第四章變壓器

第四章變壓器1第一節(jié)變壓器的基礎(chǔ)知識磁路：主磁通所經(jīng)過的閉合路徑。一、磁路基礎(chǔ)線圈通入電流后，產(chǎn)生磁通，分主磁通和漏磁通。：主磁通：漏磁通i鐵芯（導(dǎo)磁性能好的磁性材料）2二、變壓器的基本結(jié)構(gòu)發(fā)電廠1.05萬伏輸電線11萬伏22萬伏……升壓變電站1萬伏降壓…降壓實(shí)驗(yàn)室380/220伏降壓儀器36伏降壓380伏31、變壓器功能：變換電壓：電力系統(tǒng)

變換阻抗：電子電路中的阻抗匹配

變換電流：電流互感器

2、變壓器特點(diǎn)：靜止電器設(shè)備、維護(hù)簡單、運(yùn)行可靠。43、變壓器分類：1、單相變壓器、三相變壓器2、升壓變壓器、降壓變壓器3、雙繞組變壓器、三繞組變壓器4、普通變壓器、有載調(diào)壓變壓器5、干式變壓器、油浸式變壓器

……

變壓器的種類很多，但是它們的基本構(gòu)造和工作原理是相同的。54、變壓器的基本結(jié)構(gòu)閉合鐵芯原繞組（接電源）副繞組（接負(fù)載）閉合鐵芯：磁路部分高、低壓繞組：電路部分低壓繞組電壓低，匝數(shù)少，流過的電流大，導(dǎo)線較粗；高壓繞組電壓高，匝數(shù)多，流過的電流小，導(dǎo)線較細(xì)。6按鐵芯與繞組相對位置不同，變壓器可分為心式和殼式。前者是繞組包圍鐵芯，后者是鐵芯包圍繞組。散熱問題：小容量的變壓器（空氣自冷式）大容量的變壓器（油冷式）變壓器符號：7三、變壓器的銘牌數(shù)據(jù)

額定電壓：變壓器副邊開路（空載）時，原、副邊繞組允許的電壓值。三相變壓器的額定電壓指線電壓。

額定電流：變壓器滿載運(yùn)行時，原、副邊繞組允許的電流值。三相變壓器的額定電流指線電流。

額定容量：額定視在功率。通常把雙繞組變壓器原、副邊的額定容量設(shè)計的相等。單相：NNNNNIUIUS112233==三相：8容量SN

輸出功率P2

原邊輸入功率P1

輸出功率P2注意：變壓器幾個功率的關(guān)系效率功率因數(shù)容量：原邊輸入功率：輸出功率：

9第二節(jié)變壓器的工作原理及運(yùn)行性能變壓器符號：工作過程：10電路方程：交流激勵線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢交流磁路：主磁通：漏磁通ui的感應(yīng)電勢和產(chǎn)生11ui假設(shè)則最大值有效值12當(dāng)外加電壓U、頻率f與線圈匝數(shù)N一定時，便確定下來。交流磁路的特點(diǎn):13一、變壓器的空載運(yùn)行：原邊接電源，副邊開路。u20（

e、Φ

方向符合右手定則）14結(jié)論：改變匝數(shù)比，就能改變輸出電壓。K為變比原、副邊電壓關(guān)系：

變壓器工作原理（變換電壓作用）15Z在副邊感應(yīng)電動勢的作用下，副邊線圈中有了電流i2

。此電流在磁路中也會產(chǎn)生磁通，從而影響原邊電流i1。但當(dāng)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有負(fù)載時基本不變

。二、變壓器的負(fù)載運(yùn)行（變換電流作用）帶負(fù)載后磁動勢的平衡關(guān)系為：u216結(jié)論：原、副邊電流與匝數(shù)比成反比。由于變壓器鐵芯材料的導(dǎo)磁率高，空載勵磁電流i10很小，可忽略。

原、副邊電流關(guān)系變壓器工作原理（變換電流作用）17從原邊等效：結(jié)論：變壓器原邊的等效負(fù)載，為副邊負(fù)載乘以變比的平方。

變壓器工作原理（變換阻抗作用）等效18阻抗變換舉例：揚(yáng)聲器上如何得到最大輸出功率？已知：信號源電壓的有效值:U1=50V;信號內(nèi)阻Rs=100

