变压器电工电子

1、变压器,目录,1,认识单相变压器,2,认识三相变压器,3,认识特殊变压器,学习目标,（1）掌握单相变压器的基本结构及其计算，会判断变压器的同名端,（2）掌握仪用互感器的结构、特点及应用。（3）了解自耦变压器的结构和使用注意事项。（4） 了解三相变压器的结构及连接方式。,变压器的基本结构,单相变压器,变压器符号,或,文字符号：T,单相变压器,交流铁心线圈电路,电磁关系,铁心中主磁通的最大值,单相变压器的基本工作原理,1、变压器原理,一次侧接交流电源，二次侧开路。,(1). 变压器的空载运行,变压器一次侧,对二次侧，变压器空载时:,式中U20为变压器空载电压。,故有,结论：改变匝数比，就能改变输出电压。,在理想情况下,(2) 带负载运行情况,K1，是降压变压器；K1，是升压变压器。,变压器能否变换直流电？为什么？如把变压器一次侧接到与交流额定电压相等的直流电源上，将会怎样？,答：,1）不能，因直流电流产生的恒定磁通不能在变压器的二次绕组产生感应电动势和电流。,2）因没有感应电动势平衡外加电压，使励磁电流过大，烧毁一次绕组。,讨论,结论：原、副边电流与匝数成反比,2 变电流的原理,在理想情况

2、下,升压变压器,降压变压器,1.已知某单相变压器的一次绕组电压为3300v，二次绕组电压为220v，若二次绕组接入一个阻抗为11的电阻（忽略变压器的漏磁和损耗），试求变压器的变压比及一次、二次绕组中电流各为多少？,解,3. 变阻抗原理,由图可知：,结论： 变压器一次侧的等效阻抗，为二次侧所带负载的阻抗的K 2 倍。,解,2.有一电压比为220v/110v 的降压变压器，如果在二次绕组接上8的电阻，求变压器的一次绕组的输入阻抗。,变压器的匝数比应为：,3 如图，交流信号源的内阻 R 0=784，负载为扬声器，其等效电阻为RL=16。求: 当RL折算到原边的等效电阻 时，求变压器的匝数比.,变压器的外特性、损耗及效率,1、变压器的外特性一次电压为额定值 、负载功率因数cos一定时，二次电压 随二次电流 变化的关系曲线。,外特性与负载的大小和性质有关。随着负载的增大，对于纯电阻负载，二次电压下降较少；对于电感性负载，二次电压下降较多。,无磁损,无铜损,无铁损,理想变压器的特点,理想变压器模型,没有能量损失的变压器,实际上变压器的效率都是比较高的，特别是电力设备中的巨型变压器，在满负荷工作时效

3、率可以达到97%99%，所以理论研究时可把它当成100%（理想变压器）。,理想变压器只是变压器的一个理想化模型。,2、变压器的损耗和效率,变压器的功率损耗,铁损耗,铜损耗,磁滞损耗涡流损耗,与电源电压和频率有关,与电流的平方成正比，其大小随负载的变化而变化,其中,变压器的效率,=,其中：,输入有功功劳；,输出有功功率；,变压器的效率,注意：实际应用中变压器效率比较高，一般电力电压的效率都在95%以上。要提高变压器的运行效率，应使其不工作在空载或过载的状态。,变压器的容量,额定容量 是指变压器额定的视在功率，即设计功率，通常称为容量。额定容量单位为 。,磁路部分,铁心,绕组,一次绕组,二次绕组,电路部分,变压器的基本结构,小结,与铁损耗有关,与铜损耗有关,变电压原理,变电流原理,变阻抗原理,变压器的基本工作原理,2 升压变压器的变比（ ） A 大于1 B 小于1 C 等于1 D 大于等于1,3 如图所示电路，变压器的变压比K=10，则电压表的读数为（ ）A 20V B 2 V C 200V D 0V,1 变压器的工作原理依据（ ） A 欧姆定律 B基尔霍夫定律 C 电流的磁效应 D电磁感

