《电工技术》第2章变压器.ppt

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1、第二章变压器掌握变压器变压、交流、变阻抗的原理和计算方法。掌握变压器同名端的概念和绕组的正确连接方法。了解单相变压器的分类、构造和铭牌数据。了解变压器的外特性和效率。了解自耦变压器的构造和工作原理。了解电流互感器第二章变压器2.1变压器的结构和工作原理2.2变压器的额定值2.3绕组的同名端及绕组的串联和并联2.4三相变压器2.5特殊用途的变压器2.1变压器的结构和工作原理变压器是一种常用的静止电气设备，它的基本工作原理利用电磁感应原理，通过一个共同的磁场（磁路），将两个或两个以上的绕组耦合在一起，进行交流电能的转

2、换与传递。注意:变换前后频率不变e1e01－－＋＋＋－u1φ01i0－i2=0＋＋－u20φe2ZL2.1变压器的结构和工作原理变压器的分类:按照用途分类有：电力变压器、仪用互感器等。按照变换电能的相数分类有：单相变压器和三相（多相）变压器。尽管变压器类型多，但是它们的结构和工作原理都是基本相同的。本章内容以介绍单相小型变压器为主，同时也介绍一些其它常用变压器的特点及使用方法。2.1.1单相变压器的基本结构单相变压器:接在单相交流电源上，用来改变单相交流电压的变压器.组成：变压器主要由铁心和绕在铁心上的线圈两部分

3、组成。特点:容量很小应用场合:局部照明和控制。变压器铁心:硅钢片叠压而成。变压器绕组:高强度漆包线绕制而成。其它部件:油箱、冷却装置、保护装置等。铁心线圈2.构造壳式变压器心式变压器铁心线圈两个绕组中与电源相连的一方称为原绕组，采用下标“1”来表示，如原绕组电压U1、原绕组匝数N1等。与负载相连的绕组称为副绕组，采用下标“2”来表示。e1e01－－＋＋＋－u1φ01i0－i2=0＋＋－u20φe2ZL2.1.2变压器的工作原理一．空载运行状态----变压器的变电压作用e1e01－－＋＋＋－u1φ01i0－i2=0

4、＋＋－u20φe2ZLU1i0N1i0主磁通φ漏磁通φ01副绕组e2u20e01原绕组e1变压器在空载运行状态下，原、副绕组中的电压、电流及磁通势N1i0和主磁通φ、漏磁通φ01之间的电磁关系可用如下方法表示：名词术语:原绕组磁通势主磁通漏磁通1．原绕组的电压平衡方程原绕组:与电源相连侧.磁通势N1i0:原绕组的匝数为N1，产生建立磁场。主磁通:由绝大部分磁力线沿铁心闭合形成，即工作磁通φ0，它同时与原、副绕组交链，在副绕组中产生感应电动势e1和e2。名词术语:原绕组磁通势主磁通漏磁通1．原绕组的电压平衡方程漏磁

5、通φ01:由磁通势N1i0产生沿原绕组周围空间的非磁性材料闭合形成。φ01只与原绕组交链(它不传递能量，只是在原绕组中产生很小的感应电动势e01)。名词术语:原绕组磁通势主磁通漏磁通绕组中感应电动势的正方向与主磁通φ的正方向之间符合右手螺旋定则。感应电动势e2的正方向如图2.1.3中所示。在图示正方向下，副绕组的开路电压u20=e2。e1e01－－＋＋＋－u1φ01i0－i2=0＋＋－u20φe2ZL根据KVL，原绕组的电压平衡方程式为:u1=i0R1＋（－e01）＋（－e1）（2.1.1）（－E01）U1I0R

6、1＋（－E1）＋=··当电源电压是正弦电压时，主磁通也是按照正弦规律变化的，如果磁路内磁通不饱和，电流也可视做正弦量。上式可写成相量形式（2.1.2）··忽略I0R1和漏磁通产生的感应电动势E01。可近似认为电源电压U1只用来平衡E1所造成的电压降。U1≈－E1且有E1=4.44fN1ΦmU1≈E1=4.44fN1Φmf是电源的频率，N1是原绕组的匝数，Φm是主磁通的幅值。2．副绕组的电压平衡方程对于变压器副绕组来说，主磁通φ穿过N2线圈，产生感应电动势e2，且e2=。当主磁通按正弦规律变化，φ=φmsinωt时

7、，也可以推导出E2=4.44fN2Φm空载状态下u20=e2其有效值U20=E2=4.44fN2Φm3．变电压作用公式U1≈E1=4.44fN1ΦmU20=E2=4.44fN2ΦmKu(K)称为变压器的变压比。当Ku＞1，即N1＞N2、U1＞U20，是降压变压器。当Ku＜1，即N1＜N2、U1＜U20，是升压变压器。3．变电压作用例如“6000／230V”表明原绕组的额定电压（原绕组应加的电源电压）U1N=6000V，副绕组的额定电压U2N=230V。U2N是指原绕组加上额定电压U1N后，副绕组的空载电压。变压器

8、铭牌上所标注的额定电压是以分数形式表示的原、副绕组的电压值，是空载运行状态下的电压。＋e2φ＋＋＋－－－－＋－＋－u1u2e1e02e01i1ZLi2φ01φ021．原绕组电压平衡方程和磁通势平衡方程二．负载运行状态变压器的变电流作用变压器空载运行时，空载电流i0极小。在负载运行状态下，在U1不变时，原绕组中电流由i0变为i1，其余的物理过程是不变的，故原绕组电压平衡方程