;負(fù)載為揚(yáng)聲器，其等效電阻RL=8

。求：負(fù)載上得到的功率。RsRL信號源U119將負(fù)載通過變壓器接到信號源上，使其阻抗匹配。輸出功率為：設(shè)變比

則：RsU1阻抗變換舉例：揚(yáng)聲器上如何得到最大輸出功率？201、變壓器的效率(

)變壓器的損耗包括兩部分：銅損(PCu)：繞組導(dǎo)線電阻所致。磁滯損失：磁滯現(xiàn)象引起鐵芯發(fā)熱，造成的損失。渦流損失：交變磁通在鐵芯中產(chǎn)生的感應(yīng)電流（渦流），造成的損失。鐵損()：PFeP1P1-PCu-PFeP1P2=h=三、變壓器的運(yùn)行性能P2—變壓器的輸出功率；P1—變壓器的輸入功率。212、變壓器的外特性

當(dāng)電源電壓和負(fù)載功率因數(shù)為常數(shù)時，副邊輸出電壓和輸出電流的關(guān)系，即：。U20：原邊加額定電壓、副邊開路時的輸出電壓。通常希望隨I2的變化，U2

變化愈小愈好。電壓調(diào)整率：從空載到額定負(fù)載，副繞組電壓的變化程度。U2I2U20U2I2N

在一般變壓器中，電壓變化率是不大的，約為5％。0223、變壓器繞組極性及連接方法同極性端(同名端)當(dāng)電流流入兩個線圈時，若產(chǎn)生的磁通方向相同，則兩個流入端稱為同極性端當(dāng)鐵芯中的磁通變化時，在兩線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢極性相同的兩端為同極性端AXax··AXax··231、自耦變壓器ABP第三節(jié)特殊變壓器簡介

使用時，改變滑動端的位置，便可得到不同的輸出電壓。實(shí)驗(yàn)室中用的調(diào)壓器就是根據(jù)此原理制作的。它的二次繞組是一次繞組的一部分。24使用注意事項(xiàng)1、原、副邊千萬不能對調(diào)使用，否則會燒壞。2、應(yīng)先將滑動頭旋至零位后再接通電源，然后調(diào)輸出電壓至所需值。用畢，再回零位。3、公共端必須接中性線（零線）。否則，即使輸出電壓很低，人觸及輸出的任一端時，都有觸電的危險。規(guī)定：安全變壓器一定要用雙繞組變壓器。自耦變壓器251.副邊不能短路，以防產(chǎn)生過流；2.鐵芯、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。使用注意：VR

N1（匝數(shù)多）保險絲

N2（匝數(shù)少）~u（被測電壓）電壓表2、電壓互感器用低量程的電壓表測高電壓26（被測電流）N1（匝數(shù)少）N2（匝數(shù)多）ARi1i2電流表1.副邊不能開路，以防產(chǎn)生高電壓；2.鐵芯、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。使用注意：用低量程的電流表測大電流3、電流互感器27

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，對電力的需求也日益上長，作為輸變電系統(tǒng)中的主要設(shè)備——變壓器也得到了長足的發(fā)展為適應(yīng)和滿足市場需求，許多制造廠家不斷地改進(jìn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)品性能，從國外引進(jìn)先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和裝備，在新工藝材料的探索方面做了不懈的努力。

目前，變壓器主要向兩個方面發(fā)展：

一、是向特大型超高壓方面發(fā)展

電壓等級由220伏、330伏和500千伏向750千伏、1000千伏發(fā)展。這些變壓器一般都用在大型電站或電力輸送上，其可靠性至關(guān)重要，因此制造廠為改善電、磁、熱、力的性能和分布的合理性采取了很多措施。如鐵芯制造目前采用的硅鋼片都是冷扎晶格取的優(yōu)質(zhì)硅鋼片，片型也越來越薄，0.35毫米的已淘汰，一般為0.3毫米、0.27毫米和0.23毫米厚的硅鋼片。

二、是向節(jié)能化、小型化、低噪聲、高阻抗、防爆型發(fā)展

這些產(chǎn)品以中小型產(chǎn)品為主，如目前在城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)改造上被推薦采用的新S9型配電變壓器，它是第七代節(jié)能產(chǎn)品，還有卷鐵芯變壓器、非晶合金變壓器、全密封變壓器、組合變壓器、干式變壓器、高燃點(diǎn)油變壓器、SF6氣體絕緣變壓器等。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市向大型化、繁華化發(fā)展，人口密集，高層建筑成群。城市網(wǎng)改造中規(guī)定110千伏線路進(jìn)城變電所以110千伏變壓器布站。以北京為例，