4、应定律,D,B,D,为了安全，机床上的照明用的电压是36V ，这个电压是把380 V的电压降压得到的，若原线圈是1140匝，副线圈是多少匝？原、副线圈电流之比是多少?,（108 、9：95）,作业：学海领航175181,任务2 认识三相变压器,01,结构组成,02,铭牌与额定值,03,三相变压器的连接方式,任务2 认识三相变压器,01 结构组成,1、铁心和绕组 铁心是三相变压器的磁路部分，由厚0.3mm以下的硅钢片叠成。 绕组是三相电力变压器的电路部分，一般用绝缘纸包的扁铜线或扁铝线绕成。三相电力变压器大多采用同心式绕组结构。2、油箱及冷却装置 油箱放置变压器的器身并且充满了变压器油。变压器油是一种作为绝缘介质和散热媒介的矿物。主要作用是冷却绝缘。储油柜作用是给油的热涨冷缩在油箱外提供一个空间，减小油与空气的接触面，从而降低变压器油受潮和老化的速度。,3、保护装置,4、绝缘套管,5、分接开关,二、铭牌与额定值,1、额定电压,是指三相变压器正常工作是加在一次绕组上的线电压。,是指变压器空载时二次绕组的线电压值。,单位：V或KV,2、额定电流,和,分别是指变压器一次、二次绕组连续运行所允许

5、通过的线电流。单位A,3、额定容量,变压器额定输出的视在功率。单位：V.A或KV.A,三相变压器的连接方式,变压器绕组的首尾端标记 (端头标号),三相变压器的连接方式关系到变压器电动势的相位及波形问题。,在三相变压器中，不论是高压绕组还是低压绕组，我国主要采用星形连接（Y连接）和三角形连接（D连接）两种接法。,以高压绕组为例，把三相绕组的个末端X、Y、Z连在一起，结成中点，而把它们的三个首端A、B、C引出，便是星形连接，以符号Y(或y)表示。,星形连接,把一相绕组的首端和另一相绕组的尾端连接起来，三相绕组自行构成一闭合三角形电路，称为三角形连接，用D(或d)表示。,右向d接法的三相绕组,注意各种连接方式相量图,三角形接法的两种形式,（1）右向三角形连接(AX-CZ-BY),（2）.左向三角形连接 (AX-BY-CZ),注意各种连接方式相量图的画法。,左向d接法的三相绕组,电动势相量图,向左d接法的三相绕组,电动势相量图,判定变压器同名端,当电流流入(或流出）两个线圈时，若在线圈中产生的磁通方向相同，则两个流入(或流出）端称为同名端。,或当铁心中磁通变化时，在两线圈中产生的感应电动势极性

6、相同的两端为同名端。,同名端用“” 表示。,磁通量增加,+,+,同名端和绕组的绕向有关。,+,+,方法一：交流法,把两个线圈的任意两端 (X-x)连接, 然后在 AX上加一低交流电压 uAX 。,测量：,若 说明 A 与 x 或 X 与 a 是同名端.,同名端的测定方法,方法二：直流法,设S闭合时 增加。感应电动势的方向，阻止 的增加。,如果 S 突然闭合。电流表正偏，则 A-a 为同名端。,电流表反偏，则 A-x 为同名端。,特殊变压器,一、自耦变压器二、仪用互感器,自耦变压器,普通双绕组变压器只有磁的耦合，而无电的直接联系，自耦变压器的原副边两种联系同时存在。它是一个原副边共用一个线圈，带有可滑动抽头的变压器。自耦变压器的结构特点,自耦变压器,特点：一次绕组与二次绕组之间，不仅有磁的耦合，而且还有电的直接联系。 一次侧：串联绕组公共绕组 二次侧：公共绕组,自耦变压器可以由一台双绕组变压器演变过来。设有一台双绕组变压器，原、副绕组匝数分别为N1和N2 ，额定电压为U1N和U2N ，额定电流为I1N和I2N ,其变比为,如果保持两个绕组的额定电压和额定电流不变，把原绕组和副绕组顺极性串

