變壓器原理與應(yīng)用

1、變壓器原理與應(yīng)用第1頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二 1、根據(jù)電路的要求，確定變壓器的主要參數(shù)并根據(jù)參數(shù)能正確選用變壓器； 2、設(shè)計(jì)、制作一個小型電源變壓器。二工作任務(wù)第2頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二模塊1變壓器的應(yīng)用 一教學(xué)目標(biāo)終極目標(biāo)：能夠根據(jù)要求正確使用變壓器。促成目標(biāo)：1能正確理解變壓器的銘牌數(shù)據(jù)； 2能根據(jù)要求列出變壓器的主要參數(shù)； 3能掌握變壓器的基本結(jié)構(gòu)； 4. 能掌握變壓器的基本工作原理； 5. 能掌握變壓器的運(yùn)行特性。 第3頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二二工作任務(wù)變壓器的主要作用是實(shí)現(xiàn)電壓變換、電流變換和

2、阻抗變換。1、電壓變換(降壓變壓器)：如圖3-1，通過變壓器可把網(wǎng)電壓變?yōu)樗璧牡碗妷骸?圖3-1第4頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二2、電流變換：如圖3-2，通過電流互感器可把大電流變?yōu)樾‰娏鳎奖銣y量。 圖3-2 第5頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二3、阻抗變換：如圖3-3，通過變壓器能實(shí)現(xiàn)揚(yáng)聲器阻抗與電源內(nèi)阻匹配，獲得最大功率。 圖3-3第6頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二其工作任務(wù)是：（1）讀懂電路中標(biāo)明的是哪類變壓器，在電路中起什么作用？（2）根據(jù)電路的要求，確定變壓器的主要參數(shù)并根據(jù)參數(shù)能正確選用變壓器；（3）理解變

3、壓器為什么能實(shí)現(xiàn)電壓變換、電流變換和阻抗變換，掌握變壓器是怎么實(shí)現(xiàn)電壓變換、電流變換和阻抗變換的。 第7頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二三.相關(guān)實(shí)踐知識:1、變壓器的認(rèn)識 變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的一種靜止的電氣設(shè)備，是將某一種電壓、電流、相數(shù)的電能轉(zhuǎn)變成另一種電壓、電流、相數(shù)的電能。它具有電壓變換、電流變換、阻抗變換和電氣隔離的功能，在工程的各個領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。1.1變壓器的基本結(jié)構(gòu)：由鐵芯與繞組兩部分構(gòu)成。（如圖3-4所示）第8頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二1.2變壓器的用途：（1）變換交流電壓：電力系統(tǒng)傳輸電能的升壓變壓器、降壓變壓器

4、、配電變壓器等電力變壓器及各類電氣設(shè)備電源變壓器；（2）變換交流電流：電流互感器及大電流發(fā)生器；（3）變換阻抗：電子線路中的輸入輸出變壓器。（4）電氣隔離：隔離變壓器第9頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二2、變壓器的種類（1）按用途分：電力變壓器、電源變壓器、整流變壓器（整流電路用）、電爐變壓器（給電爐供電，二次側(cè)電壓較低，電能熱能）、電焊變壓器（給電焊機(jī)供電）、礦用變壓器（干式防爆）、儀用變壓器（用在測量設(shè)備中）、船用變壓器、電子變壓器（用在電子線路中）、電流互感器、電壓互感器等；（2）按相數(shù)分：單相變壓器、三相變壓器；（3）按頻率分：高頻變壓器（開關(guān)電源）、中頻變壓器（

5、中頻加熱、淬火）、工頻變壓器；（4）按冷卻介質(zhì)分：油浸變壓器、干式變壓器（空氣自冷）、水冷變壓器；（5）按鐵心形式分：心式變壓器、殼式變壓器；（6）按繞組數(shù)分：雙繞組變壓器、自耦變壓器、三繞組變壓器、多繞組變壓器。第10頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二3、變壓器的銘牌數(shù)據(jù) 變壓器的銘牌主要標(biāo)示變壓器的額定值，變壓器的額定值是制造廠對變壓器正常使用所作的規(guī)定，變壓器在規(guī)定的額定值狀態(tài)下運(yùn)行，可以保證長期可靠的工作，并且有良好的性能。變壓器的銘牌標(biāo)注的額定值主要包括以下幾方面： （1）額定容量：是變壓器在額定狀態(tài)下的輸出能力的保證值，單位用伏安(VA)、千伏安(kVA)或兆伏

