《汽车电工电子技术》课件-3.3变压器的分析与检测(上)

汽车电工电子技术

3.3变压器的分析与检测(上)目

录01项目情境02学习目标03知识构建04任务实施05学习小结CAR-REPORTPART0101项目情境汽车电能的“变压魔术师”当新能源汽车快充时，充电桩的高压电能安全转为车载电池的电压；车载充电器将12V低压转为设备所需的5V——这背后是“变压器”在精准调节电压。​展示某纯电动汽车无法快充的故障：充电时仪表显示“充电电压异常”，检测发现车载充电机内的高频变压器绕组短路，导致电压转换失败。配图为车载变压器实物图、充电机内部结构图及短路绕组特写。​思考：除了充电机，汽车的音响系统、高压配电盒中也有变压器。这些“魔术师”如何实现电压升降？为何变压器故障会直接影响电能传输？CAR-REPORTPART0202学习目标学习目标素质目标

养成规范操作检测仪器职业习惯​培养严谨分析电能转换故障的思维​增强保障汽车能源安全的责任意识知识目标能力目标

能识别汽车变压器的核心部件会用仪表检测变压器绕组的通断与电阻​能根据数据判断变压器的基本性能好坏

说出汽车变压器的结构及电压转换原理​列举汽车变压器的常见应用及故障类型​描述变压器绕组短路的典型特征CAR-REPORTPART0303知识构建变压器概念原理：电磁感应。作用：它是传输电能或信号的静止电器，它有变压、变流、阻抗变换及电隔离作用。应用：电力变压器：在电力系统中把发电机发出的电压升高，以达到远途传输，到达目的地后再用变压器把电压降低供用户使用；自耦变压器：在实验室里用来改变电源电压；电压互感器和电流互感器：在测量电路中，扩大交流电压和交流电流的测量范围；在功率放大器和负载之间用变压器连接，可以达到阻抗匹配，即负载上获得最大功率。变压器分类按用途不同，变压器可分为电力变压器和特殊变压器两类。其中，电力变压器是应用于电力系统中进行变配电的变压器，常用的有升压变压器、降压变压器、配电变压器等；特殊变压器是针对特殊需要而制造的变压器，如整流变压器、工频试验变压器、矿用变压器、冲击变压器、电焊变压器及电压互感器等。按用途分1按电源的相数不同，变压器可分为单相变压器、三相变压器和多相变压器。2按电源的相数分变压器结构-铁芯铁芯是变压器的磁路部分，它由铁芯柱和铁轭两部分组成。其中，铁芯柱上装有绕组；铁轭用于连接铁芯柱以使磁路闭合。为了减小磁滞损耗及涡流损耗，铁芯通常由表面涂有绝缘漆、厚度为0.35mm或0.5mm的硅钢片叠装而成。

根据铁芯和绕组的组合结构不同，通常又将变压器分为芯式和壳式两种。芯式变压器的绕组套在铁芯柱上，结构较简单，绕组的装配和绝缘都较方便，因此多用于容量较大的变压器，如图（a）所示。壳式变压器的绕组被铁芯包围，其制造工艺复杂，仅用于小容量的变压器，如图（b）所示。变压器结构-铁芯

芯式和壳式变压器

（a）（b）变压器结构-绕组绕组是变压器的电路部分，它可由一个或多个线圈串联组成。线圈用具有良好绝缘的漆包线、纱包线等绕制而成，线圈的层间和匝间、线圈和铁芯之间及不同线圈之间都要进行绝缘。工作时，与电源连接的绕组称为一次绕组（或初级绕组、原边绕组），与负载相连的绕组称为二次绕组（或次级绕组、副边绕组）。通常，一、二次绕组的匝数并不相等，匝数较多的绕组电压较高，称为高压绕组；匝数较少的绕组电压较低，称为低压绕组。为了有利于处理线圈和铁芯之间的绝缘，通常将低压绕组安放在靠近铁芯的内层，将高压绕组套在低压绕组外面。

变压器的额定值变压器的额定值是指变压器在规定的使用环境和运行条件下的主要技术数据的限定值。它通常标在铭牌上，故又称为铭牌数据。变压器的额定值-额定电压额定电压包括一次额定电压和二次额定电压。一次额定电压是指变压器正常工作时一次绕组上应加的电源电压，用U1N表示；二次额定电压是指一次绕组加上额定电压时二次绕组的空载电压，用U2N表示。对三相变压器，额定电压是指线电压。例如，6000V/400V，表示一次额定电压U1N为6000V，二次额定电压U2N为400V。由于变压器有内阻抗压降，因此，二次绕组的额定电压一般比满载时的电压高5%～10%。变压器的额定值-额定电流额定电流是指按规定工作方式（长时连续工作或短时工作或间歇工作）运行时，一、二次绕组允许通过的最大电流，包括一次额定电流

I1N和二次额定电流

I2N。变压器的额定值-额定容量额定容量是指二次绕组的额定电压与额定电流的乘积，用SN表示。它是视在功率，单位为V·A。变压器的额定值-额定频率额定频率是指变压器额定运行时一次绕组外加交流电压的频率。我国规定的额定功率50Hz。变压器的工作原理变压器的工作原理即为电磁感应原理。若在变压器的一次绕组中通以交流电，一次绕组的磁通势产生的交变磁通将同时穿过一次绕组和二次绕组，并分别产生感应电动势。变压器的工作原理如图左所示为变压器的结构示意图。一次绕组的匝数为N1，输入电压为u1，输入电流为i1，主磁电动势为e1，漏磁电动势为eσ1；二次绕组的匝数为N2，输出电压为u2，输出电流为i2，主磁电动势为e2，漏磁电动势为eσ2。变压器的符号如图右所示。变压器的工作原理二次绕组的匝数为N2，输出电压为μ2，输出电流为i2，主磁通电动势为e2，漏磁通电动势为eσ2。变压器的符号如图所示。变压器的工作原理对于一次绕组，由基尔霍夫电压定律可知忽略电阻压降和漏磁通电动势，则由于对于二次绕组，由基尔霍夫电压定律可知变压器的工作原理若将图中的开关S断开，变压器空载，I2=0，则二次绕组的端电压U20为式中，K为变压器的变比，即一、二次绕组的匝数之比。于是，一、二次绕组的电压变换关系为变压器的工作原理由上式可以看出，