第10章變壓器

1、第10章變 壓 器220kV電力變壓器電力變壓器 10.1 變壓器的分類變壓器的分類10.2 變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器的結(jié)構(gòu)10.3 變壓器的工作原理變壓器的工作原理10.4 特殊用途變壓器特殊用途變壓器10.5 變壓器的銘牌數(shù)據(jù)變壓器的銘牌數(shù)據(jù)10.6 三相電力變壓器三相電力變壓器本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容變壓器功能：變壓器功能：變電壓：變電壓：電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 變阻抗：變阻抗：電子電路中的阻抗匹配電子電路中的阻抗匹配 （如喇叭的輸出變壓器）（如喇叭的輸出變壓器） 變電流：變電流：電流互感器電流互感器 發(fā)電廠發(fā)電廠1.05萬伏萬伏輸電線輸電線22萬伏萬伏升壓升壓變電站變電站1萬伏萬伏降壓降壓 電力變

2、壓器應用舉例降壓降壓實驗室實驗室380 / 220伏伏降壓降壓儀器儀器36伏伏降壓降壓交流電的相數(shù)：交流電的相數(shù)：單相變壓器、三相變壓器單相變壓器、三相變壓器用途：用途：電力、電焊、整流、控制、電力、電焊、整流、控制、 測量變壓器、調(diào)壓器測量變壓器、調(diào)壓器 冷卻方式：冷卻方式：油浸式油浸式變壓器、干式變壓器、變壓器、干式變壓器、 充氣式變壓器、蒸發(fā)冷卻變壓器充氣式變壓器、蒸發(fā)冷卻變壓器 繞組導體材質(zhì)：繞組導體材質(zhì)：銅繞組、鋁繞組變壓器銅繞組、鋁繞組變壓器繞組型式：繞組型式：雙繞組、三繞組、自耦變壓器雙繞組、三繞組、自耦變壓器結(jié)構(gòu)性能：結(jié)構(gòu)性能：普通、全密封、防雷變壓器普通、全密封、防雷變壓器1

3、0.1 變壓器的分類變壓器的分類油浸變壓器油浸變壓器干式變壓器干式變壓器控制變壓器控制變壓器音頻變壓器音頻變壓器10.2 10.2 變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器的結(jié)構(gòu) 1u1i2u2iLR變壓器符號：變壓器符號：變壓器按其結(jié)構(gòu)不同還可分為變壓器按其結(jié)構(gòu)不同還可分為心式變壓器心式變壓器殼式變壓器殼式變壓器1u2uLR1i2i鐵芯鐵芯高壓高壓繞組繞組低壓低壓繞組繞組組成：組成： 閉合鐵心和高壓、低壓繞組閉合鐵心和高壓、低壓繞組 電力系統(tǒng)常用的油浸式變壓器電力系統(tǒng)常用的油浸式變壓器10.3 10.3 變壓器的工作原理變壓器的工作原理35kV電力變壓器電力變壓器原理圖：原理圖： 原繞組（與電源相連）原繞組（與電

4、源相連）（又稱初級繞組，（又稱初級繞組， 一次繞組）一次繞組） 副繞組（與負載相連）副繞組（與負載相連） （又稱次級繞組，（又稱次級繞組， 二次繞組）二次繞組）1u2uLR1i2i單相變壓器單相變壓器磁路：主磁通所經(jīng)過的閉合路徑。磁路：主磁通所經(jīng)過的閉合路徑。1u2uis 線圈通入電流后，線圈通入電流后，產(chǎn)生磁通，分主磁產(chǎn)生磁通，分主磁通和漏磁通。通和漏磁通。s：主磁通主磁通：漏磁通漏磁通鐵心鐵心（導磁性能好（導磁性能好 的磁性材料）的磁性材料）線圈線圈2211iuiu工作過程：工作過程：1u2uLR1i2i空載運行空載運行 ：原邊接入電源，副邊開路。：原邊接入電源，副邊開路。接上接上交流電源

5、交流電源1u 原邊電流原邊電流 i1等等 于勵于勵 磁電流磁電流 i10 dtdNedtdNe2211 產(chǎn)生感應電動勢產(chǎn)生感應電動勢1u2e1i1e1N2N i10 產(chǎn)生磁通產(chǎn)生磁通 （交變）（交變）（ 方向符合右手定則）方向符合右手定則）、e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。KNNEEUU212121K為變比為變比10i1u20u2i1e2e原、副邊電壓關系原、副邊電壓關系mmNfENfE221144. 444. 4根據(jù)交流磁路的分析根據(jù)交流磁路的分析可得：可得：202uu 02i時時 （變電壓）（變電壓）負載運行負載運行1u2e1i1e1N2NZ2i

