互感器的原理

第5章變壓器§5.1

磁路§5.2

電磁鐵第5章變壓器§5.3變壓器工作原理§5.4

變壓器的基本結(jié)構(gòu)§5.5儀用互感器§5.6自耦變壓器§5.7三繞組變壓器§5.8三相變壓器§5.9繞組的極性本章要求1.了解變壓器的結(jié)構(gòu)2.駕馭變壓器的工作原理；3.駕馭變壓器變壓、變流、變阻抗的作用4.駕馭儀用變壓器的運(yùn)用方法；5.駕馭變壓器繞組同名端的判別方法?！?.0變壓器概述

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。變電壓：電力系統(tǒng)

變阻抗：電子線路中的阻抗匹配變電流：電流互感器1、變壓器的主要功能在能量傳輸過程中，當(dāng)輸送功率P=UIcos及負(fù)載功率因數(shù)cos確定時(shí)：電能損耗小節(jié)約金屬材料（經(jīng)濟(jì)）UIP=I2RlIS●電力系統(tǒng)接受高壓輸電為減小輸電線路損耗。具體如下：10.5kV

發(fā)電機(jī)380/220V電燈電動(dòng)機(jī)電爐...升壓10KV輸電線

10kV變電站220kV輸電線降壓降壓低壓變配電所●電力系統(tǒng)接受低壓配電保證用電平安?！?.0變壓器概述2、變壓器的作用自學(xué)§5.1

磁路自學(xué)§5.2

電磁鐵一、變壓器的結(jié)構(gòu)§5.3變壓器的基本結(jié)構(gòu)鐵心繞組1繞組21、鐵心----變壓器的磁路渦流：交變磁通在鐵心內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和電流，稱為渦流。渦流---產(chǎn)生功率損耗---熱能

---鐵心發(fā)熱。鐵心由0.35mm或0.5mm厚高導(dǎo)磁硅鋼片疊成削減渦流損耗措施：提高鐵心的電阻率。鐵心用彼此絕緣的鋼片疊成?！?.3變壓器的基本結(jié)構(gòu)一、變壓器的結(jié)構(gòu)2、繞組：一次繞組（原邊）--接電源二次繞組（副邊）--接負(fù)載單相變壓器+–+–變壓器的電路一次繞組N1二次繞組N2鐵心§5.3變壓器的基本結(jié)構(gòu)一、變壓器的結(jié)構(gòu)一、變壓器的結(jié)構(gòu)3、油箱、散熱筋、油枕--散熱§5.3變壓器的基本結(jié)構(gòu)油箱散熱筋油枕油表放油閥門一、變壓器的結(jié)構(gòu)§5.3變壓器的基本結(jié)構(gòu)氣體繼電器高壓套管低壓套管4、瓦斯疼惜---繞組短路疼惜信號(hào)式溫度計(jì)吸濕器5、分接開關(guān)---調(diào)壓(變更高壓繞組匝數(shù))二、變壓器的分類電壓互感器電流互感器按用途分電力變壓器(輸配電用)儀用變壓器整流變壓器按相數(shù)分三相變壓器單相變壓器按制造方式殼式心式變壓器符號(hào)§5.3變壓器的基本結(jié)構(gòu)一次、二次繞組互不相連，能量的傳遞靠磁耦合。單相變壓器+–+–§5.4變壓器的工作原理1、空載運(yùn)行狀況一、空載運(yùn)行和電壓變換一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)開路。+–+–+–+–+–1i0(i0N1)1空載時(shí)，鐵心中主磁通是由一次繞組磁通勢產(chǎn)生的?！?.4變壓器的工作原理依據(jù)KVL：變壓器一次側(cè)等效電路如圖由于電阻R1和漏磁通較小，其i0R1和eσ1也較小,與主磁電動(dòng)勢e1比較可忽視不計(jì)。2、一次、二次側(cè)電壓–––+++e1eσ1i0u1則:同理:3、電壓變換（設(shè)加正弦溝通電壓）主磁通按正弦規(guī)律變化，設(shè)為§5.4變壓器的工作原理3、電壓變換（設(shè)加正弦溝通電壓）有效值:同理：（匝比）K為變比結(jié)論：變更匝數(shù)比，就能變更輸出電壓?！?.4變壓器的工作原理(1)帶負(fù)載運(yùn)行狀況二、帶負(fù)載運(yùn)行和電流變換一次側(cè)接溝通電源，二次側(cè)接負(fù)載。+–+–+–11i1(i1N1)i1i2(i2N2)

