电工学--(少学时)第5章

5.1磁路5.2变压器的基本结构5.3变压器的工作原理5.4变压器的特性和额定值5.5三相变压器5.6变压器绕组的极性第5章变压器5.1磁路一、磁路的概念：磁通通过的路径1.磁路的分类：•直流磁路I→Φ恒定（IN）•交流磁路i→φ变化2.无分支直流磁路的特点：•磁通集中在磁路里，磁路的路径就是磁力线的轨迹。•磁路中任一截面上的磁通是均匀分布的。Φ=BS•磁路常由几段构成，每段有相同的截面积和相同的磁介质，每段内磁场强度（H）相同。二、交流磁路的特点mmmmmmmfNENEEtEtNtdtdNdtdNet44.42122sin2sinsinsin设：1lieu1.当电源电压U和频率f不变时，磁通φ基本恒定。2.铁心有铁损耗：磁滞损耗和涡流损耗。交流磁路除了具有和直流磁路相同的特点外还有自己的一些特点。mlfNEUeuRieeuKVL44.4：1lieu5.2变压器的基本结构变压器：将某一电压值的交流电变换成同一频率的另一电压值的电气设备•作用：变换电压、变换电流、变换阻抗、功率传递•种类：电力变压器、整流变压器、调压器、互感器心式变压器：线圈包围铁心，大功率的单相变压器1.铁心：构成磁路，由0.35~0.5硅钢片交错叠装而成。铁心绕组铁心绕组壳式变压器：铁心包围线圈，小功率的单相变压器3.附件：散热装置空气自冷式；油浸自冷式：铁心和绕组浸在油箱里，油箱上有散热管。•原边：接电源的一侧绕组（一次绕组），匝数多为高压绕组。•副边：接负载侧的绕组（二次绕组），匝数少多为低压绕组。绕组可以有多个，根据需要可串并联。三相变压器高低压都有三个绕组。2.绕组：由高强度漆包线（扁铜线或铝线）绕制而成圆柱形5.3变压器的工作原理一、电压变换作用（空载运行）1u20u1l0i1e1le2e1uu1i0（i0N1）Φ主Φl1dtdNe22dtdiLel011dtdNe11mllfNEUIZEIjXREIRIjXEIREEUiReeuKVL111011011101011011110111144.4原边：mfNEUeu22222044.4副边：（变比）KNNUU212011u20u1l0i1e1le2e1u二、电流变换作用（有载运行）u1i0（i0N1）Φ主Φl1dtdNe22dtdiLel011222Nii2dtdiLel222dtdNe112i2l2le1u222222222222222222222ZZEIIZIZEjXRZIjXIRIZEIRIZEEKVLLLLLl副边漏阻抗：副边：2i2l2le1u2121021201102211221110INNIIINNIININININiNiNimm，则：忽略磁动势平衡方程式：有载时：空载时：电磁关系：KNNII112212i2l2le1u三、阻抗变换作用如图所示，ZL变化→I2变→I1变，ZL对I1的影响可以用一个接于原边的等效阻抗Z’L代替。忽略漏阻抗及空载电流的影响，损耗为零（理想变压器）。1U2U1I2ILZ1U1ILZLLLLZKZUUKIKUKIUZZUIIKIUKU2222221122212111，，LLLZKZNNZ2221四、功率的传递1.变压器的视在功率和有功功率为1111111cosIUPIUS，）：一次绕组（电源输入端2222222cosIUPIUS，二次绕组（输出端）：2.输入输出功率的关系：FeCuPPPPP12损耗：%10012　PP效率：(1)铜损耗PCu=R1I12+R2I22(2)铁损耗PFe=Ph＋Pe※小型电力变压器=80%～90%※大型电力变压器=98%～99%5.4变压器的特性和额定值一、变压器的外特性当为U1额定值时，U2=f（I2）的关系曲线为变压器的外特性曲线。它是一条稍倾斜的曲线。下降越大有关下降程度与coscos222222UIIZEU电压变化率：%100222NNUUUUU2U2I20UNI2二、变压器的损耗和效率1.铁损耗PFe=磁滞损耗+涡流损耗当U1和f一定时，φm基本不变，铁损为不变损耗，认为空载损耗等于铁损2.铜损PCu：原副绕组产生的损耗，可变损耗与电流有关。3.效率η：输出功率P2与输入功率P1之比。%100%1002212CuFePPPPPP三、变压器的额定值（铭牌数据）1.额定电压：根据绝缘强度和允许温升而规定的电压值。U1N为原边应接的电源电压，U2N为副边的空载电压。2.额定电流：根据变压器允许温升而规定的电流值。I1N为原边电流，I2N为副边电流。3.额定容量：表示变压器输出电功率的能力（视在功率）。SN=U2NI2N4.额定频率：原边所加交流电压的频率。5.相数：单相、三相6.温升：在额定状态下，变压器内部温度超出环境温度的容许值。与绝缘等级有关。例题已知：某单相变压器，SN=50kVA，U1N/U2N=6600/230V，空载电流为额定电流的3%，铁损耗为500W，满载铜损耗为1450W。向功率因数为0.85的负载供电，满载时的二次侧电压为220V。求：1.变比；2.原副边额定电流；3.空载时的功率因数；4.电压变化率；5.满载时的效率。解：7.282306600.121NNUUKAIKIKIIAUSIIUSNNNNNNNNNN6.74.2177.281114.2172301050.221213222233.066006.7%3500%3cos%3cos.311110110NNFeNNFeUIPIIUIP；%3.4%100230220230%100.4222NNUUUU%4.95%10014505008.406538.40653%100.58.4065385.02204.217cos222222CuFeNNNNPPPPWUIP5.5三相变压器一、三相变压器的种类1.三相组式变压器U1U2u1u2V1V2v1v2W1W2w1w22.三相心式变压器U1U2u1u2V1V2v1v2W1W2w1w2特点：三相之间既有电的联系，又有磁的联系。二、三相绕组的连接方式连接方式高压绕组低压绕组星形有中性线YNyn星形无中性线Yy三角形DdGB:Yyn、Yd、YNd、Yy、YNy最常用的三种三、三相变压器的计算2222cos33IUPIUSNNN2121NNUUPP2121212131,3,NNUUyDNNUUdYLLLL[例]某三相变压器，YN,d联结，SN=50kV·A，U1N/U2N=10/0.4kV，Y,d联结，向求2=0.9感性负载供电。满载时二次绕组的线电压为380V。求：(1)满载时一次、二次绕组的线电流和相电流；(2)输出的有功功率。[解](1)满载时一次、二次绕组的电流A2.9A0001031050331NNN1USIA2.27A40031050332NNN2USIA2.27N1P1IIA7.41A32.723N2P2II222N2cos3IUP相电流为kW8.42W0.972.23803(2)输出的有功功率5.6变压器绕组的极性一、同名端（同极性端）：用“*”或“·”表示原副绕组电位瞬时极性相同的端点。二、判断方法：1.当电流从两个线圈的同名端流入（流出）时，产生的磁通方向相同，磁通增加。绕组的极性与绕向有关。2.实验法测定同名端123412345678★★****ESmA+－实验方法测定同名端当开关S接通瞬间，若毫安表指针正偏说明A和a是同名端，若反偏则A和x是同名端。第5章小结一、变压器的三个作用：1.变换电压U1/U2=N1/N2=K2.变换电流I1/I2=N2/N1=1/K3.变换阻抗Z’=K2Z二、变压器的特性和额定值1.电压变化率△U=UN-U2/UN×100%2.损耗=铁损+铜损3.效率η=P2/P1×100%4.额定值5.极性：同名端的判定方法