6、副邊帶負載后對磁路的副邊帶負載后對磁路的影響：在副邊感應電壓的影響：在副邊感應電壓的作用下，副邊線圈中有了作用下，副邊線圈中有了電流電流 i2 。此電流在磁路中此電流在磁路中也會產(chǎn)生磁通，從而影響原邊電流也會產(chǎn)生磁通，從而影響原邊電流 i1。但當外加電壓、但當外加電壓、頻率不變時，鐵芯中主磁通的最大值在變壓器空載或頻率不變時，鐵芯中主磁通的最大值在變壓器空載或有負載時基本不變有負載時基本不變 。帶負載后磁動帶負載后磁動勢的平衡關系為：勢的平衡關系為：)44. 4(11mNfU 1102211NiNiNiKNNII11221結(jié)論：原、副邊電流與匝數(shù)成反比結(jié)論：原、副邊電流與匝數(shù)成反比110221

7、1NiNiNi 由于變壓器鐵芯材料的導磁率高、空載勵磁電流由于變壓器鐵芯材料的導磁率高、空載勵磁電流 很小，可忽略很小，可忽略 。即：。即：02211NINI)(10i原、副邊電流關系原、副邊電流關系 （變電流）（變電流）2211NINI （變阻抗）（變阻抗）1i1u2u2iLR1N2N原、副邊阻抗關系原、副邊阻抗關系LLRKR222IURL從原邊等從原邊等效：效：22222211KRKIUKIKUIURLL結(jié)論：變壓器原邊的等效負載，為副邊所帶負載乘以結(jié)論：變壓器原邊的等效負載，為副邊所帶負載乘以 變比的平方。變比的平方。 阻抗變換舉例：阻抗變換舉例：揚聲器上如何得到最大輸出功率揚聲器上如何

8、得到最大輸出功率i1uRsRL信號源信號源設：設：信號電壓的有效值信號電壓的有效值:U1= 50V;信號內(nèi)阻：信號內(nèi)阻： Rs=100 ;負載為揚聲器，其等負載為揚聲器，其等 效電阻：效電阻：RL=8 。求：負載上得到的功率求：負載上得到的功率解：解：（1）將負載直接接到信號源上）將負載直接接到信號源上，得到的輸出功，得到的輸出功 率為：率為： W)(7 . 181085022LLSRRRUpL1i1u2u2iLR1N2NRs（2）將負載通過變壓器接到信號源上。）將負載通過變壓器接到信號源上。輸出功率為：輸出功率為：W25. 698981005022LLSLRRRUp設變比設變比 1:5 .

9、321NNK9885 . 32LR則：則：結(jié)論：由此例可見加入變壓器以后，輸出功率提高了結(jié)論：由此例可見加入變壓器以后，輸出功率提高了 很多。原因是滿足了電路中獲得最大輸出的條很多。原因是滿足了電路中獲得最大輸出的條 件（信號源內(nèi)、外阻抗差不多相等）。件（信號源內(nèi)、外阻抗差不多相等）。變壓器功能：變壓器功能：變電壓：變電壓：電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 變阻抗：變阻抗：電子電路中的阻抗匹配電子電路中的阻抗匹配 （如喇叭的輸出變壓器）（如喇叭的輸出變壓器） 變電流：變電流：電流互感器電流互感器 發(fā)電廠發(fā)電廠1.05萬伏萬伏輸電線輸電線22萬伏萬伏升壓升壓變電站變電站1萬伏萬伏降壓降壓 變壓器應用舉例降壓降壓

10、實驗室實驗室380 / 220伏伏降壓降壓儀器儀器36伏伏降壓降壓10.4 10.4 特殊用途變壓器特殊用途變壓器1 1、 自耦變壓器自耦變壓器KNNIIKNNUU112212121ABP1u2u1i2iLR1N2N 使用時，改變滑動端的位置，便可得到不同的使用時，改變滑動端的位置，便可得到不同的輸出電壓。實驗室中用的調(diào)壓器就是根據(jù)此原理輸出電壓。實驗室中用的調(diào)壓器就是根據(jù)此原理制作的。制作的。注意：原、副邊千萬不能對調(diào)使用，注意：原、副邊千萬不能對調(diào)使用，以以防變壓器損壞。因為防變壓器損壞。因為N變小時，磁通增大，電流變小時，磁通增大，電流會迅速增加。會迅速增加。自耦變壓器自耦變壓器用低量程

