电机与变压器课件教学文稿.ppt

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1、电机与变压器陈文彬第一章变压器原理第一节变压器的工作原理及分类变压器是一种常见的静止电气设备，它利用电磁感应原理，将某一数值的交变电压变换为同频率的另一数值的交变电压。变压器不仅对电力系统中的电能的传输、分配和安全使用有重要意义，而且广泛应用于电气控制、电子技术、测试技术及焊接技术等领域。其中接电源u1的绕组称为一次绕组（曾称为原绕组、初级绕组）用于接负载的绕组称为二次绕组（曾称为副绕组、次级绕组）。一次绕组加上交流电压u1后，绕组中便有电流i1通过，在铁心中产生与同频率的交变磁通Φ，根据电磁感应原理，将分别在两个绕组中

2、感应出电动势e1和e2，若把负载接在二次绕组上，则在电动势e2的作用下，有电流i2流过负载，实现了电能的传递。由此可知，一、二次绕组感应电动势的大小（近似于各自的电压及）与绕组匝数成正比，故只要改变一、二次绕组的匝数，就可达到改变电压的目的，这就是变压器的基本工作原理。二、变压器的分类变压器种类很多，通常可按其用途、绕组结构、铁心结构、相数、冷却方式等分类1.按用途分类（1）电力变压器用作电能的输送与分配按其功能不同又可分为升压、降压、配电变压器等。其容量从几十千伏安到几十万千伏安，电压从几百伏到几百千伏。(2)特种变压

3、器在特殊场合使用的变压器如作为焊接电源的电焊变压器、电炉变压器、整流变压器等（3）仪用变压器用于电工测量中，如电流互感器、电压互感器等。（4）控制变压器用于小功率电源系统和自动控制系统。如电源变压器、输入、输出变压器、脉冲变压器等。（5）其他变压器如试验用的高压变压器；输出电压可调的调压变压器；产生脉冲信号的脉冲变压器；压力传感器中的差动变压器。2.按绕组构成分类有双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器和自耦变压器等。3.按铁心结构分类有叠片式铁心、卷制式铁心和非晶合金铁心。4.按冷却方式分类有干式、油浸式自冷、油浸式

4、风冷、强迫油循环、箱式、树脂浇注及充气式变压器等第二节单相变压器的构造一、铁心1、铁心的作用及材料铁心构成变压器磁路系统，并作为变压器的机械骨架。铁心由铁心柱和铁轭两部分组成。铁心柱上套装变压器绕组，铁轭起连接铁心柱使磁路闭合的作用。对铁心的要求是：导磁性能要好，磁滞损耗及涡流损耗要尽量小。铁心均采用0.35mm以下的硅钢片制作。目前国产低损耗节能变压器均用冷轧晶粒取向硅钢片，其铁损耗低，且铁心叠装系数高（因硅钢片表面有氧化膜绝缘，不必再涂绝缘漆）。目前开始采用铁基、铁镍基、钴基等材料来制作变压器的铁心，这类铁心具有体积

5、小，效率高、节能等优点，极有发展前途。2、铁心的结构根据铁心的结构不同，变压器可分为心式、壳式和卷制式（C形）变压器。心式是在两侧的铁心柱上放置绕组，形成绕组包围铁心的形式。壳式是在中间的铁心柱上放置绕组，形成铁心包围绕组的形式。而卷制式铁心系用0.35mm晶粒取向冷轧硅钢片剪裁成一定宽度的硅钢带后再卷制成环形，将铁心绑扎牢固后切割成两个“U”字形。其主要优点是重量轻，体积小、空载损耗小、噪声低、生产效率高、质量稳定。二、绕组1、绕组的作用及材料变压器的线圈通常称为绕组，它是变压器中的电路部分，小变压器一般用具有绝缘的漆

6、包线绕制而成，对大容量变压器则用扁铜线或扁铝线绕制。2、绕组的结构在变压器中，接到高压电网的绕组称为高压绕组，接到低压电网的绕组称为低压绕组。按相互位置和形状不同，绕组可分为同心式和交叠式两种。（1）同心式绕组同心式绕组是将高、低压绕组同心地套装在铁心柱上。小容量单相变压器一般采用这种结构。同心式绕组按其绕制方法的不同又可分为圆筒式、螺旋式和连续式等多种。（2）交叠式绕组又称为饼式绕组，它是将高压绕组和低压绕组分成若干个线饼，沿着铁心柱的高度交替排列。交叠式绕组的主要优点是漏抗小、机械强度好、引线方便。这种形式的绕组主要

7、使用在低电压、大电流的变压器上，如电炉变压器及电阻电电焊机变压器等。第三节单相变压器的运行原理一、变压器的空载运行变压器一次绕组接在额定频率和额定电压的电网上，而二次绕组开路，即I2=0的工作方式称为变压器的空载运行。(1)电压的参考方向在同一支路中，电压参考方向与电流参考方向一致。(2)磁通的参考方向磁通的参考方向与电流参考方向符合右手螺旋定则。(3)感应电动势的参考方向由交变磁通Φ产生的感应电动势e，其参考方向与产生该磁通的电流参考方向一致ueΦi＋＋－－按照参考方向列出的电磁感应定律方程为空载时，在外加交流电压u1

8、作用下，一次绕组中通过的电流称为空载电流i0，在电流i0作用下，铁心中产生交变磁通Φ（称为主磁通）同时穿过一、二次绕组，分别在其中产生感应电动势e1和e2，其大小正比于主磁通变化率。由数学分析可以得出感应电动势e和磁通Φ之间的关系：在相位上，e滞后于Φ90°；在数值上，其有效值为E=4.44fNΦm由此可得：E1=4