第10章變壓器2

1、10.2 變壓器變壓器 10.2.1 變壓器概述變壓器概述10.2.2 變壓器的工作原理變壓器的工作原理10.2.3 特殊用途變壓器特殊用途變壓器10.2.4 三相變壓器三相變壓器 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。子線路中應(yīng)用廣泛。變電壓：變電壓：電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 變阻抗：變阻抗：電子線路中的阻抗匹配電子線路中的阻抗匹配變電流：變電流：電流互感器電流互感器 ： 在能量傳輸過程中，當(dāng)輸送功率在能量傳輸過程中，當(dāng)輸送功率P =UI cos 及及負(fù)載功率因數(shù)負(fù)載功率因數(shù)cos 一定時：一定時：電能損耗小電能損耗小節(jié)省金屬材料（經(jīng)濟(jì)

2、）節(jié)省金屬材料（經(jīng)濟(jì)）U I P = I RlI S 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降壓降壓實驗室實驗室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 原繞組（與電源相連）原繞組（與電源相連）（又稱初級繞組，（又稱初級繞組， 一次繞組）一次繞組） 副繞組（與負(fù)載相連）副繞組（與負(fù)載相連） （又稱次級繞組，（又稱次級繞組， 二次繞組）二次繞組）1u2

3、uLR1i2i單相變壓器單相變壓器10.2.2 10.2.2 變壓器的工作原理變壓器的工作原理磁路：主磁通所經(jīng)過的閉合路徑。磁路：主磁通所經(jīng)過的閉合路徑。1u2uis 線圈通入電流后，線圈通入電流后，產(chǎn)生磁通，分主磁產(chǎn)生磁通，分主磁通和漏磁通。通和漏磁通。s：主磁通主磁通：漏磁通漏磁通鐵心鐵心（導(dǎo)磁性能好（導(dǎo)磁性能好 的磁性材料）的磁性材料）線圈線圈空載運行空載運行 ：原邊接入電源，副邊開路。：原邊接入電源，副邊開路。接上接上交流電源交流電源1u 原邊電流原邊電流 i1等等 于勵于勵 磁電流磁電流 i10 dtdNedtdNe2211 產(chǎn)生感應(yīng)電動勢產(chǎn)生感應(yīng)電動勢1u2e1i1e1N2N i1

4、0 產(chǎn)生磁通產(chǎn)生磁通 （交變）（交變）（ 方向符合右手定則）方向符合右手定則）、e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。KNNEEUU212121K為為變比變比10i1u20u2i1e2e原、副邊電壓關(guān)系原、副邊電壓關(guān)系mmNfENfE221144. 444. 4根據(jù)交流磁路的分析根據(jù)交流磁路的分析可得：可得：202uu 02i時時 （變電壓）（變電壓）負(fù)載運行負(fù)載運行1u2e1i1e1N2NZ2i 副邊帶負(fù)載后對磁路的副邊帶負(fù)載后對磁路的影響：在副邊感應(yīng)電壓的影響：在副邊感應(yīng)電壓的作用下，副邊線圈中有了作用下，副邊線圈中有了電流電流 i2 。此電流在磁路中此

5、電流在磁路中也會產(chǎn)生磁通，從而影響原邊電流也會產(chǎn)生磁通，從而影響原邊電流 i1。但當(dāng)外加電壓、但當(dāng)外加電壓、頻率不變時，鐵芯中主磁通的最大值在變壓器空載或頻率不變時，鐵芯中主磁通的最大值在變壓器空載或有負(fù)載時基本不變有負(fù)載時基本不變 。帶負(fù)載后磁動帶負(fù)載后磁動勢的平衡關(guān)系為：勢的平衡關(guān)系為：)44. 4(11mNfU 1102211NiNiNiKNNII11221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1102211NiNiNi 由于變壓器鐵芯材料的導(dǎo)磁率高、空載勵磁電流由于變壓器鐵芯材料的導(dǎo)磁率高、空載勵磁電流 很小，可忽略很小，可忽略 。即：。即：02211NINI)(