2有載時(shí)，鐵心中主磁通是由一次、二次繞組磁通勢共同產(chǎn)生的合成磁通。2i2+–e2+–e2+–u2Z§5.4變壓器的工作原理(2)一次、二次側(cè)電流關(guān)系有載運(yùn)行可見，鐵心中主磁通的最大值m在變壓器空載和有載時(shí)近似保持不變。即有不論變壓器空載還是有載，一次繞組上的阻抗壓降均可忽視，故有由上式，若U1、f不變，則m基本不變，近于常數(shù)?？蛰d：有載：+–+–+–1i12i2+–e2+–e2+–u2Z§5.4變壓器的工作原理一般情況下：I0(2~3)%I1N很小可忽略?；蚪Y(jié)論：一次、二次側(cè)電流與匝數(shù)成反比。磁勢平衡式：空載磁勢有載磁勢(3)電流變換§5.4變壓器的工作原理由圖可知：

結(jié)論：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K2倍。

+–+–+–三、阻抗變換§5.4變壓器的工作原理R0RL+–例:如圖，溝通信號(hào)源的電動(dòng)勢E=120V，內(nèi)阻R0=800,負(fù)載為揚(yáng)聲器,其等效電阻為RL=8。⑴當(dāng)將負(fù)載干脆與信號(hào)源聯(lián)接時(shí),求信號(hào)源輸出的電流及負(fù)載獲得的功率？⑵利用變壓器使負(fù)載匹配,求變壓器的匝數(shù)比、信號(hào)源輸出的電流及負(fù)載獲得的功率?！?.4變壓器的工作原理R0+–+–解:§5.4變壓器的工作原理⑵負(fù)載匹配：⑴信號(hào)源輸出的電流及負(fù)載獲得的功率：負(fù)載匹配是使負(fù)載與電源匹配，使負(fù)載從電源獲得最大功率。RL=R0負(fù)載匹配信號(hào)源的輸出功率：§5.4變壓器的工作原理例續(xù)R0+–+–電子線路中，常利用阻抗匹配實(shí)現(xiàn)最大輸出功率。結(jié)論：接入變壓器以后，信號(hào)源輸出電流減小，而負(fù)載獲得的輸出功率大大提高。原因：滿足了最大功率輸出的條件：§5.4變壓器的工作原理例續(xù)三、變壓器的運(yùn)行特性當(dāng)一次側(cè)電壓U1和負(fù)載功率因數(shù)cos2保持不變時(shí)，二次側(cè)輸出電壓U2和輸出電流I2的關(guān)系,U2=f(I2)。U20：一次側(cè)加額定電壓、二次側(cè)開路時(shí)，二次側(cè)的輸出電壓。cos2=0.8(感性）U2I2U20I2Ncos2=1O1、變壓器的外特性供電系統(tǒng)希望要硬特性（隨I2的變更，U2變更不大），電壓變更率≤5%?！?.4變壓器的工作原理三、變壓器的運(yùn)行特性cos2=0.8(感性）U2I2U20I2Ncos2=1O§5.4變壓器的工作原理2、電壓變更率3、變壓器的損耗變壓器的損耗包括兩部分：銅損(PCu)：繞組導(dǎo)線電阻的損耗。為削減渦流損耗，鐵心一般由導(dǎo)磁鋼片疊成。渦流損耗：渦流造成的損耗。磁滯損耗：磁滯現(xiàn)象引起鐵心發(fā)熱，造成的損耗。鐵損(PFe)：三、變壓器的運(yùn)行特性§5.4變壓器的工作原理3、變壓器的效率()變壓器的效率為輸出功率輸入功率互感器結(jié)構(gòu)外形儀用互感器是一種特殊的變壓器,分兩類:1、電壓互感器--實(shí)現(xiàn)用低量程電壓表測量高電壓2、電流互感器--實(shí)現(xiàn)用小量程電流表測量大電流§5.5儀用互感器二次側(cè)不能短路，以防產(chǎn)生過流；2.鐵心、低壓繞組的一端接地，以防在絕緣損壞時(shí)，在二次側(cè)出現(xiàn)高壓。運(yùn)用留意事項(xiàng)：電壓表被測電壓=電壓表讀數(shù)N1/N21、電壓互感器（PT）實(shí)現(xiàn)用低量程的電壓表測量高電壓VR

