电工电子技术(多学时)9章变压器课件.ppt

1、教育部高职高专规划教材教育部高职高专规划教材 电工电子技术电工电子技术 陈小虎主编陈小虎主编 （多学时）（多学时）第一部分第一部分 变变 压压 器器第第三三部分部分 常用低压控制电器与应用常用低压控制电器与应用 第第9章章 变压器变压器第第三三部分部分 常用低压控制电器与应用常用低压控制电器与应用主要内容：主要内容：重点内容：重点内容：难点内容：难点内容：第第三三部分部分 常用低压控制电器与应用常用低压控制电器与应用9.1 变压器的基本结构与原理变压器的基本结构与原理不同类型的变压器的基本结构都是相同的，主要不同类型的变压器的基本结构都是相同的，主要由铁心和绕组构成。由铁心和绕组构成。9.1.

2、1 变压器的基本结构变压器的基本结构普通双绕普通双绕组变压器组变压器的结构型的结构型式有两种：式有两种：o芯式芯式o壳式壳式图图3.9.1 芯式单相和三相变压器芯式单相和三相变压器9.1.1 变压器的基本结构变压器的基本结构芯式：绕组套在铁心柱上，多应用于大容量的芯式：绕组套在铁心柱上，多应用于大容量的电力变压器上，是应用最多的一种结构型式。电力变压器上，是应用最多的一种结构型式。图图3.9.1 芯式单相和三相变压器芯式单相和三相变压器9.1.1 变压器的基本结构变压器的基本结构壳式：绕组被铁心包围在中间，仅用于小功率壳式：绕组被铁心包围在中间，仅用于小功率的单相变压器和特殊用途的变压器。的单

3、相变压器和特殊用途的变压器。图图3.9.2 壳式单相变压器壳式单相变压器9.1.1 变压器的基本结构变压器的基本结构铁心：是变压器的主体部分，表面铁心：是变压器的主体部分，表面涂有绝涂有绝缘漆，常用缘漆，常用0.350.5mm厚的硅钢厚的硅钢片叠装而成，担负着变压器原副边电磁片叠装而成，担负着变压器原副边电磁耦合的任务。耦合的任务。铁心铁心图图3.9.2 壳式单相变压器壳式单相变压器9.1.1 变压器的基本结构变压器的基本结构绕组：是变压器电路的主体部分，绕组：是变压器电路的主体部分，担负着输入担负着输入和输出电能的任务。接电源的绕组，称为原和输出电能的任务。接电源的绕组，称为原绕组（一次绕组

4、），电磁量用下标绕组（一次绕组），电磁量用下标“1”表示；表示；接负载的绕组，称为副绕组（二次绕组），接负载的绕组，称为副绕组（二次绕组），电磁量用下标电磁量用下标“2”表示。表示。绕组绕组图图3.9.2 壳式单相变压器壳式单相变压器9.1.1 变压器的基本结构变压器的基本结构图图3.9.1芯式单相变压器芯式单相变压器高压绕组高压绕组低压绕组低压绕组原副绕组的匝数不同，将匝数多的称为高压绕原副绕组的匝数不同，将匝数多的称为高压绕组，将匝数少的称为低压绕组组，将匝数少的称为低压绕组。通常，为利于。通常，为利于绝缘，将低压绕组安放在靠近铁心的内层，将绝缘，将低压绕组安放在靠近铁心的内层，将高压绕组

5、放在低压绕组的外层。高压绕组放在低压绕组的外层。9.1.2 变压器的工作原理变压器的工作原理一、变压器的空载运行一、变压器的空载运行副绕组电流开副绕组电流开路（不接负载）路（不接负载）的情况。的情况。9.1 变压器的基本结构与原理变压器的基本结构与原理图图3.9.3 变压器的空载运行变压器的空载运行空载电流用于空载电流用于建立铁心中的建立铁心中的磁场，也称励磁场，也称励磁电流。磁电流。一、变压器的空载运行一、变压器的空载运行图图3.9.3 变压器的空载运行变压器的空载运行9.1.2 变压器的工作原理变压器的工作原理m114.44j fNE m224.44j fNE KNNEE 2121KNNE

6、E 2121K 称为变压器的变比。称为变压器的变比。一、变压器的空载运行一、变压器的空载运行图图3.9.3 变压器的空载运行变压器的空载运行9.1.2 变压器的工作原理变压器的工作原理11EU KNNEEUU 2121201K，绕组匝数比，绕组匝数比，也也称变压器称变压器的变比。的变比。11EU 220EU 220EU 一、变压器的空载运行一、变压器的空载运行图图3.9.3 变压器的空载运行变压器的空载运行9.1.2 变压器的工作原理变压器的工作原理KNNEEUU 2121201当电源电压一定，通当电源电压一定，通过改变原、副边的匝过改变原、副边的匝数比，就能得到不同数比，就能得到不同的输出电

