6变压器

第8章变压器§8-1变压器的结构及工作原理§8-2变压器的功能及外特性§8-3三相变压器及特种变压器§8-4变压器使用中的问题发电厂1.05万伏输电线22万伏升压变电站1万伏降压变压器应用举例…降压实验室380/220伏降压仪器36伏降压1u2uLR1i2iΦi1+u1-+u2-i2N1N2电路符号§8-1变压器的结构及工作原理一、变压器的基本结构二、变压器的工作原理Zi1F+-++--u1e1e1F1F2e2e2++--i2原理图1.i0F+-++--u1e1e1F1+-i2u20空载电流I0空载运行:i2=0原边绕组回路：+-++--R1U1·I0··E10·E10)()(100111EIjXRUmfNEU0101144.4202EUmfNEU0202244.4副边绕组回路：2.变压器的负载运行原边绕组回路：+-++--R1U1·I1··E1·E1)()(11111EERIU)()(1111EIjXR副边绕组回路：22222)(UIjXRER2+-++--U2··E2·E2I2·e2e2ZL22IZUL三、磁动势的平衡关系当电源电压U不变时，铁心中主磁通Φ也基本不变。mm0即：221110NiNiNi即：221110NININI相量：磁势平衡方程式空载运行：i2=0，磁场由磁动势i0N1激励，其主磁通F0负载运行：i2=0，磁场由磁动势i1N1、i2N2激励，其主磁通F§8-2变压器的功能及外特性一、电压变换：空载时：mfNEU101144.4mfNEU202244.4KNNEEUU21201201（空载时电压比）K：称为变压器的变比。K等于原、副线圈的匝数之比结论：改变匝数比，就能改变输出电压。二、电流变换：221110NININI磁势平衡方程式：空载电流I0一般都很小，忽略则：2211NINIKNNII11221若只考虑其量值：结论：原、副边电流与匝数成反比1i1u2u2iLR1N2NLLRKR222IURL从原边等效：11IURL结论：变压器原边的等效负载，为副边所带负载乘以变比的平方。三、阻抗变换：KIKU22222KIU2KRL阻抗变换举例：扬声器上如何得到最大输出功率。i1uRsRL信号源设：信号电压的有效值:U1=50V;信号内阻：Rs=100;负载为扬声器，其等效电阻：RL=8。求：负载上得到的功率解：（1）将负载直接接到信号源上，得到的输出功率为：W)(7.181085022LLSRRRUpL1i1u2u2iLR1N2NRs（2）将负载通过变压器接到信号源上。输出功率为：W25.698981005022LLSLRRRUp设变比1:5.321NNK9885.32LR则：结论：由此例可见加入变压器以后，输出功率提高了很多。原因是满足了电路中获得最大输出的条件（信号源内、外阻几乎相等）。例1：电路如图所示，一交流信号源US=10V，内阻R0=800，对电阻RL=8的负载供电，为使该负载获得最大功率。求：(1)应采用电压变比为多少的输出变压器；(2)变压器原、副边电压、电流各为多少；(3)负载RL吸取的功率为多少。RiiRUSL120+－解：负载获得最大功率，须阻抗匹配：I1.+U1-.8K2800+-.Us02RRKL1088000LRRKmAI25.6800800101mAKII5.6225.61012VRKIUL580025.6211VUKU5.05101112RiiRUSL120+－解：负载获得最大功率，须阻抗匹配：I1.+U1-.8K2800+-.Us02RRKL1088000LRRKmAI25.6800800101mAKII5.6225.61012VRKIUL580025.6211VUKU5.05101112mWIUP3.315.625.02222122)(IRKPL222IRPL一、变压器外特性U2U200I2NI2cos=1cos=0.8(滞后）22222)(IjXREU当U1、cos2为常数时；U2=f(I2）——变压器外特性电压变化率：0020220100UUUU反映从空载到额定负载，U2的变化程度U2变压器工作时，一、二次绕组的视在功率为：S1=U1I1S2=U2I2铭牌上给出的变压器容量：二次绕组的额定视在功率变压器的额定电压，是指变压器在额定情况下运行时，原线圈应加的电压及原线圈加上额定电压时副边的空载电压原线圈的有功功率为P1=U1I1cosφ1,副线圈给负载输出的有功功率为P2=U2I2cosφ2五、变压器的损耗和效率（功率关系）输入功率：P1=U1I1cosφ1输出功率：P2=U2I2cosφ2变压器的损耗：FeCuPPPPP21222211IRIRPCu——可变损耗（随i变）ehFePPP——不可变损耗只要U、f一定，则Fm一定，铁损不变（铜损）+（铁损）变压器的效率为：00220022100100FeCuPPPPPPP0012100PP功率容量SN输出功率P2原边输入功率P1输出功率P2注意：变压器几个功率的关系效率NNNIUS22容量：21PP原边输入功率：cos222IUP输出功率：例2：有一变压器如图所示,已知原边电压380伏，匝数N1=760,副边要求有两个电压输出，空载时分别是127伏和36伏,(1)求两个副边绕组的匝数;(2)若副边接上相应的纯电阻负载，并测得I2=2.14A,I3=3A,求原绕组电流。