11、的電壓用低量程的電壓表測量高電壓表測量高電壓2 2 電壓互感器：電壓互感器：VR 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）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/N2 副邊不能短路，以防產(chǎn)生過流；副邊不能短路，以防產(chǎn)生過流；2. 鐵心、低壓繞組的一端接地，以防在絕鐵心、低壓繞組的一端接地，以防在絕緣損壞時，在副邊出現(xiàn)高壓。緣損壞時，在副邊出現(xiàn)高壓。使用注意：使用注意：用低量程的電流表測量大電流用低量程的電流表測量大電流3 3 電流互感器電流互感器電電流流互互感感器器（被測電流）（被測電流）N1（匝數(shù)少）（匝數(shù)少）N2（匝數(shù)多）（

12、匝數(shù)多）ARi1i2被測電流被測電流=電流表讀數(shù)電流表讀數(shù) N2/N1電流表電流表 副邊不能開路，以防產(chǎn)生高電壓；副邊不能開路，以防產(chǎn)生高電壓；2. 鐵心、低壓繞組的一端接地，以防在絕緣鐵心、低壓繞組的一端接地，以防在絕緣損壞時，在副邊出現(xiàn)過壓。損壞時，在副邊出現(xiàn)過壓。使用注意事項：使用注意事項：鉗形電流表鉗形電流表4、電焊變壓器、電焊變壓器 接入電源后，可得到較低的電壓（空載時約接入電源后，可得到較低的電壓（空載時約70V）和幾十甚至幾百安培電流。當焊條與焊件接觸時，和幾十甚至幾百安培電流。當焊條與焊件接觸時，電源短路，此時電抗器起限流作用。起弧后，電抗電源短路，此時電抗器起限流作用。起弧后

13、，電抗器兩端產(chǎn)生壓降，使電弧兩端電壓降到器兩端產(chǎn)生壓降，使電弧兩端電壓降到25V左右，左右，滿足要求。滿足要求。 調(diào)節(jié)電抗器鐵心的間隙可以調(diào)節(jié)電焊電流。調(diào)節(jié)電抗器鐵心的間隙可以調(diào)節(jié)電焊電流。電電弧弧焊焊變變壓壓器器10.5 變壓器的銘牌數(shù)據(jù)變壓器的銘牌數(shù)據(jù)S-三相三相; D-單相單相F-風冷風冷600-額定容量額定容量(kVA)10-高壓繞組的額定電壓高壓繞組的額定電壓(kV)、型號、型號10/600 F S、 額定電壓額定電壓 變壓器副邊開路（空載）時，變壓器副邊開路（空載）時，原、副邊繞組允許的電壓值。原、副邊繞組允許的電壓值。NNUU21 、 、額定電流額定電流 變壓器滿載運行時，原、副

14、邊變壓器滿載運行時，原、副邊繞組允許的電流值。繞組允許的電流值。NNII21 、額定容量額定容量 傳送功率的最大能力。傳送功率的最大能力。NSNNNNNIUIUS2211（理想）（理想）容量容量 SN 輸出功率輸出功率 P2 原邊輸入功率原邊輸入功率 P1 輸出功率輸出功率 P2注意：變壓器幾個功率的關系注意：變壓器幾個功率的關系效率效率變壓器功變壓器功率因數(shù)率因數(shù)NNNIUS11容量：容量：21PP 原邊輸入功率：原邊輸入功率：cos222IUP 輸出功率：輸出功率： 、 變壓器的效率變壓器的效率( ( ) )為防止渦流損失，鐵芯一為防止渦流損失，鐵芯一般由一片片導磁材料疊合般由一片片導磁材料疊合而成。而成。 變壓器的損耗包括兩部分：變壓器的損耗包括兩部分：銅損銅損 (PCU) ：繞組導線電阻所致。繞組導線電阻所致。磁滯損失：磁滯現(xiàn)象引起鐵芯磁滯損失：磁滯現(xiàn)象引起鐵芯發(fā)熱，發(fā)熱， 造成的損失。造成的損失。渦流損失：交變磁通在鐵芯中渦流損失：交變磁通在鐵芯中產(chǎn)生的感應電流（渦流），產(chǎn)生的感應電流（渦流）， 造成的損失。造成的損失。鐵損鐵損( )：PFE1112PPPPPPFECU變壓器的效率變壓器的效率 變壓器的外特性變壓器的外特性副邊輸出電壓和輸出電流的