7、压，这就是的输出电压，这就是电压的变换。电压的变换。9.1.2 变压器的工作原理变压器的工作原理二、变压器的负载运行二、变压器的负载运行图图3.9.4 变压器的负载运行变压器的负载运行副绕组电流不副绕组电流不为零（接负载）为零（接负载）的情况。的情况。铁心磁路中的主磁通由铁心磁路中的主磁通由 i1与与 i2共同产生。共同产生。图图3.9.4 变压器的负载运行变压器的负载运行9.1.2 变压器的工作原理变压器的工作原理二、变压器的负载运行二、变压器的负载运行磁通势平衡方程：磁通势平衡方程：102211NININI 02211 NINI9.1.2 变压器的工作原理变压器的工作原理二、变压器的负载运

8、行二、变压器的负载运行02211 NINIKII121 KNNII11221 原、副绕组电流有效值之原、副绕组电流有效值之比等于变比的倒数，这就比等于变比的倒数，这就是电流变换原理。是电流变换原理。图图3.9.4 变压器的负载运行变压器的负载运行11EU KNNEEUU 21212111EU 22EU 22EU 9.1.2 变压器的工作原理变压器的工作原理二、变压器的负载运行二、变压器的负载运行变压器负载运行时，电变压器负载运行时，电压变换仍成立，只是比压变换仍成立，只是比空载运行时误差稍大。空载运行时误差稍大。图图3.9.4 变压器的负载运行变压器的负载运行图图3.9.5 变压器的阻抗变换作

9、用变压器的阻抗变换作用9.1.2 变压器的工作原理变压器的工作原理三、变压器的阻抗变换三、变压器的阻抗变换LZKIUNNINNUNNIU22222121222111)()()(图图3.9.5 变压器的阻抗变换作用变压器的阻抗变换作用9.1.2 变压器的工作原理变压器的工作原理LZKIUNNINNUNNIU22222121222111)()()(11LZIU L2L221LZKZ)NN(Z 图图3.9.5 变压器的阻抗变换作用变压器的阻抗变换作用9.1.2 变压器的工作原理变压器的工作原理LLLZKZNNZ2221)(即为阻抗变换。即为阻抗变换。应用：可根据需要，应用：可根据需要，通过改变匝数比

10、，通过改变匝数比，获得合适的等效阻获得合适的等效阻抗，从而使负载获抗，从而使负载获得最大功率，这种得最大功率，这种方法称为方法称为“阻抗匹阻抗匹配配”。负载电阻负载电阻 。（。（1）要使）要使RL折算到原边的等效电折算到原边的等效电阻阻 ，试求变压器变比和信号源输出的功率；（，试求变压器变比和信号源输出的功率；（2）当将负载直接与信号源连接时，信号源输出多大功率？当将负载直接与信号源连接时，信号源输出多大功率？9.1 变压器的基本结构与原理变压器的基本结构与原理例例9.1.1图中交流信号源的图中交流信号源的E=120V，内阻，内阻图图3.9.6 例图例图 8000R 8LR0LRR 10880

11、0LL RRNNK215W.4 800)800800120()(2L2L0 RRREP解解176W.08)8800120(2 P将负载直接接将负载直接接在信号源时：在信号源时：9.1.3 变压器的外特性、损耗和效率变压器的外特性、损耗和效率是指当电源电压保持不是指当电源电压保持不变，变压器负载变化引变，变压器负载变化引起的负载电压与负载电起的负载电压与负载电流的变化关系。流的变化关系。9.1 变压器的基本结构与原理变压器的基本结构与原理一、外特性一、外特性图图3.9.7 变压器的变压器的外特性曲线外特性曲线电压调整率电压调整率 ：描述外：描述外特性曲线倾斜的程度。特性曲线倾斜的程度。%100%

12、20220 UUUU%U9.1.3 变压器的外特性、损耗和效率变压器的外特性、损耗和效率变压器损耗分为铜损和铁变压器损耗分为铜损和铁损两部分。铜损为原、副损两部分。铜损为原、副绕组电阻上的发热损耗。绕组电阻上的发热损耗。二、损耗和效率二、损耗和效率图图3.9.8 涡流涡流铁损为铁心带来的损耗，铁损为铁心带来的损耗，包括磁滞损耗（铁心具有包括磁滞损耗（铁心具有磁滞性能，以热量形式耗磁滞性能，以热量形式耗散掉）和涡流损耗（由铁散掉）和涡流损耗（由铁心涡流产生的发热损耗）。心涡流产生的发热损耗）。9.1.3 变压器的外特性、损耗和效率变压器的外特性、损耗和效率变压器效率：输出功率与变压器效率：输出功