N1（匝數(shù)多）保險(xiǎn)絲

N2（匝數(shù)少）~u（被測電壓）§5.5儀用互感器電流表被測電流=電流表讀數(shù)N2/N1二次側(cè)不能開路，以防產(chǎn)生高電壓；2.鐵心、低壓繞組的一端接地，以防在絕緣損壞時(shí)，在二次側(cè)出現(xiàn)過壓。運(yùn)用留意事項(xiàng)：2、電流互感器（CT）實(shí)現(xiàn)用低量程的電流表測量大電流（被測電流）N1（匝數(shù)少）N2（匝數(shù)多）ARi1i2§5.5儀用互感器自耦變壓器結(jié)構(gòu)外形自耦變壓器是一種原副繞組共體的特殊的變壓器?！?.6自耦變壓器調(diào)整輸入端輸出端§5.6自耦變壓器運(yùn)用時(shí)，變更滑動(dòng)端的位置，便可得到不同的輸出電壓。留意：一次、二次側(cè)千萬不能對(duì)調(diào)運(yùn)用，以防變壓器損壞。因?yàn)镹變小時(shí)，磁通增大，電流會(huì)快速增加。AXP+–+–axABCXYZabczyx1、三相變壓器的結(jié)構(gòu)高壓繞組：A-XB-YC-ZX、Y、Z：尾端A、B、C：首端低壓繞組：a-xb-yc-za、b、c：首端x、y、z：尾端2、三相變壓器的聯(lián)結(jié)方式聯(lián)結(jié)方式：高壓繞組接法低壓繞組接法三相配電變壓器動(dòng)力供電系統(tǒng)（井下照明）高壓、超高壓供電系統(tǒng)常用接法:§5.8

三相變壓器3、三相變壓器Y/Y0接法及線電壓之比ACBbca+–+–+–+–§5.8

三相變壓器4、三相變壓器Y0/接法及線電壓之比ACBabc+–+–+–§5.8

三相變壓器5、變壓器的額定值⑴、額定電壓U1N、U2N單相：U1N，一次側(cè)電壓，

U2N，二次側(cè)空載時(shí)的電壓三相：U1N、U2N，一次、二次側(cè)的線電壓

⑵、額定電流I1N、I2N單相：一次、二次側(cè)繞組允許的電流值三相：一次、二次側(cè)繞組線電流變壓器二次側(cè)開路（空載）時(shí)，一次、二次側(cè)繞組允許的電壓值變壓器滿載運(yùn)行時(shí)，一、二次側(cè)繞組允許的電流值?！?.8

三相變壓器

⑶、額定容量

SN單相：三相：容量SN

輸出功率P2

一次側(cè)輸入功率P1

輸出功率P2留意：變壓器幾個(gè)功率的關(guān)系（單相）效率容量：一次側(cè)輸入功率：輸出功率：變壓器運(yùn)行時(shí)的功率取決于負(fù)載的性質(zhì)傳送功率的最大實(shí)力。5、變壓器的額定值§5.8

三相變壓器

⑷、變壓器的效率

⑸、變壓器的溫升大容量效率達(dá)98%~99%。中小型容量效率達(dá)90%~95%。大容量變壓器油箱頂部的額定溫度55度。5、變壓器的額定值§5.8

三相變壓器例2:

有一帶電阻負(fù)載的三相變壓器，其額定數(shù)據(jù)如下：SN=100kVA,U1N=6000V,f=50Hz。

U2N=U20=400V,繞組連接成／０。由試驗(yàn)測得

PFe

=600W，額定負(fù)載時(shí)的

PCu

=2400W。

試求:(1)變壓器的額定電流；(2)滿載和半載時(shí)的效率。解:(1)額定電流§5.8

三相變壓器(２)滿載和半載時(shí)的效率§5.8

三相變壓器§5.9變壓器繞組的極性當(dāng)電流流入(或流出）兩個(gè)線圈時(shí)，若產(chǎn)生的磁通方向相同，則兩個(gè)流入(或流出）端稱為同極性端。??AXax?AXax1.同極性端(同名端)或當(dāng)鐵心中磁通變更時(shí)，在兩線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢極性相同的兩端為同極性端。同極性端用“●”或“?”表示。增加+–+++–––同極性端和繞組的繞向有關(guān)。?§5.9變壓器繞組的極性聯(lián)接

2－3變壓器原一次側(cè)有兩個(gè)額定電壓為110V的繞組：2.線圈的接法??1324??

聯(lián)接

1－3，2－41324當(dāng)電源電壓為220V時(shí)：+–+–電源電壓為110V時(shí)：§5.9變壓器繞組的極性問題1：在110V狀況下，假如只用一個(gè)繞組（N），行不行？答：不行（兩繞組必需并接）一次側(cè)有兩個(gè)相同繞組的電源變壓器(220/110)，運(yùn)用中應(yīng)留意