變壓器的選擇與使用ppt課件

1、任務(wù)任務(wù)1 認(rèn)識單相變壓器認(rèn)識單相變壓器 教學(xué)目的：各種變壓器的結(jié)構(gòu)、原理、計(jì)算、用途教學(xué)目的：各種變壓器的結(jié)構(gòu)、原理、計(jì)算、用途能力目標(biāo)：能力目標(biāo)： 能計(jì)算變壓器的各種參數(shù)能計(jì)算變壓器的各種參數(shù) 能根據(jù)負(fù)載要求選擇電力變壓器能根據(jù)負(fù)載要求選擇電力變壓器 能根據(jù)負(fù)載要求選擇特殊變壓器能根據(jù)負(fù)載要求選擇特殊變壓器知識目標(biāo)：知識目標(biāo)： 了解各種變壓器的結(jié)構(gòu)了解各種變壓器的結(jié)構(gòu) 熟悉各種變壓器的工作原理熟悉各種變壓器的工作原理 掌握各種變壓器的基本計(jì)算掌握各種變壓器的基本計(jì)算任務(wù)任務(wù)2 特殊變壓器、三相變壓器的認(rèn)識與應(yīng)用特殊變壓器、三相變壓器的認(rèn)識與應(yīng)用變壓器的冷卻方式變壓器的冷卻方式: 干式干式,

2、 油式油式P75.圖圖3-10小型變壓器小型變壓器(單相單相single-phase)電力變壓器電力變壓器(三相三相three-phase) 升壓變壓器 降壓變壓器 任務(wù)任務(wù)1 1 認(rèn)識單相變壓器認(rèn)識單相變壓器 一、變壓器的用途一、變壓器的用途變電壓變電壓 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2變電流變電流4變相位變相位5電氣隔離電氣隔離3變阻抗變阻抗接負(fù)載接電源原線圈副線圈閉合鐵芯1 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu)由硅鋼由硅鋼片疊壓片疊壓而成而成 由銅或鋁由銅或鋁導(dǎo)線繞成導(dǎo)

3、線繞成變壓器一變壓器一次側(cè)繞組次側(cè)繞組（原線圈（原線圈）變壓器二次變壓器二次側(cè)繞組側(cè)繞組（副線圈）（副線圈）鐵心鐵心繞組繞組(線圈）線圈）磁路磁路/繞組的支撐骨架繞組的支撐骨架電路電路 變壓器是一種能變換電壓、變換電流、變換阻抗的變壓器是一種能變換電壓、變換電流、變換阻抗的“靜止電氣設(shè)備。變壓器在傳遞電能的過程中頻率不變。靜止電氣設(shè)備。變壓器在傳遞電能的過程中頻率不變。變壓器的磁路變壓器的磁路:單相變壓器單相變壓器+1u2uLZ1i2i+變壓器鐵心用高導(dǎo)磁的具有絕緣層的變壓器鐵心用高導(dǎo)磁的具有絕緣層的0.350.5mm厚的硅鋼片疊成。厚的硅鋼片疊成。帶負(fù)載運(yùn)行情況一次線圈接交流電源，二次側(cè)線圈

4、接負(fù)載。帶負(fù)載運(yùn)行情況一次線圈接交流電源，二次側(cè)線圈接負(fù)載。1u+u2N1N2空載運(yùn)行時原邊接入電源，副邊開路?？蛰d運(yùn)行時原邊接入電源，副邊開路。接上交流電源接上交流電源u1原邊通過的空載電流為原邊通過的空載電流為i10 tNetNedd dd2211感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢變壓器的工作原理變壓器的工作原理 i10 產(chǎn)生工作磁通產(chǎn)生工作磁通(e, 的方向符合右手定則的方向符合右手定則)1u2e10i1e1N2N= msint結(jié)論：改變匝數(shù)比，就能改變輸出電壓。結(jié)論：改變匝數(shù)比，就能改變輸出電壓。(K為變比為變比)原、副邊電壓關(guān)原、副邊電壓關(guān) 系系11m22m4.444.44EfN EfN 根據(jù)交流

