变压器的学习 精.ppt

变压器的学习 第1页，本讲稿共39页变压器图片变压器图片-小型变压器（单相小型变压器（单相single-phase）各种变压器的图片各种变压器的图片各种变压器的图片各种变压器的图片课题一变压器课题一变压器(transformer)第2页，本讲稿共39页变压器图片变压器图片-电力变压器（多为三相电力变压器（多为三相three-phase）第3页，本讲稿共39页任务任务1 1 单相变压器的学习单相变压器的学习教学目的：各种变压器的结构、原理、计算、用途教学目的：各种变压器的结构、原理、计算、用途能力要求：能力要求：1 1）能计算变压器的各种参数）能计算变压器的各种参数2 2）能根据负载要求选择电力变压器）能根据负载要求选择电力变压器3 3）能根据负载要求选择特殊变压器）能根据负载要求选择特殊变压器知识要求：知识要求：1 1）了解各种变压器的结构）了解各种变压器的结构2 2）熟悉各种变压器的工作原理）熟悉各种变压器的工作原理3 3）掌握各种变压器的基本计算）掌握各种变压器的基本计算任务任务2 2 特殊变压器的应用特殊变压器的应用 （自耦（自耦/电流互感器电流互感器/电压互感器电压互感器/电焊变压器）电焊变压器）任务任务3 3 三相变压器的学习三相变压器的学习 第4页，本讲稿共39页一、变压器的用途一、变压器的用途一、变压器的用途一、变压器的用途1、变电压、变电压 升压变压器升压变压器 降压变压器降压变压器 任务任务1 单相单相(single-phase)变压器变压器(transformer)的学习的学习第5页，本讲稿共39页2、变电流、变电流第6页，本讲稿共39页4、变相位、变相位5、电气隔离、电气隔离3、变阻抗、变阻抗第7页，本讲稿共39页二、变压器二、变压器二、变压器二、变压器(transformer)(transformer)的基本结构和工作原理的基本结构和工作原理的基本结构和工作原理的基本结构和工作原理1.变压器的基本结构变压器的基本结构变压器的基本结构变压器的基本结构铁心铁心绕组绕组(线圈线圈)磁路磁路/绕组的支撑骨架绕组的支撑骨架电路电路由硅钢片由硅钢片叠压而成叠压而成 由铜或铝由铜或铝导线绕成导线绕成变压器一次变压器一次侧绕组侧绕组（原线圈）（原线圈）变压器二变压器二次侧绕组次侧绕组（副线圈）（副线圈）变压器图变压器图形符号形符号 变压器变压器变压器变压器是一种能变换电压、变换电流、变换阻抗的是一种能变换电压、变换电流、变换阻抗的“静止静止静止静止”电气设备电气设备电气设备电气设备。变压。变压器在传递电能的过程中器在传递电能的过程中频率不变频率不变频率不变频率不变。Tr第8页，本讲稿共39页2 2变压器的工作原理变压器的工作原理变压器的工作原理变压器的工作原理（1 1）电压电压电压电压变换作用变换作用变换作用变换作用N1i0u1N2|ZL|u20Saxx变压器的变压器的一次侧接电源一次侧接电源一次侧接电源一次侧接电源，二次侧开路二次侧开路二次侧开路二次侧开路(空载空载空载空载)变压器空载时原边有电流变压器空载时原边有电流 i i0 0(很小很小很小很小)，在铁心磁路，在铁心磁路中产生中产生 磁通磁通，当，当穿穿过过两两线线圈圈时时，分，分别别感感应电压应电压 变压器原、副边电压与变压器原、副边电压与感应电压的关系为：感应电压的关系为：变压器原、副边电压与感变压器原、副边电压与感应电压的关系为：应电压的关系为：k 称为变压器的变比。称为变压器的变比。P71-+e1（a a）当）当 K1，即，即 N1N2时，时，U2U1，变压器起降低电源电压的作用；，变压器起降低电源电压的作用；（b b）当）当K1，即，即N1N2时，时，U2U1，变压器起升高电源电压的作用；，变压器起升高电源电压的作用；（c c）当）当K1、即、即N1N2时，时，U2U1，变压器起着隔离电源的作用。，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很小的不接地电网，减弱了电击的危险性。P70第9页，本讲稿共39页 低低压压照照明明变变压压器器一一次次绕绕组组匝匝数数N N1 1=1210=1210匝匝，一一次次绕绕组组电电压压U U1 1=220V=220V，现要求二次绕组输出电压现要求二次绕组输出电压U U2 2=36V=36V，求二次绕组匝数，求二次绕组匝数N N2 2及变比及变比K K。例例1：解：第10页，本讲稿共39页（2）电流电流电流电流变换作用变换作用变换作用变换作用变压器的变压器的一次侧接电源一次侧接电源一次侧接电源一次侧接电源，二次侧与负载接通二次侧与负载接通二次侧与负载接通二次侧与负载接通，这种运行状态称为，这种运行状态称为负载运行负载运行负载运行负载运行。