電工學(xué)-第6章-磁路與變壓器

第6章磁路與變壓器6.3變壓器1.了解變壓器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、運(yùn)行特性和繞組的同極性端，理解變壓器額定值的意義；2.掌握變壓器電壓、電流和阻抗變換作用；3.了解三相電壓的變換方法和原、副繞組常用的連接

方式；本章要求：第6章磁路與變壓器6.3

變壓器

變壓器是一種常見的電氣設(shè)備，在電力系統(tǒng)和電子線路中應(yīng)用廣泛。變電壓：電力系統(tǒng)

變阻抗：電子線路中的阻抗匹配變電流：電流互感器

變壓器的主要功能有：在能量傳輸過程中，當(dāng)輸送功率及負(fù)載功率因數(shù)

一定時：（電能損耗小）節(jié)省金屬材料（經(jīng)濟(jì)）概述電力工業(yè)中常采用高壓輸電低壓配電，實(shí)現(xiàn)節(jié)能并保證用電安全。具體如下：發(fā)電廠1.05萬伏輸電線22萬伏升壓儀器36伏降壓…實(shí)驗(yàn)室380/220伏降壓變電站

1萬伏降壓降壓…1.結(jié)構(gòu)作用：構(gòu)成磁路繞組原繞組(初級繞組、一次繞組）副繞組(次級繞組、二次繞組）由高導(dǎo)磁硅鋼片疊成厚0.35mm或0.5mm鐵芯6.3.1

變壓器工作原理單相變壓器N1作用：構(gòu)成電路+–+–一、結(jié)構(gòu)和分類副繞組N2鐵心原繞組變壓器的結(jié)構(gòu)2.分類電壓互感器電流互感器按用途分電力變壓器(輸配電用)儀用變壓器整流變壓器按相數(shù)分三相變壓器單相變壓器按制造方式殼式心式二、變壓器的工作原理原、副繞組互不相連，能量的傳遞靠磁耦合變壓器符號+–+–1.電磁關(guān)系二、變壓器的工作原理原邊接交流電源,副邊開路。(1)空載運(yùn)行情況+–+–+–+–+–

1

i0(i0N1)

1空載時，鐵心中主磁通是由原繞組磁勢產(chǎn)生的。1.電磁關(guān)系二、變壓器的工作原理原邊接交流電源,副邊接負(fù)載。(2)帶負(fù)載運(yùn)行情況+–+–+–

2

1

i1(i1N1)

1Zi1i2+–u2+–e2+–e2i2(i2N2)

2有載時，鐵心中主磁通是由原、副繞組磁勢共同產(chǎn)生的合成磁通。2.電壓變換（設(shè)加正弦交流電壓）有效值:同理：主磁通按正弦規(guī)律變化，設(shè)為則(1)原、副邊主磁通感應(yīng)電動勢根據(jù)KVL：對原邊，變壓器原邊等效電路如圖由于電阻

R1和感抗X1(或漏磁通)較小,其兩端的電壓也較小,與主磁電動勢E1比較可忽略不計(jì)，則–––+++(2)原、副邊電壓式中R1為原繞組的電阻;

X1=

L1為原繞組的感抗(漏磁感抗，由漏磁產(chǎn)生)。（匝比）K為變比對副邊，根據(jù)KVL：結(jié)論：改變匝數(shù)比，就能改變輸出電壓。式中R2為副繞組的電阻;

X2=

L2為副繞組的感抗；為副繞組的端電壓。變壓器空載時:+–u2+–+–+–

i1i2+–e2+–e2式中U20為變壓器空載電壓。故有三相電壓的變換ABCXYZabczyx1)三相變壓器的結(jié)構(gòu)高壓繞組：A-XB-YC-ZX、Y、Z：尾端A、B、C：首端低壓繞組：a-xb-yc-za、b、c：首端x、y、z：尾端2)三相變壓器的聯(lián)接方式聯(lián)接方式：高壓繞組接法低壓繞組接法三相配電變壓器動力供電系統(tǒng)（井下照明）高壓、超高壓供電系統(tǒng)常用接法:（1）三相變壓器Y/Y0聯(lián)接線電壓之比：ACBbca+–+–+–+–（2）三相變壓器Y0/

聯(lián)接線電壓之比：ACBabc+–+–+–3.電流變換(原副邊電流關(guān)系)有載運(yùn)行可見，鐵心中主磁通的最大值

m在變壓器空載和有載時近似保持不變。即有不論變壓器空載還是有載，原繞組上的阻抗壓降均可忽略，故有由上式，若U1、f不變，則

m

基本不變，近于常數(shù)?？蛰d：有載：+–Z+–+–+–一般情況下：I0(2~3)%I1N很小可忽略?；颍航Y(jié)論：原、副邊電流與匝數(shù)成反比?；颍捍艅萜胶馐剑嚎蛰d磁勢有載磁勢4.阻抗變換由圖可知：結(jié)論：變壓器原邊的等效阻抗模，為副邊所帶負(fù)載的阻抗模的K2倍。

