電工學(xué)第5章

1、第第5 5章章 變壓器變壓器5.1 磁路磁路5.2 鐵心線圈電路鐵心線圈電路5.3 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu)5.4 變壓器的工作原理變壓器的工作原理5.5 自耦變壓器和三繞組變壓器自耦變壓器和三繞組變壓器5.6 三相電壓的變換三相電壓的變換5.7 繞組的極性繞組的極性分析與思考分析與思考教學(xué)基本要求教學(xué)基本要求練習(xí)題練習(xí)題5.1 磁磁 路路(一一) 磁場(chǎng)的基本物理量磁場(chǎng)的基本物理量電流電流 磁場(chǎng)磁場(chǎng)用磁場(chǎng)線描述用磁場(chǎng)線描述磁通磁通:A 與磁場(chǎng)線垂直的某面積（與磁場(chǎng)線垂直的某面積（m m2 ) )AB =（T） 通過(guò)磁場(chǎng)中某一面積的磁場(chǎng)線的總數(shù)。通過(guò)磁場(chǎng)中某一面積的磁場(chǎng)線的總數(shù)。單位：?jiǎn)?/p>

2、位：Wb。 (1) 磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度 B B：矢量。：矢量。其數(shù)值其數(shù)值 B 表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，其方向表示磁場(chǎng)的方向。其方向表示磁場(chǎng)的方向。在均勻磁場(chǎng)中：在均勻磁場(chǎng)中： 磁通密度磁通密度下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回回H ：矢量。矢量。0= 4107 H / mBH=方向與方向與B 的方向相同。的方向相同。單位：?jiǎn)挝唬篈/m。 磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率： 真空中的磁導(dǎo)率真空中的磁導(dǎo)率:(2) 磁場(chǎng)強(qiáng)度磁場(chǎng)強(qiáng)度 HH 的大?。旱拇笮。褐慌c產(chǎn)生該磁場(chǎng)的電流大小成正只與產(chǎn)生該磁場(chǎng)的電流大小成正比，與介質(zhì)的性質(zhì)無(wú)關(guān)。比，與介質(zhì)的性質(zhì)無(wú)關(guān)。B 的大?。旱拇?/p>

3、?。翰粌H與產(chǎn)生該磁場(chǎng)的電流大小有關(guān)，不僅與產(chǎn)生該磁場(chǎng)的電流大小有關(guān)，還與介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。還與介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。（H / m）返返 回回下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)第第 5 章章 變壓器變壓器(二二) 物質(zhì)的磁性能物質(zhì)的磁性能 非磁性物質(zhì)（非鐵磁物質(zhì)）非磁性物質(zhì)（非鐵磁物質(zhì)）0 順磁物質(zhì)、順磁物質(zhì)、 磁性物質(zhì)（非鐵磁物質(zhì)）磁性物質(zhì)（非鐵磁物質(zhì)）(1) 高導(dǎo)磁性高導(dǎo)磁性0 鑄鋼：鑄鋼： 10000 硅鋼片：硅鋼片： (6000 7000)0反磁物質(zhì)。反磁物質(zhì)。圖圖5.1.1 磁磁 路路返返 回回下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)第第 5 章章 變壓器變壓器BH0圖圖5.1.2 初始磁化曲線

4、初始磁化曲線(2) 磁飽和性磁飽和性 不是常數(shù)不是常數(shù)(3) 磁滯性磁滯性BH0HmBr剩磁剩磁HC矯頑矯頑磁力磁力HmBrHC圖圖5.1.3 磁滯回線磁滯回線BH0圖圖5.1.4 基本磁化曲線基本磁化曲線返返 回回下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)第第 5 章章 變壓器變壓器硬磁物質(zhì)硬磁物質(zhì): 磁性物質(zhì)的分類(lèi)：磁性物質(zhì)的分類(lèi)：Br大、大、HC大大軟磁物質(zhì)：軟磁物質(zhì)：Br小、小、HC小小矩磁物質(zhì)：矩磁物質(zhì)：Br大、大、HC小小返返 回回下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)第第 5 章章 變壓器變壓器(三三) 磁路歐姆定律磁路歐姆定律用于定性分析磁路。用于定性分析磁路。BC =ACB0 =A0

5、HC = BCCC AC=H0 = B000 A0=返返 回回下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)第第 5 章章 變壓器變壓器全電流定律全電流定律:HH dl l = I左邊左邊=HH dl l = =H dl = HC lC + H 0 l0lCC AC=( + l 00 A0)Rm = Rmc + Rm0令：令：Rmc =lCC ACl 00 A0Rm0 = +lCC ACl 00 A0 鐵心的磁阻鐵心的磁阻 空氣隙的磁阻空氣隙的磁阻磁路的磁阻：磁路的磁阻：返返 回回下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)第第 5 章章 變壓器變壓器右邊右邊= I = N I 磁路的磁通勢(shì)磁路的磁通勢(shì)因此：因

6、此： =N IRmRm = N I 磁路歐姆定律磁路歐姆定律C 0 Rm0 Rmc N I一定時(shí)，一定時(shí)，因因Rm0的存在，使的存在，使大大減小。大大減小。若要保持一定的若要保持一定的，則需要大大增加，則需要大大增加N I。返返 回回下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)第第 5 章章 變壓器變壓器5.2 鐵心線圈電路鐵心線圈電路(一一) 直流直流鐵心線圈電路鐵心線圈電路電壓與電流的關(guān)系電壓與電流的關(guān)系: :URI =線圈消耗的功率：線圈消耗的功率：P = U I = R I 2上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回回(二二) 交流交流鐵心線圈電路鐵

7、心線圈電路勵(lì)磁：勵(lì)磁：u i N i eleldd t=Ndl d t=Nd id t=Ll(1) (1) 電壓與電流關(guān)系電壓與電流關(guān)系設(shè)設(shè): : = =m sint則則: e =Nm cost =Nmsin(t90o) Em= Nm = 2f Nm上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回回E = 4.44 f Nm漏磁通磁路對(duì)應(yīng)的電感：漏磁通磁路對(duì)應(yīng)的電感：NliLl =漏電感（漏電抗）：漏電感（漏電抗）： X = Ll = 2f LlU = URElE=E + jLlI + RI=E + (R + jLl) I =E + Z I漏阻抗漏阻抗E =

8、j4.44 f Nmielel+u上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回回U =E 忽略漏阻抗，有：忽略漏阻抗，有：U4.44 f Nm=則：則：當(dāng)：當(dāng)： U 、f 一定時(shí)，一定時(shí)，m 基本不變?；静蛔儭?2) 功率功率:視在功率視在功率: S = U I無(wú)功功率無(wú)功功率: Q = S sin 有功功率有功功率: P = S cos = PCu + PFe銅損銅損鐵損鐵損= RI2 +( Ph + Pe )磁滯損耗磁滯損耗渦流損耗渦流損耗上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回回(a) 磁滯損耗磁滯損耗

