第四章變壓器和電動(dòng)機(jī)

1、 B H H/m104 7 0 0 r 0 B B H H 0 l NI H S B , + N If N S S l S lHlNI B IlH d mR F S l NI mR F 特點(diǎn)：特點(diǎn)： R U I (1) 勵(lì)磁電流勵(lì)磁電流 ， I由外加由外加 電壓及勵(lì)磁繞組的電阻電壓及勵(lì)磁繞組的電阻R決定，決定， 與磁路特性無(wú)關(guān)。與磁路特性無(wú)關(guān)。 （2）勵(lì)磁電流）勵(lì)磁電流I產(chǎn)生的磁通是恒定磁通，不會(huì)在線圈產(chǎn)生的磁通是恒定磁通，不會(huì)在線圈 和鐵心中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。和鐵心中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 （3）直流鐵心線圈中磁通）直流鐵心線圈中磁通的大小不僅與線圈的電的大小不僅與線圈的電 流流I（即磁動(dòng)勢(shì)（即磁動(dòng)

2、勢(shì)NI）有關(guān)，還決定于磁路中磁阻）有關(guān)，還決定于磁路中磁阻Rm。 （4）直流鐵心線圈的功率損耗（銅損）直流鐵心線圈的功率損耗（銅損）P = I2R，由，由 線圈中的電流和電阻決定。因磁通恒定，在鐵心中不線圈中的電流和電阻決定。因磁通恒定，在鐵心中不 會(huì)產(chǎn)生功率損耗。會(huì)產(chǎn)生功率損耗。 u (Ni)i d d t Ne t Ne d d （磁通勢(shì)）（磁通勢(shì)） t i L d d 常常數(shù)數(shù) i N L eeRi u )( d d e t i LRi )()( EEIRU )(j EIXIR t, sin m )sin( d d d d m t t N t Ne tN cos m )90t(sin2

3、m fN)90(sin m tE m mm 444 2 2 2 fN. fNE E EU (V) 444444 mm SfNB.fN.EU )(j EIXIRU Fe 2 cosPRIUIP 變壓器是變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的一種靜止根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的一種靜止的電的電 氣設(shè)備，在電力系統(tǒng)和電子線路中應(yīng)用廣泛。氣設(shè)備，在電力系統(tǒng)和電子線路中應(yīng)用廣泛。 ： 1電力變壓器：電力變壓器： 在輸配電系統(tǒng)中，用來(lái)傳輸在輸配電系統(tǒng)中，用來(lái)傳輸 和分配電能。和分配電能。 負(fù)載負(fù)載 發(fā)電廠發(fā)電廠 G 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī) 升壓變壓器升壓變壓器 6.310.5kV 高壓輸電線高壓輸電線 35500kV 降壓變壓器

4、降壓變壓器 區(qū)域變電所區(qū)域變電所 高壓配電線高壓配電線 610kV 降壓變壓器降壓變壓器 低壓配電線低壓配電線 380/220V 工廠工廠(用戶用戶) 發(fā)電廠發(fā)電廠 10.5kV 輸電線輸電線 220kV 升壓升壓 儀器儀器 36V 降壓降壓 實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)室 380 / 220V 降壓降壓 變電站變電站 10kV 降壓降壓降壓降壓 2特種電源變壓器。特種電源變壓器。用來(lái)獲得工業(yè)中特殊要求的電用來(lái)獲得工業(yè)中特殊要求的電 源，如整流變壓器、電爐變壓器等。源，如整流變壓器、電爐變壓器等。 3專用變壓器。專用變壓器。 （a）電源變壓器）電源變壓器 （b）自耦變壓器）自耦變壓器 （c）環(huán)形變壓器）環(huán)形變壓

5、器 （d）隔離變壓器）隔離變壓器 圖圖 專用變壓器專用變壓器 變壓器的磁路變壓器的磁路 1 u 2 u L Z 1 i 2 i 單相變壓器單相變壓器 + + 由高導(dǎo)磁硅鋼片疊成由高導(dǎo)磁硅鋼片疊成 厚厚0.35mm 或或 0.5mm 鐵心鐵心 一次一次 繞組繞組 N1 二次二次 繞組繞組 N2 鐵心鐵心 空載運(yùn)行情空載運(yùn)行情 況電磁關(guān)系：況電磁關(guān)系： 一次側(cè)接交流電源，一次側(cè)接交流電源， 二次側(cè)開(kāi)路。二次側(cè)開(kāi)路。 0 i 0 2 i 1 u + 20 u + 2 e + 1 e + 1 e+ 1 1 N 2 N 1 u d d 11 t Ne i0 ( i0N1) 1 d d 0 11 t i