5、磁路的分析可得：根據(jù)交流磁路的分析可得：202uu02i時時 變電壓變電壓11202UEUE111222UENKUEN10i1u20u2i1e2e負(fù)載運(yùn)行時負(fù)載運(yùn)行時1u2e1i1e1N2NZ2i 副邊帶負(fù)載后在副邊副邊帶負(fù)載后在副邊感應(yīng)電壓的作用下，副邊感應(yīng)電壓的作用下，副邊線圈中有了電流線圈中有了電流 i2 。此電。此電流在磁路中也會產(chǎn)生磁通，流在磁路中也會產(chǎn)生磁通，從而影響原邊電流從而影響原邊電流i1。外加。外加電壓、頻率不變時，鐵芯電壓、頻率不變時，鐵芯中主磁通的最大值在變壓中主磁通的最大值在變壓器空載或有負(fù)載運(yùn)行時基器空載或有負(fù)載運(yùn)行時基本不變本不變 。帶負(fù)載后磁動勢。帶負(fù)載后磁動勢

6、的平衡關(guān)系為：的平衡關(guān)系為：)44. 4(11mNfU 1102211NiNiNi結(jié)論：原、副邊電流與匝數(shù)成反比結(jié)論：原、副邊電流與匝數(shù)成反比 由于變壓器鐵芯材料的磁導(dǎo)率高、空載勵磁電流由于變壓器鐵芯材料的磁導(dǎo)率高、空載勵磁電流 (i10) 很小，一般不到額定電流的很小，一般不到額定電流的10%，?？珊雎?，常可忽略 。原、副邊電流關(guān)系原、副邊電流關(guān)系2211NINI02211NINI變電流變電流1122101i Ni Ni N12211ININK1i1u2u2iLZ1N2N原、副邊阻抗關(guān)系原、副邊阻抗關(guān)系從原邊等效：從原邊等效：結(jié)論：變壓器原邊的等效負(fù)載，為副邊所帶負(fù)載乘以結(jié)論：變壓器原邊的等

7、效負(fù)載，為副邊所帶負(fù)載乘以 變比的平方。變比的平方。 變阻抗變阻抗2L2UZI1L1UZI 221122L12LL1212(/)(/)(/)UNN UZNNZKZINN I 例例 有一臺降壓變壓器，原繞組電壓為有一臺降壓變壓器，原繞組電壓為220V，副繞組電，副繞組電壓為壓為110V，原繞組為，原繞組為2200匝，若副繞組接入阻抗值為匝，若副繞組接入阻抗值為10的阻抗，問變壓器的變比、副繞組匝數(shù)、原繞組中的阻抗，問變壓器的變比、副繞組匝數(shù)、原繞組中電流各為多少？電流各為多少？解解變壓器變比變壓器變比匝110022200111212NKUUNN211022021UUK22211011A10UIZ

8、副繞組匝數(shù)副繞組匝數(shù)副繞組電流副繞組電流原繞組電流原繞組電流221211115.5A2N IIINK例例 揚(yáng)聲器上如何得到最大輸出功率揚(yáng)聲器上如何得到最大輸出功率設(shè)信號源電壓的有效值設(shè)信號源電壓的有效值:Us= 120V信號源內(nèi)阻：信號源內(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 RL=8。1. 將負(fù)載與信號源直接相連，得到的輸出功率為：將負(fù)載與信號源直接相連，得到的輸出功率為：信號源信號源 isuRL0R22sLLL0L2120()80.176(W)8008UPI RRRR 2. 將負(fù)載通過變壓器接到信號源上。將負(fù)載通過變

9、壓器接到信號源上。 變壓器把負(fù)載變壓器把負(fù)載RL變換為等效電阻變換為等效電阻LR 若要信號源輸出給負(fù)載的功率達(dá)到最大，用變壓器若要信號源輸出給負(fù)載的功率達(dá)到最大，用變壓器進(jìn)行阻抗變換，通過變壓器把負(fù)載進(jìn)行阻抗變換，通過變壓器把負(fù)載RL變換為等效電阻變換為等效電阻0R1i2u2iLR1NsuN2LR變壓器變比變壓器變比 1L2L800108NRKNRL0800RR 輸出功率為：輸出功率為：結(jié)論：由此例可見經(jīng)變壓器結(jié)論：由此例可見經(jīng)變壓器“匹配匹配后，輸出功率增大后，輸出功率增大了許多。原因是滿足了電路中獲得最大功率輸出的條件了許多。原因是滿足了電路中獲得最大功率輸出的條件信號源內(nèi)、外阻抗相等）。