9、Ph ：(b) 渦流損耗渦流損耗Pe ： 銅損耗使線圈發(fā)熱，銅損耗使線圈發(fā)熱， 鐵損耗使鐵心發(fā)熱。鐵損耗使鐵心發(fā)熱。 減小鐵損耗的方法：減小鐵損耗的方法： 使用軟磁材料減小使用軟磁材料減小Ph ； 增大鐵心的電阻率，增大鐵心的電阻率， 減小渦流及其損耗減小渦流及其損耗 ；用很薄的硅鋼片疊成鐵心，用很薄的硅鋼片疊成鐵心， 減小渦流及其損耗減小渦流及其損耗 。上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)第第 5 章章 變壓器變壓器0.35mm0.30mm0.27mm0.22mm圖圖5.2.1 渦流損耗渦流損耗(a) (b) 返返 回回例例5.2.1 一個(gè)鐵心線圈，加上一個(gè)鐵心線圈，加上12V直

10、流電壓時(shí)，直流電壓時(shí)，電流為電流為1A；加上；加上110V交流時(shí)，電流為交流時(shí)，電流為2A，消耗，消耗的功率為的功率為88W。求后一種情況線圈的銅損耗、。求后一種情況線圈的銅損耗、鐵損耗和功率因數(shù)。鐵損耗和功率因數(shù)。解：解：(1) 線圈施加直流電壓時(shí)：線圈施加直流電壓時(shí)： UIR = 121=12(2) 線圈施加交流電壓時(shí)：線圈施加交流電壓時(shí)： PCu = RI2=1222 W =48 WPFe = PPCu=(8848) W =48W PU Icos = 881102= 0.4上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回回5.3 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器

11、的基本結(jié)構(gòu)(一一) 變壓器的用途變壓器的用途 變壓器是一種利用電磁感應(yīng)作用來(lái)改變交流變壓器是一種利用電磁感應(yīng)作用來(lái)改變交流電能的電壓和電流等級(jí)的電氣設(shè)備。電能的電壓和電流等級(jí)的電氣設(shè)備。 在電力系統(tǒng)中：在電力系統(tǒng)中：110kV、220kV330kV、500kV電能電能負(fù)荷負(fù)荷升升壓壓變變壓壓器器遠(yuǎn)遠(yuǎn) 距距 離離 輸輸 電電降降壓壓變變壓壓器器10kV10kV6kV380V220V上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回回 輸電距離、輸電功率與輸電電壓的關(guān)系輸電距離、輸電功率與輸電電壓的關(guān)系: :輸電電壓輸電電壓 輸電功率輸電功率 輸電距離輸電距離 1

12、10kV 5104 kW 50 150km 220kV (20 30)104 kW 200 400km 500kV 100104 kW 500km 在電子線路和自動(dòng)控制系統(tǒng)中，變壓器起著在電子線路和自動(dòng)控制系統(tǒng)中，變壓器起著信號(hào)傳遞、阻抗變換以及信號(hào)隔離等作用。信號(hào)傳遞、阻抗變換以及信號(hào)隔離等作用。上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回回(二二) 變壓器的基本結(jié)構(gòu)：變壓器的基本結(jié)構(gòu)：(1) 鐵心鐵心: 用硅鋼片疊成；用硅鋼片疊成；分鐵心柱和鐵軛兩部分。分鐵心柱和鐵軛兩部分。(2) 繞組（線圈）：繞組（線圈）： 接電源的繞組接電源的繞組 一次繞組，一

13、次繞組， 接負(fù)載的繞組接負(fù)載的繞組 二次繞組；二次繞組；或或 工作電壓高的繞組工作電壓高的繞組 高壓繞組，高壓繞組， 工作電壓低的繞組工作電壓低的繞組 低壓繞組。低壓繞組。(3) 其他其他: 油箱、油、油枕、散熱器、保護(hù)設(shè)備等。油箱、油、油枕、散熱器、保護(hù)設(shè)備等。上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回回 變壓器常用的結(jié)構(gòu)型式有兩種：變壓器常用的結(jié)構(gòu)型式有兩種：心式變壓器心式變壓器殼式變壓器殼式變壓器上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)第第 5 章章 變

14、壓器變壓器返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)第第 5 章章 變壓器變壓器5.4 變壓器的工作原理變壓器的工作原理返返 回回E1 =j4.44 f N1m=E1 + Z1 I1U1 =E1 + (R1 + j X1) I1E2 =j4.44 f N2m=E2Z2 I2U2 = E2(R2 + j X2) I2 一次繞組的參數(shù)：一次繞組的參數(shù)： R1(電阻電阻)、X1(漏電抗漏電抗)、 Z1 (漏阻抗漏阻抗)。= ZLI2 二次繞組的參數(shù)：二次繞組的參數(shù)： R2(電阻電阻)、 X2(漏電抗漏電抗)、 Z3 (漏阻抗漏阻抗)。上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)第

15、第 5 章章 變壓器變壓器返返 回回U1=Z1I1E1(一一) 電壓變換：電壓變換：U2= E2 Z2I2E1E2電壓比電壓比: : = N1N2 E1E2k =變壓器空載時(shí)變壓器空載時(shí): I2 = 0，I1 = I010% I1N U2 = U20 = E2，U1E1 U1U2= N1N2= k上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回回 一般取一般取高壓繞組的電壓與低壓繞組的電高壓繞組的電壓與低壓繞組的電 壓之比，壓之比， 規(guī)定規(guī)定: : 當(dāng)當(dāng) U1 = U1N 時(shí)時(shí), U1N U2N即：即：k1U20 = U2N 如銘牌上標(biāo)注如銘牌上標(biāo)注:電壓電

16、壓 10000 / 230V上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回回變壓器的外特性變壓器的外特性:U2= E2 Z2I2當(dāng)當(dāng)U1=U1N, 2=cos 2不變時(shí)不變時(shí):U2 = f ( I2) U2 I20U2N2=12= 0.8(感性感性)2= 0.8(容性容性)圖圖5.4.4 變壓器的外特性變壓器的外特性U =U2NU2U2N100%電壓調(diào)整率電壓調(diào)整率:U = 2 3%上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回回 某單相變壓器的額定電壓為某單相變壓器的額定電壓為10000/230V，接在接在10000