6、安(MVA)表示，額定容量是視在功率, 是指變壓器副邊額定電壓和額定電流的乘積. 它不是變壓器運(yùn)行時允許輸出的最大有功功率, 后者和負(fù)載的功率因數(shù)有關(guān). 所以輸出功率在數(shù)值上比額定容量小.由于變壓器有很高運(yùn)行效率，通常原、副繞組的額定容量設(shè)計(jì)值相等。 第11頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二 （2）額定電壓：是指變壓器空載時端電壓的保證值，根據(jù)變壓器的絕緣強(qiáng)度和允許溫升而規(guī)定的電壓值，單位用伏(V)、千伏(kV)表示。三相變壓器原邊和副邊的額定電壓系指線電壓。原邊額定電壓U1是指原邊繞組上應(yīng)加的電源電壓(或輸入電壓),副邊額定輸出電壓U2通常是指原邊加U1時副邊繞組的開路電

7、壓. 使用時原邊電壓不允許超過額定值(一般規(guī)定電壓額定值允許變化5%).考慮有載運(yùn)行時變壓器有內(nèi)阻抗壓降, 所以副邊額定輸出電壓U2應(yīng)較負(fù)載所需的額定電壓高5-10%. 對于負(fù)載是固定的電源變壓器, 副邊額定電壓U2有時是指負(fù)載下的輸出電壓. 第12頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二 （3） 額定電流：額定電流是指變壓器按規(guī)定的工作時間(長時連續(xù)工作或短時工作或間歇斷續(xù)工作)運(yùn)行時原副邊繞組允許通過的最大電流, 是根據(jù)絕緣材料允許的溫度定下來的. 由于銅耗, 電流會發(fā)熱. 電流越大,發(fā)熱越厲害, 溫度就越高. 在額定電流下, 材料老化比較慢. 但如果實(shí)際的電流大大超過額定值

8、, 變壓器發(fā)熱就很厲害, 絕緣迅速老化, 變壓器的壽命就要大大縮短.第13頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二 （4）額定頻率 ：使用變壓器時, 還要注意它對電源頻率的要求. 因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)變壓器時, 是根據(jù)給定的電源電壓等級及頻率來確定匝數(shù)及磁通最大值的. 如果亂用頻率, 就有可能變壓器損壞. 例如一臺設(shè)計(jì)用50Hz, 220V電源的變壓器, 若用25Hz, 220V電源, 則磁通將要增加一倍, 由于磁路飽和, 激磁電流劇增,變壓器馬上燒毀. 所以在降頻使用時, 電源電壓必須與頻率成正比下降。 另外, 在維持磁通不變的條件下, 也不能用到400Hz, 1600V的電源上. 此時

9、雖不存在磁路的飽和問題, 但是升頻使用時耐壓和鐵耗卻變成了主要矛盾. 因?yàn)殍F耗與頻率成1.5-2次方的關(guān)系. 頻率增大時, 鐵耗增加很多. 由于這個原因, 一般對于鐵心采用0.35mm厚的熱軋硅鋼片的變壓器, 50Hz時的磁通密度可達(dá)0.9-1T, 而400Hz時的磁通密度只能取到0.4T. 此外變壓器用的絕緣材料的耐壓等級是一定的, 低壓變壓器允許的工作電壓不超過300-500V. 所以在升頻使用時, 電源電壓不能與頻率成正比的增加, 而只能適當(dāng)?shù)卦黾?第14頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二（5）額定溫升：變壓器的額定溫升是以環(huán)境溫度+40C作參考，規(guī)定在運(yùn)行中允許變壓

10、器的溫度超出參考環(huán)境的最大溫升。（6）空載電流：變壓器空載運(yùn)行時激磁電流占額定電流的百分?jǐn)?shù)。（7）空載損耗：是指變壓器在空載運(yùn)行時的有功功率損失，單位以瓦(W)或千瓦(kW)表示。（8）短路電壓：也稱阻抗電壓，系指一側(cè)繞組短路，另一側(cè)繞組達(dá)到額定電流時所施加的電壓與額定電壓的百分比。 （9）短路損耗：一側(cè)繞組短路，另一側(cè)繞組施以電壓使兩側(cè)繞組都達(dá)到額定電流時的有功損耗，單位以瓦(W)或千瓦(kW)表示。（10）連接組別：表示原、副繞組的連接方式及線電壓之間的相位差，以時鐘表示。第15頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二思考題1：為什么變壓器輸入電壓不能超過額定電壓？思考題2：

