電工學第04章

1、第第4章章 變壓器變壓器本章講授學時本章講授學時: 2: 2學時學時變壓器變壓器是一種利用磁路傳遞電能是一種利用磁路傳遞電能的設備。也就是說，變壓器是通過電的設備。也就是說，變壓器是通過電磁感應關系或利用互感作用，從一個磁感應關系或利用互感作用，從一個電路向另一個電路傳遞能量或傳輸訊電路向另一個電路傳遞能量或傳輸訊號的一種電器。號的一種電器。變壓器主要應用在下列幾方面：變壓器主要應用在下列幾方面： 電力系統(tǒng)中電力系統(tǒng)中 電子線路中電子線路中 電源適配器電源適配器 專用變壓器專用變壓器電力電力變壓器變壓器低頻低頻變壓器變壓器高頻高頻變壓器變壓器貼片貼片變壓器變壓器電源電源變壓器變壓器電源適配器電

2、源適配器自耦變壓器自耦變壓器電壓互感器電壓互感器電流互感器電流互感器電能表變壓器電能表變壓器變壓器的分類三相變壓器三相變壓器單相變壓器單相變壓器按相數(shù)分類按相數(shù)分類按用途分類按用途分類電子變壓器：在電子線路中傳輸電能或傳遞信號電子變壓器：在電子線路中傳輸電能或傳遞信號電力變壓器：在電力系統(tǒng)中傳輸電能電力變壓器：在電力系統(tǒng)中傳輸電能 電爐變壓器電爐變壓器：給電爐如：給電爐如(煉鋼爐煉鋼爐)供電供電 電焊變壓器電焊變壓器：給電焊機供電：給電焊機供電專用變壓器專用變壓器 整流變壓器整流變壓器：給直流電力機車供電：給直流電力機車供電 儀用變壓器儀用變壓器：用于測量設備：用于測量設備 殼式變壓器殼式變壓

3、器心式變壓器心式變壓器按鐵心形式按鐵心形式油浸式變壓器油浸式變壓器干式變壓器干式變壓器按冷卻方式按冷卻方式本章主要內(nèi)容l磁路的基本概念磁路的基本概念l變壓器的結構和工作原理變壓器的結構和工作原理l變壓器的銘牌數(shù)據(jù)變壓器的銘牌數(shù)據(jù)l三相變壓器三相變壓器l特殊變壓器特殊變壓器 在很多電工設備（像變壓器、電機、電磁鐵電在很多電工設備（像變壓器、電機、電磁鐵電工測量儀器等）中，不僅有電路的問題，同時還有工測量儀器等）中，不僅有電路的問題，同時還有磁路的問題。只有同時掌握了電路和磁路的基本理磁路的問題。只有同時掌握了電路和磁路的基本理論，才能對以上電工設備進行全面分析。論，才能對以上電工設備進行全面分析

4、。 本章結合磁路的分析，討論變壓器的工作原理，本章結合磁路的分析，討論變壓器的工作原理，作為應用實例。作為應用實例。 磁路和電路往往是相關的，因此在這里要研究磁路和電路往往是相關的，因此在這里要研究磁路和電路的關系以及磁和電的關系。磁路和電路的關系以及磁和電的關系。 HB IlH dlINH 或或H/m10470 HBmHmsmAsVmAmWb /2位的單0r 0BB HH0 單相變壓器單相變壓器1u2u1i2i+變壓器的基本結構變壓器的磁路變壓器的磁路由高導磁硅鋼片疊成由高導磁硅鋼片疊成厚厚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 繞組即套在鐵心

5、上的線圈，是變壓器的繞組即套在鐵心上的線圈，是變壓器的電路部分，由絕緣扁銅線或圓導線繞成。電路部分，由絕緣扁銅線或圓導線繞成。變壓器的基本結構繞組繞組 是變壓器導磁是變壓器導磁的主磁路。又是器的主磁路。又是器身的機械骨架。身的機械骨架。鐵心鐵心單相變壓器單相變壓器1u2u1i2i+變壓器的工作原理一次一次繞組繞組N1二次二次繞組繞組N2鐵心鐵心(1) 空載運行情況空載運行情況一次側接交流電源，一次側接交流電源，二次側開路。二次側開路。0i02i1u+20u+2e+1e+1e+ 11N2N 1u dd11tNe i0 ( i0N1) 1 dd011tiLe tNedd 22 空載時，空載時，鐵心

