电工技能培训-17磁路与铁心线圈电路

下一页总目录章目录返回上一页同学们好！四川成都青城山下一页总目录章目录返回上一页第6章磁路与变压器6.1磁路的基本概念与基本定律6.2交流铁心线圈6.3变压器☻下一页总目录章目录返回上一页6.3变压器变压器是一种常见的电气设备，在电力系统和电子线路中应用广泛。变电压：电力系统变阻抗：电子线路中的阻抗匹配变电流：电流互感器变压器的主要功能有：在能量传输过程中，当输送功率P=UIcos及负载功率因数cos一定时：电能损耗小节省金属材料（经济）6.3.1概述UIP=I²RlIS下一页总目录章目录返回上一页电力工业中常采用高压输电低压配电，实现节能并保证用电安全。具体如下：发电厂10.5kV输电线220kV升压仪器36V降压…实验室380/220V降压变电站10kV降压降压下一页总目录章目录返回上一页变压器的结构变压器的磁路绕组：一次绕组二次绕组1u2uLZ1i2iΦ单相变压器+–+–由高导磁硅钢片叠成厚0.35mm或0.5mm铁心变压器的电路一次绕组N1二次绕组N2铁心下一页总目录章目录返回上一页变压器的结构下一页总目录章目录返回上一页变压器的分类电压互感器电流互感器按用途分电力变压器(输配电用)仪用变压器整流变压器按相数分三相变压器单相变压器按制造方式壳式心式变压器符号下一页总目录章目录返回上一页6.2.2变压器的工作原理1u2uLZ1i2iΦ单相变压器+–+–一次绕组N1二次绕组N2铁心一次、二次绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合。下一页总目录章目录返回上一页(1)空载运行情况1.电磁关系一次侧接交流电源，二次侧开路。0i02i1u+–20u+–2e+–1σe+–1e+–11N2N1udd11tΦNei0(i0N1)1dd011tiLeσσtΦNedd22空载时，铁心中主磁通是由一次绕组磁通势产生的。下一页总目录章目录返回上一页(2)带负载运行情况1.电磁关系一次侧接交流电源，二次侧接负载。1u+–1σe+–1e+–11N2N1udd11tΦNe1dd111tiLeσσtΦNedd22i1(i1N1)i1i2(i2N2)2有载时，铁心中主磁通是由一次、二次绕组磁通势共同产生的合成磁通。2i2+–e2+–e2+–u2Zdd2tiLeσ2σ2下一页总目录章目录返回上一页2.电压变换（设加正弦交流电压）t)sin(tNtNm111ddddetNcosm1)90t(sinm1E1m144.4NfE222111mmfNEE有效值:同理：)90t(sinm22Ee2m244.4NfE主磁通按正弦规律变化，设为则t,sinm(1)一次、二次侧主磁通感应电动势下一页总目录章目录返回上一页根据KVL：1111111111jEIXIREEIRUσ变压器一次侧等效电路如图1m1111444Nf.EUEU由于电阻R1和感抗X1(或漏磁通)较小,其两端的电压也较小,与主磁电动势E1比较可忽略不计，则1E1R1I1U1E–––+++(2)一次、二次侧电压式中R1为一次侧绕组的电阻;X1=L1为一次侧绕组的感抗(漏磁感抗，由漏磁产生)。下一页总目录章目录返回上一页KNNEEUU2121021（匝比）K为变比对二次侧，根据KVL：2m220224440Nf.EUU,I结论：改变匝数比，就能改变输出电压。222222222jUIXIRUEIREσ2式中R2为二次绕组的电阻;X2=L2为二次绕组的感抗；为二次绕组的端电压。2U变压器空载时:+–u21u+–1σe+–1e+–1N2Ni1i2+–e2+–e2式中U20为变压器空载电压。故有下一页总目录章目录返回上一页三相电压的变换1)三相变压器的结构ABCCBA三相心式变压器的结构ABC下一页总目录章目录返回上一页三相电压的变换ABCXYZabczyx1)三相变压器的结构高压绕组：A-XB-YC-ZX、Y、Z：尾端A、B、C：首端低压绕组：a-xb-yc-za、b、c：首端x、y、z：尾端2)三相变压器的联结方式Δ/////000YΔYYYYYYY、、、、联结方式：高压绕组接法低压绕组接法:YY0/三相配电变压器:ΔY/动力供电系统（井下照明）:ΔY0/高压、超高压供电系统常用接法:下一页总目录章目录返回上一页（1）三相变压器Y/Y0联结线电压之比：A311PUUCB1UKUU312PbKUU12ca+–+–+–+–KUUUUUU2P1P2P1P2133下一页总目录章目录返回上一页（2）三相变压器Y0/联结线电压之比：A311PUUCB1UKUUU312P2abc+–+–+–KUUUUUUPPPP333212121下一页总目录章目录返回上一页3.电流变换(一次、二次侧电流关系)有载运行2222ZUIZ1m11444Nf.EU可见，铁心中主磁通的最大值m在变压器空载和有载时近似保持不变。即有不论变压器空载还是有载，一次绕组上的阻抗压降均可忽略，故有由上式，若U1、f不变，则m基本不变，近于常数。空载：m10Ni有载：m2211NiNi+–|Z|2i1u2e1iΦ1e1N2N+–+–+–2u下一页总目录章目录返回上一页一般情况下：I0(2~3)%I1N很小可忽略。