

常用的特种变压器2．电流互感器

使用时，电流互感器的一次绕组与待测电流的负载串联，二次绕组则与电流表串联成闭合回路，如图11-16（b）所示。电流互感器通过负载的电流等于所测电流与变压比倒数的乘积，即

电流互感器正常工作时，不允许二次侧开路，否则会烧毁设备，危及操作人员安全。同时必须将铁壳和副绕组的一端接地。

钳形电流是将电流互感器和电流表组装成一体的便携式仪表。副绕组与电流表组成闭合回路，铁心是可以开合的。测量时，先张开铁心，套入被测电流的导线（导线即为原绕组），闭合铁心后即可测出电流，使用非常方便。项目十一认识变压器

一、变压器的主要用途

变压器的主要用途有变换交流电压、变换交流电流、变换交流阻