变压器工作原理

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1、第三章变压器本章以一般用途的电力变压器为主要研究对象，着重分析单相变压器的工作原理、基本结构和运行情况，对其他用途的变压器作简单介绍。以期掌握变压器变电压、变电流、变阻抗的原理，理解变压器铭牌数据含义；学会正确使用各种变压器。1．变压器：是一种静止的电气设备。它是根据电磁感应的原理，将某一等级的交流电压和电流转换成同频率的另一等级电压和电流的设备。2．作用：变换交流电压、变换交流电流和变换阻抗。第一节变压器基本工作原理和结构一、变压器的基本工作原理二次绕组（也称副绕组或次级绕组）：接负载，其匝数为N2一次绕组（也称原绕组或初级绕组）：接交流电源，其匝

2、数为Nl；一、二次绕组中其感应电动势瞬时值分别为二、变压器的应用与分类1、变压器的应用变压器能够变换交变电压、变换交变电流、变换阻抗的作用2、变压器的种类很多，按用途不同主要分为：1）电力变压器：供输配电系统中升压或降压用。2）特殊变压器：如电炉变压器、电焊变压器3）仪用互感器：如电压互感器与电流互感器。4）试验变压器：高压试验用。5）控制用变压器：控制线路中使用。6）调压器：用来调节电压。三、电力变压器的基本结构（一）铁心、（二）绕组、（三）绝缘套管、（四）油箱及附件1.铁心铁心是变压器的磁路部分，是绕组的支撑骨架。铁心由心柱和磁轭两部分组成，铁心

3、用厚度为0.35mm，表面涂有绝缘漆的热轧硅钢片或冷轧硅钢片叠装而成。2.绕组绕组是变压器的电路部分，常用绝缘铜线或铝线绕制而成。工作电压高的绕组称为高压绕组，工作电压低的绕组称为低压统组。3.绝缘套管绝缘套管是变压器绕组的引出装置，将其装在变压器的油箱上，实现带电的变压器绕组引出线与接地的油箱之间的绝缘。4.油箱及其附件油箱安装变压器的铁心与绕组。变压器油起绝缘和冷却作用。电力变压器附件还有安全气道、测温装置、分接开关、吸湿器与油表等。四、电力变压器的额定值与主要系列1．额定容量SN（1）单相变压器的额定容量为SN=UN1IN1=UN2IN2（2）

4、三相变压器的容量为SN=UN1IN=UN2IN22．额定电压U1N和U2N（1）UN1为一次侧绕组额定电压（2）UN2为二次绕组额定电压3．额定电流IN1和IN2（1）IN1是一次绕组的额定电流；（2）IN2是二次绕组的额定电流。4．额定频率f我国规定的标准工业用电频率为50HZ第二节单相变压器的空载运行一、空载运行时各物理量正方向的规定图中标出各电压、电流、磁通、感应电动势的正方向正弦量的正方向通常规定如下：1）电源电压正方向与其电流正方向采用关联方向，即两者正方向一致。2）绕组电流产生的磁通势所建立的磁通，这二者的正方向符合右手螺旋定则。3）由交

5、变磁通φ产生的感应电动势，二者的正方向符合右手螺旋定则，即它的正方向与产生该磁通的电流正方向一致。由上述规定，在图中标出各电压、电流、磁通、感应电动势的正方向如图中所示。二、感应电动势与漏磁电动势(一)、感应电动势若主磁通，φ=Φmsinωt，则一、二次绕组感应电动势瞬时值为：一、二次绕组感应电动势有效值为：E1=4.44fN1ΦmE2=4.44fN2Φm由此，对某台具体的变压器而言，f及N1均为常数，因此当加在变压器上的交流电压有效值U1恒定时，则变压器铁心中的磁通Φm基本保持不变。三、变压器空载运行时的电动势平衡方程式和电压比一次绕组电动势平衡方

6、程式若不计一次绕组中的阻抗，则外加电压几乎全部用来平衡反电动势：二次绕组的端电压等于其感应电动势：变压器一次绕组的匝数Nl与二次绕组匝数N2之比称为变压器的电压比k，即当N2＞N1时，k＜1，则U2＞U1，为升压变压器；若N2＜N1，k＞1，则U2＜U1，为降压变压器。若改变电压比k，即改变一次或二次绕组匝数，则可达到改变二次绕组输出电压时目的。四、空载电流和空载损耗变压器空载运行时，空载电流分解成两部分：1．为无功分量，用来建立磁场，起励磁作用，其与主磁通同相位；2．为有功分量，用来供给变压器铁心损耗，其相位超前主磁通约900。即第三节单相变压器的

7、负载运行变压器的负载运行：是指变压器在一次绕组加上额定正弦交流电压，二次绕组接负载ZL的情况下的运行状态，如图所示。一、负载运行时的各物理量负载运行时一、二次电流关系二、变压器负载运行时的基本方程式（一）磁通势平衡方程式1．变压器负载运行时磁通势平衡方程式为2．电流平衡方程式为忽略I10时，一、二次绕组电流有效值关系为I1=I2/k三、变压器的作用通过对变压器负载运行的分析，可以清楚地看出变压器具有变电压、变电流、变阻抗的作用。（一）变换电压U1/U2≈E1/E2=k=N1/N2（二）变换电流I1/I2≈N2/N1=1/k（三）变换阻抗上式表明，经变

8、压器把负载阻抗变换为。通过选择合适的电压比k，可把实际负载阻抗变换为所需的阻抗值，这就是变压器的变换阻抗作用