6、中主鐵心中主磁通磁通 是是由一次繞由一次繞組磁動勢組磁動勢產(chǎn)生的。產(chǎn)生的。(2) 帶負載運行情況帶負載運行情況一次側接交流電源，一次側接交流電源，二次側二次側。1u+1e+1e+ 11N2N 1u dd11tNe 1 dd111tiLe tNedd 22 i1 ( i1N1) i1i2 ( i2N2) 2有載時，鐵心有載時，鐵心中主磁通中主磁通 是是由一次、二次由一次、二次繞組磁動勢共繞組磁動勢共同產(chǎn)生的合成同產(chǎn)生的合成磁通。磁通。 2i2+e2+e 2+u2 dd2tiLe22 t)sin(tNtNm111 dddde tN cosm1 )90t(sinm1 E1m144.4NfE 2221

7、11mmfNEE )90t(sinm22 Ee2m244. 4NfE t, sinm 根據(jù)根據(jù)KVL：1111111111jEIXIREEIRU 變壓器一次側等效電路如圖變壓器一次側等效電路如圖1m1111444Nf.EUEU 由于電阻由于電阻 R1 和感抗和感抗 (或漏磁通或漏磁通)較小，其兩端較小，其兩端的電壓也較小，與主磁電動勢的電壓也較小，與主磁電動勢 E 比較可忽略不計，比較可忽略不計，則則1E1R1I1U1E+一次側一次側一次側一次側KNNEEUU 2121201根據(jù)根據(jù)KVL：2m220224440Nf.EUU,I 結論：改變匝數(shù)比，就能改變輸出電壓。結論：改變匝數(shù)比，就能改變輸

8、出電壓。222222222jUIXIRUEIRE 22U+1u+1e+1e+1N2N+2222ZUIZ 1m11 44 4 Nf.EU m10 Nim2211 NiNi+|Z|2i1u2e1i1e1N2N+2u一般情況下：一般情況下：I0 (23)%I1N 很小可很小可忽忽略。略。2211 NiNi 所所以以或或2211NINI 2211NINI 所所以以KNNII11221 結論：一次、二次側電流與匝數(shù)成反比。結論：一次、二次側電流與匝數(shù)成反比?；颍夯颍?21011NiNiNi 22Ni102211NiNiNi 空載磁勢空載磁勢有載磁勢有載磁勢22IUZ 11IUZ ZKIUKKIKUIUZ

9、22222211 ZKZ2 結論：結論： 變壓器一次側的等效阻抗模，為二次變壓器一次側的等效阻抗模，為二次側所帶負載的阻抗模的側所帶負載的阻抗模的K 2 倍。倍。 1U2U1I2IZ+1U1IZ +：108800L21 LRRNNK如圖，交流信號源的電動如圖，交流信號源的電動勢勢E= 120V，內(nèi)阻，內(nèi)阻 R 0=800 ，負載為揚聲器，其等效電阻為負載為揚聲器，其等效電阻為RL=8 。要求。要求: (1)當當RL折算到折算到原邊的等效電阻原邊的等效電阻 時，時，求變壓器的匝數(shù)比和信號源輸求變壓器的匝數(shù)比和信號源輸出的功率；（出的功率；（2）當將負載直）當將負載直接與信號源聯(lián)接時接與信號源聯(lián)接

10、時,信號源輸信號源輸出多大功率？出多大功率？0LRR I1N2U2IR0+2NRLE信號源信號源+R0ERLI W548008008001202L2L0.RRREP 0LRR W1760888001202L2L0.RRREP （2，為：為：變壓器的銘牌數(shù)據(jù) 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 一次側輸入功率：一次側輸入功率： cos222IUP 輸出功率：輸出功率： 變壓器運行時變壓器運行時的功率取決于的功率取決于負載的性質負載的性質FeCu2212PPPPPP

11、 三相電壓的變換高壓繞組：高壓繞組：U2、 V2 、W2 : 尾端尾端U1、 V1 、W1 : 首端首端低壓繞組：低壓繞組：u1、v1 、w1: 首端首端u2、v2 、w2: 尾端尾端/000YYYYYYYY、：高壓繞組接法高壓繞組接法低壓繞組接法低壓繞組接法:YY0/三相配電變壓器三相配電變壓器: Y/動力供電系統(tǒng)（井下照明）動力供電系統(tǒng)（井下照明）: Y0/U1U2u1u2V1V2v1v2W1W2w1w2KUUUUUU 2P1P2P1P2133U131U1U+V2W3K31UKUU12 w1+v1u1KUUUUUU3332P1P2P1P21 U1311PUU 1UKUUU312P2 +V1W1u1v1w1KNNII