变压器

变压器变压器图片--小型变压器（单相single-phase）各种变压器的图片课题一变压器(transformer)变压器图片--电力变压器（多为三相three-phase）任务1单相变压器的学习教学目的：各种变压器的结构、原理、计算、用途能力要求：1）能计算变压器的各种参数2）能根据负载要求选择电力变压器3）能根据负载要求选择特殊变压器知识要求：1）了解各种变压器的结构2）熟悉各种变压器的工作原理3）掌握各种变压器的基本计算任务2特殊变压器的应用（自耦/电流互感器/电压互感器/电焊变压器）任务3三相变压器的学习一、变压器的用途1、变电压升压变压器降压变压器任务1单相(single-phase)变压器(transformer)的学习2、变电流4、变相位5、电气隔离3、变阻抗接负载接电源原线圈副线圈闭合铁芯二、变压器(transformer)的基本结构和工作原理1.变压器的基本结构铁心绕组(线圈)磁路/绕组的支撑骨架电路由硅钢片叠压而成由铜或铝导线绕成变压器一次侧绕组（原线圈）变压器二次侧绕组（副线圈）变压器图形符号变压器是一种能变换电压、变换电流、变换阻抗的“静止”电气设备。变压器在传递电能的过程中频率不变。Tr2．变压器的工作原理（1）电压变换作用ΦN1i0u1N2|ZL|u20Saxx变压器的一次侧接电源，二次侧开路(空载)变压器空载时原边有电流i0(很小)，在铁心磁路中产生磁通φ，当φ穿过两线圈时，分别感应电压m22m1144.444.4fNEfNEm222m11144.444.4fNEUfNEU变压器原、副边电压与感应电压的关系为：变压器原、副边电压与感应电压的关系为：kNNfNEEUU21m2m121214.44fN44.4k称为变压器的变比。P71-+e1（a）当K＞1，即N1＞N2时，U2＜U1，变压器起降低电源电压的作用；（b）当K＜1，即N1＜N2时，U2＞U1，变压器起升高电源电压的作用；（c）当K＝1、即N1＝N2时，U2＝U1，变压器起着隔离电源的作用。隔离变压器的作用是实现工作回路和一次侧电气回路电器上的隔离，就是把接地的电网转换为范围很小的不接地电网，减弱了电击的危险性。P70低压照明变压器一次绕组匝数N1=1210匝，一次绕组电压U1=220V，现要求二次绕组输出电压U2=36V，求二次绕组匝数N2及变比K。2121NNUU例1：解：匝1981210220361122NUUN1.6198121021NNK（2）电流变换作用变压器的一次侧接电源，二次侧与负载接通，这种运行状态称为负载运行。221121IUIUSS所以变压器两端视在功率不变，因此：kNUUII1N121221其中1/k称为变压器的变流比。ΦN1i1u1AXN2|ZL|u2Saxi2P72则一次绕组电流现有三种规格的白织灯：36V/500W，36V/60W，220V/60W，另有一台额定容量SN=300V.A、电压为220V／36V的变压器，问（1）上述三种白织灯中，哪种可以接在该变压器的二次侧使用？最多能接这种规格的白织灯几个？解：（1）（3）灯泡点亮时，变压器二次绕组电流例2：36V/60W，5个（2）AUPI33.836605522ANNII36.182513533.81221（2）此变压器一次绕组的匝数是825匝，求二次绕组的匝数是多少？（3）二次侧灯泡点亮时，变压器一次、二次绕组中的电流各为多少？已知某收音机内阻为100Ω，输出变压器的原边匝数为50,副边原接有4Ω扬声器，为达到阻抗匹配，求N2应为多少？（3）变压器的阻抗变换作用变压器的副边所接负载为ZL，反映到原边的输入阻抗为Z1，为：把变压比和变流比公式代入可得：；22LIUZL222222111ZkIUkkIkUIUZ变压器的阻抗变换作用常用于电子电路中(阻抗匹配)。