变压器两端视在功率不变，因此：变压器两端视在功率不变，因此：其中其中1/k 称为变压器的变流比。称为变压器的变流比。N1i1u1AXN2|ZL|u2Saxi2P72第11页，本讲稿共39页 则一次绕组电流则一次绕组电流 现有三种规格的白织灯：现有三种规格的白织灯：36V/500W36V/500W，36V/60W36V/60W，220V/60W220V/60W，另有一台额，另有一台额定容量定容量S SN N=300V.A=300V.A、电压为、电压为 220V220V36 V36 V的变压器，问（的变压器，问（1 1）上述三种白织）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？的白织灯几个？解：解：（1 1）（3 3）灯泡点亮时，变压器二次绕组电流）灯泡点亮时，变压器二次绕组电流例例2：36V/60W，5个个（2 2）（2 2）此变压器一次绕组的匝数是）此变压器一次绕组的匝数是825825匝，求二次绕组的匝数是多少？匝，求二次绕组的匝数是多少？（3 3）二次侧灯泡点亮时，变压器一次、二次绕组中的电流各）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？为多少？第12页，本讲稿共39页已知某收音机内阻为已知某收音机内阻为100，输出输出变压器的原边匝数为变压器的原边匝数为50,副边原接有副边原接有4 扬扬声器，声器，为为达到阻抗匹配，求达到阻抗匹配，求N2应为应为多少？多少？（3）变压器的阻抗变换作用变压器的阻抗变换作用变压器的阻抗变换作用变压器的阻抗变换作用 变压器的副边所接负载为变压器的副边所接负载为ZL，反映到原边，反映到原边的输入阻抗为的输入阻抗为Z1，为，为：把变压比和变流比公式代入可得把变压比和变流比公式代入可得：变压器的阻抗变换作用常用于电变压器的阻抗变换作用常用于电子电路中子电路中(阻抗匹配阻抗匹配)。例例3：N1i1u1N2 ZLu2Saxi2第13页，本讲稿共39页 一交流信号源的电动势一交流信号源的电动势E=20VE=20V，内阻，内阻R R0 0180180，现有一个电阻，现有一个电阻R RL L为为55的的负载，（负载，（1 1）如果将）如果将R RL L直接与信号源连接，直接与信号源连接，试求信号源输出功率（负载试求信号源输出功率（负载获得的功率）。获得的功率）。（2 2）如果通过变压器实现阻抗匹配（即）如果通过变压器实现阻抗匹配（即RRL L=R=R0 0 ），），试求信号源输出的功率及变压器的匝数比。试求信号源输出的功率及变压器的匝数比。解：解：（1）例例4：（2）第14页，本讲稿共39页设交流信号源电压设交流信号源电压U=100VU=100V，内阻，内阻R R0 0=800=800，负载，负载R RL L=8=8。（1 1）将负载直接接至信号源，负载获得多大功率？）将负载直接接至信号源，负载获得多大功率？（2 2）经变压器进行）经变压器进行阻抗匹配阻抗匹配，求负载获得的最大功率是多少？变压器变，求负载获得的最大功率是多少？变压器变比是多少？比是多少？例例5：解：解：第15页，本讲稿共39页1 1、有一台变压器，一次绕组电压、有一台变压器，一次绕组电压U U1 1=3000V=3000V，二次绕组电压，二次绕组电压U U2 2=220V=220V。如果负。如果负载是一台载是一台220V220V，25KW25KW的电阻炉，试求变压器一、二次绕组的电流各的电阻炉，试求变压器一、二次绕组的电流各为多少？为多少？2 2、把电阻把电阻R=8 的扬声器接于输出变压器的二次侧，设变压器的一的扬声器接于输出变压器的二次侧，设变压器的一次绕组次绕组N1=500匝，匝，二次绕组二次绕组N2=100匝。（匝。（1）试求扬声器折合到一次）试求扬声器折合到一次侧的等效电阻。（侧的等效电阻。（2）如果变压器的一次侧接上电动势）如果变压器的一次侧接上电动势E=10V、内阻、内阻R0=250 的信号源，求输出到扬声器上的功率。（的信号源，求输出到扬声器上的功率。（3）若不经过变压）若不经过变压器，直接把扬声器接到器，直接把扬声器接到E=10V、内阻、内阻R0=250 的信号源，求输出到扬声的信号源，求输出到扬声器上的功率。器上的功率。第16页，本讲稿共39页任务任务2 特殊变压器特殊变压器(transformer)的应用的应用各型自耦调压器各型自耦调压器单相自耦调压器单相自耦调压器第17页，本讲稿共39页特点：特点：副绕组是原绕组的一部分，原、副压绕组不但有副绕组是原绕组的一部分，原、副压绕组不但有磁磁磁磁的联系，也有的联系，也有电电电电的联系。的联系。