電工學：第五章 電工設備與電機技術2

1、15.2 5.2 變壓器變壓器返回第五章2 5.2.15.2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理(1)(1)返回5.2 變壓器是一種常用的電氣設備，在變壓器是一種常用的電氣設備，在電力系統(tǒng)和電子線路電力系統(tǒng)和電子線路中應用廣泛。中應用廣泛。此外還有自耦變壓器、互感器及各種專用變壓器（此外還有自耦變壓器、互感器及各種專用變壓器（電焊、電爐及整電焊、電爐及整流流）。）。變壓器一般結構如圖1工作過程如左圖電生磁磁生電磁生電電生磁磁生電電生磁電生磁省鐵式省銅式大中型電力變壓器3 電壓變換電壓變換1112022UENKUEN變壓器的工作原理變壓器的工作原理(2)(2) 電壓變換電壓變換1112022.

2、(5.2.6).UENKUEN返回5.2 初級線圈 次級線圈4變壓器的工作原理變壓器的工作原理(3)(3) 電流變換電流變換返回5.2221110,%10ININIIN有考慮空載時5變壓器的工作原理變壓器的工作原理(2)(2) 212(5.2.10)().NZZN返回5.2 阻抗變換阻抗變換由圖知由圖知 U U1 1/ /I I1 1= = Z Z ，U U2 2/ /I I2 2= = Z Z，代入得，代入得圖（圖（a a）中，負載阻抗模）中，負載阻抗模ZZ所在線框部分所在線框部分可用一可用一 阻抗模阻抗模ZZ代替。所謂代替。所謂等效等效，就，就是輸入電路的電壓、電是輸入電路的電壓、電 流和

3、功率不變。流和功率不變。根據(jù)式（根據(jù)式（5.2.65.2.6）、）、（5.2.95.2.9）可得）可得6 5.2.2 5.2.2 變壓器的外特性變壓器的外特性返回5.2當負載功率因數(shù) 和電源電壓U U 1 1為常數(shù)時，U U2 2和I I2 2 的變化關系外特性曲線外特性曲線2cos7 5.2.35.2.3 變壓器的損耗與效率變壓器的損耗與效率返回5.2v 損耗損耗 (1)鐵損鐵損PFe (2)銅損銅損 PCu= 2PKv 效率效率 變壓器的效率常用下式表示變壓器的效率常用下式表示2212=FeCuPPPPPP 變壓器的功率損耗很小，所以效率很高，通常在變壓器的功率損耗很小，所以效率很高，通常

4、在95%95%以上。以上。在一般電力變壓器中，當負載為額定值的在一般電力變壓器中，當負載為額定值的50%-75%50%-75%時，效時，效率達到率達到最大值最大值?！纠}例題】額定容量額定容量: 二次繞組的額定電壓、電流的乘積二次繞組的額定電壓、電流的乘積稱為變壓器的額定容量稱為變壓器的額定容量,即即 S SN N= =U U2N2N I I2N2N= =U U1N1N I I1N1N（單相）（單相）8當頻率當頻率f1、硅鋼片厚度、硅鋼片厚度d和和材料不變（材料不變（rw=常數(shù)）時鐵耗常數(shù)）時鐵耗PFeBm2或或PFeU12 。當電源電壓當電源電壓1一定時一定時, ,鐵耗鐵耗基本為恒定值，故稱

5、不變損耗，基本為恒定值，故稱不變損耗，它與負載電流大小無關。它與負載電流大小無關。額定電壓下，所測得的空載損額定電壓下，所測得的空載損耗耗P P，近似等于鐵耗，近似等于鐵耗 P PFe ，即，即 P PFe P P。.9%10012CuFeCuFePPPPP%100cos1222kFeNkFePPSPPU S2Ncos10 m%1002cos21020002PSPPPPPPNmmKmKmCu11 5.2.45.2.4 三相變壓器三相變壓器返回5.2三相組式變壓器 三相變壓器應用最廣泛。其在對稱下運行時三相變壓器應用最廣泛。其在對稱下運行時, ,各相電流各相電流( (電壓電壓) )相相等等, ,

6、相位相差相位相差120120 , ,對任何對任何1 1相來說相來說, ,單相變壓器的基本理論都適用。單相變壓器的基本理論都適用。 三相變壓器聯(lián)結法舉例三相變壓器聯(lián)結法舉例三相芯式變壓器 在相同的在相同的S SN N下，芯式變壓器經(jīng)濟，效率高，省材料。下，芯式變壓器經(jīng)濟，效率高，省材料。 特特點點特點特點比較比較12例題例題變壓器的損耗與功率變壓器的損耗與功率【例】有一帶電阻負載的三相變壓器，其額定數(shù)據(jù)如下： SN=100kV A,U1N=6000V,U2N=U20=400V, f=50HZ。繞組為Y/Y0聯(lián)結。由 試驗測得： PFe=600W，額定負載時的Pcu=2400W。試求： （1）變壓

7、器的額定電流； （2）滿載和半載時的效率?！窘狻?1)(1)額定電流額定電流 (2)(2)滿載和半載時的效率分別為滿載和半載時的效率分別為322311100 10A144A33400100 10A9.62A336000NNNNNNSIUSIU3213231322100 10100%97.1%100 1060024001100 102100%97.6%11100 10600( )240022FeCuPPPP返回13三相變壓器聯(lián)結法舉例三相變壓器聯(lián)結法舉例圖為三相變壓器的兩種聯(lián)結法。圖為三相變壓器的兩種聯(lián)結法。U U1 1 、 V V1 1 、 W W1 1 ：高壓繞組的始端U U2 2 、 V

8、V2 2 、 W W2 2 ：高壓繞組的末端u u1 1 、 v v1 1 、 w w1 1 ：低壓繞組的始端u u2 2 、 v v2 2 、 w w2 2 ：低壓繞組的末端返回Y/Y0 Y/Y0 聯(lián)結的三相變壓器聯(lián)結的三相變壓器供動力負載和照明負載共用，低壓一般是400V400V，高壓不超過35kV35kVY/Y/ 聯(lián)結的三相變壓器聯(lián)結的三相變壓器 低壓一般是10kV10kV，高壓不超過60kV60kV高壓側接成高壓側接成Y 形形,相電壓只有線電壓的相電壓只有線電壓的 ,可以降低每相繞組的可以降低每相繞組的絕緣要求絕緣要求低壓側接成低壓側接成形形,相電流只有線電流的相電流只有線電流的 ,可以降低每相繞組的可以降低每相繞組的導線截面導線截面1/31/314NNUUNNK2121 流三相對應線電壓、線電單相NNNNNNNNNNUIUISUIUIS11223112233 端電壓額定負載下的二次繞組空載電壓電壓一次繞組上所加的電源:0:2222222021NNNNIUUIUUUUU 左右）度（二次繞組的電壓變化程從空載到額定負載%5:%10020220UUUU 適的數(shù)值把負載阻抗模變換為合:2ZKZ 、高、低壓側各接高壓低壓一般動力