自耦变压器教案

调压演示本课小结使用注意例题分析三相自耦变压器幻灯片15原理分析结构原理图普通幻灯片203–3自耦变压器变压器§33自耦变压器一、自耦变压器的结构和特点：1、自耦变压器的结构：一次侧、二次侧共用一个绕组。2、自耦变压器的特点：一次侧、二次侧绕组即有磁的联系、还有电的联系。1U11U22U12U2线圈铁心1U11U22U12U2U1U2I1I2N1N2I图为2：自耦变压器原理图定义：如果把普通变压器的原、副绕组合并一在起，就成为只有一个绕组的变压器，其中低压绕组是高压绕组的一部分，这种变压器叫做自耦变压器。4U1E1=4.44fN1mU2E2=4.44fN2mE2E1U2U1=N2N1=K≥1二、电压、电流与容量的关系：1U11U22U12U2U1U2I1I2N1N2I由磁势平衡方程：N2N1I21KI2=I1=I1N1I2N2=0N1一次侧1U1与1U2之间的匝数；N2一次侧2U1与2U2之间的匝数。式中：I1(N1-N2)-IN2=I10N1≈0I1N1-I1N2-(I2-I1)N2≈0I1N1-I1N2-I2N2+I1N2≈0绕组中公共部分的电流：I=I2-I1=(K-1)I1当K接近1时，绕组中公共部分的电流I就很小，既可节省这部分导线的截面。自耦变压器输出的视在功率（不计损耗）：S=U2I2=U2(I+I1)=U2I+U2I1=S'2+S''2一般变压器的一次侧二次侧都是分开绕制，虽然都装在一个铁心上，但相互是绝缘的，只有磁路上的耦合，却没有电路上的直接联系，能量是靠电磁感应传过去的，所以称为双绕组变压器。一般变压器与自耦变压器的区别在于能量传递方式上：一般变压器1U11U22U12U2U1U2I1I2N1N2I是1U1,1U2绕组与2U1，2U2绕组之间的电磁感应传递的能量。是通过电路直接从一次侧传递过来的。而自耦变压器1U11U22U12U2U1U2I1I2N1N2IS1KU1S'2=U2I==(KI1-I1)K1U1I1(1-)=K1(1-)KU1K1=I1=S1S''2=U2I1S'2=U2IS''2=U2I1由上式可以看出：1.靠电磁感应传递的能量占总能量的（1-1/K);2.从电路直接输送的能量占1/K。分析：当K=1时，能量全部靠电路导线传递过来；当K=2时,和各占一半，二次侧从绕组中间引出，I=I1，绕组中公共部分的电流没有减少，省铜效果不明显；S2'''S2当K=3时,=(2/3)S2,=(1/3)S2,电路传输的能量少，而靠感应输送的能量多，且I=2I1，公共部分绕组电流增加了，导线要加粗。'S2S2''结论：当变压比K2时，优点不明显。自耦变压器通常工作在变压比K=1.2—2之间。*通常把自耦变压器的二次侧输出改成活动触头，可以接触绕组中任意位置，而使输出电压任意改变。9三、自耦变压器的应用：1.自耦调压器：（1）单相自耦调压器：U1220VU20V图3：自耦变压器调压过程250V0250V图3：自耦变压器调压过程U1U2220V50V250V0U1U2220V110V图3：自耦变压器调压过程250V0U2图3：自耦变压器调压过程U1220V160V250V0图3：自耦变压器调压过程14U1U2220V220V250V01W12W12V11V11U12U1图4：三相自耦变压器原理图幻灯片117（2）三相自耦调压器：1U12U12V12W11V11W1例题：在一台容量为15千安伏的自耦变压器中，已知U1=220V，N1=500匝。如果要想使输出电压U2=209V，应该在线圈的什么地方抽出线头？满负载时的I1e和I2e各等于多少安？解：（1）由公式N2N1U2U1=，可以知道抽头处的圈数应为U2U1N2=N1=220209500=475匝（2）自耦变压器的效率很高，可以认为2、自耦变压器：U1eI1e=所以满负载时的电流是I1e=1510³220=68.2AI2e=1510³209=71.8A原、副边共同部分的电流:I=71.8-68.2=3.6A16U2eI2e=Se=1510³VA四、自耦变压器的优、缺点：1优点：a.自耦变压器的效率比同容量的双线圈变压器高；b.节省材料、占地面积小、节约资金、减少了运输和安装困难；c.自耦变压器不仅可降压也可升压，只把输入输出对调既可。2、缺点：220V30V190V0V220Va、因它一次侧、二次侧绕组是相通的，高压侧（电源）的电气故障会波及底压侧。底压侧要有过压保护。b、如果在自耦变压器的输入端把相线和零线接反，虽然二次侧出电压大小不变，但这时输出“零线”已变为“高电位”，非常危险。(a）正确（b)错误图5：单相自耦变压器的接法220V30V30V0V220V1.自耦变压器不准作为安全隔离变压器用；2.使用时应正确接线；3.外壳必须接地；4.接电源前，将手柄转到零位。幻灯片119规定:小结：自耦变压器区别于一般变压器，原、副边电路共用一部分线圈，原、副边电路之间除了有磁的联系之外，还有直接的电的联系。在变压器容量相同时，自耦变压器的线圈容量比双线圈变压器小，可节省硅钢片和铜线，且效率高。可做成任意调压的自耦调压器，既可用于降压也可用于升压。因一、二次侧绕组相通，高压侧的故障会波及低压侧，低压侧要有过电压的保护。电源端相线和零线不得接反。21幻灯片122