10、信號源內(nèi)、外阻抗相等）。信號源信號源isu0RLR2SL0L21208004.5(W)800800UPRRR問題與討論問題與討論1. 為什么變壓器的鐵心要用硅鋼片疊成？用整塊為什么變壓器的鐵心要用硅鋼片疊成？用整塊的鐵心行不行？的鐵心行不行？2. 有一臺變壓器在修理后，鐵心出現(xiàn)氣隙，這對有一臺變壓器在修理后，鐵心出現(xiàn)氣隙，這對于鐵心的磁阻、工作磁通以及勵磁電流有何影響？于鐵心的磁阻、工作磁通以及勵磁電流有何影響？3. 變壓器能否用來變換直流電壓？如果將變壓器變壓器能否用來變換直流電壓？如果將變壓器接到與它的額定電壓相同的直流電源上，會產(chǎn)生什么接到與它的額定電壓相同的直流電源上，會產(chǎn)生什么后果？

11、后果？ 則一次繞組電流則一次繞組電流例：現(xiàn)有三種規(guī)格的白織燈：例：現(xiàn)有三種規(guī)格的白織燈：36V/500W，36V/60W，220V/60W，另有一臺額定容量，另有一臺額定容量SN=300V.A、電壓為、電壓為 220V36 V的變壓器，問：的變壓器，問： 解：（解：（1） （3）燈泡點(diǎn)亮?xí)r，變壓器二次繞組電流）燈泡點(diǎn)亮?xí)r，變壓器二次繞組電流36V/60W， 5個個（2）AUPI33. 836605522ANNII36. 182513533. 81221 （2此變壓器一次繞組的匝數(shù)是此變壓器一次繞組的匝數(shù)是825匝，求二次繞匝，求二次繞組的匝數(shù)是多少？組的匝數(shù)是多少？ （3二次側(cè)燈泡點(diǎn)亮?xí)r，變壓

12、器一次、二次繞組中二次側(cè)燈泡點(diǎn)亮?xí)r，變壓器一次、二次繞組中的電流各為多少？的電流各為多少？（1上述三種白織燈中，哪種可以接在該變壓器的上述三種白織燈中，哪種可以接在該變壓器的二次側(cè)使用？最多能接這種規(guī)格的白織燈幾個？二次側(cè)使用？最多能接這種規(guī)格的白織燈幾個？ 某機(jī)床控制電路電壓為某機(jī)床控制電路電壓為48V，控制電路的負(fù)載各，控制電路的負(fù)載各種繼電器、接觸器為種繼電器、接觸器為40W，功率因數(shù)，功率因數(shù)0.8。機(jī)床電源為。機(jī)床電源為線電壓線電壓380V，相電壓為，相電壓為220V。為滿足控制電路的需要，。為滿足控制電路的需要，試選擇變壓器的電壓和功率，并說明接線方式。試選擇變壓器的電壓和功率，并

13、說明接線方式。 備選變壓器：備選變壓器：BK-200一次電壓一次電壓380，二次電壓，二次電壓48V，額定容量，額定容量50VA）；）； 備選變壓器：備選變壓器：BK-200一次電壓一次電壓220，二次電壓，二次電壓48V，額定容量，額定容量60VA）；）； 實(shí)例實(shí)例1： 某機(jī)床控制電路電壓為某機(jī)床控制電路電壓為24V，控制電路的負(fù)載各種，控制電路的負(fù)載各種繼電器、接觸器為繼電器、接觸器為20W，功率因數(shù)，功率因數(shù)0.8。機(jī)床電源為線電。機(jī)床電源為線電壓壓380V。為滿足控制電路的需要，試選擇變壓器的電壓和。為滿足控制電路的需要，試選擇變壓器的電壓和功率，并說明接線方式。功率，并說明接線方式。

14、 備選變壓器：備選變壓器：BK-30一次電壓一次電壓380，二次電壓，二次電壓24V，額定容量額定容量30VA）；）； 備選變壓器：備選變壓器：BK-20一次電壓一次電壓380，二次電壓，二次電壓24V，額定容量額定容量20VA）；）； 實(shí)例實(shí)例2：kNNUU2121kNNII11221u1u2自耦變壓器的工作原理和普通雙自耦變壓器的工作原理和普通雙繞組變壓器一樣，因此變比相同繞組變壓器一樣，因此變比相同自耦變壓器也稱為自耦調(diào)壓器自耦變壓器也稱為自耦調(diào)壓器，它的最大特點(diǎn)就是可以通過，它的最大特點(diǎn)就是可以通過轉(zhuǎn)動手柄來獲得副邊所需要的轉(zhuǎn)動手柄來獲得副邊所需要的各種電壓。各種電壓。u1u2自耦變壓