11、遠(yuǎn)距離輸電為什么必須采用高壓輸電？第16頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二四相關(guān)理論知識 1、磁路及磁路的四個基本物理量 電生磁，磁又可以生電。電與磁是密切聯(lián)系的；同樣，磁路與電路是互相關(guān)聯(lián)的，實(shí)際電路中有大量電感元件的線圈中有鐵心。線圈通電后鐵心就構(gòu)成磁路，磁路又影響電路。因此電工技術(shù)不僅有電路問題，同時也有磁路問題。如電磁鐵、變壓器、電動機(jī)等電工設(shè)備，它們都是依靠電磁相互作用原理工作的（如圖3-5所示）。 在磁體的周圍空間有磁場的存在，磁場的可以用磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁通、磁導(dǎo)率、磁場強(qiáng)度H等幾個物理量來描述。 第17頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二（1

12、）磁感應(yīng)強(qiáng)度B 磁感應(yīng)強(qiáng)度B是表示磁場內(nèi)某點(diǎn)磁場強(qiáng)弱及方向的物理量。 B的大小等于通過垂直于磁場方向單位面積的磁力線數(shù)目，B的方向用右手螺旋定則確定。單位是特斯拉(T)。如果磁場內(nèi)所有點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小相等，方向相同，這樣的磁場稱為均勻磁場。 第18頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二（2）磁通 均勻磁場中磁通等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直于磁場方向的面積S的乘積，單位是韋伯(Wb)。即：=BS ，磁通反映了磁場某一范圍內(nèi)磁力線的多少。 第19頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二（3）磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率表示物質(zhì)的導(dǎo)磁性能，單位是亨/米(H/m)。真空的磁導(dǎo)率非鐵磁物質(zhì)的磁

13、導(dǎo)率與真空極為接近，鐵磁物質(zhì)的磁導(dǎo)率遠(yuǎn)大于真空的磁導(dǎo)率。相對磁導(dǎo)率r：物質(zhì)磁導(dǎo)率與真空磁導(dǎo)率的比值。非鐵磁物質(zhì)r近似為1，鐵磁物質(zhì)的r遠(yuǎn)大于1。第20頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二（4）磁場強(qiáng)度H磁場強(qiáng)度只與產(chǎn)生磁場的電流以及這些電流分布有關(guān)，而與磁介質(zhì)的磁導(dǎo)率無關(guān)，單位是安米（Am）。是為了簡化計(jì)算而引入的輔助物理量。即H = B/（或B = H）。 第21頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二2、磁性材料的三大磁性能（1）高導(dǎo)磁性：磁導(dǎo)率可達(dá)10010000 H/m，由鐵磁材料組成的磁路磁阻很小，在線圈中通入較小的電流即可獲得較大的磁通。（2）磁飽和

14、性：B不會隨H的增強(qiáng)而無限增強(qiáng)，H增大到一定值時，B不能繼續(xù)增強(qiáng)（如圖3-6a）。（3）磁滯性：鐵心線圈中通過交變電流時，H的大小和方向都會改變，鐵心在交變磁場中反復(fù)磁化，在反復(fù)磁化的過程中，B的變化總是滯后于H的變化（如圖3-6b）。 第22頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二鐵磁材料的類型：(1)軟磁材料：磁導(dǎo)率高，磁滯特性不明顯，矯頑力和剩磁都小，磁滯回線較窄，磁滯損耗?。ǔＳ米龃蓬^、磁心等）。(2)永磁材料：剩磁和矯頑力均較大，磁滯性明顯，磁滯回線較寬（常用做永久磁鐵）。(3)矩磁材料：只要受較小的外磁場作用就能磁化到飽和，當(dāng)外磁場去掉，磁性仍保持，磁滯回線幾乎成矩形

15、（可用做記憶元件）。 第23頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二3、磁路的兩個基本定律3.1安培環(huán)路定律（全電流定律）（1）磁場中任何閉合回路磁場強(qiáng)度H的線積分,等于通過這個閉合路徑內(nèi)電流的代數(shù)和。即：Hdl = I = I1+I2+I3 （如圖所示）上式左側(cè)為磁場強(qiáng)度矢量沿閉合回線的線積分；右側(cè)是穿過由閉合回線所圍面積的電流的代數(shù)和。電流的符號規(guī)定為：電流方向和磁場強(qiáng)度的方向符合右手定則的，電流取正；否則取負(fù)。 第24頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二（2）在無分支的均勻磁路（磁路的材料和截面積相同，各處的磁場強(qiáng)度相等）中，安培環(huán)路定律可寫成：NI =