例3：203060021NNk解：ΦN1i1u1N2ZLu2Saxi2111IUZ匝所以：1540600'12kNN640016202L21ZkZ40'160046400'42LkkZ则，扬声器后改接成一交流信号源的电动势E=20V，内阻R0＝180Ω，现有一个电阻RL为5Ω的负载，（1）如果将RL直接与信号源连接，试求信号源输出功率（负载获得的功率）。（2）如果通过变压器实现阻抗匹配（即R′L=R0），试求信号源输出的功率及变压器的匝数比。解：（1）例4：（2）设交流信号源电压U=100V，内阻R0=800Ω，负载RL=8Ω。（1）将负载直接接至信号源，负载获得多大功率？（2）经变压器进行阻抗匹配，求负载获得的最大功率是多少？变压器变比是多少？例5：解：WRRRURIPLLL123.08)8800100()()1(2202WRRRURIPLLL125.3800)800800100()()2(2'2'0'2108800021LRRNNK1、有一台变压器，一次绕组电压U1=3000V，二次绕组电压U2=220V。如果负载是一台220V，25KW的电阻炉，试求变压器一、二次绕组的电流各为多少？2、把电阻R=8的扬声器接于输出变压器的二次侧，设变压器的一次绕组N1=500匝，二次绕组N2=100匝。（1）试求扬声器折合到一次侧的等效电阻。（2）如果变压器的一次侧接上电动势E=10V、内阻R0=250的信号源，求输出到扬声器上的功率。（3）若不经过变压器，直接把扬声器接到E=10V、内阻R0=250的信号源，求输出到扬声器上的功率。任务2特殊变压器(transformer)的应用各型自耦调压器单相自耦调压器特点：副绕组是原绕组的一部分，原、副压绕组不但有磁的联系，也有电的联系。1、自耦变压器P97kNNUU2121kNNII11221u1u2自耦变压器的工作原理和普通双绕组变压器一样，因此变比相同自耦变压器也称为自耦调压器，它的最大特点就是可以通过转动手柄来获得副边所需要的各种电压。u1u2～自耦变压器的电路图符号任务2特殊变压器(transformer)的应用使用自耦变压器应注意：1、不要把输入、输出端接错。即不能将电源接在输出端。*2、若电源的输入端有3个接头。它可用于220V和110V的供电线路，若接错会把调压器烧坏。3、接通电源前，应将滑动触点旋至零位，然后接通电源，逐渐转动手柄，将电压调至所需的数值。4、自耦变压器原边电压与地，若接反则输出端电压为0时也会带有220V的电压，造成事故。2．仪用互感器P99专门用于测量的变压器。1）电压互感器：用于将高电压（1000V以上）变换成低电压（二次侧额定电压100V）。电压互感器的一次绕组匝数很多，并联于待测电路两端；二次绕组匝数较少。u2121kNNUU电压互感器二次侧表头额定值为标准值100V。使用注意：1、电压互感器的铁心和低压绕组的一端必须接地。若不接地，万一高、低压绕组之间绝缘损坏，则低压侧出现高电压；2、低压侧不能短路，因为短路电流大会烧坏绕组，因此应该串熔断器；3、电压互感器使用时，二次侧并联阻抗不得太小，否则影响测量精度。L1L2··N1N2V2）电流互感器：用于将大电流（5A以上）变换为小电流。原绕组线径较粗，匝数少，与被测电路负载串联；副绕组线径较细，匝数多21IIki电流互感器二次侧表头额定值为标准值5A使用注意：1、副绕组电路不允许开路。a、二次绕组开路时，互感器处于空载运行状态，此时一次绕组中流过的被测电流全部为励磁电流，使铁心中的磁通急剧增大，造成铁心过热，烧坏绕组。b、二次绕组匝数多，将感应出很高的电压，危及测量人员和设备安全。所以在电流互感器工作时，检修或拆装电流表或功率表的电流线圈，应先将二次绕组短路。2、铁心和二次绕组的一端必须接地。3、二次绕组回路串联的电压表的电流线圈阻抗值不得超过允许值，以免降低测量精度。L1L2··N1N2V用变流比为100/5的电流互感器、变压比为10000V/100V的电压互感器，扩大测量仪表的量程。