17、V的交流電源上向一電感性負(fù)載供電，的交流電源上向一電感性負(fù)載供電，電壓調(diào)整率為電壓調(diào)整率為0.03，。求變壓器的電壓比及空載，。求變壓器的電壓比及空載和滿載時(shí)的二次側(cè)電壓。和滿載時(shí)的二次側(cè)電壓。解：解：例例5.4.1電壓比：電壓比： U1NU2Nk = 10000230= 43.5空載電壓：空載電壓：=230V滿載電壓滿載電壓:=230(10.03) V = 223VU20 = U2N U2 = U2N (1U ) PCu上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回回(二二) 電流變換電流變換N1i1N2i2U1N E1 = 4.44 f N1mN1i0

18、 U1N4.44 f N1m 磁通勢(shì)平衡方程：磁通勢(shì)平衡方程： N1I1 + N2I2 = N1I0 忽略忽略I0，則：，則：I1 = N2N1 I2 N1I1 + N2I2 = 0 I1I2 N2N1= 1k=上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回回 上例中的變壓器，當(dāng)上例中的變壓器，當(dāng)|ZL |=0.966時(shí)，時(shí)，變壓器正好滿載。求該變壓器的電流。變壓器正好滿載。求該變壓器的電流。解：解：例例5.4.2 U2|ZL |I2 = 2230.966= 224A= 5.15A I2kI1 =上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)第第 5 章

19、章 變壓器變壓器返返 回回(三三) 阻抗變換作用阻抗變換作用U1U2I1I2|ZL|忽略忽略Z1、Z2 、 I0 ： = U1U2I2I1 = N1N2= k|ZL| =U1I1 = kU2I2/ kU2I2= k2= k2 | ZL | 等等 效效U1I1k2|ZL|圖圖5.4.4 變壓器的阻抗變換變壓器的阻抗變換上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回回 一只電阻為一只電阻為 8的揚(yáng)聲器（喇叭），需要的揚(yáng)聲器（喇叭），需要把電阻提高到把電阻提高到 800才可以接入半導(dǎo)體收音機(jī)的輸才可以接入半導(dǎo)體收音機(jī)的輸出端。問(wèn)：應(yīng)該利用電壓比為多大的變壓器才能

20、出端。問(wèn)：應(yīng)該利用電壓比為多大的變壓器才能實(shí)現(xiàn)這一阻抗匹配。實(shí)現(xiàn)這一阻抗匹配。解：解：例例5.4.3 = 10R = k2 RL RLRk = 8008上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回回(四四) 變壓器的功率關(guān)系變壓器的功率關(guān)系一次繞組的視在功率一次繞組的視在功率： S1 = U1I1二次繞組的視在功率二次繞組的視在功率： S2 = U2I2變壓器的額定容量變壓器的額定容量：SN = U2NI2N = U1NI1N輸入功率：輸入功率：P1 = U1I1cos 1輸出功率：輸出功率：P2 = U2I2cos 2變壓器的損耗變壓器的損耗：P =

21、P1 P2= PCu + PFe銅損耗：銅損耗：PCu = R1I12 + R2I22可變損耗可變損耗上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回回不變損耗不變損耗PFe = Ph+Pe鐵損耗：鐵損耗：P1P2=100%效率效率: : 電力變壓器電力變壓器: : 當(dāng)當(dāng) I2=( (60% % 80% %) )I2N時(shí)，時(shí)， = max 小型電力變壓器小型電力變壓器: : = 80% % 90% % 大型電力變壓器大型電力變壓器: : = 98% % 99% %上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回回 一變壓器

22、容量為一變壓器容量為10kVA，鐵耗為，鐵耗為300W，滿載時(shí)的銅耗為滿載時(shí)的銅耗為400W。求該變壓器在滿載時(shí)向。求該變壓器在滿載時(shí)向功率因數(shù)為功率因數(shù)為 0.8 的負(fù)載供電時(shí)輸入和輸出的有功的負(fù)載供電時(shí)輸入和輸出的有功功率及效率。功率及效率。解：解：例例5.4.4忽略電壓變化率，則忽略電壓變化率，則P2 = SN cos 2= 101030.8 W = 8 kWP = PCu + PFe= (300 + 400) W = 0.7 kWP1 = P2 + P = (8 + 0.7) kW = 8.7 kWP1P2=100%88.7=100% = 92 %上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下

23、一頁(yè)下一頁(yè)第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回回*5.5 自耦變壓器和三繞組變壓器自耦變壓器和三繞組變壓器(一一) 自耦變壓器自耦變壓器(1) 自耦變壓器的結(jié)構(gòu)自耦變壓器的結(jié)構(gòu) 只有一個(gè)繞組。只有一個(gè)繞組。RLI1+E1+E2N1N2I2圖圖5.5.2 自耦變壓器自耦變壓器+U1 U2 +(2) 自耦變壓器的工作原理自耦變壓器的工作原理 U1 U2 E1 E2= N1 N2= k上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回回(二二) 三繞組三繞組變壓器變壓器(1) 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 有三個(gè)繞組。有三個(gè)繞組。(2) 各繞組間的電壓關(guān)系：各繞組間的電壓關(guān)系：=

24、k12 U1 U2= N1 N2= k13 U1 U3= N1 N3= k23 U2 U3= N2 N3上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回回(3) 各繞組間的電流關(guān)系：各繞組間的電流關(guān)系：N1I1 + N2I2 + N3I3 = N1I0 在滿載或接近滿載時(shí)，在滿載或接近滿載時(shí)，I0可忽略不計(jì)，可忽略不計(jì)，N1I1 + N2I2 + N3I3 = 0 (4) 容量：容量： SN = U1NI1N 工作時(shí)應(yīng)當(dāng)保證各個(gè)繞組的視在功率不超過(guò)工作時(shí)應(yīng)當(dāng)保證各個(gè)繞組的視在功率不超過(guò) 其繞組容量。其繞組容量。上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)

25、第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回回(2) 三相繞組的聯(lián)結(jié)方式：三相繞組的聯(lián)結(jié)方式：GB: Y,yn Y,d YN,d Y,y YN,y5.6 三相電壓的變換三相電壓的變換(1) 三相電壓變換的方式：三相電壓變換的方式： 采用三臺(tái)單相變壓器、采用三臺(tái)單相變壓器、三相心式變壓器。三相心式變壓器。常用的三種常用的三種上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回回 某三相變壓器某三相變壓器SN=10kVA，U1N/U2N=10000/400 V，Y/D聯(lián)結(jié)，向聯(lián)結(jié)，向2=cos 2 =0.9的的感性負(fù)載供電，滿載時(shí)二次繞組的電壓為感性負(fù)載供電，滿載時(shí)二次繞組

26、的電壓為380V。求：求：(1) 滿載時(shí)一、二次繞組的線電流、相電流；滿載時(shí)一、二次繞組的線電流、相電流； (2) 輸出的有功功率。輸出的有功功率。解：解：例例5.6.1(1)= 2.9 AI1N =SN3 U1N 501033 10000=I2N =SN3 U2N 501033 400= 72.2 AI1p = I1N = 2.9 AI2p = I2N3 I2N3 = 41.7 A上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回回(2)P2 =3 U2 I2 cos 2 =3 38072.20.9W= 42.8 kW上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一