16、HL（如圖3-7 b所示），式中其中N 為線圈的匝數(shù)，I為通過線圈的電流， NI稱為磁動勢，一般用 F 表示；H為磁路中心處的磁場強(qiáng)度，L為磁路長度，HL稱為磁壓降。第25頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二（3）在非均勻磁路（磁路的材料或截面積不同，或磁場強(qiáng)度不等）中，總磁動勢等于各段磁壓降之和。即：NI = HL或NI =Hl+H0l0（如圖3-7 c所示）第26頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二3.2磁路的歐姆定律對于均勻磁路：F = NI = HL = BL/ = L/S = Rm （Rm = L/S稱為磁阻）則磁路的歐姆定律為：F = Rm（均勻

17、磁路的磁動勢F等于磁通乘磁阻Rm）因鐵磁物質(zhì)的磁阻Rm不是常數(shù)，它會隨勵磁電流I的改變而改變，因而通常不能用磁路的歐姆定律直接計(jì)算，但可以用于定性分析很多磁路問題。第27頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二3.3磁路與電路的比較第28頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二4、交流鐵芯線圈如圖3-9所示的交流鐵心線圈電路，在帶鐵心的線圈上加正弦交流電壓u，線圈中的電流便在鐵心中產(chǎn)生主磁通和漏磁通。主磁通是流經(jīng)鐵心的工作磁通，漏磁通是由于空氣隙或其它原因損耗的磁通，它不流經(jīng)鐵心。主磁通和漏磁通都要在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，一個是主磁電動勢e，另一個是漏磁電動勢e。第

18、29頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二設(shè)線圈的電阻為R，主磁電動勢為e和漏感電動勢為e，由KVL，有： 設(shè)主磁通按正弦規(guī)律變化： 由于線圈的電阻R和漏磁通都很小，R上的電壓和漏感電動勢也很小，與主磁電動勢比較可以忽略不計(jì)。于是： 表明在忽略線圈電阻R及漏磁通的條件下，當(dāng)線圈匝數(shù)N及電源頻率f為一定時，主磁通的幅值m由勵磁線圈外的電壓有效值U確定，與鐵心的材料及尺寸無關(guān)。 則： 則：u的有效值為： twsinm第30頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二5、電磁鐵電磁鐵通常有線圈、鐵心、和銜鐵三個主要部分組成。其工作原理是：當(dāng)線圈通電后，電磁鐵的鐵心被磁化，吸

19、引銜鐵動作從而帶動其它機(jī)械裝置發(fā)生聯(lián)動；當(dāng)電源斷開后，電磁鐵鐵心的磁性消失，銜鐵帶動其它機(jī)械裝置釋放。電磁鐵有交流電磁鐵和直流電磁鐵兩類。電磁鐵的工業(yè)應(yīng)用較普遍，如繼電器、接觸器等，都是利用電磁鐵來吸合、分離觸點(diǎn)。下面簡單分析一下電磁鐵吸合過程： 由上節(jié)可知：在吸合過程中若外加電壓不變, 則基本不變，又因?yàn)镕=I N= Rm，所以可得出以下結(jié)論： 電磁鐵吸合前(氣隙大）Rm大吸合時起動電流大； 電磁鐵吸合后(氣隙?。㏑m小維持電流小。第31頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二思考題3：交流電磁鐵通電后，若銜鐵長時期被卡住而不能吸合（如圖3-10所示），會引起什么后果？答：如果

20、氣隙中有異物卡住，電磁鐵長時間吸不上，線圈中的電流一直很大，將會導(dǎo)致過熱，把線圈燒壞。 第32頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二6、變壓器的工作原理 當(dāng)一個正弦交流電壓U1加在初級線圈兩端時，導(dǎo)線中就有交變電流I1并產(chǎn)生交變磁通1，它沿著鐵心穿過初級線圈和次級線圈形成閉合的磁路。在次級線圈中感應(yīng)出互感電勢U2，同時1也會在初級線圈上感應(yīng)出一個自感電勢E1，E1的方向與所加電壓U1方向相反而幅度相近，從而限制了I1的大小。為了保持磁通1的存在就需要有一定的電能消耗，并且變壓器本身也有一定的損耗，盡管此時次級沒接負(fù)載，初級線圈中仍有一定的電流，這個電流我們稱為“空載電流”。 第