6、Le t Ne d d 22 空載時(shí)，空載時(shí)， 鐵心中主鐵心中主 磁通磁通 是是 由一次繞由一次繞 組磁通勢(shì)組磁通勢(shì) 產(chǎn)生的。產(chǎn)生的。 帶負(fù)載運(yùn)行情帶負(fù)載運(yùn)行情 況電磁關(guān)系：況電磁關(guān)系： 一次側(cè)接交流電源，一次側(cè)接交流電源， 二次側(cè)二次側(cè)。 1 u + 1 e + 1 e+ 1 1 N 2 N 1 u d d 11 t Ne 1 d d 1 11 t i Le t Ne d d 22 i1 ( i1N1) i1 i2 ( i2N2) 2 有載時(shí)，鐵心有載時(shí)，鐵心 中主磁通中主磁通 是是 由一次、二次由一次、二次 繞組磁通勢(shì)共繞組磁通勢(shì)共 同產(chǎn)生的合成同產(chǎn)生的合成 磁通。磁通。 2 i2 + e

7、2+ e 2 + u2 d d 2 t i Le 22 t)sin( t N t N m111 d d d d e tN cos m1 )90t(sin m1 E 1m1 44.4NfE 2 2 2 11 1 mm fNE E 有效值有效值: 同同 理：理： )90t(sin m22 Ee 2m2 44. 4NfE t, sin m 根據(jù)根據(jù)KVL： )(j )( 11111 11111 EIXIR EEIRU 變壓器一次側(cè)等效電路如圖變壓器一次側(cè)等效電路如圖 1m1111 444Nf.EUEU 由于電阻由于電阻 R1 和感抗和感抗 (或漏磁通或漏磁通)較小較小,其兩端其兩端 的電壓也較小的電

8、壓也較小,與主磁電動(dòng)勢(shì)與主磁電動(dòng)勢(shì) E 比較可忽略不計(jì)，比較可忽略不計(jì)， 則則 1 E 1 R1 I 1 U 1 E + + + 一次側(cè)一次側(cè) 一次側(cè)一次側(cè) K N N E E U U 2 1 2 1 20 1 根據(jù)根據(jù)KVL： 2m22022 4440Nf.EUU,I 結(jié)論：改變?cè)褦?shù)比，就能改變輸出電壓。結(jié)論：改變?cè)褦?shù)比，就能改變輸出電壓。 22222 2222 jUIXIR UEIRE 2 2 U + 1 u + 1 e + 1 e + 1 N 2 N + + 1m11 44 4 Nf.EU m10 Ni + |Z | 2 i 1 u 2 e 1 i 1 e 1 N 2 N + + + 2

9、 u 102211 NiNiNi 一般情況下：一般情況下：I0 (23)%I1N 很小可忽略。很小可忽略。 2211 NiNi 所所以以或或 2211 NINI 2211 NINI 所所以以 KN N I I1 1 2 2 1 結(jié)論：原邊、副邊電流與匝數(shù)成反比。結(jié)論：原邊、副邊電流與匝數(shù)成反比。 或：或： 221011 NiNiNi 22N i 空載磁勢(shì)空載磁勢(shì)有載磁勢(shì)有載磁勢(shì) 102211 NiNiNi 2 2 I U Z 1 1 I U Z ZK I U K K I KU I U Z 2 2 22 2 2 1 1 ZKZ 2 結(jié)論：結(jié)論： 變壓器一次側(cè)的等效阻抗模，為二次變壓器一次側(cè)的等效

10、阻抗模，為二次 側(cè)所帶負(fù)載的阻抗模的側(cè)所帶負(fù)載的阻抗模的K 2 倍。倍。 1 U 2 U 1 I 2 I Z + + 1 U 1 I Z + ： 信號(hào)源信號(hào)源 I E R0 RL + 10 8 800 L L 2 1 R R N N K I E 1 N 2 U 2 I L R 2 N + + 如圖，交流信號(hào)源的電動(dòng)如圖，交流信號(hào)源的電動(dòng) 勢(shì)勢(shì) E= 120V，內(nèi)阻，內(nèi)阻 R 0=800 ， 負(fù)載為揚(yáng)聲器，其等效電阻為負(fù)載為揚(yáng)聲器，其等效電阻為 RL=8 。要求。要求: （1）當(dāng)）當(dāng)RL 折算到原邊的等效電折算到原邊的等效電 阻阻 ，求變壓器的變比，求變壓器的變比 和信號(hào)源輸出的功率；（和信號(hào)源

11、輸出的功率；（2） 當(dāng)將負(fù)載直接與信號(hào)源聯(lián)接時(shí)當(dāng)將負(fù)載直接與信號(hào)源聯(lián)接時(shí), 信號(hào)源輸出多大功率？信號(hào)源輸出多大功率？ 0L RR W54800 800800 120 2 L 2 L0 .R RR E P 0L RR W17608 8800 120 2 L 2 L0 .R RR E P （2，為：為： 4三相電壓的變換三相電壓的變換 圖圖1 1 三相芯式三相芯式 變壓器結(jié)構(gòu)變壓器結(jié)構(gòu) U V2 V1 v1 W2 W1 w1 U2 U1 u1 VW v2w2u2 圖圖2 2 三相變壓器的常三相變壓器的常 用聯(lián)接方式用聯(lián)接方式 3 1 U v u v U 1 U W V u k U U 1 2 w