15、器的電路圖符號自耦變壓器的電路圖符號任務(wù)任務(wù)2 2 特殊變壓器、三相變壓器的認(rèn)識與應(yīng)用特殊變壓器、三相變壓器的認(rèn)識與應(yīng)用l 若電源的輸入端有若電源的輸入端有3個接頭。它可用于個接頭。它可用于220V和和110V的的供電線路，若接錯會把調(diào)壓器燒壞。供電線路，若接錯會把調(diào)壓器燒壞。l 接通電源前，應(yīng)將輸出端滑動觸點(diǎn)旋至零位，然后接接通電源前，應(yīng)將輸出端滑動觸點(diǎn)旋至零位，然后接通電源，逐漸轉(zhuǎn)動手柄，將電壓調(diào)至所需的數(shù)值。通電源，逐漸轉(zhuǎn)動手柄，將電壓調(diào)至所需的數(shù)值。l 不要把輸入、輸出端接錯。若接反不要把輸入、輸出端接錯。若接反l 可能造成電源短路可能造成電源短路 l 可造成輸出過高的電壓可造成輸出過

16、高的電壓自耦變壓器使用應(yīng)注意：自耦變壓器使用應(yīng)注意：使用注意：使用注意：電壓互感器的鐵心和低壓繞組的一端必須接地。若不接電壓互感器的鐵心和低壓繞組的一端必須接地。若不接地，萬一高、低壓繞組之間絕緣損壞，則低壓側(cè)出地，萬一高、低壓繞組之間絕緣損壞，則低壓側(cè)出現(xiàn)高電壓；現(xiàn)高電壓；低壓側(cè)不能短路，因?yàn)槎搪冯娏鞔髸龎睦@組，因此應(yīng)低壓側(cè)不能短路，因?yàn)槎搪冯娏鞔髸龎睦@組，因此應(yīng)該串熔斷器；該串熔斷器；電壓互感器使用時，二次側(cè)并聯(lián)阻抗不得太小，否則影電壓互感器使用時，二次側(cè)并聯(lián)阻抗不得太小，否則影響測量精度。響測量精度。L1L2N1N2V1122UNkUN電壓互感器二次側(cè)額電壓互感器二次側(cè)額定電壓為定電

17、壓為100V。kNNII11221電流互感器二次側(cè)額定電壓為電流互感器二次側(cè)額定電壓為5A。使用注意：使用注意： 副繞組電路不允許開路。副繞組電路不允許開路。二次繞組開路時，互感器處于空載運(yùn)行狀態(tài)，此時二次繞組開路時，互感器處于空載運(yùn)行狀態(tài)，此時一次繞組中流過的被測電流全部為勵磁電流，使鐵心一次繞組中流過的被測電流全部為勵磁電流，使鐵心中的磁通急劇增大，造成鐵心過熱，燒壞繞組。中的磁通急劇增大，造成鐵心過熱，燒壞繞組。二次繞組匝數(shù)多，將感應(yīng)出很高的電壓，危及測量二次繞組匝數(shù)多，將感應(yīng)出很高的電壓，危及測量人員和設(shè)備安全。所以在電流互感器工作時，檢修或人員和設(shè)備安全。所以在電流互感器工作時，檢修

18、或拆裝電流表或功率表的電流線圈，應(yīng)先將二次繞組短拆裝電流表或功率表的電流線圈，應(yīng)先將二次繞組短路。路。 鐵心和二次繞組的一端必須接地。鐵心和二次繞組的一端必須接地。 二次繞組回路串聯(lián)的電壓表的電流線圈阻抗值不得超過二次繞組回路串聯(lián)的電壓表的電流線圈阻抗值不得超過允許值，以免降低測量精度。允許值，以免降低測量精度。電流互感器圖片電流互感器圖片例：用變流比為例：用變流比為100/5的電流互感器、變壓比為的電流互感器、變壓比為10V/100 V的電壓互感器，擴(kuò)大量程，其電流表讀數(shù)為的電壓互感器，擴(kuò)大量程，其電流表讀數(shù)為2.5 A，電壓，電壓表讀數(shù)為表讀數(shù)為90 V，試求被測電路的電流、電壓各為多少？

