《電工技術(shù)之變壓器》

1、.3.1 變壓器的構(gòu)造、工作原理、功能變壓器的構(gòu)造、工作原理、功能 3.2 變壓器的額定值、外特性、效率及損耗變壓器的額定值、外特性、效率及損耗3.3 變壓器繞組的極性變壓器繞組的極性3.4 特殊變壓器特殊變壓器.變壓器：變壓器： 利用電磁感應(yīng)原理，將一定數(shù)值的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)槔秒姶鸥袘?yīng)原理，將一定數(shù)值的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橥l率的另一數(shù)值的交流電，同頻率的另一數(shù)值的交流電，即一種變換交流電壓、即一種變換交流電壓、交流電流的電氣設(shè)備。在電力系統(tǒng)和電子線路中應(yīng)交流電流的電氣設(shè)備。在電力系統(tǒng)和電子線路中應(yīng)用非常廣泛。用非常廣泛。 交流輸電方面：交流輸電方面： 先將電廠發(fā)出的正弦交流電的電壓利用先將電廠發(fā)出的

2、正弦交流電的電壓利用升高到升高到110kV110kV、220kV220kV、500kV500kV或或1000kV1000kV等電等電網(wǎng)電壓等級，再經(jīng)過高壓輸電線路送到電力負(fù)荷網(wǎng)電壓等級，再經(jīng)過高壓輸電線路送到電力負(fù)荷地區(qū)。地區(qū)。 .用電用電方面：方面： 為了滿足用電設(shè)備的電壓要求和保障電氣設(shè)備、為了滿足用電設(shè)備的電壓要求和保障電氣設(shè)備、人員的安全，必須利用人員的安全，必須利用將交流高壓輸電將交流高壓輸電線路上的電壓逐級降低到線路上的電壓逐級降低到380V/220V380V/220V供用戶使用。供用戶使用。 電子線路：電子線路： 大量使用各種規(guī)格的大量使用各種規(guī)格的來實(shí)現(xiàn)電壓變換、來實(shí)現(xiàn)電壓變換

3、、耦合電路、傳遞信號、阻抗匹配等。此外，還有耦合電路、傳遞信號、阻抗匹配等。此外，還有常用的自耦變壓器、儀用變壓器、互感器和各種常用的自耦變壓器、儀用變壓器、互感器和各種專用變壓器（用于電焊、電爐、整流裝置等）。專用變壓器（用于電焊、電爐、整流裝置等）。 . 發(fā)電廠發(fā)電廠10.5kV輸電線輸電線220kV升壓升壓儀器儀器36V降壓降壓實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)室380 / 220V降壓降壓變電站變電站 10kV降壓降壓降壓降壓.變壓器的基本結(jié)構(gòu)：主要是變壓器的基本結(jié)構(gòu)：主要是鐵芯鐵芯和和繞組繞組等構(gòu)成。等構(gòu)成。.變壓器實(shí)物圖：電力變壓器變壓器實(shí)物圖：電力變壓器.變壓器實(shí)物圖：電子電路中的變壓器變壓器實(shí)物圖：電

4、子電路中的變壓器（1 1）.變壓器實(shí)物圖：電子電路中的變壓器變壓器實(shí)物圖：電子電路中的變壓器（2 2）.常見的變壓器結(jié)構(gòu)型式有心式和殼式兩種。 特點(diǎn)：繞組包圍鐵芯，多用于大容量變壓器，電力變壓器一般采用心式。 心式變壓器殼式變壓器特點(diǎn)：鐵芯包圍繞組，多用于小容量變壓器中。 . 鐵芯是變壓器的磁路部分。通常鐵芯由厚度為0.300.35mm、表面涂有絕緣漆的硅鋼片疊成。繞有繞組的鐵芯部分稱為鐵芯柱，其余用以閉合磁路的鐵芯部分，稱為磁軛（或鐵軛）。 . 繞組是變壓器的電路部分。一般用絕緣材料漆包的絕緣扁銅（鋁）線或絕緣圓銅（鋁）線繞制而成。 輸入電能端繞組稱為一次繞組，簡稱一次側(cè)，或稱原邊繞組、原邊

