电机与拖动基础 第2版 教学课件 作者 汤天浩 第05章－变压器.ppt

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1、-1-第五章变压器电机与拖动基础（第2版）第一节变压器的基本原理与结构第二节变压器的空载运行和负载运行第三节变压器的等效电路和参数测定第四节变压器的运行特性第五节三相变压器第六节其他用途的变压器*-2-引言变压器是一种静止的电能转换装置，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，它在电气的测试、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。第五章变压器-

2、3-第五章变压器第一节　变压器的基本原理与结构一、变压器的基本原理由于变压器是利用电磁感应原理工作的，因此它主要由铁心和套在铁心上的两个（或两个以上）互相绝缘的线圈所组成，线圈之间有磁的耦合，但没有电的联系，如图5-1所示。-4-按图中标明的变量关系，变压器的电动势平衡方程可写成第五章变压器（5-2）（5-1）假定变压器两边绕组的电压和电动势的瞬时值都按正弦规律变化，由式（5-1）和（5-2）可得一次、二次绕组中电压和电动势的有效值与匝数的关系为（5-3）式中，k称为匝比，亦称为电压比。-5-如果忽略铁磁损耗，根据能量守恒原理，变压器的输入与输出电

3、能相等，即由此可得变压器一次、二次绕组中电压和电流有效值的关系第五章变压器也就是（5-4）（5-5）因此，只要改变一次、二次绕组的匝数比k，便可达到变换输出电压u2或i2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。-6-二、变压器的基本结构变压器的主要组成是铁心和绕组（俗称为器身）。1.铁心铁心是变压器的主磁路，又作为绕组的支撑骨架。铁心分铁心柱和铁轭两部分，铁心柱上装有绕组，铁轭是联接两个铁心柱的部分，其作用是使磁路闭合。第五章变压器-7-2.绕组绕组是变压器的电路部分，

4、常用绝缘铜线或铝线绕制而成，近年来还有用铝箔绕制的。为了使绕组便于制造和在电磁力作用下受力均匀以及机械性能良好，一般电力变压器都把绕组绕制成圆形的。第五章变压器-8-3.其他结构附件电力变压器多采用油浸式结构，其附件有油箱、储油柜、气体继电器、安全气道、分接开关和绝缘套管等，其作用是保证变压器的安全和可靠运行。第五章变压器-9-三、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压器，它是电力系统中的重要设备。由

5、交流电功率可知，如果输电线路输送的电功率P及功率因数cos一定，电压U越高时，线路电流I越小，则输电线路上的压降损耗也就越小，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。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，变压器还用来传递信号、实现阻抗匹配等等。第五章变压器-10-2.变压器的分类(1)按用途分类可以分为电力变压器和特种变

6、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等。(2)按绕组构成分类可分为双绕组、三绕组、多绕组变压器和自耦变压器。(3)按铁心结构分类可分为壳式变压器和心式变压器。(4)按相数分类可分为单相、三相和多相变压器。(5)按冷却方式分类可分为干式变压器、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。第五章变压器-11-四、变压器的额定参数

7、(1)额定电压U1N和U2N一次绕组的额定电压U1N（kV）是根据变压器的绝缘强度和容许发热条件规定的一次绕组正常工作电压值。二次绕组的额定电压U2N指一次绕组加上额定电压，分接开关位于额定分接头时，二次绕组的空载电压值。对三相变压器，额定电压指线电压。(2)额定电流I1N和I2N额定电流I1N和I2N（A）是根据容许发热条件而规定的绕组长期容许通过的最大电流值。对三相变压器，额定电流指线电流。(3)额定容量SN额定容量SN（kVA）指额定工作条件下变压器输出能力（视在功率）的保证值。三相变压器的额定容量是指三相容量之和。第五章变压器-12-由于电

8、力变压器的效率很高，忽略压降损耗时有对单相变压器对三相变压器第五章变压器（5-6）（5-7）当已知一台变压器的额定容量和额