19、，試求被測電路的電流、電壓各為多少？ A505 . 2510022121IKINNIiV9000901000001022211UKUNNUu即被測電路的電流為即被測電路的電流為50A，電壓為，電壓為9000 V。 解：解：電焊變壓器的外特性曲線電焊變壓器的外特性曲線 （b串聯(lián)可變電串聯(lián)可變電抗器抗器（a磁分路磁分路 為了滿足上述條件，電焊變壓器必須具有較大的漏為了滿足上述條件，電焊變壓器必須具有較大的漏抗，抗， 而且可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。而且可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。 22222(j)UEIrX變壓器有三只鐵心柱，兩邊是主鐵心，變壓器有三只鐵心柱，兩邊是主鐵心，中間是動鐵心。變壓器的一次繞組繞在一中間是動鐵心。變

20、壓器的一次繞組繞在一個主鐵心柱上，二次繞組的一部分繞在一個主鐵心柱上，二次繞組的一部分繞在一次繞組的外層，一部分繞在另一鐵心柱上。次繞組的外層，一部分繞在另一鐵心柱上。動鐵心裝在固定鐵心中間的螺桿上，動鐵心裝在固定鐵心中間的螺桿上，螺桿轉(zhuǎn)動時，活動鐵心就沿著螺桿在固定螺桿轉(zhuǎn)動時，活動鐵心就沿著螺桿在固定鐵心中間移動從而改變變壓器的漏抗。當(dāng)鐵心中間移動從而改變變壓器的漏抗。當(dāng)鐵心處于全部推進(jìn)位置時，漏磁通增多，鐵心處于全部推進(jìn)位置時，漏磁通增多，輸出電壓隨輸出電流的增大下降較快；當(dāng)輸出電壓隨輸出電流的增大下降較快；當(dāng)鐵心處于全部抽出位置時，漏磁通減少，鐵心處于全部抽出位置時，漏磁通減少，輸出電壓

21、隨輸出電流的增大而下降較慢，輸出電壓隨輸出電流的增大而下降較慢，調(diào)節(jié)鐵心的位置可獲得滿意的外特性曲線。調(diào)節(jié)鐵心的位置可獲得滿意的外特性曲線。磁分路電焊變壓器鐵心及繞組圖磁分路電焊變壓器鐵心及繞組圖 焊接電流粗調(diào)是靠變換二次繞組接線板上的連接片實(shí)現(xiàn)的焊接電流粗調(diào)是靠變換二次繞組接線板上的連接片實(shí)現(xiàn)的-改變二次改變二次繞組的匝數(shù)繞組的匝數(shù); ;焊接電流的細(xì)調(diào)節(jié)是通過調(diào)整動鐵心的位置焊接電流的細(xì)調(diào)節(jié)是通過調(diào)整動鐵心的位置-改變漏抗實(shí)現(xiàn)。改變漏抗實(shí)現(xiàn)。 油浸式電力變壓器油浸式電力變壓器變壓器工作時繞組變壓器工作時繞組和鐵心都要發(fā)熱。小容和鐵心都要發(fā)熱。小容量的變壓器可以采用空量的變壓器可以采用空氣自冷

22、方式，即通過繞氣自冷方式，即通過繞組和鐵心直接將熱量散組和鐵心直接將熱量散失到周圍的空氣中去，失到周圍的空氣中去，大容量的變壓器則需采大容量的變壓器則需采用專門的冷卻措施，常用專門的冷卻措施，常用的是將繞組和鐵心放用的是將繞組和鐵心放在盛滿變壓器油的油箱在盛滿變壓器油的油箱中去，熱量通過油箱散中去，熱量通過油箱散失到周圍的空氣中，油失到周圍的空氣中，油箱的外壁裝有散熱片或箱的外壁裝有散熱片或油管，這種方式稱為油油管，這種方式稱為油浸自冷式。浸自冷式。變壓器變壓器的銘牌的銘牌2 額定容量額定容量SN2N2NNkVA1000UIS單相變壓器單相變壓器1 1 型號型號 2N2NN3kVA1000UI

23、S三相變壓器三相變壓器 例例 一臺單相變壓器額定容量一臺單相變壓器額定容量SN=180 kVA，一、二次，一、二次繞組的額定電壓繞組的額定電壓U1N/U2N=6000/220 V，求一、二次繞組，求一、二次繞組的額定電流的額定電流I1N、I2N各為多大？這臺變壓器的二次繞組各為多大？這臺變壓器的二次繞組能否接入能否接入150 kW、 功率因數(shù)為功率因數(shù)為0.75的感性負(fù)載？的感性負(fù)載？A)(306000101803N1N1NUSI二次繞組的電流二次繞組的電流A)(818220101803N2N2NUSI解：一次繞組的電流解：一次繞組的電流 150kW的感性負(fù)載流過的電流為 )A(90975. 022010150cos3N22