5、；輸出電能端繞組稱為二次繞組，簡稱二次側(cè)，或稱副邊繞組、副邊。電壓較高的繞組稱為高壓繞組，電壓較低的繞組稱為低壓繞組。 較大容量變壓器還具有冷卻裝置和保護(hù)裝置等。 .變壓器的磁路變壓器的磁路1u2uLZ1i2i單相變壓器單相變壓器+由高導(dǎo)磁硅鋼片疊成由高導(dǎo)磁硅鋼片疊成厚厚0.35mm 或或 0.5mm鐵心鐵心一次一次繞組繞組N1二次二次繞組繞組N2鐵心鐵心.變壓器的分類：按變壓器用途分類特種變壓器：整流變壓器、電爐變壓器等。儀用互感器：電壓互感器、電流互感器等。自耦變壓器（調(diào)壓器）試驗(yàn)用高壓變壓器電力變壓器：升壓變壓器、降壓變壓器、 配電變壓器等。.變壓器的分類：按變壓器繞組數(shù)目分類雙繞組變壓

6、器（電力變壓器多數(shù)是雙繞組）三繞組變壓器（如電力系統(tǒng)中聯(lián)絡(luò)變壓器）多繞組變壓器（常見于電子電路或多路供電中）單繞組變壓器（如自耦變壓器）按變壓器結(jié)構(gòu)型式分類殼式變壓器心式變壓器.變壓器的分類：按變壓器相數(shù)分類三相變壓器多相變壓器（如六相、十二相等）單相變壓器按變壓器冷卻方式和冷卻介質(zhì)分類油浸式變壓器（用油冷卻）干式變壓器（用空氣冷卻）.變壓器原理圖.1 1、變壓器空載運(yùn)行、變壓器空載運(yùn)行原邊接交流電源，原邊接交流電源，副邊開路。副邊開路。0i02i1u+20u+2e+1e+1e+ 11N2N 1u dd11tNe i0 ( i0N1) 1 dd011tiLe tNedd 22 空載時(shí)，空載時(shí)，

7、鐵心中主鐵心中主磁通磁通 是是由一次繞由一次繞組磁通勢組磁通勢產(chǎn)生的。產(chǎn)生的。.1 1、變壓器空載運(yùn)行、變壓器空載運(yùn)行原邊，原邊，KVL：)()(11011eeiRu11eu相量形式：相量形式：11EUtmsin設(shè)：設(shè)：，原邊主磁感應(yīng)電動(dòng)勢，原邊主磁感應(yīng)電動(dòng)勢e1有效值為有效值為 mfNE1144. 4原邊電壓原邊電壓u1有效值為有效值為 mfNU1144. 4.1 1、變壓器空載運(yùn)行、變壓器空載運(yùn)行副邊開路電壓：副邊開路電壓：相量形式：相量形式：tmsin設(shè)：設(shè)：，副邊主磁感應(yīng)電動(dòng)勢，副邊主磁感應(yīng)電動(dòng)勢e2為為 e2有效值為：有效值為： 220eu220EU)90sin(2222tfNdtd

8、NemmfNE2244. 4副邊開路電壓副邊開路電壓u20的有效值為：的有效值為： mfNU22044. 4.1 1、變壓器空載運(yùn)行、變壓器空載運(yùn)行原邊、副邊的電壓之比：原邊、副邊的電壓之比：變壓器的變壓比，簡稱變比變壓器的變壓比，簡稱變比 KNNfNfNEEUUmm21212120144. 444. 421NNK .2 2、變壓器負(fù)載運(yùn)行、變壓器負(fù)載運(yùn)行一次側(cè)接交流電源，一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)二次側(cè)。1u+1e+1e+ 11N2N 1u dd11tNe 1 dd111tiLe tNedd 22 i1 ( i1N1) i1i2 ( i2N2) 2有載時(shí)，主磁有載時(shí)，主磁通通 是是由一次、由一