1 1、自耦变压器、自耦变压器、自耦变压器、自耦变压器 P97P97u1u2自耦变压器的自耦变压器的工作原理工作原理工作原理工作原理和普通双绕和普通双绕组变压器组变压器一样一样一样一样，因此，因此变比相同变比相同变比相同变比相同自耦变压器也称为自耦变压器也称为自耦调压器自耦调压器自耦调压器自耦调压器，它的最大它的最大特点特点特点特点就是就是可以通过转可以通过转动手柄来获得副边所需要的动手柄来获得副边所需要的各各各各种电压种电压种电压种电压。u1u2自耦变压器的电路图符号自耦变压器的电路图符号任务任务2 特殊变压器特殊变压器(transformer)的应用的应用第18页，本讲稿共39页使用自耦变压器应注意：使用自耦变压器应注意：使用自耦变压器应注意：使用自耦变压器应注意：1、不要、不要把输入、输出端接错。即不能将电源接在输出端。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、若电源的输入端有3个接头。它可用于个接头。它可用于220V和和110V的供电线路，若接错会把调压器烧坏。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、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。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、自耦变压器原边电压与地，若接反则输出端电压为0时也会带有时也会带有220V的电的电压，造成事故。压，造成事故。第19页，本讲稿共39页2 2仪用互感器仪用互感器 P99P99专门用于测量的变压器。专门用于测量的变压器。第20页，本讲稿共39页1 1）电电电电压压压压互互互互感感感感器器器器：用用于于将将高高电电压压（1000V以以上上）变变换换成成低低电电压压（二二次次侧侧额定电压额定电压100V）。）。电压互感器的一次绕组匝数电压互感器的一次绕组匝数很多很多很多很多，并联并联并联并联于待测电路两端；二次绕组匝数于待测电路两端；二次绕组匝数较少较少较少较少。电压互感器二次侧表头额定值为电压互感器二次侧表头额定值为标标标标准值准值准值准值100V100V。使用注意：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、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；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；、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，二次侧并联电压互感器使用时，二次侧并联阻抗不得太小阻抗不得太小阻抗不得太小阻抗不得太小，否则，否则影响测量精度影响测量精度影响测量精度影响测量精度。L1L2N1N2V第21页，本讲稿共39页2 2）电流互感器）电流互感器）电流互感器）电流互感器：用于将大电流（用于将大电流（5A以上）变换为小电流。以上）变换为小电流。原绕组线径原绕组线径较粗较粗较粗较粗，匝数，匝数少少少少，与被测电路负载，与被测电路负载串联串联串联串联；副绕组线径；副绕组线径较细较细较细较细，匝数，匝数多多多多电流互感器二次侧表头电流互感器二次侧表头额定值为额定值为标准值标准值标准值标准值5A5A使用注意：使用注意：1、副绕组电路不允许开路。、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，、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。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、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。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。、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。、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。L1L2N1N2V第22页，本讲稿共39页用用变变流流比比为为100/5的的电电流流互互感感器器、变变压压比比为为10000V/100 V的的电电压压互互感感器器，扩扩大大测测量量仪仪表表的的量量程程。