27、頁(yè)下一頁(yè)第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回回5.7 繞組的極性繞組的極性U1U2u1u2U1與與u1是是同極性端同極性端(同名端同名端)U1與與u2是是異極性端異極性端(異名端異名端)(a) 繞向相同繞向相同U1U2u1u2U1與與u2 是是同極性端同極性端(同名端同名端)U1與與u1 是是異極性端異極性端(異名端異名端)(b) 繞向相反繞向相反圖圖5.7.1 繞組的極性繞組的極性上一節(jié)上一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回回圖圖5.7.1 繞組極性的標(biāo)注方法繞組極性的標(biāo)注方法U1U2u1u2U1U2u1u2(a) 繞相相同繞相相同(b) 繞相相反繞相相反上一節(jié)上

28、一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回回第第 5 章章 變壓器變壓器繞組的連接方式繞組的連接方式: : 繞組的額定電壓為繞組的額定電壓為110V(a) 當(dāng)電源電壓為當(dāng)電源電壓為220V時(shí)：時(shí)：110V110V+220V(a) 繞組的串聯(lián)繞組的串聯(lián)(b) 當(dāng)電源電壓為當(dāng)電源電壓為110V時(shí)：時(shí)：110V110V+110V(b) 繞組的并聯(lián)繞組的并聯(lián)上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回極性的判斷方法極性的判斷方法1 1交流法交流法: :步驟：步驟：上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回回極性的

29、判斷方法極性的判斷方法2 2 直流法直流法: :步驟：步驟：上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回回教教 學(xué)學(xué) 基基 本本 要要 求求 1. 了解物質(zhì)的磁性能，理解磁路歐姆定律；了解物質(zhì)的磁性能，理解磁路歐姆定律； 2. 了解鐵心線圈電路中的電壓與電流的關(guān)系及功率和損耗了解鐵心線圈電路中的電壓與電流的關(guān)系及功率和損耗 問(wèn)題；問(wèn)題； 3. 了解變壓器的基本結(jié)構(gòu)，理解變壓器的電壓變換、電流了解變壓器的基本結(jié)構(gòu)，理解變壓器的電壓變換、電流 變換和阻抗變換作用以及變壓器的功率和損耗；變換和阻抗變換作用以及變壓器的功率和損耗； 4. 理解單相和三相變壓器的額

30、定值；理解單相和三相變壓器的額定值；*5. 了解自耦變壓器和三繞組變壓器的特點(diǎn)和使用；了解自耦變壓器和三繞組變壓器的特點(diǎn)和使用； 6. 了解三相電壓的變換方法；了解三相電壓的變換方法； 7. 了解繞組同極性端了解繞組同極性端(同名端同名端) 和異極性端和異極性端(異名端異名端)的含義。的含義。第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回回分析與思考分析與思考 5.1.(2) 恒定恒定(直流直流)電流通過(guò)電路時(shí)會(huì)在電阻中產(chǎn)生電流通過(guò)電路時(shí)會(huì)在電阻中產(chǎn)生功率損耗，恒定磁通通過(guò)磁路時(shí)會(huì)不會(huì)產(chǎn)生功率損耗？功率損耗，恒定磁通通過(guò)磁路時(shí)會(huì)不會(huì)產(chǎn)生功率損耗？ 5.2.(1) 額定電壓一定的交流鐵心線圈能否施加大小相

31、同額定電壓一定的交流鐵心線圈能否施加大小相同的直流電壓？的直流電壓？ 5.2.(2) 教材中圖教材中圖 5.2.1 所示交流鐵心線圈，電壓的有所示交流鐵心線圈，電壓的有效值不變，而將鐵心的平均長(zhǎng)度增加一倍。試問(wèn)鐵心中的效值不變，而將鐵心的平均長(zhǎng)度增加一倍。試問(wèn)鐵心中的主磁通最大值主磁通最大值m 是否變化（分析時(shí)可忽略線圈的漏阻是否變化（分析時(shí)可忽略線圈的漏阻抗）？抗）？ 5.1.(1) 磁路的結(jié)構(gòu)一定，磁路的磁阻是否一定即磁磁路的結(jié)構(gòu)一定，磁路的磁阻是否一定即磁路的磁阻是否是線性的？路的磁阻是否是線性的？第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回回下一頁(yè)下一頁(yè) 5.4.(1) 在求變壓器的電壓比時(shí)，

32、為什么一般都用空在求變壓器的電壓比時(shí)，為什么一般都用空載時(shí)一、二次繞組電壓之比來(lái)計(jì)算？載時(shí)一、二次繞組電壓之比來(lái)計(jì)算？ 5.4.(2) 為什么說(shuō)變壓器一、二次繞組電流與匝數(shù)成為什么說(shuō)變壓器一、二次繞組電流與匝數(shù)成反比，只有在滿載和接近滿載時(shí)才成立？空載時(shí)為什么反比，只有在滿載和接近滿載時(shí)才成立？空載時(shí)為什么不成立？不成立？ 5.4.(3) 滿載時(shí)變壓器的電流等于額定電流，這是的滿載時(shí)變壓器的電流等于額定電流，這是的二次側(cè)電壓是否也等于額定電壓？二次側(cè)電壓是否也等于額定電壓？ 5.4.(4) 阻抗變換的公式即式（阻抗變換的公式即式（5.4.11）是在忽略什么）是在忽略什么因素的條件下得到的？因素

33、的條件下得到的？ 5.2.(3) 兩個(gè)匝數(shù)相同（兩個(gè)匝數(shù)相同（N1=N2 ）的鐵心線圈分別接）的鐵心線圈分別接到電壓相等（到電壓相等（U1=U2）而頻率不同（）而頻率不同（f1f2）的兩個(gè)交流電）的兩個(gè)交流電源上時(shí)，試分析兩個(gè)線圈中的主磁通源上時(shí)，試分析兩個(gè)線圈中的主磁通1m 和和2m 的相對(duì)大的相對(duì)大?。ǚ治鰰r(shí)可忽略線圈的漏阻抗）。?。ǚ治鰰r(shí)可忽略線圈的漏阻抗）。第第 5 章章 變壓器變壓器上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回 5.5.(1) 上述三繞組變壓器，若中壓繞組不接負(fù)載，僅上述三繞組變壓器，若中壓繞組不接負(fù)載，僅由低壓繞組向外供電，輸出視在功率可否超過(guò)其繞組容量由低壓繞組向外供電，輸

