《1变压器学案.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《1变压器学案.（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、变压器学习目标:1. 把握变压器工作原理及计算匝数比；2. 把握几种常用的变压器特点及应用；3. 会推断变压器的同名端。学习重点:1. 变压器工作原理2. 几种常用的变压器特点及应用。3. 会推断变压器的同名端学习难点:三相变压器接法。学习方法:启发诱导分析推理小组争论问题探究:1. 抱负变压器的变压、变流、变阻抗的关系式是怎样的？2. 简述三相电力变压器、仪用互感器、自耦调压器的构造特点及应用。3. 如何推断变压器的同名端？ 学问点梳理一、变压器功能：变电压：电力系统 变电流：电流互感器变阻抗：电子电路中的阻抗匹配如喇叭的输出变压器二、变压器的工作原理工作过程：一次绕组加上沟通电压 u1后，
2、绕组中便有电流 i1通过，在铁心中产生与 u 同频1率的交变磁通f ，依据电磁感应原理，分别在两个绕组中感应出电动势，假设把负载接在二次绕组上，则二次侧就有电流流过，这就是变压器的工作原理。1. 空载运行原边接入电源，副边开路。1010接上沟通电源u 1原边通过的空载电流为 ii产生工作磁通 F = Fm sinw tde = -Nd1e= -N11 dt22 dt产生感应电动势 e、F 方向符合右手定则iu110e1e2N1N2图 1 变压器的空载运行2原、副边电压关系依据沟通磁路的分析可得：E 4.44 f N 11mE 4.44 f N 22mU E11U Eii210e1eu22020
3、2u1图 2 变压器的空载运行工作原理2i= 0 时u2 = u20变电压U1 E=11NUEN222= KK 为变比结论：转变匝数比，就能转变输出电压。2. 负载运行副边带负载后对磁路的影响：在副边感应电压的作用下，副边线圈中有了电流 i。此2电流在磁路中也会产生磁通，从而影响原边电流 i。依据(U 4.44 f N 1)，当外11m加电压、频率不变时，铁芯中主磁通的最大值在变压器空载或有负载运行时根本不变。带负载后磁动势的平衡关系为：i N + i N1122= iN101u1i1e1N1Ni2eZ22图 3 变压器的有载运行由于变压器铁芯材料的磁导率高、空载励磁电流 (i)很小，一般不到
4、额定电流的 10%，常可无视 。依据原、副边电流关系i N+ i N112210= iN101I& N + I& N 01122I& N -I& N1122变电流IN1=12INK21结论：原、副边电流与匝数成反比UL副边阻抗关系Z=2I2ui11N1 N 2u2i2ZL图 4 变压器的阻抗变换Z = U1从原边等效：LI1变阻抗Z = U1(N / N )U=122= (N/ N )2 Z= K 2 ZLI(N12/ N )I1212LL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、变压器的外特性变压器的外特性：在电源电压和负载功率因数不变的条件下，副边输出电压和输出电流的关
5、系。即：U= f (I )22UU2203I2图 5 变压器的外特性U：原边加额定电压、副边开路时，副边的输出电压。20变压器外特性变化的程度用电压变化率U% 表示10U-UDU % =202 N100%U20大容量的电力变压器的电压变化率 5%。小型号变压器的电压变化率 20%。电压变化率是一个重要技术指标，直接影响到供电质量。电压变化率越小，变压器性能越好。四、变压器的损耗及效率(h)铜损可变损耗变压器的损耗铁损不变损耗铜损 ( PCu铁损( P)：Fe) ：一次、二次绕组导线电阻所致，与负载电流的平方成正比。磁滞损失：磁滞现象引起铁芯发热，造成的损失。涡流损失：交变磁通在铁芯中产生的感应
