电工基础——变压器(教案)

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1、第八章变压器第一节变压器的基本知识学习冃标：1•了解变压器的构造:2・熟悉变压器的工作原理重点：变压器的丄作原理难点：变压器的工作原理一、变压器的基本知识1.定义变压器的是一种常见的电气设备，町川來把某种数值的交变电压变换为同频率的另一数值的交变电压，也町以改变交流电的数值及变换阻抗或改变相位。2.变压器的意义发电厂欲将p二3uicose的电功率输送到用电的区域，在p、cose为一定值时，若采用的电压愈鬲，则输电线路中的电流愈小，因而町以减少输电线路上的损耗，节约导电材料。所以远距离输电采用高电压是最为经济的。口前，我国交流输电的电压

2、最高己达500kVo这样高的电压，无论从发电机的安全运行方面或是从制造成本方而考虑，都不允许由发电机直接生产。发电机的输出电压一般有3.15kV、6.3kV、10.5kV、15.75kV等几种,因此必须用升压变压器将电压升高才能远距离输送。电能输送到用电区域后，为了适应川电设备的电压要求，还需通过各级变电站（所）利用变压器将电压降低为各类电器所需耍的电压值。在用电方而，多数用电器所需电压是380V、220V或36V,少数电机也采用3kV、6kV等。3.变压器分类按英用途不同，冇电源变压器、电力变压器,调压变压器，仪用互感器，隔离变压器

3、。按结构分为双绕纽变压器、三绕组变压器、多绕纽变压器及自耦变压器。按铁心结构分为壳式变压器和心式变压器。按相数分为单相变压器、三相变压器和多相变压器。变压器的种类虽多，但基本原理和结构是一样的。1.变压器的基本结构（1）铁心图8-1变压器由套在一个闭合铁心上的两个或多个线圈（绕组）构成，如图8-1所示。铁心和线圈是变压器的基本组成部分。铁心构成了电磁感应所需的磁路。为了减少磁通变化时所引起的涡流损失，变压器的铁心耍用厚度为0.35〜0.5mm的硅钢片叠成。片间用绝缘漆隔开。铁心分为心式和客式两种。（2）线圈X变压器和电源相连的线圈称为

4、原绕组（或原边，或初级绕组），其匝数为N1,和负载相连的线圈称为副绕组（或副边，或次级绕组），其匝数为N2。绕组与绕组及绕组与铁心之间都是互相绝缘的。2.变压器的符号，如图8-2所示。图8-2图8-11.理想变压器原副两绕纽的电阻为0,电感无穷人；没有漏磁；没有铁心损耗。二、变压器的工作原理1.变压器的空载运行变压器原线圈接上额定的交变电压u1,副线圈开路不接负载，称为空载运行，如图8-3所示。副边屮的电流为零，原边的空载电流为i0（1）空载电流T0在外加正弦电压U1的作用下，线圈内冇交变电流iO流过。这时原线圈内的电流，称作变圧器的

5、空载电流，又称励磁电流。它与原线圈匝数N1的乘积i0N1称为励磁磁势。图8-3空载时的变压器由于铁心的磁导率远人于空气的磁导率，所以激磁磁势产生的磁通绝人部分集屮在铁心里,沿铁心而闭合，该磁通称作主磁通（或工作磁通），用①表示，空载电流（励磁电流）的有效值I0—般都很小，约为额定电流的3%〜8%o（2）原副边的感应电动势主磁通随电流按正弦规律变化，变化的磁通穿过原副边产牛•的有效值为E1~4.44fN1①in,E2心4.44fN2①m由此可得(3)电压平衡方程、电压比空载时变压器的原绕组电路是一个含有铁心线圈的交流电路，在工程计算屮常

6、忽略原绕组中的阻抗不计。所以原绕组一侧的电压平衡方程可简化为u1a-e1,这说明，在变压器原线圈屮，自感电动势和电源电压儿乎相等，但相位相反。由此町得ul的有效值为U1心E1二4.44fN1Om,该式表明：当电源频率和原线圈匝数一定时，铁心中主磁通的大小基本上由电源电压决定。当电源电压不变时，变压器铁心屮的主磁通基本上是个常数。由于空载时变压器副线圈是开路的，i2=0,副线圈的端电压为u2二e2,有效值为U2心E2二4.44fN2①m,因此可以得到6禺餌式中Ku称为变压器的变压比，简称变比，表明变压器空载吋，原、副边端电压Z比等于原、

7、副线圈的匝数之比，匝数多的一•边电压高，匝数少的一边电压低。我们把Ku>1的称为降压变压器；称Ku<1的为升压变压器。实际应用时，变压器的副边输出电压可在小范I韦I内调节，副边留有抽头，可以获得不同数值的输出电压。2.变压器的负载运行变压器副边接上负载阻抗Z后，副线圈中通过电流i2,如图8-4所示。4%讣书司卜当电源电压u不变时，铁心中主磁通e也基本不变。因此，当变压器带上负载后，因为10很小，可以忽略内部能量损耗，把变压器视为理想变压器，即变压器的输入功率全部消耗在负载上，即U1I1二U2I2,由前而的分析得到：图8-4负载运行时的

8、变压器h码％Ki称为变压器的变流比，表示原、副绕组内的电流大小与线圈匝数成反比。结合前式还可得出该式表明，在不考虑变压器木身损耗的情况下（理想状态），变压器原绕组输入的功率等于副绕组输出的功率。这也说明变压器是一种把电能