+–+–+–(1)

變壓器的匝數(shù)比應(yīng)為：信號源R0RL+–R0+–+–【解】

【例6.3.1】如圖，交流信號源的電動勢E=120V，內(nèi)阻R0=800

，負(fù)載為揚(yáng)聲器，其等效電阻為RL=8

。要求:（1）當(dāng)RL折算到原邊的等效電阻時，求變壓器的匝數(shù)比和信號源輸出的功率;（2）當(dāng)將負(fù)載直接與信號源聯(lián)接時,信號源輸出多大功率？信號源的輸出功率：電子線路中，常利用阻抗匹配實(shí)現(xiàn)最大輸出功率。結(jié)論：接入變壓器以后，輸出功率大大提高。原因：滿足了最大功率輸出的條件：（2）將負(fù)載直接接到信號源上時，輸出功率為：1.變壓器的型號三、變壓器的銘牌和技術(shù)數(shù)據(jù)SJL1000/10

變壓器額定容量(KVA)

鋁線圈

冷卻方式J:油浸自冷式F:風(fēng)冷式相數(shù)S:三相D:單相

高壓繞組的額定電壓(KV)

2.額定值

額定電壓變壓器副邊開路（空載）時，原、副邊繞組允許的電壓值單相：UIN，原邊電壓，

U2N，副邊空載時的電壓三相：UIN、U2N，高、低壓繞組的線電壓

額定電流

變壓器滿載運(yùn)行時，原、副邊繞組允許的電流值。單相：原、副邊繞組允許的電流值三相：高、低壓繞組線電流

額定容量

傳送功率的最大能力。單相：三相：容量SN

輸出功率P2

原邊輸入功率P1

輸出功率P2注意：變壓器幾個功率的關(guān)系（單相）效率容量：原邊輸入功率：輸出功率：變壓器運(yùn)行時的功率取決于負(fù)載的性質(zhì)2.額定值例：一臺三相變壓器,SN=5000kVA

，Y，d聯(lián)結(jié)，U1N/U2N=10/6.3kV

。求一次側(cè)和二次側(cè)額定電流。解：

6.3.2

變壓器的外特性變壓器的外特性當(dāng)原邊電壓U1和負(fù)載功率因數(shù)cos

2保持不變時，副邊輸出電壓U2和輸出電流I2的關(guān)系

U20：原邊加額定電壓、副邊開路時，副邊的輸出電壓。一般供電系統(tǒng)希望要硬特性（隨I2的變化，U2

變化不大），電壓變化率約在5%左右。電壓變化率：U2I2U20I2Ncos

2=1cos

2=0.8(感性）

6.3.3變壓器的損耗與效率(

)為減少渦流損耗，鐵心一般由導(dǎo)磁鋼片疊合成。

變壓器的損耗包括兩部分：銅損(

PCu)：繞組導(dǎo)線電阻的損耗。渦流損耗：交變磁通在鐵芯中產(chǎn)生的感

應(yīng)電流(渦流)造成的損耗。磁滯損耗：磁滯現(xiàn)象引起鐵芯發(fā)熱，造

成的損耗。

鐵損(

PFe)：變壓器的效率為一般

95%,負(fù)載為額定負(fù)載的(50~75)%時，

最大。輸出功率輸入功率【例6.3.３】有一帶電阻負(fù)載的三相變壓器，其額定數(shù)據(jù)如下：SN=100kVA,U1N=6000V,f=50Hz。

U2N=U20=400V,繞組連接成／０。由試驗(yàn)測得:

PFe

=600W，額定負(fù)載時的

PCu

=2400W。試求(1)變壓器的額定電流；

(2)滿載和半載時的效率。【解】（１）額定電流(２)滿載和半載時的效率當(dāng)電流流入(或流出）兩個線圈時，若產(chǎn)生的磁通方向相同，則兩個流入(或流出）端稱為同極性端。??AXax?AXax一、同極性端(同名端)或者說，當(dāng)鐵芯中磁通變化時，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。同極性端用“?”表示。增加+–+++–––同極性端和繞組的繞向有關(guān)。6.3.5

變壓器繞組的極性?聯(lián)接

2－3變壓器原邊有兩個額定電壓為110V的繞組：二、線圈的接法??1324??1324

聯(lián)接

1－3，2－4當(dāng)電源電壓為220V時：+–+–電源電壓為110V時：問題：如果兩繞組的極性端接錯，結(jié)果如何？結(jié)論：在同極性端不明確時，一定要先測定同極性端再通電。答：有可能燒毀變壓器兩個線圈中的磁通抵消原因：電流很大燒毀變壓器感應(yīng)電勢??1324

’+–精品課件！精品課件！方法：交流法把兩個線圈的任意兩端