模塊三 變壓器的原理及應(yīng)用

1、實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ) 模塊三模塊三 變壓器的原理及應(yīng)用變壓器的原理及應(yīng)用v課題課題3.1磁路及鐵芯線圈的認(rèn)識磁路及鐵芯線圈的認(rèn)識v課題課題3.2 變壓器的工作原理及應(yīng)用變壓器的工作原理及應(yīng)用實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)課題3.1磁路及鐵芯線圈的認(rèn)識v知識與技能要點(diǎn)知識與技能要點(diǎn)v磁場的基本物理量；磁場的基本物理量；v鐵磁物質(zhì)的磁化；鐵磁物質(zhì)的磁化；v磁路的基本定律；磁路的基本定律；v交流鐵芯線圈電與磁的關(guān)系及損耗交流鐵芯線圈電與磁的關(guān)系及損耗。實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)lIFB 實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電

2、子技術(shù)基礎(chǔ)H/m10470 0r 0BB HH0 實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ) 根據(jù)相對磁導(dǎo)率根據(jù)相對磁導(dǎo)率r r值的不同，自然界的物質(zhì)大致可分為值的不同，自然界的物質(zhì)大致可分為兩大類：兩大類： 非磁性物質(zhì)非磁性物質(zhì) 如空氣、塑料、銅、鋁、橡膠等。這些物質(zhì)的導(dǎo)磁能力很差，磁如空氣、塑料、銅、鋁、橡膠等。這些物質(zhì)的導(dǎo)磁能力很差，磁導(dǎo)率均與真空的磁導(dǎo)率非常接近，它們的相對磁導(dǎo)率均導(dǎo)率均與真空的磁導(dǎo)率非常接近，它們的相對磁導(dǎo)率均約等于約等于1 1。非磁。非磁性物質(zhì)的磁導(dǎo)率可認(rèn)為是性物質(zhì)的磁導(dǎo)率可認(rèn)為是常量常量。 如鐵、鎳、鈷、鋼及其合金等。這些物質(zhì)的導(dǎo)磁能力非常強(qiáng)，其如鐵、鎳、鈷、鋼及其

3、合金等。這些物質(zhì)的導(dǎo)磁能力非常強(qiáng)，其磁導(dǎo)率一般為真空的幾百、幾千乃至幾萬、幾十萬倍。如鑄鐵，其相磁導(dǎo)率一般為真空的幾百、幾千乃至幾萬、幾十萬倍。如鑄鐵，其相對磁導(dǎo)率對磁導(dǎo)率r r200200400400；鑄鋼的相對磁導(dǎo)率；鑄鋼的相對磁導(dǎo)率r r50050022002200；硅鋼的；硅鋼的r r700010000700010000；坡莫合金的；坡莫合金的r r2000020000020000200000。顯然，鐵磁物質(zhì)。顯然，鐵磁物質(zhì)的磁導(dǎo)率的磁導(dǎo)率不是常量不是常量，而是一個范圍，即隨外部條件變化。鐵磁性物質(zhì)，而是一個范圍，即隨外部條件變化。鐵磁性物質(zhì)的相對磁導(dǎo)率的相對磁導(dǎo)率大大于大大于1 1。

4、鐵磁性物質(zhì)鐵磁性物質(zhì)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ) BH 實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)lH d IlH dlINH 或或2.磁路的基本定律磁路的基本定律實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)xHlHlHxxx 2d NII NIx2Hx IlH d實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)xxlNIx2NIH 實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)xxlNIH xxxlNIHB 實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)+NIfNSS實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)lSlHlNI B IlH d實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)mRF SlNI mRF 實(shí)用

5、電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)lNIH SB , 實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ) u(Ni)i ddtNe tNedd （磁通勢）（磁通勢）tiLdd 常常數(shù)數(shù) iNL實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)eeRi u )(ddetiLRi )()(EEIRU )(jEIXIR 實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)

6、用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)t, sinm )sin(ddddmttNtNe tN cosm )90t(sin2m fN)90(sinm tE mmm444222 fN.fNEE EU (V) 444444mmSfNB.fN.EU )(jEIXIRU 實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)Fe2cosPRIUIP 實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)2cm 527910230.S 3001052721504442204444m .SfB.UN A13002106070022m NlHI實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技

7、術(shù)基礎(chǔ)課題課題3.2 3.2 變壓器的工作原理及應(yīng)用變壓器的工作原理及應(yīng)用v知識與技能要點(diǎn)知識與技能要點(diǎn)v變壓器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理：電壓、電流、電阻變壓器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理：電壓、電流、電阻的變換公式；的變換公式；v變壓器的應(yīng)用：電壓互感器、電流互感器、鉗形電變壓器的應(yīng)用：電壓互感器、電流互感器、鉗形電流表的工作原理、作用、接線及測試方法。流表的工作原理、作用、接線及測試方法。實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ) 變壓器是一種常見的電氣設(shè)備，在電力系統(tǒng)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。和電子線路中應(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

8、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：一定時：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 RlI S實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ) 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降壓降壓降壓降壓實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)變壓器的磁路變壓器的磁路1u2uLZ1i2i單相變壓器單相變壓器+由

9、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鐵心鐵心實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器的結(jié)構(gòu)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)1u2uLZ1i2i單相變壓器單相變壓器+一次一次繞組繞組N1二次二次繞組繞組N2鐵心鐵心實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ) 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。0i02i1u+20u+2e+1e+1e+ 11N2N 1u dd11tNe i0 ( i0N1) 1 dd011t

