第3章磁路和變壓器

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，當輸送功率在能量傳輸過程中，當輸送功率P =UI cos 及及負載功率因數(shù)負載功率因數(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）節(jié)省金屬材料（經(jīng)濟）U I P = I RlI S 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降壓降壓實驗室實驗室380 / 220V降壓降壓變電站變電

2、站 10kV降壓降壓降壓降壓變壓器的磁路變壓器的磁路1u2uLZ1i2i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鐵心鐵心變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器的結(jié)構(gòu)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(1) 空載運行情況空載運行情況一次側(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 dd011tiLe tNedd 22 空載時，空載時，鐵心中主鐵心中主

3、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) 帶負載運行情況帶負載運行情況一次側(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 t)sin(tNtNm111 dddde tN cosm1 )90t(sinm1 E1m144.4NfE 222111mmfN

4、EE 有效值有效值:同同 理：理：)90t(sinm22 Ee2m244. 4NfE t, sinm 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1E1R1I1U1E+一次側(cè)一次側(cè)一次側(cè)一次側(cè)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

5、，就能改變輸出電壓。222222222jUIXIRUEIRE 22U+1u+1e+1e+1N2N+ABCXYZabczyx高壓繞組：高壓繞組：A-X B-Y C-ZX、Y 、Z ：尾端：尾端A、B、C ：首端首端低壓繞組：低壓繞組：a-x b-y c-za、b、c：首端：首端x、y、z：尾端：尾端/000YYYYYYYY、：高壓繞組接法高壓繞組接法低壓繞組接法低壓繞組接法:YY0/三相配電變壓器三相配電變壓器: Y/動力供電系統(tǒng)（井下照明）動力供電系統(tǒng)（井下照明）: Y0/A311PUU CB1UKUU312P bKUU12 ca+KUUUUUU 2P1P2P1P2133A311PUU CB1

6、UKUUU312P2 abc+KUUUUUUPPPP333212121 2222ZUIZ 1m11 44 4 Nf.EU m10 Nim2211 NiNi+|Z |2i1u2e1i1e1N2N+2u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?；颍夯颍?21011NiNiNi 22Ni102211NiNiNi 空載磁勢空載磁勢有載磁勢有載磁勢22IUZ 11IUZ ZKIUKKIKUIUZ222222

7、11 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)所帶負載的阻抗模的側(cè)所帶負載的阻抗模的K 2 倍。倍。 1U2U1I2IZ+1U1IZ +：信號源信號源IER0RL+108800LL21 RRNNKIE1N2U2ILR2N+如圖，交流信號源的電動如圖，交流信號源的電動勢勢 E= 120V，內(nèi)阻，內(nèi)阻 R 0=800 ，負載為揚聲器，其等效電阻為負載為揚聲器，其等效電阻為RL=8 。要求。要求: （1）當）當RL折折算到原邊的等效電阻算到原邊的等效電阻 時，時， 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）當將負

8、載直接）當將負載直接與信號源聯(lián)接時與信號源聯(lián)接時,信號源輸出多信號源輸出多大功率？大功率？0LRR W548008008001202L2L0.RRREP 0LRR W1760888001202L2L0.RRREP （2，為：為： 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 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： 變壓器運行變壓器運行時的功率取時的功率取決于負載的決于負載的性質(zhì)性質(zhì)122222)。%100%20220 UUUU)(22I

9、fU 2 U2I2U20I2N2 O FeCu2212PPPPPP AXax Aax 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 Nf.Um2444220 NN1324 NN1324 聯(lián)接聯(lián)接 13， 2 4ii Nf.U444110m 當電源電壓為當電源電壓為220V時：時：220u+110u+電源電壓為電源電壓為110V時：時：不行（兩繞組必須并接）不行（兩繞組必須并接）iuNN1324 Ni2220 Ni 1102220110 ii+兩個線圈中的磁通抵消兩個線圈中的磁通抵消原因：原因：電流電流 很大很大11Rui 1111eRiu 感應(yīng)電勢感應(yīng)電勢0e1324NNi +uaxAaAXUUU、測量：測量： 若若 說明說明 A 與與 x 或或 X 與與 a 是是同極性端同極性端。axAXAaUUU axAXAaUUU VaAXxVAXu+Xx電流表電流表+_A a+SAXax+_S2e+KNNIIKNNUU1122121