6、10i原、副邊電流關(guān)系原、副邊電流關(guān)系 （變電流）（變電流）2211NINI （變阻抗）（變阻抗）1i1u2u2iLR1N2N原、副邊阻抗關(guān)系原、副邊阻抗關(guān)系LLRKR222IURL從原邊等從原邊等效：效：22222211KRKIUKIKUIURLL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：變壓器原邊的等效負(fù)載，為副邊所帶負(fù)載乘以 變比的平方。變比的平方。 阻抗變換舉例：阻抗變換舉例：揚聲器上如何得到最大輸出功率揚聲器上如何得到最大輸出功率i1uRsRL信號源信號源設(shè)：設(shè)：信號電壓的有效值信號電壓的有效值:U1= 50V;信號內(nèi)阻：信號內(nèi)阻： Rs=100 ;負(fù)載為揚聲器，其等負(fù)載為

7、揚聲器，其等 效電阻：效電阻：RL=8 。求：負(fù)載上得到的功率求：負(fù)載上得到的功率解：解：（1）將負(fù)載直接接到信號源上）將負(fù)載直接接到信號源上，得到的輸出功，得到的輸出功 率為：率為： W)(7 . 181085022LLSRRRUpL1i1u2u2iLR1N2NRs（2）將負(fù)載通過變壓器接到信號源上。）將負(fù)載通過變壓器接到信號源上。輸出功率為：輸出功率為：W25. 698981005022LLSLRRRUp設(shè)變比設(shè)變比 1:5 . 321NNK9885 . 32LR則：則：結(jié)論：由此例可見加入變壓器以后，輸出功率提高了結(jié)論：由此例可見加入變壓器以后，輸出功率提高了 很多。原因是滿足了電路中獲

8、得最大輸出的條很多。原因是滿足了電路中獲得最大輸出的條 件（信號源內(nèi)、外阻抗差不多相等）。件（信號源內(nèi)、外阻抗差不多相等）。1 1、 自耦變壓器自耦變壓器KNNIIKNNUU112212121ABP1u2u1i2iLR1N2N10.2.3 10.2.3 特殊用途變壓器特殊用途變壓器 使用時，改變滑動端的位置，便可得到不同的使用時，改變滑動端的位置，便可得到不同的輸出電壓。實驗室中用的調(diào)壓器就是根據(jù)此原理輸出電壓。實驗室中用的調(diào)壓器就是根據(jù)此原理制作的。制作的。注意：原、副邊千萬不能對調(diào)使用，注意：原、副邊千萬不能對調(diào)使用，以以防變壓器損壞。因為防變壓器損壞。因為N變小時，磁通增大，電流變小時，

9、磁通增大，電流會迅速增加。會迅速增加。VR N1（匝數(shù)多（匝數(shù)多）保險絲保險絲 N2（匝數(shù)少（匝數(shù)少）u（被測電壓）（被測電壓）電壓表電壓表被測電壓被測電壓=電壓表讀數(shù)電壓表讀數(shù) N1/N22 2 電壓互感器：電壓互感器：1. 副邊不能短路，以防產(chǎn)生過流；副邊不能短路，以防產(chǎn)生過流；2. 鐵心、低壓繞組的一端接地，以防在絕鐵心、低壓繞組的一端接地，以防在絕緣損壞時，在副邊出現(xiàn)高壓。緣損壞時，在副邊出現(xiàn)高壓。使用注意：使用注意：用低量程的電流表測量大電流用低量程的電流表測量大電流3 3 電流互感器電流互感器（被測電流）（被測電流）N1（匝數(shù)少（匝數(shù)少）N2（匝數(shù)多（匝數(shù)多）ARi1i2被測電流被測電流=電流表讀數(shù)電流表讀數(shù) N2/N1電流表電流表1. 副邊不能開路，以防產(chǎn)生高電壓；副邊不能開路，以防產(chǎn)生高電壓；2. 鐵心、低壓繞組的一端接地，以防在絕緣鐵心、低壓繞組的一端接地，以防在絕緣損壞時，在副邊出現(xiàn)過壓。損壞時，在副邊出現(xiàn)過壓。使用注意事項：使用注意事項：鉗形電流表鉗形電流表4、電焊變壓器、電焊變壓器 接入電源后，可得到較低的電壓（空載時約接入電源后，可得到較低的電壓（空載時約70V）和）和幾十甚至幾百安培電流。當(dāng)焊條與焊件接觸時，電幾十