數(shù)控電工電子技術(shù)-姚道如-項(xiàng)目四變壓器分析與制作

項(xiàng)目四變壓器分析與制作教學(xué)目的和要求掌握變壓器含義及工作原理、了解變壓器結(jié)構(gòu)、熟悉變壓器型號(hào)掌握變壓器額定值、掌握電力變壓器、自耦變壓器、互感器、鉗形電流表等用途熟悉三相電力變壓器、自耦變壓器、互感器、鉗形電流表等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。掌握三相電力變壓器、自耦變壓器、互感器、鉗形電流表等的使用。項(xiàng)目說明由變壓器用途來說明變壓器的結(jié)構(gòu)、工作原理及技術(shù)參數(shù)、三相電力變壓器、自耦變壓器、互感器、鉗形電流表等用途。知識(shí)點(diǎn)變壓器含義、變壓器工作原理、變壓器結(jié)構(gòu)、變壓器型號(hào)、變壓器額定值電力變壓器、自耦變壓器、互感器、鉗形電流表等含義三相電力變壓器、自耦變壓器、互感器、鉗形電流表等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。技能點(diǎn)變壓器的繞制、根據(jù)型號(hào)找出額定值、能根據(jù)供電需要選擇變壓器、三相電力變壓器、自耦變壓器、互感器、鉗形電流表等的使用。任務(wù)4.1變壓器結(jié)構(gòu)和工作原理

一、變壓器概述變壓器是一種常見的靜止電氣設(shè)備，可用來把某種數(shù)值的交變電壓變換為同頻率的另一數(shù)值的交變電壓。在用電方面，多數(shù)用電器所需電壓是380V、220V或36V，少數(shù)電機(jī)也采用3kV、6kV等。這些電壓均是經(jīng)過變壓器將高電壓進(jìn)行降壓得到的。問題：什么是變壓器？二、變壓器結(jié)構(gòu)一個(gè)變壓器最主要的部分是鐵心和線圈，如圖4.1所示，鐵心的作用是構(gòu)成磁路，通常由厚度為0.35～0.5mm硅鋼片疊成，片間用絕緣漆隔開，在一些小型的專用變壓器中，也有用鐵氧體或坡莫合金做鐵心的。從結(jié)構(gòu)上說，鐵心可分為心式和殼式兩類，心式結(jié)構(gòu)的線圈繞在兩側(cè)鐵心上，殼式結(jié)構(gòu)的線圈繞在中間鐵心上。線圈又稱繞組，小容量變壓器繞組大多用高強(qiáng)度漆包線繞制。變壓器有兩個(gè)繞組，與電源相連的線圈稱為原繞組（或初級(jí)繞組，或一次繞組），和負(fù)載相連的線圈稱為副繞組（或次級(jí)繞組，或二次繞組）。繞組與繞組以及繞組與鐵心之間都是互相絕緣的。除了鐵心和線圈外，變壓器還有散熱裝置等。圖4.1變壓器結(jié)構(gòu)

三、變壓器工作原理（一）變壓器空載運(yùn)行

設(shè)原繞組匝數(shù)N1，原繞組上的電壓U1,電流、電動(dòng)勢(shì)有效值分別用I0、E1、，瞬時(shí)值分別用i1、u1表示；設(shè)副繞組匝數(shù)N2

，副繞組上的電壓、電動(dòng)勢(shì)有效值分別用U2、E2

。

圖4.2變壓器空載原理（4-1）上式表明，變壓器空載時(shí)，原、副邊端電壓之比等于原、副線圈的匝數(shù)之比，匝數(shù)多的一邊電壓高，匝數(shù)少的一邊電壓低。式中Ku稱為變壓器的變壓比，簡(jiǎn)稱變比。Ku＞1，為降壓變壓器；Ku＜1，是升壓變壓器。（二）變壓器有載運(yùn)行圖4.3變壓器有載原理表明變壓器原、副繞組電流的有效值與原、副繞組匝數(shù)成反比。變壓器不能改變交流電的頻率。（4-2）【例4.1】某小區(qū)需220V交流電源，但供電部門只提供3000V交流電壓，該怎么辦？若小區(qū)使用10臺(tái)25KW電阻爐，則電阻爐和3000V交流電源上的電流各是多少？解：由n=U1/U2得n≈14，可選擇變比為14的變壓器；變壓器副邊的電流I2≈1140A；由n=I2/I1得變壓器原邊的電流I1≈80A。四、變壓器的額定值1）額定容量在額定使用條件下，變壓器加以額定電壓、額定頻率時(shí)能輸出的額定電流，溫升不超過極限值的容量。單位為VA、KVA。2）一次繞組的額定電壓是根據(jù)變壓器的絕緣強(qiáng)度和容許發(fā)熱規(guī)定在一次繞組上應(yīng)加的電壓值。3）二次繞組的額定電壓是一次繞組電壓為額定值時(shí)，二次繞組兩端的空載電壓值。通常在銘牌上以分?jǐn)?shù)形式表示。例如380/36V，=36V。五、變壓器型號(hào)變壓器型號(hào)及各部分表示的含義如圖所示

