变压器的应用+结构及工作原理.ppt

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1、电机及应用电机及应用模块一变压器湖铁科职院精品课程本章主要内容1.1变压器的应用1.2变压器的基本结构1.3单相变压器的工作原理1.4变压器的参数的测量1.5变压器的运行特性1.6特殊变压器1.1变压器的应用1.1.1变压器在电力系统的应用1.1变压器的应用1.1.2变压器在日常生活中的应用（a）万能旅行充电器（b）线式充电器（c）手提电脑用直流稳压电源1.2变压器的基本结构变压器铁芯绕组铁芯柱：柱上套装绕组铁轭：连接铁芯以形成闭合磁路原绕组副绕组同心套在铁芯柱上1.2变压器的基本结构铁芯1.2变压器的基本结构（a）心式变

2、压器（b）壳式变压器1.2变压器的基本结构绕组（a）同心式绕组（b）交迭式绕组1.3变压器的工作原理一、变压器的基本工作原理当原绕组外加电压U1时，原边就有电流I1流过，并在铁芯中产生与U1同频率的交变主磁通Φ，主磁通同时链绕原、副绕组，根据电磁感应定律，会在原、副绕组中产生感应电势E1、E2，副边在E2的作用下产生负载电流I2，向负载输出电能。根据电磁感应定律则有：若忽略绕组内阻和漏磁通，原、副绕组端电压近似为：二、变压器的空载运行变压器空载运行也称无载运行，它是指原边加电源电压，副边开路的运行状况。则：三、变压器的负载

3、运行变压器负载运行是指原边接电源，副边接负载zL时的工作状态。如下图所示，这时副边有负载电流I2通过，原边电流为I1，各量正方向规定与空载运行时相同。负载运行时电和磁之间的关系负载运行时磁势平衡方程式整理可得:负载时原边负载电流由两部分组成：一部分是励磁分量Ì0，用以产生负载时的主磁通，它基本不随负载变化；另一部分是负载分量-Ì2/k，用以抵消副边电流Ì2对主磁通产生的影响，它随负载变化而变化。由于Ì0<<Ì1，忽略时，原、副边电流关系为：或用有效值表示为：上式表明：负载运行时，原、副边电流与它们的匝数成反比，说明变压器在

4、变电压的同时，也能变电流。1.4变压器的参数测试一、变压器的空载实验说明：为了便于测量和安全，空载实验一般在副边做，即在低压绕组ax上加电压U2N，高压绕组AX开路，测量电压U2、空载电流I20、输入功率P0和开路电压U10。因变压器空载时无功率输出，所以输入的功率全部消耗在变压器的内部，为铁芯损耗pFe和空载铜耗I202r2之和，但空载电流I20很小，pFe>>I202r2，故可忽略空载铜耗，认为P0≈pFe=I202rm。空载实验数据计算根据测得的空载实验数据可计算单相变压器的参数：变比为：空载阻抗：空载电阻：其中实验

5、说明：由于可认为：励磁阻抗：励磁电阻：励磁电抗：二、变压器的短路实验说明：变压器短路实验一般在高压侧做，即原边加电压，副边短路。实验时，变压器的高压绕组前接自耦变压器，将自耦变压器的输出电压由零开始慢慢升高，直至短路电流为额定电流为止，记录原边的短路电压Uk、电流I1和输入功率Pk数据。实验时，原边所加的电压很低，主磁通比正常运行时小很多，铁芯损耗pFe与铜损pCu相比可忽略，短路损耗中主要是原、副边的铜损，即有：Pk≈pCu=pCu1+pCu2。短路参数计算短路阻抗：短路电阻：短路电抗：根据规定，测得的电阻应换算到国标规

6、定的75℃时的数值，换算公式为：对于铜线：对于铝线：式中θ为实验时的环境温度（℃）。说明：在75℃时的短路阻抗为：对于三相变压器应注意用相值计算，所得的参数也是每相值。如果要将原、副边参数分开，可近似认为：r1≈r2′；x1≈x2′；z1≈z2′。1.5变压器的运行特性变压器的运行特性有外特性U2=ƒ(I2)和效率特性η=ƒ(I2)而变压器的主要性能指标是电压变化率。一、电压变化率和外特性变压器外特性是指当U1=U1N，cosφ2=常数时，副边端电压随负载电流变化的规律，即：U2=ƒ(I2)曲线。由于变压器内部存在漏阻抗，

7、当有负载电流时，就会产生电压降，输出电压是随负载电流变化而变化，其变化规律与负载的性质有关。电压变化率为了表征电压随负载电流变化的程度，可用电压变化率ΔU*表示。电压变化率是指在原边加额定电压，副边空载电压与某一功率因数下的额定负载的副边电压差值与副边额定电压的比值用百分数来表示，即有：电压变化率反映了变压器电压的稳定性，是一项重要的性能指标。1.6特殊变压器1.6.1互感器---电压互感器（a）油浸式电压互感器（b）测量用电压互感器电压互感器接线图1.6特殊变压器1.6.1互感器---电流互感器（a）穿墙式全封闭电流互感

8、器1.6特殊变压器1.6.1互感器---电流互感器（b）配电用电流互感器1.6特殊变压器1.6.1互感器---电流互感器（c）精密微型电流互感器电流互感器接线图1.6特殊变压器1.6.2自耦变压器自耦变压器的副绕组是原绕组的一部分，原、副绕组既有磁的耦合，又有电的联系。自耦变压器有单相和三相，有升压，也