變壓器的學(xué)習(xí)

變壓器的學(xué)習(xí)第1頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一變壓器圖片--小型變壓器（單相single-phase）各種變壓器的圖片課題一變壓器(transformer)第2頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一變壓器圖片--電力變壓器（多為三相three-phase

）第3頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一任務(wù)1單相變壓器的學(xué)習(xí)教學(xué)目的：各種變壓器的結(jié)構(gòu)、原理、計(jì)算、用途能力要求：1）能計(jì)算變壓器的各種參數(shù)2）能根據(jù)負(fù)載要求選擇電力變壓器3）能根據(jù)負(fù)載要求選擇特殊變壓器知識(shí)要求：1）了解各種變壓器的結(jié)構(gòu)2）熟悉各種變壓器的工作原理3）掌握各種變壓器的基本計(jì)算任務(wù)2特殊變壓器的應(yīng)用（自耦/電流互感器/電壓互感器/電焊變壓器）任務(wù)3三相變壓器的學(xué)習(xí)

第4頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一一、變壓器的用途1、變電壓

升壓變壓器

降壓變壓器

任務(wù)1單相(single-phase)變壓器(transformer)的學(xué)習(xí)第5頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一2、變電流第6頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一4、變相位5、電氣隔離3、變阻抗第7頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一二、變壓器(transformer)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理1.變壓器的基本結(jié)構(gòu)鐵心繞組(線圈)磁路/繞組的支撐骨架電路由硅鋼片疊壓而成由銅或鋁導(dǎo)線繞成變壓器一次側(cè)繞組（原線圈）變壓器二次側(cè)繞組（副線圈）變壓器圖形符號(hào)

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。Tr第8頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一2．變壓器的工作原理（1）電壓變換作用ΦN1i0u1N2|ZL|u20Saxx變壓器的一次側(cè)接電源，二次側(cè)開路(空載)變壓器空載時(shí)原邊有電流i0(很小)，在鐵心磁路中產(chǎn)生磁通φ，當(dāng)φ穿過兩線圈時(shí)，分別感應(yīng)電壓

變壓器原、副邊電壓與感應(yīng)電壓的關(guān)系為：

變壓器原、副邊電壓與感應(yīng)電壓的關(guān)系為：

k稱為變壓器的變比。P71-+e1（a）當(dāng)

K＞1，即

N1＞N2時(shí)，U2＜U1，變壓器起降低電源電壓的作用；（b）當(dāng)K＜1，即N1＜N2時(shí)，U2＞U1，變壓器起升高電源電壓的作用；（c）當(dāng)K＝1、即N1＝N2時(shí)，U2＝U1，變壓器起著隔離電源的作用。隔離變壓器的作用是實(shí)現(xiàn)工作回路和一次側(cè)電氣回路電器上的隔離，就是把接地的電網(wǎng)轉(zhuǎn)換為范圍很小的不接地電網(wǎng)，減弱了電擊的危險(xiǎn)性。P70第9頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一

低壓照明變壓器一次繞組匝數(shù)N1=1210匝，一次繞組電壓U1=220V，現(xiàn)要求二次繞組輸出電壓U2=36V，求二次繞組匝數(shù)N2及變比K。例1：解：第10頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一（2）電流變換作用變壓器的一次側(cè)接電源，二次側(cè)與負(fù)載接通，這種運(yùn)行狀態(tài)稱為負(fù)載運(yùn)行。

變壓器兩端視在功率不變，因此：

其中1/k稱為變壓器的變流比。ΦN1i1u1AXN2|ZL|u2Saxi2P72第11頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一

則一次繞組電流

現(xiàn)有三種規(guī)格的白織燈：36V/500W，36V/60W，220V/60W，另有一臺(tái)額定容量SN=300V.A、電壓為220V／36V的變壓器，問（1）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(gè)？

解：（1）

（3）燈泡點(diǎn)亮?xí)r，變壓器二次繞組電流例2：36V/60W，5個(gè)（2）

（2）此變壓器一次繞組的匝數(shù)是825匝，求二次繞組的匝數(shù)是多少？

（3）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？第12頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一已知某收音機(jī)內(nèi)阻為100Ω，輸出變壓器的原邊匝數(shù)為50,副邊原接有4Ω揚(yáng)聲器，為達(dá)到阻抗匹配，求N2應(yīng)為多少？（3）變壓器的阻抗變換作用

變壓器的副邊所接負(fù)載為ZL，反映到原邊的輸入阻抗為Z1，為：把變壓比和變流比公式代入可得：變壓器的阻抗變換作用常用于電子電路中(阻抗匹配)。例3：ΦN1i1u1N2ZLu2Saxi2第13頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一

一交流信號(hào)源的電動(dòng)勢(shì)E=20V，內(nèi)阻R0＝180Ω，現(xiàn)有一個(gè)電阻RL為5Ω的負(fù)載，（1）如果將RL直接與信號(hào)源連接，試求信號(hào)源輸出功率（負(fù)載獲得的功率）。（2）如果通過變壓器實(shí)現(xiàn)阻抗匹配（即R′L=R0