34、出視在功率可否超過(guò)其繞組容量50VA？為什么？為什么？ 5.5.(2) 上述三繞組變壓器，若中、低壓繞組的視在功上述三繞組變壓器，若中、低壓繞組的視在功率分別為率分別為80VA 和和 40V A，都未超過(guò)各自的繞組容量，這，都未超過(guò)各自的繞組容量，這種情況是否可以？為什么？種情況是否可以？為什么？ 5.4.(5) 例例5.4.4 中的變壓器，當(dāng)負(fù)載變化使得變壓器中的變壓器，當(dāng)負(fù)載變化使得變壓器的電流為額定電流的的電流為額定電流的0.8倍時(shí)，其鐵損耗倍時(shí)，其鐵損耗PFe 和銅損耗和銅損耗PCu 應(yīng)為下述幾種情況總的哪一種？應(yīng)為下述幾種情況總的哪一種？ (a)PFe和和PCu均不變；均不變； (b

35、) PFe= 3000.8W、PCu= 400 0.8W ；(c) PFe= 3000.8W、PCu 不變；不變； (d) PFe 不變不變、PCu= 400W0.82W ；(e) pFe不變不變、pCu= 4000.8W 。第第 5 章章 變壓器變壓器上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回 5.7.(1) 為了判斷圖為了判斷圖5.7.3 所示變壓器實(shí)物中一次側(cè)兩個(gè)所示變壓器實(shí)物中一次側(cè)兩個(gè)線圈的極性，可以將這兩個(gè)線圈的任意兩端串聯(lián)后，在二線圈的極性，可以將這兩個(gè)線圈的任意兩端串聯(lián)后，在二次側(cè)加一個(gè)不超過(guò)其額定值的電壓，如果測(cè)得一次側(cè)兩串次側(cè)加一個(gè)不超過(guò)其額定值的電壓，如果測(cè)得一次側(cè)兩串聯(lián)線圈的總

36、電壓為兩個(gè)線圈電壓之和，則說(shuō)明現(xiàn)在是異極聯(lián)線圈的總電壓為兩個(gè)線圈電壓之和，則說(shuō)明現(xiàn)在是異極性端串聯(lián)；如果測(cè)得的總電壓為兩個(gè)線圈電壓之差，則說(shuō)性端串聯(lián)；如果測(cè)得的總電壓為兩個(gè)線圈電壓之差，則說(shuō)明是同極性端串聯(lián)。試說(shuō)明此方法的原理。明是同極性端串聯(lián)。試說(shuō)明此方法的原理。 5.6.(1) 三相變壓器一、二次繞組的匝數(shù)比為三相變壓器一、二次繞組的匝數(shù)比為分別求該變壓器在分別求該變壓器在Y,y、Y,d、D,d 和和D,y 聯(lián)結(jié)時(shí)一、二次聯(lián)結(jié)時(shí)一、二次繞組的線電壓的比例。繞組的線電壓的比例。N1N2=10。第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回回上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)分析與思考解答分析與思考解答 5.1.

37、(1) 磁路的結(jié)構(gòu)一定，磁路的磁阻是否一定即磁磁路的結(jié)構(gòu)一定，磁路的磁阻是否一定即磁路的磁阻是否是線性的？路的磁阻是否是線性的？ 【答答】磁路的結(jié)構(gòu)一定（即尺寸、形狀和材料一定）磁路的結(jié)構(gòu)一定（即尺寸、形狀和材料一定）時(shí)，磁路的磁通并不一定。因?yàn)榇判圆牧系拇艑?dǎo)率時(shí)，磁路的磁通并不一定。因?yàn)榇判圆牧系拇艑?dǎo)率不不是常數(shù)（是常數(shù)（B 與與H 不是正比關(guān)系），即磁路的磁阻是非線不是正比關(guān)系），即磁路的磁阻是非線性的。性的。第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回分析與思考題集回分析與思考題集上一題上一題下一題下一題 5.1.(2) 恒定恒定(直流直流)電流通過(guò)電路時(shí)會(huì)在電阻中產(chǎn)生電流通過(guò)電路時(shí)會(huì)在電阻中產(chǎn)

38、生功率損耗，恒定磁通通過(guò)磁路時(shí)會(huì)不會(huì)產(chǎn)生功率損耗？功率損耗，恒定磁通通過(guò)磁路時(shí)會(huì)不會(huì)產(chǎn)生功率損耗？ 【答答】恒定的磁通通過(guò)磁路時(shí)，不會(huì)在磁路中產(chǎn)生恒定的磁通通過(guò)磁路時(shí)，不會(huì)在磁路中產(chǎn)生功率損耗，即直流磁路中沒(méi)有鐵損耗。這是因?yàn)殍F心損功率損耗，即直流磁路中沒(méi)有鐵損耗。這是因?yàn)殍F心損耗包括渦流損耗和磁滯損耗，其中渦流損耗是由交流磁耗包括渦流損耗和磁滯損耗，其中渦流損耗是由交流磁場(chǎng)在鐵心中感應(yīng)出的渦流而產(chǎn)生的功率損耗，而磁滯損場(chǎng)在鐵心中感應(yīng)出的渦流而產(chǎn)生的功率損耗，而磁滯損耗是因?yàn)殍F心被反復(fù)磁化時(shí)的磁滯現(xiàn)象而引起的功率損耗是因?yàn)殍F心被反復(fù)磁化時(shí)的磁滯現(xiàn)象而引起的功率損耗。由于恒定磁通既不會(huì)在鐵心中產(chǎn)

39、生渦流又不會(huì)使鐵耗。由于恒定磁通既不會(huì)在鐵心中產(chǎn)生渦流又不會(huì)使鐵心交變磁化，所以恒定磁通通過(guò)磁路時(shí)不會(huì)產(chǎn)生功率損心交變磁化，所以恒定磁通通過(guò)磁路時(shí)不會(huì)產(chǎn)生功率損耗。耗。第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回分析與思考題集回分析與思考題集上一題上一題下一題下一題 5.2.(1) 額定電壓一定的交流鐵心線圈能否施加大小額定電壓一定的交流鐵心線圈能否施加大小相同的直流電壓？相同的直流電壓？ 【答答】如果給交流鐵心線圈施加了與交流電壓大小如果給交流鐵心線圈施加了與交流電壓大小相等的直流電壓會(huì)把線圈燒毀。這是因?yàn)榻涣麒F心線圈相等的直流電壓會(huì)把線圈燒毀。這是因?yàn)榻涣麒F心線圈上施加的交流電壓絕大部分被感應(yīng)電動(dòng)