13、率与输入功率之比。输入功率之比。二、损耗和效率二、损耗和效率图图3.9.9 变压器的变压器的效率曲线效率曲线%10012 PP%100FeCu22 PPPP9.2 变压器的额定值变压器的额定值为确保变压器合理、安全、经济运行，生产厂为确保变压器合理、安全、经济运行，生产厂家为用户提供了在给定的工作条件下，变压器家为用户提供了在给定的工作条件下，变压器能正常运行的容许工作数据，称为额定值。能正常运行的容许工作数据，称为额定值。额定值通常标注在变压器的铬牌上，故也称为额定值通常标注在变压器的铬牌上，故也称为铭牌值，并用下标铭牌值，并用下标“N”表示。表示。变压器额定值主要有变压器额定值主要有 、等

14、参数。等参数。NSNINU9.2 变压器的额定值变压器的额定值1.额定电压额定电压 ：根据变压器的绝缘强度和允许温：根据变压器的绝缘强度和允许温升所规定的电压值。升所规定的电压值。NU 是指原边额定电压，即原边应加的电源电压。是指原边额定电压，即原边应加的电源电压。是指副边额定电压，即当原边为是指副边额定电压，即当原边为 时，副边的时，副边的空载电压。空载电压。NU1NU2对于三相变压器，额定电压是指线电压。对于三相变压器，额定电压是指线电压。NU19.2 变压器的额定值变压器的额定值2.额定电流额定电流 ：根据变压器允许的温升而根据变压器允许的温升而规定的电流值。规定的电流值。是指原边额定电

15、流。是指原边额定电流。是指副边额定电是指副边额定电流流。NI1NI2对于三相变压器，额定电流是指线电流。对于三相变压器，额定电流是指线电流。NI9.2 变压器的额定值变压器的额定值3.额定容量额定容量 ：指副边的额定视在功率，指副边的额定视在功率，单位是单位是VA或或kVA。反映了变压器传递电。反映了变压器传递电功率的能力。功率的能力。NNNIUS22 NS单相变压器单相变压器三相变压器三相变压器NNNIU3S22 9.2 变压器的额定值变压器的额定值4.额定频率额定频率 ：指变压器的工作频率，单指变压器的工作频率，单位为位为Hz。我国规定的工业标准频率（简。我国规定的工业标准频率（简称工频）

16、为称工频）为 50Hz（而某些国家则规定为（而某些国家则规定为60Hz）。频率的改变将影响变压器的某）。频率的改变将影响变压器的某些工作参数，影响变压器的运行性能。些工作参数，影响变压器的运行性能。Nf5.额定温升：在运行中允许变压器的温度超额定温升：在运行中允许变压器的温度超出参考环境温度的最大温升，常出参考环境温度的最大温升，常以环境温度以环境温度为为 参考。参考。C40 9.2 变压器的额定值变压器的额定值解解例例9.2.1某单相变压器额定容量某单相变压器额定容量 ，原边，原边额定电压额定电压 ，副边额定电压，副边额定电压 ，求，求原、副边额定电流。原、副边额定电流。5kVAN S220

17、V1N U36V2N U138.9A3650002NN2N USI7A.2222050001NN1N USI1N1N2N2NNIUIUS 9.2 变压器的额定值变压器的额定值解解例例9.2.2三相变压器三相变压器 ，试求原、副绕组的额定电流试求原、副绕组的额定电流 、。100kVAN SkV4.0102N1N UU77A.510103101003331NN1N USI2NI1NI144A104.03101003332NN2N USI9.3 变压器绕组的极性变压器绕组的极性绕组的极性：指绕组绕组的极性：指绕组在任意瞬时两端产生在任意瞬时两端产生的感应电动势的瞬时的感应电动势的瞬时极性，从低电位指

18、向极性，从低电位指向高电位。高电位。图图3.9.10 绕组极性与绕组绕向的关系绕组极性与绕组绕向的关系同名端（同极性端）：同名端（同极性端）：原、副绕组电位瞬时原、副绕组电位瞬时极性相同的端子，用极性相同的端子，用 标识。标识。图图3.9.11 变压器绕组极性的表示变压器绕组极性的表示9.3 变压器绕组的极性变压器绕组的极性图图3.9.12 变压器绕组极性的测定变压器绕组极性的测定图图3.9.13 变压器绕组极性的测定变压器绕组极性的测定方法方法1：直流电感法。直流电感法。方法方法2：交流感应法。交流感应法。图图3 3.9.14 三相变压器三相变压器9.4 三相变压器三相变压器三相电力变压器网三相电力变压器网中广泛应用于电力中广泛应用于电力系统输配电的三相系统输配电的三相电压变换。电压变换。三相变压器的高、低三相变压器的高、低压绕组可分别接成星压绕组可分别接成星形或三角形。我国采形或三角形。我国采用 的 连 接 组 别用 的 连 接 组 别有：有：、。0YYYY0