），試求信號(hào)源輸出的功率及變壓器的匝數(shù)比。解：（1）

例4：（2）第14頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一設(shè)交流信號(hào)源電壓U=100V，內(nèi)阻R0=800Ω，負(fù)載RL=8Ω。（1）將負(fù)載直接接至信號(hào)源，負(fù)載獲得多大功率？（2）經(jīng)變壓器進(jìn)行阻抗匹配，求負(fù)載獲得的最大功率是多少？變壓器變比是多少？例5：解：第15頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一1、有一臺(tái)變壓器，一次繞組電壓U1=3000V，二次繞組電壓U2=220V。如果負(fù)載是一臺(tái)220V，25KW的電阻爐，試求變壓器一、二次繞組的電流各為多少？2、把電阻R=8的揚(yáng)聲器接于輸出變壓器的二次側(cè)，設(shè)變壓器的一次繞組N1=500匝，二次繞組N2=100匝。（1）試求揚(yáng)聲器折合到一次側(cè)的等效電阻。（2）如果變壓器的一次側(cè)接上電動(dòng)勢(shì)E=10V、內(nèi)阻R0=250的信號(hào)源，求輸出到揚(yáng)聲器上的功率。（3）若不經(jīng)過變壓器，直接把揚(yáng)聲器接到E=10V、內(nèi)阻R0=250的信號(hào)源，求輸出到揚(yáng)聲器上的功率。

第16頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一任務(wù)2

特殊變壓器(transformer)的應(yīng)用各型自耦調(diào)壓器單相自耦調(diào)壓器第17頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一特點(diǎn)：副繞組是原繞組的一部分，原、副壓繞組不但有磁的聯(lián)系，也有電的聯(lián)系。1、自耦變壓器P97u1u2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)就是可以通過轉(zhuǎn)動(dòng)手柄來獲得副邊所需要的各種電壓。u1u2～自耦變壓器的電路圖符號(hào)任務(wù)2

特殊變壓器(transformer)的應(yīng)用第18頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一使用自耦變壓器應(yīng)注意：1、不要把輸入、輸出端接錯(cuò)。即不能將電源接在輸出端。*2、若電源的輸入端有3個(gè)接頭。它可用于220V和110V的供電線路，若接錯(cuò)會(huì)把調(diào)壓器燒壞。3、接通電源前，應(yīng)將滑動(dòng)觸點(diǎn)旋至零位，然后接通電源，逐漸轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，將電壓調(diào)至所需的數(shù)值。4、自耦變壓器原邊電壓與地，若接反則輸出端電壓為0時(shí)也會(huì)帶有220V的電壓，造成事故。第19頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一2．儀用互感器P99專門用于測(cè)量的變壓器。第20頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一1）電壓互感器：用于將高電壓（1000V以上）變換成低電壓（二次側(cè)額定電壓100V）。電壓互感器的一次繞組匝數(shù)很多，并聯(lián)于待測(cè)電路兩端；二次繞組匝數(shù)較少。電壓互感器二次側(cè)表頭額定值為標(biāo)準(zhǔn)值100V。使用注意：1、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)出現(xiàn)高電壓；2、低壓側(cè)不能短路，因?yàn)槎搪冯娏鞔髸?huì)燒壞繞組，因此應(yīng)該串熔斷器；3、電壓互感器使用時(shí)，二次側(cè)并聯(lián)阻抗不得太小，否則影響測(cè)量精度。L1L2··N1N2V第21頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一2）電流互感器：用于將大電流（5A以上）變換為小電流。原繞組線徑較粗，匝數(shù)少，與被測(cè)電路負(fù)載串聯(lián)；副繞組線徑較細(xì)，匝數(shù)多電流互感器二次側(cè)表頭額定值為標(biāo)準(zhǔn)值5A使用注意：1、副繞組電路不允許開路。

a、二次繞組開路時(shí)，互感器處于空載運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)一次繞組中流過的被測(cè)電流全部為勵(lì)磁電流，使鐵心中的磁通急劇增大，造成鐵心過熱，燒壞繞組。b、二次繞組匝數(shù)多，將感應(yīng)出很高的電壓，危及測(cè)量人員和設(shè)備安全。所以在電流互感器工作時(shí)，檢修或拆裝電流表或功率表的電流線圈，應(yīng)先將二次繞組短路。

2、鐵心和二次繞組的一端必須接地。

3、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(cè)量精度。L1L2··N1N2V第22頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一用變流比為100/5的電流互感器、變壓比為10000V/100V的電壓互感器，擴(kuò)大測(cè)量儀表的量程。其電流表讀數(shù)為2.5A，電壓表讀數(shù)為90V，試求被測(cè)電路的電流、電壓各為多少？則接在電壓互感器、電流互感器二次測(cè)功率表的量程擴(kuò)大了多少倍？