7、联起来作为新的原边。而副绕组还同时作为副边，它的两个端点接到负载阻抗ZL上，便演变成了一台降压自耦变压器。,自耦变压器使用注意事项,一次、二次绕组的公共端必须接零线不可作照明、安全变压器使用低压侧的电气设备应具备高压侧的绝缘等级自耦变压器使用前，输出电压要调到零，接通电源后，慢慢转动手柄调到所需的电压,仪用互感器是电力系统中使用的测量设备，其工作原理与变压器基本相同，是一种特殊类型的变压器。使用互感器的目的是：,仪用互感器,使测量回路与被测高压电网隔离，以保障工作人员和测试设备的安全；,与小量程的标准化电压表和电流表配合测量高电压、大电流；,为各类继电保护和控制系统提供控制信号。,1,2,3,一、电压互感器二、电流互感器,仪用互感器的分类,一、电压互感器,（用来测量大电压）,实质: 降压变压器, 二次测开路,用法: 一次侧与被测电压的线路并联， 二次侧接电压表的电压线圈。被测的电压的大小等于二次侧电压表读数与变压比的乘积。,U1/U2=n1/n2=K K变压比,特点：电压互感器一次绕组的匝数较多，与被测线路并联；二次绕组匝数较少，与电压表并联。其工作原理为变压器的工作原理,电压互感器注

8、意事项 ,电压互感器的二次侧在工作时不能短路。 在正常工作时，其二次侧近于开路状态，电流很小，当二次侧短路时，其电流很大（二次侧阻抗很小）将烧毁设备甚至危及人身安全。,电压互感器的二次侧必须有一端接地。防止一、二次侧击穿时，高压窜入二次侧，危及人身和设备安全。,电压互感器接线时，应注意一、二次侧接线端子的极性。以保证测量的准确性。,电压互感器的一、二次侧通常都应装设熔丝作为短路保护，同时一次侧应装设隔离开关作为安全检修用。,一次侧并接在线路中,电压互感器送电时必须先合一次侧后合二次侧，停电时先停二次侧后停一次侧，防止反送电危及设备安全。,电流互感器,电流互感器主要用于电网线路中的大电流测量。,（用来测量大电压）,实质： 升压变压器, 二次测短路,用法： 一次侧与被测电流的线路串联， 二次侧接电流表或瓦特表的电流线圈。,I1/I2=n2/n1=Ki Ki变流比 Ki =1/K,原理接线图,注意： 二次绕组禁止开路。, 一次绕组工作电压较高时， 二次绕组与铁心必须接地。,原边匝数很少（一匝或几匝），副边匝数较多； 副边接仪用电流表或其它电流线圈，由于电流线圈阻抗很小，故电流互感器相当于变压器短路运行。 电流测量值等于电流互感器的读数乘以电流比（电流比Ki=n2/n1）。原边额定电流为1015000A，副边额定电流均采用5A。,结构特点,二次侧绝对不允许开路。二次侧开路使电流互感器工作于空载状态，一次侧大电流成为励磁电流，使铁心磁密剧增。一方面使铁心严重饱和，铁耗剧增引起过热。另一方面将在匝数很多的二次绕组中感应出很高电压，使绝缘击穿，危及安全。因此，严禁在二次回路安装保险丝；运行中需要更换测量仪表时，应先把二次绕组短路后才能更换仪表。,使用注意事项,1,2,二次侧绝对不允许开路。二次侧开路使电流互感器工作于空载状态，一次侧大电流成为励磁电流，使铁心磁密剧增。一方面使铁心严重饱和，铁耗剧增引起过热。另一方面将在匝数很多的二次绕组中感应出很高电压，使绝缘击穿，危及安全。因此，严禁在二次回路安装保险丝；运行中需要更换测量仪表时，应先把二次绕组短路后才能更换仪表。,电压二次绕组及铁心必须可靠接地，以防止绝缘击穿后，一次侧高电压危机二次侧回路的设备及操作人员的安全。,使用注意事项,

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