变压器的基本结构及工作原理.ppt

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1、变压器的基本结构及工作原理一、变压器变压器是一种静止的电器，它利用电磁感应原理将一种等级的电压和电流的交流电能转换成另一种等级的电压和电流的交流电能。它的工作原理就是电磁感应和磁势平衡。下面我们就从变压器的结构开始，逐步了解和掌握变压器的工作原理和运行特性。在分析时，我们需要注意分析变压器电路的电磁物理过程。变压器为什么只能变换交流电能的电压和电流？1、变压器的分类按用途分：电力变压器和特种变压器。按绕组数目分：单绕组（自耦）变压器、双绕组变压器、三绕组变压器和多绕组变压器。按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压器。按铁心结构分

2、：心式变压器和壳式变压器。按调压方式分：无励磁调压变压器和有载调压变压器。按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变压器和充气式变压器。连接发电机与电网的升压变压器连接发电机的封闭母线与电网相连的高压出线端三相干式变压器自耦变压器电源变压器环形变压器控制变压器2、变压器基本结构1、器身：铁芯、绕组、绝缘和出线装置2、油箱：冷却装置和保护装置核心装置是闭合铁芯和两个绕组。在分析变压器时，习惯画法是将两个绕组画在闭合铁芯的两侧。电源侧称为一次绕组或原绕组负载侧称为二次绕组或副绕组1）铁芯变压器的主磁路，为了提高导磁性能和减少铁损，用厚为

3、0.35-0.5mm、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成。基本结构分为铁心柱和铁轭两部分，有心式和壳式两种形式。单相心式变压器单相壳式变压器2）绕组变压器的电路，一般用绝缘铜线或铝线绕制而成。有同心式和交叠式两种形式。同心式：高（外）、低（内）压绕组同心地绕在铁心柱上，结构简单，制造方便。交叠式：高低压绕组交叠放置，最上和最下为低压绕组。漏阻抗较小，机械强度好，引线方便，在特殊变压器上使用较多。3）其他装置变压器上还有绝缘套管、油箱、储油柜、吸湿器、安全气道、净油器和气体继电器等元器件在工作时起冷却和保护作用。3、变压器的基本工作原理变压器的

4、主要部件是铁心和套在铁心上的两个绕组。两绕组只有磁的耦合，没有电的联系。在一次绕组中加上交变电压u1，根据右手螺旋定则，产生交链一、二次绕组的交变磁通Φ，在两绕组中分别感应电动势e。根据电磁感应定律，当变压器二次侧带负载时，则产生感应电流，在负载上形成二次电压u2。结论：只要(1)磁通有变化量;(2)一、二次绕组的匝数不同，就能达到改变电压的目的。∵e1=–∆Φ∆tN1e2=–∆Φ∆tN2且e1=–u1e2=u2∴在只讨论数量关系时，就有表明变压器初、次级绕组的电压比就等于它们的匝数比n。这就是变压器的变压原理。u1u2=e1e2=N

5、1N2=nn＞1时，是降压变压器，n＜1时，是升压变压器，n=1时，是隔离变压器。变比n是变压器运行的重要参数。例：已知某变压器的初级电压为220V，次级电压为36V，初级的匝数为2200匝，试求该变压器的变压比和次级的匝数。=解：N2N1u1u2u1u2≈=n6.1=2200×36220=360匝练习：将某单相变压器接在电压u1=220V的电源上，已知u2=20V，次级匝数N2=100匝，则初级的匝数是多少？变压器在工作中就像一座桥梁，起了一个能量传递的作用，根据能量守恒定律，在忽略损耗时，变压器的次级输出功率P2应和变压器初级从电

6、网吸收的功率P1相等。即：P1=P2I1U1=I2U2=U1U2=I2I1=N1N2n1即：说明变压器工作时，其初、次级的电流与初、次级的电压或匝数成反比。这就是变压器的变流原理。变压器除了能变换电压、电流的大小外，还能变换交流阻抗。这在电器工作中也有广泛的作用。R1u1I1N1N2u2ZLI2例如一个带负载的变压器（虚框）看作是一个新的负载。则可得一个简化电路，负载为RLX。u1R1I1ZLX由于变压器的初、次级功率相等，所以有：I12ZLX=I22ZL即：ZLX=N1N2（）2ZL=ZLn2也就是说，负载ZL接在变压器的次级上，从

7、电源中获取的功率和负载ZLX直接接在电源上所获取的功率是完全相同的。也就是说，ZLX是ZL在变压器初级中的交流等效电阻。上式还表明，变压器初级交流电阻ZLX的大小，不但与变压器次级的负载ZL的成正比，而且与变压器的变比n的平方成正比。=nZLZLX课后练习：1、要将电压从220V变换为110V，现使用一个原绕组匝数为2匝，副绕组匝数为1匝的变压器，可不可以实现？2、变压器可以实现变压、变流、变换阻抗，变压器可不可以变换电源频率？