40、勢(shì)所平衡上施加的交流電壓絕大部分被感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)所平衡（UE），漏阻抗上的電壓很小，因而勵(lì)磁電流很小。），漏阻抗上的電壓很小，因而勵(lì)磁電流很小。如果是施加同樣大小的直流電壓，由于線圈中沒(méi)有感應(yīng)如果是施加同樣大小的直流電壓，由于線圈中沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與之平衡，全部電壓降落在線圈本身的電阻上，電動(dòng)勢(shì)與之平衡，全部電壓降落在線圈本身的電阻上，該電阻值是很小的，因此將會(huì)產(chǎn)生很大的直流勵(lì)磁電該電阻值是很小的，因此將會(huì)產(chǎn)生很大的直流勵(lì)磁電流，使線圈燒毀。如果系統(tǒng)有過(guò)流保護(hù)裝置，此時(shí)保護(hù)流，使線圈燒毀。如果系統(tǒng)有過(guò)流保護(hù)裝置，此時(shí)保護(hù)裝置將動(dòng)作跳閘。裝置將動(dòng)作跳閘。第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回分析與思考題

41、集回分析與思考題集上一題上一題下一題下一題 5.2.(2) 教材中圖教材中圖 5.2.1 所示交流鐵心線圈，電壓的有所示交流鐵心線圈，電壓的有效值不變，而將鐵心的平均長(zhǎng)度增加一倍。試問(wèn)鐵心中的效值不變，而將鐵心的平均長(zhǎng)度增加一倍。試問(wèn)鐵心中的主磁通最大值主磁通最大值m 是否變化（分析時(shí)可忽略線圈的漏阻是否變化（分析時(shí)可忽略線圈的漏阻抗）？抗）？ 【答答】增加交流鐵心的長(zhǎng)度是不會(huì)改變鐵心中的主磁增加交流鐵心的長(zhǎng)度是不會(huì)改變鐵心中的主磁通最大值通最大值m的。因?yàn)樵诤雎月┳杩箷r(shí)，的。因?yàn)樵诤雎月┳杩箷r(shí)，即即m的與磁路的幾何尺寸無(wú)關(guān)。如果是直流鐵心線圈，的與磁路的幾何尺寸無(wú)關(guān)。如果是直流鐵心線圈，磁路

42、（鐵心）的長(zhǎng)度增加一倍，在相同的磁通勢(shì)作用下，磁路（鐵心）的長(zhǎng)度增加一倍，在相同的磁通勢(shì)作用下，由于磁阻增加了，主磁通就要減小。由于磁阻增加了，主磁通就要減小。U4.44 f Nm=第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回分析與思考題集回分析與思考題集上一題上一題下一題下一題 5.2.(3) 兩個(gè)匝數(shù)相同（兩個(gè)匝數(shù)相同（N1=N2 ）的鐵心線圈分別接到）的鐵心線圈分別接到電壓相等（電壓相等（U1=U2）而頻率不同（）而頻率不同（f1f2）的兩個(gè)交流電源）的兩個(gè)交流電源上時(shí)，試分析兩個(gè)線圈中的主磁通上時(shí)，試分析兩個(gè)線圈中的主磁通1m 和和2m 的相對(duì)大的相對(duì)大?。ǚ治鰰r(shí)可忽略線圈的漏阻抗）?。ǚ治鰰r(shí)

43、可忽略線圈的漏阻抗） 【答答】根據(jù)根據(jù) 得知得知1m 2m 。U4.44 f Nm=第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回分析與思考題集回分析與思考題集上一題上一題下一題下一題 5.4.(1) 在求變壓器的電壓比時(shí)，為什么一般都用空在求變壓器的電壓比時(shí)，為什么一般都用空載時(shí)一、二次繞組電壓之比來(lái)計(jì)算？載時(shí)一、二次繞組電壓之比來(lái)計(jì)算？ 【答答】因?yàn)樽儔浩鞯碾妷罕鹊扔谝?、二次繞組感應(yīng)因?yàn)樽儔浩鞯碾妷罕鹊扔谝弧⒍卫@組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比，也即匝數(shù)之比：電動(dòng)勢(shì)之比，也即匝數(shù)之比：空載時(shí)：空載時(shí)： U1E1，E2 = U20 = U2N ，而負(fù)載時(shí)：，而負(fù)載時(shí)： U1E1， E2U2 ，顯然用空載時(shí)一、二次繞

44、組電壓之比來(lái)計(jì)算電，顯然用空載時(shí)一、二次繞組電壓之比來(lái)計(jì)算電壓比精確度較高。壓比精確度較高。=N1N2E1E2k =第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回分析與思考題集回分析與思考題集上一題上一題下一題下一題 5.4.(2) 為什么說(shuō)變壓器一、二次繞組電流與匝數(shù)成為什么說(shuō)變壓器一、二次繞組電流與匝數(shù)成反比，只有在滿載和接近滿載時(shí)才成立？空載時(shí)為什么反比，只有在滿載和接近滿載時(shí)才成立？空載時(shí)為什么不成立？不成立？ 【答答】因?yàn)榭蛰d時(shí)二次繞組的電流因?yàn)榭蛰d時(shí)二次繞組的電流I2 等于零，因此不等于零，因此不存在電流比的關(guān)系。而在滿載和接近滿載時(shí)，一、二次存在電流比的關(guān)系。而在滿載和接近滿載時(shí)，一、二次

45、繞組的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空載電流，在磁通勢(shì)平衡方程中，繞組的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空載電流，在磁通勢(shì)平衡方程中，忽略空載電流時(shí)才得到一、二次繞組電流與匝數(shù)成反比，忽略空載電流時(shí)才得到一、二次繞組電流與匝數(shù)成反比，即即 這一關(guān)系。這一關(guān)系。= =N2N1I1I21k第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回分析與思考題集回分析與思考題集上一題上一題下一題下一題 5.4.(3) 滿載時(shí)變壓器的電流等于額定電流，這是的滿載時(shí)變壓器的電流等于額定電流，這是的二次側(cè)電壓是否也等于額定電壓？二次側(cè)電壓是否也等于額定電壓？ 【答答】滿載時(shí)變壓器的二次側(cè)電壓滿載時(shí)變壓器的二次側(cè)電壓U2 不等于額定電壓不等于額定電壓U2N 。因?yàn)樽?/p>

46、壓器的二次側(cè)額定電壓。因?yàn)樽儔浩鞯亩蝹?cè)額定電壓U2 定義為空載電壓定義為空載電壓（一次側(cè)為額定電壓時(shí)）（一次側(cè)為額定電壓時(shí)）U20 的，即的，即U2N = U20 = E2 。變壓。變壓器滿載（器滿載（I2 = I2N）時(shí)，）時(shí)， ，因而，因而U2U2N 。U2= E2 Z2I2第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回分析與思考題集回分析與思考題集上一題上一題下一題下一題 5.4.(4) 阻抗變換的公式即式（阻抗變換的公式即式（5.4.11）是在忽略什）是在忽略什么因素的條件下得到的？么因素的條件下得到的？ 【答答】阻抗變換的公式是在忽略一、二次繞組的漏阻抗變換的公式是在忽略一、二次繞組的漏阻抗

