河北科技大学电工第十三次课2剖析

变压器---利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器。第3章变压器种类？结构?功能？工作原理？外特性？效率？在电子线路和自动控制系统中，变压器起着信号传递、阻抗变换以及信号隔离等作用。上一节下一节上一页下一页返回110kV、220kV330kV、500kV电能负荷升压变压器远距离输电降压变压器10kV10kV6kV380V220V上一节下一节上一页下一页返回在电力系统中：1.变压器的作用变换电压、变换电流、变换阻抗3.1.1变压器的基本结构按相数分类：单相变压器和三相变压器按应用分类：电力：配电变压器等电子：电源变压器等专用：电焊变压器等2.变压器的分类按铁心结构分类：心式和壳式变压器按绕组个数分类：双绕组、多绕组、自耦变压器按冷却方式分类：干式、油浸式、水冷式变压器3.1.1变压器的基本结构3.变压器的结构及符号LZ单相变压器一次绕组N1二次绕组N2铁心3.1.1变压器的基本结构1）铁心：由硅钢片叠成作用：构成磁路形状：常见有心式（线圈包围铁心）和壳式（铁心包围线圈）3.1.1变压器的基本结构3.变压器的结构及符号心式变压器铁心绕组3.1.1变压器的基本结构壳式变压器铁心绕组3.1.1变压器的基本结构2）绕组：小容量变压器——漆包线绕制而成电力变压器——圆形或扁形铜或铝线绕制作用：完成电磁转换分为：一次（初级、原）绕组——与电源相连的线圈，接收交流电能。二次（次级、副）绕组——与负载相连的线圈，送出交流电能。3.1.1变压器的基本结构3）绝缘材料：骨架、层绝缘等4）散热设施：对于小型变压器——空气自冷对于大型变压器——油浸自冷、油浸风冷等5)符号:3.1.1变压器的基本结构连接发电机与电网的升压变压器连接发电机的封闭母线与电网相连的高压出线端一些变压器图片一些变压器图片电力变压器（变电站）干式变压器油浸式变压器电力变压器（不同冷却方式）强迫油循环电力变压器一些变压器图片电源变压器上一页下一页返回一些变压器图片变压器内部上一页下一页返回一些变压器图片自耦调压器上一页下一页返回一些变压器图片1.空载运行与电压变换3.1.2变压器的工作原理1N2N1）原理图（空载运行）Φ1u1N2N0i1e2e20u1e1Φ2）定性分析：1u0i10NidtdNe111dd011tiLeσσ1.电压变换（空载运行）)(2022udtdNe变压器原边、副边电压有效值之比与它们的匝数比成正比。——变压器的电压变换作用k：变压器的变比k＞1时，U1＞U20，降压变压器当k＜1时，U1＜U20，升压变压器k=1时，U1=U20，隔离变压器kNNUU212011.电压变换（空载运行）1）原理图（有载运行）1u0i1N2NS2.电流变换（有载运行）0i10Ni0iΦ2）定性分析（有载运行）1u1N2N1e2e2i2u1i1u1e2e2i22iNii1i11Ni2.电流变换（有载运行）变压器原边、副边电流的有效值之比与它们的匝数比成反比。——变压器的电流变换作用0102211NININIkNNII112212.电流变换（有载运行）由图可知：22IUZ11IUZZkIUkkIkUIUZ22222211ZkZ2结论：变压器一次侧的等效阻抗模，为二次侧所带负载的阻抗模的k2倍。1U2U1I2IZ+–+–1U1IZ+–3.阻抗变换阻抗变换举例：扬声器上如何得到最大输出功率？i1uRsRL信号源设：信号电压的有效值:U1=50V;信号内阻：Rs=100;负载为扬声器，其等效电阻：RL=8。求：负载上得到的功率解：（1）将负载直接接到信号源上，得到的输出功率为：W)(7.181085022LLSRRRUpL1i1u2u2iLR1N2NRs（2）将负载通过变压器接到信号源上。输出功率为：W25.698981005022LLSLRRRUp设变比1:5.321NNk9885.32LR结论：由此例可见加入变压器以后，输出功率提高了很多。原因是满足了电路中获得最大输出的条件（信号源内、外电阻相等）。阻抗变换举例：扬声器上如何得到最大输出功率？外特性：当一次侧电压U1和负载功率因数cos2保持不变时，二次侧输出电压U2和输出电流I2的关系，U2=f(I2)。U20：一次侧加额定电压、二次侧开路时，二次侧的输出电压。一般供电系统希望要硬特性（随I2的变化，U2变化不大），电压变化率约在5%左右。电压变化率：(电压调整率)%100%20220UUUU)(22IfUcos2=0.8(感性）U2I2U20I2Ncos2=1O3.2.1变压器的外特性3.2.2变压器的损耗和效率⑴铁损（PFe）——交变磁通在铁芯中产生的磁滞损耗和涡流损耗。当U1、f不变时，铁损基本不变——不变损耗。⑵铜损（PCu）——I1、I2在线圈电阻R1、R2上产生的损耗。它随负载电流的变化而变化——可变损耗。1.损耗2.效率通常变压器的效率在90％以上，大型变压器的效率可达99％。由于变压器的效率很高，所以在实际计算中常按理想变压器来分析，即忽略其损耗。一般95%,负载为额定负载的(50~75)%时，最大。3.2.2变压器的损耗和效率第3章小结1.熟悉变压器的结构、工作原理；KNNUU212013.熟悉变压器的外特性、效率、同名端的定义与判断方法。2.掌握变压器的电压、电流、阻抗变换关系；KNNII112214.了解三相变压器及特种变压器。ZKZ2下次课内容：7.1半导体器件基础7.2半导体二极管作业及下次课程内容3.23.43.53.6