1、电工技术基础 专业基础课 第六章变压器 6 1变压器的工作原理 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 变压器的主要功能 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 U I P I Rl I S 6 1 1概述 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 6 1 2基本结构和工作原理 1 变压器的结构 变压器的结构 2 变压器的分类 3 变压器的工作原理 一次 二次绕组互不相连 能量 信号的传递靠磁耦合 电磁关系 1 空载运行情况 一次侧接交流电源 二次侧开路 空载时 铁心中主磁通 是由一
2、次绕组磁通势产生的 2 带负载运行情况 一次侧接交流电源 二次侧接负载 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 电压变换 有效值 同理 主磁通按正弦规律变化 设为则 1 一次 二次侧主磁通感应电动势 变压器一次侧等效电路如图 根据KVL 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 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 结论 改变匝数比 就能改变输出电压 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 变压器空载时 式中U20
3、为变压器空载电压 故有 变压器二次侧等效电路如图 根据KVL 三相电压的变换 1 三相变压器的结构 高压绕组 U2 V2 W2 尾端 U1 V1 W1 首端 低压绕组 u1 v1 w1 首端 u2 v2 w2 尾端 2 三相变压器的联结方式 联结方式 高压绕组接法 低压绕组接法 三相配电变压器 动力供电系统 井下照明 高压 超高压供电系统 常用接法 三相变压器Y Y0联结 线电压之比 三相变压器Y0 联结 线电压之比 电流变换 有载运行 即 铁心中主磁通的最大值 m在变压器空载和有载时基本是恒定的 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 当U1 f不变 则 m基本不变 近于
4、常数 空载 有载 结论 原边 副边电流与匝数成反比 或 1 提供产生 m的磁势 可得磁势平衡式 空载磁势 有载磁势 阻抗变换 由图可知 结论 变压器原边的等效阻抗模 为副边所带负载的阻抗模的K2倍 1 变压器的匝数比应为 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 信号源的输出功率 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 原因 满足了最大功率输出的条件 2 将负载直接
5、接到信号源上时 输出功率为 6 2变压器的使用 6 2 1变压器的铭牌数据 以单相变压器为例 变压器的型号 额定参数 额定电压U1N U2N变压器副边开路 空载 时 一次 二次绕组允许的电压值 额定电流I1N I2N变压器满载运行时 一次 二次绕组允许的电流值 额定容量SN传送功率的最大能力 容量SN 输出功率P2 原边输入功率P1 输出功率P2 注意 变压器几个功率的关系 单相 效率 变压器运行时的功率取决于负载的性质 6 2 2变压器的效率 为防止涡流损失 铁芯一般由一片片导磁材料叠合而成 变压器的效率为 输出功率 输入功率 6 2 3变压器的外特性 当一次侧电压U1和负载功率因数cos
6、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 6 2 4变压器绕组极性及连接方法 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 1 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 联接2 3 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 联接1 3 2 4 当电源电压为220V时 电源电压为110V时 6 2 5特殊变压器简介 自耦变压器 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 原 副边千万不能对调使用 以防变压器损坏 因为N变小时 磁通增大 电流会迅速增加 电压互感器 被测电压 电压表读数 N1 N2 用低量程的电压表测高电压 电流互感器 被测电流 电流表读数 N2 N1 1 副边不能开路 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 在副边出现过压 使用注意事项 用低量程的电流表测大电流