型號(hào)圖4.4變壓器型號(hào)變壓器外特性是指在電源電壓不變的條件下，變壓器副繞組電壓與副邊電流的關(guān)系。變壓器副邊所接負(fù)載變化時(shí)，電壓隨負(fù)載電流增大而降低，如圖4.7所示。為空載時(shí)副繞組電壓，為額定運(yùn)行時(shí)副繞組電流。六、變壓器外特性圖4.5變壓器外特性七、變壓器分類

1）按相數(shù)分類，變壓器可分為單相、三相、多相變壓器。

2）按繞組數(shù)分類，變壓器可分為雙繞組、三繞組、自耦變壓器。

3）按鐵心結(jié)構(gòu)分類，變壓器可分為心式、殼式變壓器。

4）按調(diào)壓方式分類，變壓器可分為無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓、有載調(diào)壓變壓器。

5）按用途分類，變壓器可分為升壓、降壓、配電、聯(lián)絡(luò)、廠用電變壓器，以及特種變壓器、儀用互感器、試驗(yàn)變壓器。

6）按冷卻方式分類，變壓器可分為干式自冷、油浸自冷、油浸風(fēng)冷、強(qiáng)迫油循環(huán)變壓器。

7）按線圈導(dǎo)線材質(zhì)分類，變壓器可分為鋁線圈、銅線圈變壓器。八、變壓器損耗及效率變壓器輸入的有功功率和輸出的有功功率之差，就是變壓器的損耗，損耗主要有鐵損耗和銅損耗兩部分。鐵損耗是鐵心中的磁滯損耗和渦流損耗，銅損耗是指繞組上電阻的損耗。變壓器效率為輸出功率與輸入功率之比，即（4-3）任務(wù)4.2專用變壓器問題：變壓器使用注意哪些問題？一、電力變壓器（一）什么是電力變壓器一般用戶的交流電源是從高壓輸電線經(jīng)過變壓器進(jìn)行降壓獲得，供電系統(tǒng)一般采用三相制供電，所使用的變壓器為三相變壓器，這種用于供電系統(tǒng)的變壓器稱為電力變壓器。（二）電力變壓器結(jié)構(gòu)常用的電力變壓器結(jié)構(gòu)如圖4.1所示，它主要由鐵心、線圈、油箱、絕緣、油枕、調(diào)壓裝置、保護(hù)裝置等組成。（三）電力變壓器繞組的聯(lián)接組別對(duì)于變壓器聯(lián)接組，高壓側(cè)接法用大寫字母表示，低壓側(cè)接法用小寫字母表示,如圖4.8所示。Y和y表示星形聯(lián)結(jié)；D和d表示三角形聯(lián)結(jié)；N和n表示有中線。如“Y，yn0”表示高壓側(cè)星形聯(lián)結(jié)，低壓側(cè)星形聯(lián)結(jié)且有中線，最后的“0”表示高低壓對(duì)應(yīng)的線電壓同相，若標(biāo)“11”則表示低壓側(cè)電壓超前高壓側(cè)300。常見的聯(lián)結(jié)組有“Y，dn0”；“Y，d11”；“D，yn11”等。圖4.6三相變壓器繞組聯(lián)接

（四）電力變壓器的溫升和冷卻溫升是指變壓器在額定運(yùn)行情況時(shí)，允許超出周圍環(huán)境溫度的數(shù)值，它限決于變壓器所用絕緣材料的等級(jí)。冷卻是采取某種辦法或裝置將變壓器的溫度降低。由于電力變壓器工作、發(fā)熱，因此，必須使用冷卻裝置將