解：)(2541273807602112匝UUNN)(72363807603113匝UUNN??)(176072325414.2133221ANNINII原边额定电压U1N：—1、额定电压原边绕组应加的电源电压。（绝缘强度、温升允许范围）副边额定电压U2N：—（原绕组加额定电压时）副绕组的空载电压。有载运行时：U2U2N所以设计时副边额定电压一般比负载所需要的电压高5~10例“220/110V”????§8-4变压器使用中的问题2、额定电流：3、额定容量SN：SN=U2NI2NU1NI1NSN=U2NI2N单位：VA，KVA注：变压器输出功率P2—不一定等于SNP2—与负载功率因数有关。4、额定频率：铭牌上注明的频率—额定频率fN我国工频：50HZfN不同的变压器能不能互相代用？？例1:已知变压器的额定容量为10KVA,额定电压为6600/220V,试求:1)原副绕组的额定电流;2)若负载为220V100W的灯泡,满载时能接多少个灯泡?3)若负载为220V100W,cos=0.8的小型异步电动机,满载时能接多少个小型异步电动机?解:1)因:SN=U2NI2NU1NI1N)(52.166001010311AUSINNN)(5.452201010322AUSINNN2)每个灯泡的额定电流:)(455.0220100AUPINNN可接灯泡数:)(100455.05.452个NNII2)每个灯泡的额定电流:)(455.0220100AUPINNN可接灯泡数:)(100455.05.452个NNII法二:1cosKWSSPNN10cos2可接灯泡数:)(100100101032个PSPPN3)每台电动机的额定电流:)(568.08.0220100cosAUPINNN可接电动机台数:)(80568.05.452台NNII例2:已知单相变压器的额定容量SN=180KVA，额定电压6000/230V，变压器的铁损为0.6KW，满载时的铜损为2.1KW。当满载情况下向功率因数为0.85的负载供电时副边绕组的端电压为220V,试问：（1)变压器的效率；（2)变压器的原边绕组侧的功率因数；（3)这台变压器是否允许接入140kw，功率因数为0.75的负载。（设U2为220V。）解:η=P2/(P2+PFe+PCu)=146/(146+0.6+2.1)=98.2%(1)P2=U2I2NCOSφ=2207830.85=146（KW）变压器的效率：副边绕组额定电流=??（2）原绕组输入的功率:P1=?S1=SN=180KVA原绕组的功率因数:826.01807.148cos111SP（3)当接入140KW,λ=0.75负载时，副边绕组电流:)(5.84875.02201014032222ACOSUPI因为：I2I2N所以：不允许接入此负载二、变压器绕组极性的测定：当电流从两个线圈的同极性端流入时，产生的磁通方向相同；当磁通变化时（增大或减小），在同极性端感应电势的方向相同。同极性端(同名端)AXax**AXax**电器使用时两种电压（220V/110V）的切换：220V：联结2－3110V：联结1－3，2－4线圈的接法1324**220V：联结2－3mΦNfU)2(44.4220励磁mΦNi210NfUΦm244.4220两种接法下线圈工作情况的分析**1324NN10i220U110V：联结1－3，2－4NfUΦm244.4220mΦNfU)(44.4110NfUΦm44.41101,32,4220V：联结2－31324**110U10i说明：两种接法下不变，所以铁芯磁路的设计相同mΦ励磁mΦNi10'问题1：在110V情况下，如果只用一个绕组（N），行不行？答：不行（两绕组必须并绕）原边有两个相同绕组的电源变压器（220/110），使用中应注意的问题：**1324NN220i220U1,32,4110iN若两种接法铁芯中的磁通相等，则：Ni2220Ni11021110220ii问题2：如果两绕组的极性端接错，结果如何？结论：在极性不明确时，一定要先测定极性再通电。答：有可能烧毁变压器两个线圈中的磁通抵消烧毁感应电势0e电流很大11Rui1111eRiu原因：**1324NN10i220U’1.自耦变压器KNNIIKNNUU112212121ABP1u2u1i2iLR1N2N§2-3特殊变压器简介使用时，改变滑动端的位置，便可得到不同的输出电压。实验室中用的调压器就是根据此原理制作的。注意：原、副边千万不能对调使用，以防变压器损坏。因为N变小时，磁通增大，电流会迅速增加。2.电压互感器用低量程的电压表测高电压VRN1（匝数多）保险丝N2（匝数少）~u（被测电压）电压表被测电压=电压表读数N1/N21.二次侧不能短路，以防产生过流；2.铁心、低压绕组的一端接地，以防在绝缘损坏时，在二次侧出现高压。使用注意事项：3.电流互感器用低量程的电流表测大电流（被测电流）N1（匝数少）N2（匝数多）ARi1i2电流表被测电流=电流表读数N2/N11.二次侧不能开路，以防产生高电压；2.铁心、低压绕组的一端接地，以防在绝缘损坏时，在二次侧出现过压。使用注意事项：4.三相变压器AXBYCZaxbycz