其其电电流流表表读读数数为为2.5 A，电电压压表表读读数数为为90 V，试试求求被被测测电电路路的的电电流流、电电压压各各为为多多少少？则则接接在在电电压压互互感感器器、电电流流互互感感器器二二次测功率表的量程扩大了多少倍？次测功率表的量程扩大了多少倍？即被测电路的电流为50A，电压为9000 V。例例6：解：解：总量程扩大了：kiki=20100=2000第23页，本讲稿共39页 钳形电流表钳形电流表第24页，本讲稿共39页3 3电焊变压器电焊变压器第25页，本讲稿共39页特点：特点：特点：特点：电电焊焊变变压压器器实实质质是是一一台台特特殊殊的的降降压压变变压压器器。电电弧弧焊焊是是靠靠电电弧弧放放电电的的热热量量来来熔熔化化金属的。金属的。1 1）电焊变压器在空载时，应有一定的空载电压，通常）电焊变压器在空载时，应有一定的空载电压，通常U U0 0=60=6075V75V，最高不宜超过，最高不宜超过85V85V；2 2）负载时电压降至）负载时电压降至30V30V，短路时即焊条碰上工件时的电流，短路时即焊条碰上工件时的电流I ISCSC也不应过大；也不应过大；3 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。）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电焊变压器的外特性曲线 外外外外特特特特性性性性：左左图图所所示示为为电电焊焊变变压压器器的的外外特特性性曲曲线线，其其中中U U0 0为为空空载载电电压压，I ISCSC为为短短路路电电流流，I IN N、U UN N为为曲曲线线上上任任意意一一点点的的焊焊接接电电流流与与电电压压。从从图图中中可可以以看看出出，电压随电流的增大而急剧下降，即有陡降的外特性。电压随电流的增大而急剧下降，即有陡降的外特性。第26页，本讲稿共39页（b）串联可变电抗器）串联可变电抗器（a）磁分路）磁分路 结构：结构：结构：结构：为了满足上述条件，电焊变压器必须具有较大的漏抗，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。而且可以进行调节。第27页，本讲稿共39页变变压压器器有有三三只只铁铁心心柱柱，两两边边是是主主铁铁心心，中中间间是是动动铁铁心心。变变压压器器的的一一次次绕绕组组绕绕在在一一个个主主铁铁心心柱柱上上，二二次次绕绕组组的的一一部部分分绕绕在在一一次次绕绕组组的的外外层层，一部分绕在另一铁心柱上。一部分绕在另一铁心柱上。动动铁铁心心装装在在固固定定铁铁心心中中间间的的螺螺杆杆上上，螺螺杆杆转转动动时时，活活动动铁铁心心就就沿沿着着螺螺杆杆在在固固定定铁铁心心中中间间移移动动从从而而改改变变变变压压器器的的漏漏抗抗。当当铁铁心心处处于于全全部部推推进进位位置置时时，漏漏磁磁通通增增多多，输输出出电电压压随随输输出出电电流流的的增增大大下下降降较较快快；当当铁铁心心处处于于全全部部抽抽出出位位置置时时，漏漏磁磁通通减减少少，输输出出电电压压随随输输出出电电流流的的增增大大而而下下降降较较慢慢，调调节节铁铁心的位置可获得满意的外特性曲线。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改变二次绕组的匝数;焊接电流焊接电流的细调节是通过调整动铁心的位置的细调节是通过调整动铁心的位置-改变漏抗实现。改变漏抗实现。第28页，本讲稿共39页任务任务3 三相变压器三相变压器(transformer)的学习的学习电力变压器电力变压器第29页，本讲稿共39页油浸式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发热。小容量的变压器可以采用空气自冷方式，即通过绕组用空气自冷方式，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，大容量的变压器的空气中去，大容量的变压器则需采用专门的冷却措施，常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，热量通变压器油的油箱中去，热量通过油箱散失到周围的空气中，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，油箱的外壁装有散热片或油管，这种方式称为油浸自冷式。这种方式称为油浸自冷式。第30页，本讲稿共39页 油浸式电力变压器的外形结构图油浸式电力变压器的外形结构图 变压器变压器的铭牌的铭牌第31页，本讲稿共39页三相变压器的铭牌三相变压器的铭牌三相变压器的铭牌三相变压器的铭牌 P65P65第32页，本讲稿共39页2 额定容量额定容量SN单相变压器单相变压器1.