9、次、二次繞組磁通二次繞組磁通勢共同產(chǎn)生的勢共同產(chǎn)生的合成磁通。合成磁通。 2i2+e2+e 2+u2 dd2tiLe22 .2 2、變壓器負(fù)載運(yùn)行、變壓器負(fù)載運(yùn)行原邊，原邊，KVL：)()(11111eeiRu11eu相量形式：相量形式：11EU原邊電壓原邊電壓u1有效值為：有效值為： mfNU1144. 4副邊，副邊，KVL：相量形式：相量形式：副邊電壓副邊電壓u2有效值為：有效值為： 22222eeiRu22eu 22EUmfNU2244. 4.2 2、變壓器負(fù)載運(yùn)行、變壓器負(fù)載運(yùn)行原邊、副邊電壓之比：原邊、副邊電壓之比：不論是空載運(yùn)行還是負(fù)載運(yùn)行，均有關(guān)系式不論是空載運(yùn)行還是負(fù)載運(yùn)行，均

10、有關(guān)系式 說明：說明：當(dāng)當(dāng)U1和和f不變時(shí)，鐵芯中的主磁通最大值不變時(shí)，鐵芯中的主磁通最大值m m近似常數(shù)，即在變壓器空載和負(fù)載時(shí)近似一樣。近似常數(shù)，即在變壓器空載和負(fù)載時(shí)近似一樣。 KNNUU2121mfNU1144. 4原、副邊電壓基本關(guān)系原、副邊電壓基本關(guān)系 .2 2、變壓器負(fù)載運(yùn)行、變壓器負(fù)載運(yùn)行因此：因此：相量形式：相量形式： 012211iNiNiN012211INININ變壓器的磁通變壓器的磁通勢平衡方程勢平衡方程 )1()(2021201IKIINNII勵(lì)磁電流分量勵(lì)磁電流分量負(fù)載電流分量負(fù)載電流分量.2 2、變壓器負(fù)載運(yùn)行、變壓器負(fù)載運(yùn)行 鐵芯磁導(dǎo)率很高，勵(lì)磁電流分量鐵芯磁導(dǎo)

11、率很高，勵(lì)磁電流分量 很小，一般很小，一般情況下，情況下，I0約為原邊額定電流的約為原邊額定電流的(510)%，因此，因此或或 0I211IKIKII121有效值形式為有效值形式為 KNNII11221原、副邊電流基本關(guān)系原、副邊電流基本關(guān)系 .1 1、電壓變換、電壓變換 電源電壓電源電壓U1不變時(shí)，改變原、不變時(shí)，改變原、副邊匝數(shù)之比，即改變副邊匝數(shù)之比，即改變K，可改，可改變副邊的輸出電壓變副邊的輸出電壓U2。KNNUU21212 2、電流變換、電流變換 U1、N1、N2不變時(shí)，若負(fù)載變不變時(shí)，若負(fù)載變化，副邊電流化，副邊電流I2、原邊電流、原邊電流I1發(fā)生發(fā)生變化，但它們的比值不變。變化

12、，但它們的比值不變。KNNII11221.3 3、阻抗變換、阻抗變換22IUZ 11IUZ ZKIUKKIKUIUZ22222211ZKZ2 結(jié)論：結(jié)論： 變壓器一次側(cè)的等效阻抗模，為二次變壓器一次側(cè)的等效阻抗模，為二次側(cè)所帶負(fù)載的阻抗模的側(cè)所帶負(fù)載的阻抗模的K 2 倍。倍。 1U2U1I2IZ+1U1IZ +.：信號源信號源IER0RL+108800LL21 RRNNKIE1N2U2ILR2N+如圖，交流信號源的電動(dòng)如圖，交流信號源的電動(dòng)勢勢E=120V，內(nèi)阻，內(nèi)阻R0=800 ，負(fù)載為揚(yáng)聲器，其等效電阻負(fù)載為揚(yáng)聲器，其等效電阻為為RL=8 。要求。要求:(:(1)1)當(dāng)當(dāng)RL折折算到原邊的

13、等效電阻算到原邊的等效電阻 時(shí)，求時(shí)，求變壓器的匝數(shù)比和信號源輸變壓器的匝數(shù)比和信號源輸出的功率；出的功率；(2)當(dāng)將負(fù)載直接當(dāng)將負(fù)載直接與信號源聯(lián)接時(shí)與信號源聯(lián)接時(shí), ,信號源輸出信號源輸出多大功率？多大功率？0RRL. W548008008001202L2L0.RRREP 0LRR W1760888001202L2L0.RRREP （2，為：為：. 三相變壓器可以用三個(gè)單相變壓器以一定的聯(lián)接三相變壓器可以用三個(gè)單相變壓器以一定的聯(lián)接方式組成，這種三相變壓器稱為三相變壓器組。方式組成，這種三相變壓器稱為三相變壓器組。 大容量巨型大容量巨型變壓器以及運(yùn)變壓器以及運(yùn)輸條件受限制輸條件受限制地方，