其电流表读数为2.5A，电压表读数为90V，试求被测电路的电流、电压各为多少？则接在电压互感器、电流互感器二次测功率表的量程扩大了多少倍？A505.2510022121IKINNIiV9000901000001022211UKUNNUu即被测电路的电流为50A，电压为9000V。例6：解：总量程扩大了：kiki=20100=2000钳形电流表3．电焊变压器特点：电焊变压器实质是一台特殊的降压变压器。电弧焊是靠电弧放电的热量来熔化金属的。1）电焊变压器在空载时，应有一定的空载电压，通常U0=60～75V，最高不宜超过85V；2）负载时电压降至30V，短路时即焊条碰上工件时的电流ISC也不应过大；3）为了满足不同焊接要求，焊接电流应在较大范围内进行调节。电焊变压器的外特性曲线外特性：左图所示为电焊变压器的外特性曲线，其中U0为空载电压，ISC为短路电流，IN、UN为曲线上任意一点的焊接电流与电压。从图中可以看出，电压随电流的增大而急剧下降，即有陡降的外特性。（b）串联可变电抗器（a）磁分路结构：为了满足上述条件，电焊变压器必须具有较大的漏抗，而且可以进行调节。)(22222jXrIEU变压器有三只铁心柱，两边是主铁心，中间是动铁心。变压器的一次绕组绕在一个主铁心柱上，二次绕组的一部分绕在一次绕组的外层，一部分绕在另一铁心柱上。动铁心装在固定铁心中间的螺杆上，螺杆转动时，活动铁心就沿着螺杆在固定铁心中间移动从而改变变压器的漏抗。当铁心处于全部推进位置时，漏磁通增多，输出电压随输出电流的增大下降较快；当铁心处于全部抽出位置时，漏磁通减少，输出电压随输出电流的增大而下降较慢，调节铁心的位置可获得满意的外特性曲线。磁分路电焊变压器铁心及绕组图焊接电流粗调是靠变换二次绕组接线板上的连接片实现的--改变二次绕组的匝数;焊接电流的细调节是通过调整动铁心的位置--改变漏抗实现。任务3三相变压器(transformer)的学习电力变压器油浸式电力变压器变压器工作时绕组和铁心都要发热。小容量的变压器可以采用空气自冷方式，即通过绕组和铁心直接将热量散失到周围的空气中去，大容量的变压器则需采用专门的冷却措施，常用的是将绕组和铁心放在盛满变压器油的油箱中去，热量通过油箱散失到周围的空气中，油箱的外壁装有散热片或油管，这种方式称为油浸自冷式。油浸式电力变压器的外形结构图变压器的铭牌三相变压器的铭牌P652．额定容量SNAkV1000N2N2NIUS单相变压器1.型号AkV10003N2N2NIUS三相变压器一台三相变压器额定容量SN=180kV.A，一、二次绕组的额定电压U1N/U2N=6000/380V，求一、二次绕组的额定电流I1N、I2N各为多大？一组负载为380V、100kW、功率因数为0.75的感性负载，另一组负载为380V、100kW、功率因数为0.5的感性负载，问那一组负载可以正常接入电路？A)(3.17600031018033N1N1NUSI二次绕组的电流是A)(27238031018033N2N2NUSI解：一次绕组的电流是例7：3．额定电压U1N和U2N额定电压U1N是指变压器在额定运行情况下，加在一次绕组上的正常工作电压。它是根据变压器绝缘等级和允许温升等条件规定的。额定电压U2N是指在一次绕组上加额定电压后，二次绕组空载时的电压值。4．额定电流I1N和I2N额定电流是指变压器允许长期通过的电流，它是根据变压器发热的条件而规定的满载电流值。5．冷却方式油浸自冷方式(ONAN)、强力风冷方式(ONAF)、强迫油导向循环强力风冷方式(OFAF)6、连接组标号(连接组别)连接组标号是指三相变压器一、二次绕组的连接方式。Y:高压绕组作星形连接，y:低压绕组作星形连接;D:高压绕组作三角形连接，d:低压绕组作三角形连接;N:高压绕组作星形连接时的中性线，n:低压绕组作星形连接时的