21、33頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二如果次級接上負(fù)載，次級線圈就產(chǎn)生電流I2，并因此而產(chǎn)生磁通2，2的方向與1相反，起了互相抵消的作用，使鐵心中總的磁通量有所減少，從而使初級自感電壓E1減少，其結(jié)果使I1增大，可見初級電流與次級負(fù)載有密切關(guān)系。當(dāng)次級負(fù)載電流加大時I1增加，1也增加，并且1增加部分正好補(bǔ)充了被2所抵消的那部分磁通，以保持鐵心里總磁通量不變（見圖3-11）。如果不考慮變壓器的損耗，可以認(rèn)為一個理想的變壓器次級負(fù)載消耗的功率也就是初級從電源取得的電功率。變壓器能根據(jù)需要通過改變次級線圈的圈數(shù)而改變次級電壓，但是不能改變允許負(fù)載消耗的功率。其電磁關(guān)系如下： 第3

22、4頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二6.1變壓器的電壓變換： 設(shè)一次繞組的匝數(shù)是N1，二次繞組的匝數(shù)是N2，穿過它們的磁通是，那么一次、二次繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢分別是 ： E1 = 4.44fN1m E2 = 4.44fN2m 則: U1/U2 E1/E2 = N1/N2 = K（K為變壓器的變比） 由上式知：變壓器一次、二次繞組的端電壓之比等于這兩個繞組的匝數(shù)之比。 如果N2N1，則U2U1，變壓器使電壓升高，這種變壓器稱為升壓變壓器； 如果N2N1，則U2U1，變壓器使電壓降低，這種變壓器稱為降壓變壓器。結(jié)論：改變匝數(shù)比，就能改變輸出電壓。 第35頁，共52頁，202

23、2年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二6.2變壓器的電流變換：變壓器副邊帶負(fù)載后對磁路的影響：在副邊感應(yīng)電壓的作用下，副邊線圈中有了電流 i2 。此電流在磁路中也會產(chǎn)生磁通，從而影響原邊電流 i1。由U1E1=4.44N1fm可知，U1和f不變時，E1和m也都基本不變。因此，有負(fù)載時產(chǎn)生主磁通的原、副繞組的合成磁動勢（i1N1+i2N2）和空載時產(chǎn)生主磁通的原繞組的磁動勢i0N1基本相等，即：因空載電流i0很小，可忽略不計(jì)，則有：結(jié)論：原、副邊電流與匝數(shù)成反比。第36頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二6.3變壓器的阻抗變換在電子線路中，常利用變壓器的阻抗變換功能來達(dá)到阻抗匹配的

24、目的。 設(shè)接在變壓器副繞組的負(fù)載阻抗Z的模為|Z|，則： |Z|=U2/I2 根據(jù)等效原理，Z反映到原繞組的阻抗模|Z|為：結(jié)論：變壓器原邊的等效負(fù)載，為副邊所帶負(fù)載乘以變比的平方。 第37頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二思考題3：變壓器原、副繞組的能量是通過電路，還是通過磁路聯(lián)系在一起？思考題4：變壓器副繞組的電壓升高了，電流為什么卻下降了?第38頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二7、變壓器的運(yùn)行特性 由于變壓器原、副繞組都具有電阻和漏磁感抗，當(dāng)原繞組外加電壓U1保持不變，負(fù)載ZL變化時，副邊電流或功率因數(shù)改變，將導(dǎo)致原、副邊的阻抗壓降發(fā)生變化，使變

25、壓器副邊輸出電壓U2也隨之發(fā)生變化。變壓器的外特性即副邊輸出電壓和輸出電流的關(guān)系。即：U2=f(I2)（見圖3-12），特性曲線表明，變壓器副邊電壓隨負(fù)載的増加而下降；對于相同的負(fù)載電流，感性負(fù)載的功率因數(shù)愈低，副邊電壓下降愈多。 （圖中U20為原邊加額定電壓、副邊開路時，副邊的輸出電壓； U2為 原邊加額定電壓、副邊加負(fù)載時，副邊的輸出電壓，2為副邊輸出電壓U2與副邊輸出電流I2的相位差）。第39頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二變壓器帶負(fù)載后副邊電壓下降程度，用電壓調(diào)整率U%表示，即： U%=（U20-U2）/U20100%。一般供電系統(tǒng)希望外特性要硬（隨I2的變化，U