即被測(cè)電路的電流為50A，電壓為9000V。

例6：解：總量程擴(kuò)大了：kiki=20100=2000第23頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一

鉗形電流表第24頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一3．電焊變壓器第25頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一特點(diǎn)：電焊變壓器實(shí)質(zhì)是一臺(tái)特殊的降壓變壓器。電弧焊是靠電弧放電的熱量來熔化金屬的。1）電焊變壓器在空載時(shí)，應(yīng)有一定的空載電壓，通常U0=60～75V，最高不宜超過85V；2）負(fù)載時(shí)電壓降至30V，短路時(shí)即焊條碰上工件時(shí)的電流ISC也不應(yīng)過大；3）為了滿足不同焊接要求，焊接電流應(yīng)在較大范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

電焊變壓器的外特性曲線

外特性：左圖所示為電焊變壓器的外特性曲線，其中U0為空載電壓，ISC為短路電流，IN、UN為曲線上任意一點(diǎn)的焊接電流與電壓。從圖中可以看出，電壓隨電流的增大而急劇下降，即有陡降的外特性。

第26頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一（b）串聯(lián)可變電抗器（a）磁分路

結(jié)構(gòu)：為了滿足上述條件，電焊變壓器必須具有較大的漏抗，而且可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。第27頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一變壓器有三只鐵心柱，兩邊是主鐵心，中間是動(dòng)鐵心。變壓器的一次繞組繞在一個(gè)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。動(dòng)鐵心裝在固定鐵心中間的螺桿上，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，活動(dòng)鐵心就沿著螺桿在固定鐵心中間移動(dòng)從而改變變壓器的漏抗。當(dāng)鐵心處于全部推進(jìn)位置時(shí)，漏磁通增多，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(shí)，漏磁通減少，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。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--改變二次繞組的匝數(shù);焊接電流的細(xì)調(diào)節(jié)是通過調(diào)整動(dòng)鐵心的位置--改變漏抗實(shí)現(xiàn)。

第28頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一任務(wù)3

三相變壓器(transformer)的學(xué)習(xí)電力變壓器第29頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一油浸式電力變壓器變壓器工作時(shí)繞組和鐵心都要發(fā)熱。小容量的變壓器可以采用空氣自冷方式，即通過繞組和鐵心直接將熱量散失到周圍的空氣中去，大容量的變壓器則需采用專門的冷卻措施，常用的是將繞組和鐵心放在盛滿變壓器油的油箱中去，熱量通過油箱散失到周圍的空氣中，油箱的外壁裝有散熱片或油管，這種方式稱為油浸自冷式。第30頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一

油浸式電力變壓器的外形結(jié)構(gòu)圖

變壓器的銘牌第31頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一三相變壓器的銘牌P65第32頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一2．額定容量SN單相變壓器1.型號(hào)

三相變壓器第33頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一

一臺(tái)三相變壓器額定容量SN=180kV.A，一、二次繞組的額定電壓U1N/U2N=6000/380V，求一、二次繞組的額定電流I1N、I2N各為多大？一組負(fù)載為380V、100kW、功率因數(shù)為0.75的感性負(fù)載，另一組負(fù)載為380V、100kW、功率因數(shù)為0.5的感性負(fù)載，問那一組負(fù)載可以正常接入電路？二次繞組的電流是

解：一次繞組的電流是例7：第34頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一3．額定電壓U1N和U2N額定電壓U1N是指變壓器在額定運(yùn)行情況下，加在一次繞組上的正常工作電壓。它是根據(jù)變壓器絕緣等級(jí)和允許溫升等條件規(guī)定的。額定電壓U2N是指在一次繞組上加額定電壓后，二次繞組空載時(shí)的電壓值。4．額定電流I1N和I2N額定電流是指變壓器允許長期通過的電流，它是根據(jù)變壓器發(fā)熱的條件而規(guī)定的滿載電流值。第35頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一5．冷卻方式油浸自冷方式(ONAN)、強(qiáng)力風(fēng)冷方式(ONAF)、強(qiáng)迫油導(dǎo)向循環(huán)強(qiáng)力風(fēng)冷方式(OFAF)6、連接組標(biāo)號(hào)(連接組別)連接組標(biāo)號(hào)是指三相變壓器一、二次繞組的連接方式。Y:高壓繞組作星形連接，y:低壓繞組作星形連接;D:高壓繞組作三角形連接，d:低壓繞組作三角形連接;N:高壓繞組作星形連接時(shí)的中性線，n:低壓繞組作星形連接時(shí)的中性線。如：Dyn11選第36頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一三相電力變壓器型號(hào)S9—500/10產(chǎn)品代號(hào)IFATO、710、022標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)GB1094.1—5—1996額定容量500kVA額定電壓：U1N=10KVU2N=0.4KV3相50Hz額定效率98.6%使用條件戶外式聯(lián)接組別Yyn0