第六章_變壓器

1、 變壓器是一種常見的電氣設(shè)備，在電力系統(tǒng)和電變壓器是一種常見的電氣設(shè)備，在電力系統(tǒng)和電 子線路中應(yīng)用廣泛。子線路中應(yīng)用廣泛。 變電壓：變電壓：電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 變阻抗：變阻抗：電子線路中的阻抗匹配電子線路中的阻抗匹配 變電流：變電流：電流互感器電流互感器 ： 在能量傳輸過程中，當(dāng)輸送功率在能量傳輸過程中，當(dāng)輸送功率P =UI cos 及及 負(fù)載功率因數(shù)負(fù)載功率因數(shù)cos 一定時(shí)：一定時(shí)： 電能損耗小電能損耗小 節(jié)省金屬材料（經(jīng)濟(jì)）節(jié)省金屬材料（經(jīng)濟(jì)） U I P = I Rl I S 變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器的結(jié)構(gòu) 單相變壓器單相變壓器 1 u 2 u 1 i 2 i + + 變壓器的磁路變壓器的磁

2、路 （原邊）（原邊） （副邊）（副邊） 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 單相變壓器單相變壓器 1 u 2 u 1 i 2 i + + 一次一次 繞組繞組 N1 二次二次 繞組繞組 N2 鐵心鐵心 2211 iuiu 工作過程：工作過程： (1) 空載運(yùn)行情況空載運(yùn)行情況 一次側(cè)接交流電源，一次側(cè)接交流電源， 二次側(cè)開路。二次側(cè)開路。 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)

3、 1 d d 0 11 t i 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 組磁通勢組磁通勢 產(chǎn)生的。產(chǎn)生的。 (2) 帶負(fù)載運(yùn)行情況帶負(fù)載運(yùn)行情況 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 繞組磁通勢共繞組磁通勢共 同產(chǎn)生的合成同產(chǎn)生的合成 磁通。磁通。

4、 2 i2 + e2+ 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 )90t(sin m22 Ee 2m2 44. 4NfE t, sin m 根據(jù)根據(jù)KVL： 11111 11111 jEIXIR 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 的電壓也較小的電壓也較小,與主磁電動(dòng)勢與主

5、磁電動(dòng)勢 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：改變匝數(shù)比，就能改變輸出電壓。結(jié)論：改變匝數(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 + + 高壓繞組：高壓繞組： U2、 V2 、W2 : 尾端尾端 U1、 V1 、W1 : 首端首端 低壓繞組：低壓繞組： u1、v1 、w1: 首端首端 u2、v

6、2 、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 /動(dòng)力供電和照明系統(tǒng)（動(dòng)力供電和照明系統(tǒng)（400V/35KV） : Y/ U1 U2 u1 u2 V1 V2 v1 v2 W1 W2 w1 w2 2 2 22 Z U IZ 1m11 44 4 Nf.EU m10 Ni m2211 NiNi + |Z| 2 i 1 u 2 e 1 i 1 e 1 N 2 N + + + 2 u 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

7、所所以以 KN N I I1 1 2 2 1 結(jié)論：一次、二次側(cè)電流與匝數(shù)成反比。結(jié)論：一次、二次側(cè)電流與匝數(shù)成反比。 或：或： 221011 NiNiNi 22N i 102211 NiNiNi 空載磁勢空載磁勢 有載磁勢有載磁勢 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 + ： 10 8 800 L 2 1

8、L R R N N K 如圖，交流信號源的電動(dòng)如圖，交流信號源的電動(dòng) 勢勢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折算到折算到 原邊的等效電阻原邊的等效電阻 時(shí)，時(shí)， 求變壓器的匝數(shù)比和信號源輸求變壓器的匝數(shù)比和信號源輸 出的功率；（出的功率；（2）當(dāng)將負(fù)載直）當(dāng)將負(fù)載直 接與信號源聯(lián)接時(shí)接與信號源聯(lián)接時(shí),信號源輸信號源輸 出多大功率？出多大功率？ 0L RR I 1 N 2 U 2 I R0 + + 2 N RL E 信號源信號源 + R0 E RL I LL RKR 2 W54800 80

9、0800 120 2 2 0 2 .R RR E RIP L L L 0L RR W17608 8800 120 2 L 2 L0 .R RR E P （2，為：為： 64001620 20 30 600 22 1 2 1 L ZkZ N N k解解： 401600 4 6400 2 k k Z 則則， 揚(yáng)聲器后揚(yáng)聲器后改接成改接成 4 L 匝匝所所以以：15 40 6001 2 k N N N1N1N2N2N IUIUS N1N1N2N2N 33IUIUS K N N U U 2 1 20 1 KN N I I1 1 2 2 1 ZKZ 2 1 I 1 N 2 U 2 I + + 2 N 1

10、 U Z 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) 12 2222)。 。 %100% 20 220 U UU U )( 22 IfU 2 U2 I2 U20 I2N 2 O 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

11、10100 . PPP P 0 0 3 3 2 1 697 2400 2 1 60010100 2 1 10100 2 1 . 2 U1N U2N k = 10000 230 = 43.5 = 230 V = 223 V U20 = U2N U2 = U2N (1U ) = 230 (10.03) V 解解 %100% 20 220 U UU U (a)自耦變壓器外形；自耦變壓器外形；(b)自耦變壓器原理電路自耦變壓器原理電路 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 被測電流被測電流=電流表讀數(shù)電流表讀數(shù) N2/N1 （被測電流）（被測電流） A Ri1 i2 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 + + + + 聯(lián)接聯(lián)接 23 聯(lián)接聯(lián)接 13， 2 4 ii 當(dāng)電源電壓為當(dāng)電源電壓為220V時(shí)：時(shí)： 220 u + 110 u + 電源電壓為電源電壓為110V時(shí)：時(shí)： N N 1 3 2 4 N N 1 3 2 4 兩個(gè)線圈中的磁通抵消兩個(gè)線圈中的磁通抵消 原因：原因： 電流電流 很大很大 1 1 R u i 1111 eRiu 感應(yīng)電勢感應(yīng)電勢 0e 1 3 2 4 N N i + u (a) 馬蹄式馬