电机及拖动基础 第2版 教学课件 作者 胡幸鸣 第一章.ppt

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1、电机及拖动基础第2版第一章变压器变压器是一种静止的电气设备，它利用电磁感应原理，根据需要可以将一种交流电压和电流等级转变成同频率的另一种电压和电流等级。它对电能的经济传输、灵活分配和安全使用具有重要的意义；同时，它在电气测试、控制和特殊用电设备上也有广泛的应用。本章主要叙述一般用途的电力变压器的工作原理、分类、结构和运行特性，对特殊用途的变压器只作扼要的介绍。第一节变压器的基本工作原理和结构一、变压器的基本工作原理变压器是利用电磁感应原理工作的，主要由铁心和套在铁心上的两个(或两个以上)互相绝缘

2、的绕组所组成，绕组之间有磁的耦合，但没有电的联系，如图1-1所示。通常一个绕组接交流电源，称为一次绕组；另一个绕组接负载，称为二次绕组。当在一次绕组两端加上合适的交流电源时，在电源电压u1的作用下，一次绕组中就有交流电流i0流过，产生一次绕组磁通势，于是铁心中激励起交变的磁通Φ，这个交变的磁通Φ同时交链一、二次绕组，根据电磁感应定律，便在一、二次绕组中产生感应电动势e1、e2。二次绕组在感应电动势e2的作用下，便可向负载供电，实现能量传递。在以后的分析中可知一、二次绕组感应电动势之比等于一、二次

3、绕组匝数之比，而一次侧感应电动势e1的大小接近于一次侧外加电源电压u1，二次侧感应电动势e2的大小则接近于二次侧输出电压u2。因此只要改变一次或二次绕组的匝数，便可达到变换输出电压u2大小的目的。这就是变压器利用电磁感应原理，将一种电压等级的交流电源转换成同频率的另一种电压等级的交流电源的基本工作原理。二、变压器的应用和分类1.变压器的应用变压器除了能够变换电压外，在以后的分析中还可以知道，变压器还能够变换电流和阻抗，因此在电力系统和电子设备中得到广泛的应用。电力系统中使用的变压器称作电力变

4、压器，它是电力系统中的重要设备。由交流电功率P=3UIcosφ可知，如果输电线路输送的电功率P及功率因数cosφ一定，电压U越高时，则输电线路上的压降损耗和功率损耗也就越小；同时还可以减小输电线的截面积，节省材料，达到减小投资和降低运行费用的目的。由于发电厂的交流发电机受绝缘和工艺技术的限制，通常输出电压为10.5kV或16kV，而一般高压输电线路的电压为110kV、220kV、330kV或500kV，因此需用升压变压器将电压升高后送入输电线路。当电能输送到用电区后，为了用电安全，又必须用降压变

5、压器将输电线路上的高电压降为配电系统的配电电压，然后再经过降压变压器降压后供电给用户。电力系统的多次升压和降压，使得变压器的应用相当广泛。电机及拖动基础第一章变压器另外，变压器的用途还很多，如测量系统中使用的仪用互感器，可将高电压变换成低电压或将大电流变换成小电流，以隔离高压和便于测量；用于实验室的自耦调压器，则可任意调节输出电压的大小，以适应负载对电压的要求；在电子线路中，除了电源变压器外，变压器还用来耦合电路、传递信号、实现阻抗匹配等。2.变压器的分类为了达到不同的使用目的并适应不同的工作条

6、件，变压器可以从不同的方面进行分类。(1)按用途分类变压器可以分为电力变压器和特种变压器两大类。电力变压器主要用于电力系统，又可分为升压变压器、降压变压器、配电变压器和厂用变压器等。特种变压器根据不同系统和部门的要求，提供各种特殊电源和用途，如电炉变压器、整流变压器、电焊变压器、仪用互感器、试验用高压变压器和调压变压器等。(2)按绕组构成分类变压器可分为双绕组、三绕组、多绕组变压器和自耦变压器。(3)按铁心结构分类变压器可分为壳式变压器和心式变压器。(4)按相数分类变压器可分为单相、三相和多相变

7、压器。(5)按冷却方式分类变压器可分为干式变压器、油浸式变压器(油浸自冷式、油浸风冷式和强迫油循环式等)、充气式变压器。尽管变压器的种类繁多，但它们皆是利用电磁感应的原理制成的。三、变压器的基本结构变压器的主要部分是铁心和绕组(合称为器身)。为了改善散热条件，大、中容量的电力变压器的铁心和绕组浸在盛满变压器油的封闭油箱中，各绕组与外线路的连接由绝缘套管引出。为了安全、可靠地运行，变压器还设有储油柜、安全气道和气体继电器等附件，如图1-2所示。1.铁心铁心是变压器的主磁路，又作为绕组的支撑骨架。铁

8、心分铁心柱和铁轭两部分，铁心柱上装有绕组，铁轭是连接两个铁心柱的部分，其作用是使磁路闭合。为了提高铁心的导磁性能，减小磁滞损耗和涡流损耗，铁心多采用厚度为0.35mm、表面涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成。铁心的基本结构型式有心式和壳式两种，如图1-3所示。心式结构的特点是绕组包围铁心，如图1-3a所示，这种结构比较简单，绕组的装配及绝缘也比较容易，适用于容量大而电压高的变压器，国产电力变压器均采用心式结构。壳式结构的特点是铁心包围绕组，如图1-3b所示，这种结构的机械强度较好，铁心容易散