14、為便于地方，為便于運(yùn)輸及減少備運(yùn)輸及減少備用容量，采用用容量，采用三相變壓器組。三相變壓器組。 . 常用三相心式變壓器，對稱三相繞組分別繞在一個(gè)常用三相心式變壓器，對稱三相繞組分別繞在一個(gè)鐵芯柱上。具有消耗材料少、效率高、占地面積小、鐵芯柱上。具有消耗材料少、效率高、占地面積小、維護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn)。維護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn)。 . 三相心式變壓器實(shí)物圖：三相心式變壓器實(shí)物圖： . 三相變壓器繞組聯(lián)結(jié)方式：三相變壓器繞組聯(lián)結(jié)方式： 三相變壓器的一次繞組三相變壓器的一次繞組或二次繞組，均可采用：或二次繞組，均可采用： 聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)Y聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)或或.三相變壓器聯(lián)結(jié)方式：三相變壓器聯(lián)結(jié)方式： Y/Y、Y/Y0、Y/、Y0

15、/、Y0 /Y、/Y、/Y0等。等。高壓繞組接法高壓繞組接法低壓繞組接低壓繞組接法法:YY0/三相配電變壓器三相配電變壓器: Y/動(dòng)力供電系統(tǒng)動(dòng)力供電系統(tǒng): Y0/高壓側(cè)高壓側(cè)Y， ，可降低每相繞組絕緣要求；，可降低每相繞組絕緣要求；3lpUU 低壓側(cè)低壓側(cè)， ，可減小每相繞組導(dǎo)線截面；，可減小每相繞組導(dǎo)線截面；3lpII .KUUkUU211233.KUUKUU332112.變壓器的銘牌：變壓器的銘牌： . 變壓器額定容量變壓器額定容量(KVA)S:三相三相D:單相單相 . N1N1N2N2NIUIUS N1N1N2N2N33IUIUS N1N1NIUS容量：容量： 21PP 一次側(cè)輸入功率

16、：一次側(cè)輸入功率： cos222IUP 輸出功率：輸出功率： 變壓器運(yùn)行變壓器運(yùn)行時(shí)的功率取時(shí)的功率取決于負(fù)載的決于負(fù)載的性質(zhì)性質(zhì). .122222)。)(22IfU 2 U2I2U20I2N2 O. 變壓器從空載到額定負(fù)載，二次繞組電壓的變化程變壓器從空載到額定負(fù)載，二次繞組電壓的變化程度用度用電壓變化率電壓變化率U 表示：表示： %100%20220 UUUU .2cm 18901422.S 1920101811504443804444m11 .SfB.UN.19038036051192005112112012 .UU.NUUNNA 39136502N2.USI A 130380501N1

17、.USI JIddJI 4 , 42 . mm250mm 2560521430.134411.JId取取 mm90mm 840521433914422.JId取取 . FeCu2212PPPPPP 222121RIRIPCu.A 14440031010033N2NN2 USIA 629600031010033N1NN1.USI .0033CuFe22119724006001010010100.PPPP 00332169724002160010100211010021. 2 . AXax Aax 同極性端用同極性端用“”表示表示。增加增加+ .聯(lián)接聯(lián)接 23NfUm244. 4220NN1324 NN1324 聯(lián)接聯(lián)接 13， 2 4ii Nf.U444110m 當(dāng)電源電壓為當(dāng)電源電壓為220V時(shí)：時(shí)：220u+110u+電源電壓為電源電壓為110V時(shí)：時(shí)：.不行（兩繞組必須并接）不行（兩繞組必須并接）iuNN1324 Ni2220 Ni 1102220110 ii+.兩個(gè)線圈中的磁通抵消兩個(gè)線圈中的磁通抵消原因：原因：電流電流 很大很大11Rui 1111eRiu 感應(yīng)電勢感應(yīng)電勢0e1324NNi +u.axAaAXUUU、測量：測量： 若