26、2 變化不多），電力變壓器的電壓調(diào)整率U% 約為3%-5%。第40頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二7.2變壓器的損耗與效率（1）鐵損 (PFe) ：包括磁滯損耗和渦流損耗。磁滯損耗：磁滯現(xiàn)象引起鐵芯發(fā)熱，造成的損失。渦流損耗：交變磁通在鐵芯中產(chǎn)生的感應(yīng)電流（渦流），造成的損失。當(dāng)變壓器的初級繞組通電后，線圈所產(chǎn)生的磁通在鐵心流動，因?yàn)殍F心本身也是導(dǎo)體，在垂直于磁力線的平面上就會感應(yīng)電勢，這個電勢在鐵心的斷面上形成閉合回路并產(chǎn)生電流，好象一個旋渦所以稱為“渦流”。這個“渦流”使變壓器的損耗增加，并且使變壓器的鐵心發(fā)熱變壓器的溫升增加。由“渦流”所產(chǎn)生的損耗我們稱為“渦流損耗

27、”。第41頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二（2）銅損 （PGU) ：繞組導(dǎo)線電阻所致。要繞制變壓器需要用大量的銅線，這些銅導(dǎo)線存在著電阻，電流流過時這電阻會消耗一定的功率，這部分損耗往往變成熱量而消耗，我們稱這種損耗為“銅損”。 所以變壓器的溫升主要由鐵損和銅損產(chǎn)生的。由于變壓器存在著鐵損與銅損，所以它的輸出功率永遠(yuǎn)小于輸入功率，為此我們引入了一個效率的參數(shù)來對此進(jìn)行描述，效率=輸出功率/輸入功率=（P2/ P1）100%= P2/（P2 + PGU + PFe）100%。 由于變壓器沒有轉(zhuǎn)動部分，其效率是較高的，值一般在95%以上，大型變壓器的效率可達(dá)98%99%。變壓

28、器效率隨輸出功率變化而變化，并有一最大值。第42頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二7.3變壓器繞組的極性（1）同極性端(同名端)：當(dāng)電流流入兩個線圈(或流出）時，若產(chǎn)生的磁通方向相同，則兩個流入端稱為同極性端（同名端）?；蛘哒f，當(dāng)鐵芯中磁通變化（增大或減小）時，在兩線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢極性相同的兩端為同極性端。圖3-13（a）1-3為同名端；圖3-13（b）1-4為同名端。第43頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二（2）線圈的接法：1324* 兩種電壓（220V/110V）的切換（如圖3-14所示）： 若單個線圈13及24的電壓均為110V ， 則： 2

29、20V: 聯(lián)結(jié) 2 3（串聯(lián)接法）， U220=4.44 f (2N)m 110V：聯(lián)結(jié) 1 3，2 4（并聯(lián)接法）， U110=4.44 f N mm= U220/4.44 f (2N)= U110/4.44 f N 說明：兩種接法下m不變，所以鐵芯磁 路的設(shè)計(jì)相同。1324*第44頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二思考題5：如果以上兩繞組的極性端接錯，結(jié)果如何？ 答：有可能燒毀變壓器。原因：兩個線圈中的磁通抵消感應(yīng)電勢e=0u=iR-ei=u/R很大燒毀線圈。結(jié)論：在極性不明確時，一定要先測定極性再通電。第45頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二(3)同極性端的測定 直流法：合上開關(guān)，毫安表的指針正偏，則1和3是同極性端；反偏1和4是同極性端。交流法：U13=U12U34時，1和3是同極性端； U13=U12U34時，1和4是同極性端。 第46頁，共52頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期二五拓展知識1、三相變壓器的知識三相電力變壓器廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)輸、配電的三相電壓變換。此外，三相整流電路、三相電爐設(shè)備也采用三相變壓器進(jìn)行三相電壓的變換。三相變壓器有三個鐵芯柱，每一相的高低壓繞組同心地套裝在一個鐵芯柱上構(gòu)成一相，三相繞組的結(jié)構(gòu)是相同的，即對稱的。三相變壓器的額定電壓、額定電流指的是線電壓、