2211NiNi所以或2211NINI2211NINI所以KNNII11221结论：一次、二次侧电流与匝数成反比。或：221011NiNiNi1.提供产生m的磁势2.提供用于补偿作用的磁势22Ni磁势平衡式：102211NiNiNi空载磁势有载磁势下一页总目录章目录返回上一页4.阻抗变换由图可知：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+–下一页总目录章目录返回上一页(1)变压器的匝数比应为：信号源IER0RL+–108800LL21RRNNKIE1N2U2ILR2NR0+–+–解:例1:如图，交流信号源的电动势E=120V，内阻R0=800，负载为扬声器，其等效电阻为RL=8。要求:（1）当RL折算到原边的等效电阻时，,求变压器的匝数比和信号源输出的功率；（2）当将负载直接与信号源联接时,信号源输出多大功率？0LRR下一页总目录章目录返回上一页信号源的输出功率：W548008008001202L2L0.RRREP电子线路中，常利用阻抗匹配实现最大输出功率。结论：接入变压器以后，输出功率大大提高。0LRR原因：满足了最大功率输出的条件：W1760888001202L2L0.RRREP（2）将负载直接接到信号源上时，输出功率为：下一页总目录章目录返回上一页6.3.2变压器的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：%100%20220UUUU)(22IfUcos2=0.8(感性）U2I2U20I2Ncos2=1O下一页总目录章目录返回上一页为减少涡流损耗，铁心一般由导磁钢片叠成。变压器的损耗包括两部分：铜损(PCu)：绕组导线电阻的损耗。涡流损耗：交变磁通在铁心中产生的感应电流(涡流)造成的损耗。磁滞损耗：磁滞现象引起铁心发热，造成的损耗。铁损(PFe)：FeCu2212ΔΔPPPPPP变压器的效率为一般95%,负载为额定负载的(50~75)%时，最大。输出功率输入功率变压器的损耗与效率下一页总目录章目录返回上一页1）变压器的型号1.变压器的铭牌型号与额定值SJL1000/10变压器额定容量(KVA)铝线圈冷却方式J:油浸自冷式F:风冷式相数S:三相D:单相高压绕组的额定电压(KV)6.3.3变压器的使用下一页总目录章目录返回上一页2）额定值额定电压U1N、U2N变压器二次侧开路（空载）时，一次、二次侧绕组允许的电压值单相：U1N，一次侧电压，U2N，二次侧空载时的电压三相：U1N、U2N，一次、二次侧的线电压额定电流I1N、I2N变压器满载运行时，一次、二次侧绕组允许的电流值。单相：一次、二次侧绕组允许的电流值三相：一次、二次侧绕组线电流下一页总目录章目录返回上一页额定容量SN传送功率的最大能力。单相：三相：N1N1N2N2NIUIUSN1N1N2N2N33IUIUS2)额定值下一页总目录章目录返回上一页当电流流入(或流出）两个线圈时，若产生的磁通方向相同，则两个流入(或流出）端称为同极性端。••AXax•AXax1.同极性端(同名端)或者说，当铁心中磁通变化时，在两线圈中产生的感应电动势极性相同的两端为同极性端。同极性端用“•”表示。增加+–+++–––同极性端和绕组的绕向有关。2变压器绕组的极性的判别与连接•下一页总目录章目录返回上一页联接2－3Nf.UΦm2444220变压器原一次侧有两个额定电压为110V的绕组：2.线圈的接法••NN1324••NN1324联接1－3，2－4iiNf.UΦ444110m当电源电压为220V时：220u+–110u+–电源电压为110V时：下一页总目录章目录返回上一页问题1：如果两绕组的极性端接错，结果如何？结论：在同极性端不明确时，一定要先测定同极性端再通电。答：有可能烧毁变压器两个线圈中的磁通抵消原因：电流很大11Rui1111eRiu烧毁变压器感应电势0e••1324NNi’+–u下一页总目录章目录返回上一页KNNIIKNNUU1122121216.3.4特殊变压器1.自耦变压器ABP1u2u1i2iLR1N2N+–+–使用时，改变滑动端的位置，便可得到不同的输出电压。实验室中用的调压器就是根据此原理制作的。注意：一次、二次侧千万不能对调使用，以防变压器损坏。因为N变小时，磁通增大，电流会迅速增加。下一页总目录章目录返回上一页1.二次侧不能短路，以防产生过流；2.铁心、低压绕组的一端接地，以防在绝缘损坏时，在二次侧出现高压。使用注意事项：电压表被测电压=电压表读数N1/N22.电压互感器实现用低量程的电压表测量高电压VRN1（匝数多）保险丝N2（匝数少）~u（被测电压）下一页总目录章目录返回上一页电流表被测电流=电流表读数N2/N11.二次侧不能开路，以防产生高电压；2.铁心、低压绕组的一端接地，以防在绝缘损坏时，在二次侧出现过压。使用注意事项：3.电流互感器实现用低量程的电流表测量大电流（被测电流）N1（匝数少）N2（匝数多）ARi1i2下一页总目录章目录返回上一页•作业–P1766-15（第十九讲）