电工技术 教学课件 作者 张石 5磁路和变压器.ppt

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1、第5章磁路和变压器5.3变压器5.3.1变压器的基本结构5.3.2变压器的工作原理5.3.4三相变压器5.3.3变压器绕组的同名端及其连接5.3.5变压器的技术数据5.3.6特殊变压器5.3.1变压器的基本结构变压器是一种常见的电气设备，在电力系统和电子线路中应用广泛。变电压：电力系统变阻抗：电子线路中的阻抗匹配变电流：电流互感器（1）变压器的主要功能在能量传输过程中，当输送功率P=UIcos及负载功率因数cos一定时：电能损耗小节省金属材料（经济）UIP=I²RlIS（1）变压器的主要功能●电力系统采用高压输电为减小输电线路损耗。具体如下：10.

2、5kV发电机380/220V电灯电动机电炉...升压10KV输电线10kV变电站220kV输电线降压降压低压变配电所●电力系统采用低压配电保证用电安全。（2）变压器的作用变压器的结构铁心绕组1绕组2（1）铁心----变压器的磁路铁心由0.35mm或0.5mm厚高导磁硅钢片叠成变压器的结构涡流：交变磁通在铁心内产生感应电动势和电流，称为涡流涡流--产生功率损耗--热能--铁心发热减少涡流损耗措施：提高铁心的电阻率,铁心用彼此绝缘的钢片叠成（2）绕组：一次绕组（原边）--接电源二次绕组（副边）--接负载单相变压器+–+–变压器的电路一次绕组N1二次绕组N2铁

3、心（3）油箱、散热筋、油枕油箱散热筋油枕油表放油阀门油浸式电力变压器气体继电器高压套管低压套管（4）瓦斯保护---绕组短路保护信号式温度计吸湿器（5）分接开关---调压(改变高压绕组匝数)变压器的分类电压互感器电流互感器按用途分电力变压器(输配电用)仪用变压器整流变压器按相数分三相变压器单相变压器按制造方式壳式心式变压器符号一次、二次绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合单相变压器+–+–5.3.2变压器的工作原理(1)空载运行和电压变换一次侧接交流电源，二次侧开路。+–1空载时，铁心中主磁通是由一次绕组磁通势产生的。+–+–+–+–+–1i0(i0

4、N1)1根据KVL：变压器一次侧等效电路如图由于电阻R1和漏磁通较小，其i0R1和eσ1也较小,与主磁电动势e1比较可忽略不计。–––+++e1eσ1i0u1则:同理:主磁通按正弦规律变化，设为有效值:同理：（匝比）K为变比结论：改变匝数比，就能改变输出电压。(2)带负载运行和电流变换一次侧接交流电源，二次侧接负载+–i1有载时，铁心中主磁通是由一次、二次绕组磁通势共同产生的合成磁通i2+–u2Z+–+–+–11i1(i1N1)i1i2(i2N2)22i2+–e2+–e2+–u2Z有载运行不论变压器空载还是有载，一次

5、绕组上的阻抗压降均可忽略，故有+–+–+–1i12i2+–e2+–e2+–u2Z可见，铁心中主磁通的最大值m在变压器空载和有载时近似保持不变。即有若U1、f不变，则m基本不变，近于常数。空载：有载：磁势平衡式：空载磁势有载磁势铁心中主磁通的最大值m在变压器空载和有载时近似保持不变。即有空载：有载：一般情况下：I0(2~3)%I1N很小可忽略。或结论：一次、二次侧电流与匝数成反比。由图可知：结论：变压器一次侧的等效阻抗模，为二次侧所带负载的阻抗模的K2倍。+–+–+–(3)阻抗变换例:交流信号源的电动势E=120V，内阻R0=800

6、,负载为扬声器,其等效电阻为RL=8。⑴当将负载直接与信号源联接时,求信号源输出的电流及负载获得的功率？⑵利用变压器使负载匹配，求变压器的匝数比、信号源输出的电流及负载获得的功率。解:信号源输出的电流及负载获得的功率：E=120V,R0=800,RL=8。⑴当将负载直接与信号源联接时,求信号源输出的电流及负载获得的功率？R0RL+–负载匹配是使负载与电源匹配，使负载从电源获得最大功率。RL=R0E=120V,R0=800,RL=8。⑵利用变压器使负载匹配，求变压器匝数比、信号源输出电流及负载获得的功率。解:R0+–+–负载匹配信号源的输出功率：R0

7、+–+–电子线路中，常利用阻抗匹配实现最大输出功率。接入变压器以后，信号源输出电流减小，而负载获得的输出功率大大提高。原因：满足了最大功率输出的条件：结论：(4)变压器的运行特性当一次侧电压和负载功率因数保持不变时，二次侧输出电压U2和输出电流I2的关系。cos2=0.8(感性）U2I2U20I2Ncos2=1O变压器的外特性U20：一次侧加额定电压、二次侧开路时，二次侧的输出电压。cos2=0.8(感性）U2I2U20I2Ncos2=1O供电系统希望要硬特性（随I2的变化，U2变化不大），电压变化率≤5%。变压器的外特性cos2=0.8(感性）U

8、2I2U20I2Ncos2=1O电压变化率变压器的