47、和空載電流時(shí)，把變壓器當(dāng)作理想變壓器的情況下阻抗和空載電流時(shí)，把變壓器當(dāng)作理想變壓器的情況下得到的。得到的。第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回分析與思考題集回分析與思考題集上一題上一題下一題下一題 5.4.(5) 例例5.4.4 中的變壓器，當(dāng)負(fù)載變化使得變壓器中的變壓器，當(dāng)負(fù)載變化使得變壓器的電流為額定電流的的電流為額定電流的0.8倍時(shí)，其鐵損耗倍時(shí)，其鐵損耗PFe 和銅損耗和銅損耗PCu 應(yīng)為下述幾種情況總的哪一種？應(yīng)為下述幾種情況總的哪一種？ (a)PFe和和PCu均不變；均不變； (b) PFe= 3000.8W、PCu= 400 0.8W ；(c) PFe= 3000.8W、PCu

48、 不變；不變； (d) PFe 不變不變、PCu= 400W0.82W ；(e) pFe不變不變、pCu= 4000.8W 。 【答答】因?yàn)殍F損耗是與負(fù)載大小無(wú)關(guān)的不變損耗，因?yàn)殍F損耗是與負(fù)載大小無(wú)關(guān)的不變損耗，銅損耗是正比于電流平方的可變損耗，因此，當(dāng)變壓器銅損耗是正比于電流平方的可變損耗，因此，當(dāng)變壓器的電流為額定電流的的電流為額定電流的0.8 倍時(shí)，倍時(shí)， (d) 的答案是正確的。的答案是正確的。第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回分析與思考題集回分析與思考題集上一題上一題下一題下一題 5.5.(1) 上述三繞組變壓器，若中壓繞組不接負(fù)載，僅上述三繞組變壓器，若中壓繞組不接負(fù)載，僅由低壓

49、繞組向外供電，輸出視在功率可否超過(guò)其繞組容量由低壓繞組向外供電，輸出視在功率可否超過(guò)其繞組容量50VA？為什么？為什么？ 【答答】不能。因?yàn)槔@組自己的容量就限制了它最大輸不能。因?yàn)槔@組自己的容量就限制了它最大輸出的視在功率。出的視在功率。第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回分析與思考題集回分析與思考題集上一題上一題下一題下一題 5.5.(2) 上述三繞組變壓器，若中、低壓繞組的視在功上述三繞組變壓器，若中、低壓繞組的視在功率分別為率分別為80VA 和和 40V A，都未超過(guò)各自的繞組容量，這，都未超過(guò)各自的繞組容量，這種情況是否可以？為什么？種情況是否可以？為什么？ 【答答】一般來(lái)說(shuō)不可以。因

50、為這時(shí)高壓繞阻的視在功一般來(lái)說(shuō)不可以。因?yàn)檫@時(shí)高壓繞阻的視在功率可能超過(guò)了其容量。率可能超過(guò)了其容量。第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回分析與思考題集回分析與思考題集上一題上一題下一題下一題 5.6.(1) 三相變壓器一、二次繞組的匝數(shù)比為三相變壓器一、二次繞組的匝數(shù)比為分別求該變壓器在分別求該變壓器在Y,y、Y,d、D,d 和和D,y 接法時(shí)一、二次接法時(shí)一、二次繞組的線電壓的比例。繞組的線電壓的比例?！敬鸫稹?Y,y 接法時(shí)：接法時(shí)： Y,d 接法時(shí)：接法時(shí)： D,d 接法時(shí)：接法時(shí)： D,y 接法時(shí)：接法時(shí)：N1N2=10。3 U1p3 U2p= = = 10U1lU2l3 N13 N

51、23 U1p U2p= = = 103U1lU2l3 N1 N2U1pU2p= = = 10U1lU2lN1N2 U1p3 U2p= = = 103U1lU2l N13 N2第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回分析與思考題集回分析與思考題集上一題上一題下一題下一題 5.7.(1) 為了判斷圖為了判斷圖5.7.3 所示變壓器實(shí)物中一次側(cè)兩個(gè)所示變壓器實(shí)物中一次側(cè)兩個(gè)線圈的極性，可以將這兩個(gè)線圈的任意兩端串聯(lián)后，在二線圈的極性，可以將這兩個(gè)線圈的任意兩端串聯(lián)后，在二次側(cè)加一個(gè)不超過(guò)其額定值的電壓，如果測(cè)得一次側(cè)兩串次側(cè)加一個(gè)不超過(guò)其額定值的電壓，如果測(cè)得一次側(cè)兩串聯(lián)線圈的總電壓為兩個(gè)線圈電壓之和，

52、則說(shuō)明現(xiàn)在是異極聯(lián)線圈的總電壓為兩個(gè)線圈電壓之和，則說(shuō)明現(xiàn)在是異極性端串聯(lián)；如果測(cè)得的總電壓為兩個(gè)線圈電壓之差，則說(shuō)性端串聯(lián)；如果測(cè)得的總電壓為兩個(gè)線圈電壓之差，則說(shuō)明是同極性端串聯(lián)。試說(shuō)明此方法的原理。明是同極性端串聯(lián)。試說(shuō)明此方法的原理?！敬鸫稹?判斷一次側(cè)兩個(gè)線圈極性的方法原理如圖判斷一次側(cè)兩個(gè)線圈極性的方法原理如圖5.1所示。所示。+U1-+ U2(施加)- + U11 + U12 測(cè)得測(cè)得U1 = =U11+ +U12(a) (a) 異極性端串聯(lián)異極性端串聯(lián)+U1-+ U2(施加)- + U11 U12 +測(cè)得測(cè)得U1 =U11U12(b) (b) 同極性端串聯(lián)同極性端串聯(lián)圖圖5.1

53、第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回分析與思考題集回分析與思考題集上一題上一題下一題下一題練習(xí)題練習(xí)題 5.4.2 已知變壓器的二次繞組有已知變壓器的二次繞組有400匝，一次繞組和二次匝，一次繞組和二次繞組的額定電壓為繞組的額定電壓為220/55V。求一次繞組的匝數(shù)。求一次繞組的匝數(shù)。 5.4.3 已知某單相變壓器已知某單相變壓器SN = 50kVA，U1N /U2N= 6600/230V，空載電流為額定電流的，空載電流為額定電流的3% %，鐵損耗為，鐵損耗為500W，滿載銅損耗滿載銅損耗1450W。向功率因數(shù)為。向功率因數(shù)為0.85 的負(fù)載供電時(shí)，滿的負(fù)載供電時(shí)，滿載時(shí)的二次側(cè)電壓為載時(shí)的二