型号型号 三相变压器三相变压器第33页，本讲稿共39页 一一台台三三相相变变压压器器额额定定容容量量SN=180 kV.A，一一、二二次次绕绕组组的的额额定定电电压压U1N/U2N=6000/380 V，求求一一、二二次次绕绕组组的的额额定定电电流流I1N、I2N各各为为多多大大？一一组组负负载载为为380V、100 kW、功功率率因因数数为为0.75的的感感性性负负载载，另另一一组组负负载载为为380V、100 kW、功功率率因因数数为为0.5的的感感性性负负载载，问问那那一一组组负负载载可可以以正正常常接接入电路？入电路？二次绕组的电流是二次绕组的电流是 解：一次绕组的电流是解：一次绕组的电流是例例7：第34页，本讲稿共39页3 额定电压额定电压U1N和和U2N额额定定电电压压U1N是是指指变变压压器器在在额额定定运运行行情情况况下下，加加在在一一次次绕绕组组上上的的正正常常工工作作电电压压。它它是是根根据据变变压压器器绝绝缘缘等等级级和和允允许许温温升升等等条条件件规规定定的的。额额定定电电压压U2N是是指指在在一一次次绕绕组组上上加加额额定定电电压压后后，二二次次绕组空载时的电压值。绕组空载时的电压值。4 额定电流额定电流I1N和和I2N额额定定电电流流是是指指变变压压器器允允许许长长期期通通过过的的电电流流，它它是是根根据据变变压压器器发发热的条件而规定的满载电流值。热的条件而规定的满载电流值。第35页，本讲稿共39页5冷却方式冷却方式油浸自冷方式油浸自冷方式(ONAN)、强力风冷方式、强力风冷方式(ONAF)、强迫油导向循环强力风、强迫油导向循环强力风冷方式冷方式(OFAF)6、连接组标号连接组标号(连接组别连接组别)连接组标号是指三相变压器一、二次绕组的连接方式。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，高压绕组作星形连接，y:低压绕组作星形连接低压绕组作星形连接;D:高压绕组作三角形连接，高压绕组作三角形连接，d:低压绕组作三角形连接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，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中低压绕组作星形连接时的中性线。性线。如：如：Dyn11选选第36页，本讲稿共39页三三 相相 电电 力力 变变 压压 器器型号型号 S9500/10 产品代号产品代号 IFATO、710、022标准代号标准代号 GB1094.151996额定容量额定容量 500kVA 额定电压：额定电压：U1N=10KV U2N=0.4KV 3相相 50Hz额定效率额定效率 98.6%使用条件使用条件 户外式户外式 联接组别联接组别 Yyn0 短路电压短路电压 4.4%冷却方式冷却方式 ONAN 额定温升额定温升 80 器身重器身重 1115 kg油重油重 311 kg 总重量总重量 1779 kg 出厂序号出厂序号 200201061 变压器厂变压器厂 2002年年1月月P66求：一、二次测的相电压、相电流；变比求：一、二次测的相电压、相电流；变比第37页，本讲稿共39页 某机床照明电路的负载为照明灯某机床照明电路的负载为照明灯36V，30W；控制电路中；控制电路中3个特殊接触器参数为个特殊接触器参数为36V、18W、功率因数、功率因数0.6；2个继电器为个继电器为36V、20W、功率因数、功率因数0.5。可接电源为三相四线制机床供电线路，线电压可接电源为三相四线制机床供电线路，线电压380V，相，相电压为电压为220V。为满足控制电路的需要，试选择一台控制变压器，选择该为满足控制电路的需要，试选择一台控制变压器，选择该变压器的电压和功率，并说明接线方式。变压器的电压和功率，并说明接线方式。备选变压器：备选变压器：BK-200（一次电压（一次电压380，二次电压，二次电压36V，额定，额定容量容量200VA）；）；备选变压器：备选变压器：BK-200（一次电压（一次电压220，二次电压，二次电压36V，额定，额定容量容量200VA）；）；第38页，本讲稿共39页小结小结1 1、单相变压器的结构、原理、计算、用途、单相变压器的结构、原理、计算、用途2 2、自耦变压器的结构、原理、计算、用途、自耦变压器的结构、原理、计算、用途3 3、仪用互感器的结构、原理、计算、用途、仪用互感器的结构、原理、计算、用途4 4、电焊变压器的结构、原理、用途、电焊变压器的结构、原理、用途5 5、三相变压器的结构、铭牌参数、三相变压器的结构、铭牌参数作作 业业 P69 6 P69 6、7 7第39页，本讲稿共39页