12、k U 3 1 U W V k U U 3 1 2 w1 U 3 1 U U1 V1W1 U2 V2W2 u1 v1w1 w2v2 u2 高壓繞組：高壓繞組： U1-U2 V1-V2 W1-W2 U2、V2 、W2：尾端：尾端 U1、V1、W1 ：首端首端 低壓繞組：低壓繞組： u1-u2 v1-v2 w1-w2 u1、v1、w1：首端：首端 u2、v2、w2：尾端：尾端 / 000 YYYYYYYY、 ： 高壓繞組接法高壓繞組接法 低壓繞組接法低壓繞組接法 :YY 0 /三相配電變壓器三相配電變壓器 : Y/ 動(dòng)力供電系統(tǒng)（井下照明）動(dòng)力供電系統(tǒng)（井下照明） : Y 0 / U 3 1 1P

13、 U U W V 1 U K U U 3 1 2P v K U U 1 2 w u + + + + K U U U U U U 2P 1P 2P 1P 2 1 3 3 U 3 1 1P U U W V 1 U K U UU 3 1 2P2 u v w + + + K U U U U U U P P P P 33 3 2 1 2 1 2 1 12 22 22)。 。 )( 22 IfU 2 U2 I2 U20 I2N 2 O 電壓調(diào)整率即電壓變化率，它反映了從空載電壓調(diào)整率即電壓變化率，它反映了從空載 到額定負(fù)載時(shí)，副邊輸出電壓的變化程度。到額定負(fù)載時(shí)，副邊輸出電壓的變化程度。 %100% 20

14、 220 U UU U 電壓變化率是衡量變壓器供電平衡能力和表征電壓變化率是衡量變壓器供電平衡能力和表征 運(yùn)行性能的重要數(shù)據(jù)之一。運(yùn)行性能的重要數(shù)據(jù)之一。 FeCu2 2 1 2 PPP P P P A 144 4003 10100 3 3 N2 N N2 U S I A 629 60003 10100 3 3 N1 N N1 . U S I 0 0 3 3 CuFe2 2 1 197 240060010100 10100 . PPP P 0 0 3 3 2 1 697 2400 2 1 60010100 2 1 10100 2 1 . 2 鋁鋁 線線 電電 力力 變變 壓壓 器器 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)：

15、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)： 額定容量：額定容量： 1000 千伏安千伏安 型號(hào)：型號(hào)： SL7 1000 / 10 千伏安千伏安 額定電壓額定電壓 高壓：高壓：1000 伏伏 低壓低壓400 /230伏伏 額定電流額定電流 高壓：高壓： 57.7 安安 低壓：低壓： 1442 安安 相數(shù)：相數(shù)： 3 頻率：頻率： 50 赫赫 使用條件：使用條件： 戶外式戶外式 線圈溫升：線圈溫升： 65 oC 油面溫升：油面溫升： 65 oC 阻抗電壓：阻抗電壓： 4.5% 冷卻方式：油浸自冷式冷卻方式：油浸自冷式 接線連接圖接線連接圖 相量圖相量圖 高壓高壓 低壓低壓高壓高壓 低壓低壓 連接組連接組 標(biāo)號(hào)標(biāo)號(hào) 分接頭分接頭

16、 電壓電壓 開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān) 位置位置 Y/Y-12 10500 10000 9500 A X1 X2 X3 B Y1 Y2 Y3 C Z1 Z2 Z3 a x b y c z n a b c A B C N1N1N2N2N IUIUS N1N1N2N2N 33IUIUS N1N1N IUS 容量：容量： 2 1 P P 一次側(cè)輸入功率：一次側(cè)輸入功率： cos 222 IUP 輸出功率：輸出功率： 變壓器運(yùn)行變壓器運(yùn)行 時(shí)的功率取時(shí)的功率取 決于負(fù)載的決于負(fù)載的 性質(zhì)性質(zhì) A X a x A a x 同極性端用同極性端用“” 表示表示。 增加增加 + + + + 341312 UUU、 測(cè)量：測(cè)量：

17、 若若 說(shuō)明說(shuō)明 1 與與 4 或或 2 與與 3 是是同極性端同極性端. 341213 UUU 341213 UUU V 3 1 2 4 V 12 u + 24 電流表電流表 + _ 1 3 + S 1 2 3 4 + _ S 2 e + KN N I I K N N U U 1 1 2 2 1 2 1 2 1 A B P 1 u 2 u 1 i 2 i L R 1 N 2 N + + 電流表電流表 被測(cè)電流被測(cè)電流=電流表讀數(shù)電流表讀數(shù) N2/N1 （被測(cè)電流）（被測(cè)電流） A Ri1 i2 電壓表電壓表 被測(cè)電壓被測(cè)電壓=電壓表讀數(shù)電壓表讀數(shù) N1/N2 V R N1 （匝數(shù)多）（匝數(shù)多） 保險(xiǎn)絲保險(xiǎn)絲 N2 （匝數(shù)少）（匝數(shù)少） u（被測(cè)電壓）（被測(cè)電壓） 可調(diào)電抗器可調(diào)電抗器 電源變壓器電源變壓器 U2 U1 焊件焊件 焊把焊把 圖圖1 1交流電焊機(jī)的原理交流電焊機(jī)的原理 活動(dòng)活動(dòng)