10、iLe tNedd 22 空載時，空載時，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。實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ) 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)。1u+1e+1e+ 11N2N 1u dd11tNe 1 dd111tiLe tNedd 22 i1 ( i1N1) i1i2 ( i2N2) 2有載時，鐵心有載時，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。 2i2+e2+e 2+u2 dd2tiLe22 實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技

11、術(shù)基礎(chǔ)t)sin(tNtNm111 dddde tN cosm1 )90t(sinm1 E1m144.4NfE 222111mmfNEE 有效值有效值:同同 理：理：)90t(sinm22 Ee2m244. 4NfE t, sinm 實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)根據(jù)根據(jù)KVL：1111111111jEIXIREEIRU 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1m1111444Nf.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,與主磁電動勢與主磁電動勢 E 比較可忽略不計，比較可忽略不計，則則1E1R1I

12、1U1E+一次側(cè)一次側(cè)一次側(cè)一次側(cè)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)KNNEEUU 2121201根據(jù)根據(jù)KVL：2m220224440Nf.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。222222222jUIXIRUEIRE 22U+1u+1e+1e+1N2N+實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)2222ZUIZ 1m11 44 4 Nf.EU m10 Nim2211 NiNi+|Z |2i1u2e1i1e1N2N+2u實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)一般情況下：一般情況下：I0 (23)%I1N 很小可忽略。很小可忽略。2211 N

13、iNi 所所以以或或2211NINI 2211NINI 所所以以KNNII11221 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：221011NiNiNi 22Ni102211NiNiNi 空載磁勢空載磁勢有載磁勢有載磁勢實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)22IUZ 11IUZ ZKIUKKIKUIUZ22222211 ZKZ2 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。 1U2U1I2IZ+1U1IZ +實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)：信號源信號源I

14、ER0RL+108800LL21 RRNNKIE1N2U2ILR2N+如圖，交流信號源的電動勢如圖，交流信號源的電動勢 E= 120V，內(nèi)阻，內(nèi)阻 R 0=800 ，負(fù)載為負(fù)載為揚(yáng)聲器，其等效電阻為揚(yáng)聲器，其等效電阻為RL=8 。要。要求求: （1）當(dāng)）當(dāng)RL折算到原邊的等效折算到原邊的等效電阻電阻 時，求變壓器的匝數(shù)時，求變壓器的匝數(shù)比和信號源輸出的功率；（比和信號源輸出的功率；（2）當(dāng)）當(dāng)將負(fù)載直接與信號源聯(lián)接時將負(fù)載直接與信號源聯(lián)接時,信號源信號源輸出多大功率？輸出多大功率？0LRR 實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ) W548008008001202L2L0.RRREP 0LRR

15、 W1760888001202L2L0.RRREP （2，為：為：實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ) 變壓器額定容量變壓器額定容量(KVA)S:三相三相D:單相單相 實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)N1N1N2N2NIUIUS N1N1N2N2N33IUIUS N1N1NIUS 容量：容量： 21PP 一次側(cè)輸入功率：一次側(cè)輸入功率： cos222IUP 輸出功率：輸出功率： 變壓器運(yùn)行變壓器運(yùn)行時的功率取時的功率取決于負(fù)載的決于負(fù)載的性質(zhì)性質(zhì)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)122222)。%100%20220 UUUU)(22If

16、U 2 U2I2U20I2N2 O實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ) FeCu2212PPPPPP 實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)KNNIIKNNUU112212121 ABP1u2u1i2iLR1N2N+實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)電壓表電壓表被測電壓被測電壓=電壓表讀數(shù)電壓表讀數(shù) N1/N2VR N1（匝數(shù)多）（匝數(shù)多）保險絲保險絲 N2（匝數(shù)少）（匝數(shù)少）u（被測電壓）（被測電壓）實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)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）ARi1i2實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)用鉗

17、形電流表可直接測量交流電路的電流，用鉗形電流表可直接測量交流電路的電流，不需斷開電路不需斷開電路。結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理 外形結(jié)構(gòu)如圖所示。測量部分主要由一只外形結(jié)構(gòu)如圖所示。測量部分主要由一只電磁式電流表電磁式電流表和穿心和穿心式式電流互感器電流互感器組成。穿心式電流互感器鐵心做成活動開口，組成。穿心式電流互感器鐵心做成活動開口，且成鉗形。且成鉗形。 （4）鉗形電流表）鉗形電流表鉗形電流表的外形結(jié)構(gòu)鉗形電流表的外形結(jié)構(gòu)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)用電工電子技術(shù)基礎(chǔ)原理：原理：當(dāng)被測載流導(dǎo)線中有交變電流通過時，交流電流的磁當(dāng)被測載流導(dǎo)線中有交變電流通過時，交流電流的磁通在互感器副繞組中感應(yīng)出電流，使電磁式電流表的指針發(fā)通在互感器副繞組中感應(yīng)出電流，使電磁式電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在表盤上可讀出被測電流值。生偏轉(zhuǎn)，在表盤上可讀出被測電流值。 使用方法使用方法1 1）測量前，應(yīng)檢查指針是否在零位，否則，應(yīng)進(jìn)行）測量前，應(yīng)檢查指針是否在零位，否則，應(yīng)進(jìn)行機(jī)械調(diào)零機(jī)械調(diào)零。 2 2）測量時，）測量時，量程選擇量程選擇旋鈕應(yīng)置于適當(dāng)位置，以便測量時指針處于刻度盤中旋鈕應(yīng)置于適當(dāng)位置，以便測量時指針處