54、次側(cè)電壓為220V。求：。求：(1) 一、二次繞組的額定電一、二次繞組的額定電流；流；(2)空載時(shí)的功率因數(shù)；空載時(shí)的功率因數(shù)；(3)電壓變化率；電壓變化率；(4)滿載時(shí)的效率。滿載時(shí)的效率。 5.4.1 收音機(jī)中的變壓器，一次繞組為收音機(jī)中的變壓器，一次繞組為1200匝，接在匝，接在220V交流電源上后，得到交流電源上后，得到5V 、 6.3V 和和 350V三種輸出電壓。求三三種輸出電壓。求三個(gè)二次繞組的匝數(shù)。個(gè)二次繞組的匝數(shù)。第第 5 章章 變壓器變壓器返返 回回下一頁(yè)下一頁(yè) 5.4.4 某單相變壓器容量為某單相變壓器容量為10kVA，額定電壓為，額定電壓為3300/220V。如果向。如

55、果向220V、60W的白熾燈供電，白熾燈能裝的白熾燈供電，白熾燈能裝多少盞？如果向多少盞？如果向220V、40W、功率因數(shù)為、功率因數(shù)為0.5的日光燈供電，的日光燈供電，日光燈能裝多少盞？日光燈能裝多少盞？ 5.4.5 某某50kVA、 6600/220V單相變壓器，若忽略電壓?jiǎn)蜗嘧儔浩?，若忽略電壓變化率和空載電流。求：變化率和空載電流。求：(1)負(fù)載是負(fù)載是220V、40W、功率因數(shù)、功率因數(shù)為為0.5 的的440盞日光燈時(shí)，變壓器一、二次繞組的電流是多盞日光燈時(shí)，變壓器一、二次繞組的電流是多少？少？(2)上述負(fù)載是否已使變壓器滿載？若未滿載，還能接上述負(fù)載是否已使變壓器滿載？若未滿載，還能

56、接入多少盞入多少盞220V、40W、功率因數(shù)為、功率因數(shù)為1的白熾燈？的白熾燈？ 5.4.6 某收音機(jī)的輸出變壓器，一次繞組的匝數(shù)為某收音機(jī)的輸出變壓器，一次繞組的匝數(shù)為230，二次繞組的匝數(shù)為二次繞組的匝數(shù)為 80，原配接，原配接8的揚(yáng)聲器，現(xiàn)改用的揚(yáng)聲器，現(xiàn)改用4的揚(yáng)的揚(yáng)聲器，問(wèn)二次繞組的匝數(shù)應(yīng)改為多少？聲器，問(wèn)二次繞組的匝數(shù)應(yīng)改為多少？第第 5 章章 變壓器變壓器上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回 5.4.7 電阻值為電阻值為8的揚(yáng)聲器，通過(guò)變壓器接到的揚(yáng)聲器，通過(guò)變壓器接到E =10V、R0= 250的信號(hào)源上。設(shè)變壓器一次繞組的匝數(shù)為的信號(hào)源上。設(shè)變壓器一次繞組的匝數(shù)為500，二，二

57、次繞組的匝數(shù)為次繞組的匝數(shù)為100。求：。求：(1) 變壓器一次側(cè)的等效阻抗模變壓器一次側(cè)的等效阻抗模 | Z | ；(2) 揚(yáng)聲器消耗的功率。揚(yáng)聲器消耗的功率。 5.5.1 一自耦變壓器，一次繞組的匝數(shù)一自耦變壓器，一次繞組的匝數(shù)N1=1000，接到，接到220V交流電源上，二次繞組的匝數(shù)交流電源上，二次繞組的匝數(shù)N2=500，接到，接到R = 4、XL = 3的感性負(fù)載上。忽略漏阻抗壓降。求：的感性負(fù)載上。忽略漏阻抗壓降。求：(1) 二次側(cè)電二次側(cè)電壓壓U2 ； (2) 輸出電流輸出電流 I2 ；(2) 輸出的有功功率輸出的有功功率 P2 。 5.5.2 某三繞組變壓器，三個(gè)繞組的額定電壓

58、和容量分某三繞組變壓器，三個(gè)繞組的額定電壓和容量分別為：別為：220V和和150VA， 127V和和100VA，36V和和50VA。求。求這三個(gè)繞組的額定電流。這三個(gè)繞組的額定電流。 5.6.1 某三相變壓器某三相變壓器 SN = 50kVA，U1N /U2N= 10000/440V，Y,yn 接法。求高、低壓繞組的額定電流。接法。求高、低壓繞組的額定電流。第第 5 章章 變壓器變壓器上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回 5.6.2 某三相變壓器的容量為某三相變壓器的容量為 800kVA，Y,d 接法，額定接法，額定電壓為電壓為 35/10.5kV。求高壓繞組和低壓繞組的額定相電壓、相。求高壓繞

59、組和低壓繞組的額定相電壓、相電流和線電流。電流和線電流。 5.6.3 某三相變壓器的容量為某三相變壓器的容量為 75kVA，以，以400V的線電壓的線電壓供電給三相對(duì)稱(chēng)負(fù)載。設(shè)負(fù)載為星形聯(lián)結(jié)，每相電阻為供電給三相對(duì)稱(chēng)負(fù)載。設(shè)負(fù)載為星形聯(lián)結(jié)，每相電阻為2 ，感抗為感抗為1.5 。問(wèn)此變壓器能否負(fù)擔(dān)上述負(fù)載？。問(wèn)此變壓器能否負(fù)擔(dān)上述負(fù)載？ 5.6.4 有一臺(tái)三相變壓器有一臺(tái)三相變壓器 SN = 150kVA，U1N = 6.3kV，U2N =0.4kV ，負(fù)載的功率因數(shù)為，負(fù)載的功率因數(shù)為0.8（電感性），電壓變化率（電感性），電壓變化率為為4.5 % %。求滿載時(shí)的輸出功率。求滿載時(shí)的輸出功率。

60、 5.7.1 試判斷圖試判斷圖5.01中中各繞組的極性。各繞組的極性。12345678圖圖5.015.01第第 5 章章 變壓器變壓器上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回練習(xí)題解答練習(xí)題解答 5.4.1 收音機(jī)中的變壓器，一次繞組為收音機(jī)中的變壓器，一次繞組為1200匝，接在匝，接在220V交流電源上后，得到交流電源上后，得到5V 、 6.3V 和和 350V三種輸出電三種輸出電壓。求三個(gè)二次繞組的匝數(shù)。壓。求三個(gè)二次繞組的匝數(shù)。 【解解】U21U1N21 = N1 = 1200 275220U22U1N22 = N1 = 1200 346.3220U23U1N23 = N1 = 1200 19