6、电流涡流，造成的损失。变压器的效率Ph =2100% =P2100%PP + P+ P1P 为输出功率，P 为输入功率212FeCu一般变压器的效率在 95%，大型变压器的效率可达 99%以上。五、变压器的额定值1、型号S 9 - 500 / 10S三相电力变压器9设计序号500变压器容量 kV A 10高压侧电压 kV 变压器负荷运行状态称额定运行。额定运行时各电量值为变压器的额定值。2、额定电压 U1NU2N U1N：加在一次绕组上的正常工作线电压。U：一次侧施加额定电压时的二次侧空载线电压。2N3、额定电流 I1N、I: 变压器满载运行时，原、副边绕组允许通过的线电流值。2N4、额定容量
7、 S: 变压器传送电功率的最大力气，变压器在额定工作状态下二次绕组的视N在功率，单位为kV A 。单相变压器额定容量为：SUI=2 N 2 NN三相变压器的额定容量为：S=N10003UI2 N2 N10005、额定频率f变压器应接入的电源频率。我国电力系统的标准频率为50Hz。N:以上额定值是以单相变压器为例六、变压器绕组极性及连接方法A Xax*(a)图A Xa x*(b)图当电流分别流入两个线圈或流出时，假设两线圈产生的磁通方向一样，则这两个线圈流入端称为同极性端同名端。也是各绕组电位瞬时极性一样的端点。图 6 变压器绕组极性及连接(a)图A、a 为同名端；(b)图 A、x 为同名端小功
8、率电源变压器在使用中有时需要把绕组串连起来以提高电压；或把绕组并联起来以增大 电流。在连接时必需认清绕组的极性，否则不仅达不到预期的目的，反而可能烧坏变压器。正确的串联接法 ：应把两个绕组的一对异名端联在一起。正确的并联接法： 应把两个绕组的两对同名端分别联结在一起 还需留意并联绕组的电压必需相等。电器使用时两种电压220V/110V的切换：1*3*24220V： 联结 2 3U220= 4.44 f (2N )mmU= 4.44( N )220f 2110V： 联结 1 3，2 4图 7 线圈的两种接法U110= 4.44 f (N )mU=( )110m4.44 f N说明：两种接法下 m
9、不变， 所以铁芯磁路的设计一样原边有两个一样绕组的电源变压器220 / 110，使用中应留意的问题：问题 1：在 110V 状况下，假设只用一个绕组N，行不行？假设两种接法铁芯中的磁通相等，则：(i2202N ) m(i110 N ) mi220N = iN110i1=i2201102答：不行两绕组必需并绕问题 2：假设两绕组的极性端接错，结果如何？由于u= i R - e11 1两个线圈中的磁通抵消感应电势e=0i11 *fU220N3*2N4fi电流1= uR很大1烧毁图 8 线圈的错误接法答：有可能烧毁变压器结论：在极性不明确时，确定要先测定极性再通电。七、几种常用的变压器1、三相电力变
10、压器UVW111UVW222uvw222uvw111电力工业中，输配电都承受三相制。变换三相沟通电电压，则用三相变压器。 把三个单相变压器拼合在一起， 便组成了一个三相变压器。高压绕组分别用U U 、V V 、W W 表示。121212低压绕组分别用u u 、v v 、w w 表示。1 21 212依据电力网的线电压及原绕组额定电压的大小，可以将原绕组分别接成星形或三角形。图 9 三相电力变压器依据供电需要，副绕组也可以接成三相四线制星形或三角形。三相变压器的原副绕组的常用接法有 Y，yn、Y，d、Y ，d 三种。大写字母表示高压绕组N的接法，小写字母表示低压绕组的接法，Y 与 y 表示星形接
11、法，D 与 d 表示三角形连接，N与 n 表示有中性线。例如三相变压器的联接组Y，yn0 Y高压绕组联结为星形Yn 低压绕组联结为星形有中性线0 表示高、低压对应两侧线电压的相位相差0 度。假设为 1 则表示高、低压对应两侧线电压的相位相差30 度。假设为 2 则表示高、低压对应两侧线电压的相位相差60 度。2、自耦变压器Ai1uNPi112N2uRB2LUNU1 = N1 = K22IN1图 10 自耦变压器I1 = N2 = K21使用时，转变滑动端的位置，便可得到不同的输出电压。试验室中用的调压器就是依据此原理制作的。留意：原、副边千万不能对调使用，以防变压器损坏。由于 N 变小时，磁通增大，电流会快速增加。既可以做升压变压器，也可以做降压变压器，一二次绕组之间既有磁的耦合，又有电的联系。u被测电压R保险丝N1匝数多N2匝数少V3、电压互感器用低量程的电压表测高电压U=1N1 U N22= KU2图 11 电压互感器12被测电压= 电压表读数 N /N使用留意：
