1、第五篇 航空变压器,变压器是一种静止的电机，是利用电磁感应原理实现电能与电能之间转换的电磁装置，能够变换电压、变换电流、变换阻抗和变换相位。航空变压器主要包括电源变压器和输入、输出变压器，作为电源供电设备和传递电磁感应量的检测装置。,想想,变压器能够接直流电吗?,实验,首先联接6V的直流电源，将电源开关闭合，观察并联于负载端电压表的指示情况。 再联接6V/50Hz的交流电源，重复上述操作，观察并联于负载端电压表的指示情况。,结果：在联接直流电源时，只有当电源开关闭合和断开的瞬间，负载端电压表的指针才偏转，而其余时间指示为零。在联接交流电源且闭合电源开关之后，负载端的电压表上始终有电压指示。,结
2、论：1变压器可以传递交流电能；不能传递直流电能。2在变压器中，初级绕组和次级绕组是通过铁心来进行电磁耦合的。,第一节 单相变压器的基本结构,一、变压器的组成,初级线圈、次级线圈和铁芯三部分组成。,1、初级线圈：又叫初级绕组或原边，它与电源相接，从电源取得电能，称为输入绕组。,2、次级线圈：又叫次级绕组或副边，它与负载相接，向负载输出电能，称为输出绕组。,3、铁芯：通常用较高导磁系数的铁磁材料叠成，从而减小铁芯中的涡流损耗和磁滞损耗。,铁心是变压器的磁路部分；绕组是变压器的电路部分。,二、几种常用的铁芯形式：,1、口字型铁芯,初、次级线圈绕在铁芯的左右两个柱上，散热面积大，故多用于大容量，高电压
3、的变压器中。,2、日字型铁芯,又称为E型铁芯，因为初、次级线圈都绕在铁芯的中心柱上，漏磁通少，铁芯效率高，但散热面积小，一般用于容量小，电压低的小型变压器中。,从外型上分类,3、C字型铁芯,铁芯的导磁系数大，铁损耗小，从而使变压器的体积和重量都减小了，航空变压器多采用C字型铁芯。,4、圆型铁芯,铁芯的磁阻小，导磁系数大，铁损耗小，变压器的结构简单，体积和重量都减小了，安装方便，但绕线困难。多在小容量、中频低压变压器中应用。,从制造工艺上分类,分为叠压式和卷环式,三、常用的绕组形式：,a、同心式绕组,可节省绝缘材料，但高压和低压绕组间的层间绝缘要求较高，制造工艺复杂。,b、盘式绕组,也称交叠式绕
4、组，多用于大容量变压器。,对变压器绕组的要求,匝数准确、绝缘良好、结构简单、散热良好、有足够的机械强度。,四、变压器的分类,从用途上分类,电源变压器、调压变压器、脉冲变压器等；,从结构上分类,铁芯式、铁壳式和卷环式；,从冷却方式上分类,干式变压器、油冷式变压器、油浸式变压器等；,从相数上分类,单相变压器和三相变压器；,电力变压器,电源变压器,环形变压器,接触调压器,控制变压器,三相干式变压器,一、变压器变换电压的基本原理变压器初、次级电压的关系,第二节 单相变压器的基本工作原理,在变压器中，初级线圈的感应电动势有效值与次级线圈的感应电动势有效值等于初、次级线圈的匝数比。,K称为变压器的变压比。
5、,二、变压器变换电流的基本原理变压器初、次级电流的关系,（一）变压器接通负载后的物理过程,实验,结论：,1、次级电流增加，初级电流也相应增加，反之，次级电流减小，初级电流也相应减小。可见,变压器能够传送功率。,2、无论空载运行还是负载运行，只要输入电压不变，主磁通就保持不变。,（二）变压器初、次级电流之间的数量关系,变压器初级电流与次级电流之比等于次级匝数与初级匝数之比。,三、变压器变换阻抗的基本原理,（一）阻抗变换的概念,（二）等效阻抗与负载阻抗之间的关系,（三）阻抗变换的应用,在实际应用中，为了使负载获得最大功率，通过变压器的阻抗变换功能达到阻抗匹配条件，从而使电源输出最大功率，负载获得最
6、大功率。,单相变压器的组成是什么？,单相变压器的铁芯有几种类型？,变压器中初、次级线圈为什么置于同一铁芯柱？,航空变压器为何采用C型铁芯？,练习思考,为什么远距离输电，采用高压输电?,第三节 变压器的使用和维护,一、变压器各线圈的同名端,（一）什么是同名端,由于变压器的初、次线圈交链着同一主磁通，磁通发生变化时，每组线圈都会产生感应电动势，在某一瞬间，每个线圈中各有一个端点为正极，在同一瞬间，各线圈中电压极性相同的端点，就是同名端。 线圈中电压的极性只决定于线圈的绕向，为了表示线圈的相对绕向以确定线圈电压的极性，而采用 标记同名端的方法。,（二）同名端的定义,使两个线圈中产生磁通方向相同的电流
7、流入端。,（三）同名端的标记,同名端应一对一对地加以标记，每一对须用不同的符号标出。同名端通常采用“ ” “ ” “ ”等符号表示。,(四) 同名端的用途,1、当线圈串联或并联使用时，必须知道线圈的同名端,两个线圈串联必须将异名端连在一起；,两个线圈并联必须将同名端连在一起。,2、为了使变压器的负载电压与输入电压具有相同或相反的相位关系，也必须知道变压器初、次级线圈的同名端，才能正确连接电路。,(五)、同名端的判别方法,1、观察线圈两抽头的实际排列（绕向已知）,2、加电测量,毫安表的指针正偏1和3是同极性端；反偏1和4是同极性端。,U13=U12U34时1和4是同极性端； U13=U12U34
8、时1和3是同极性端。,万用表和干电池判断同名端,交流电压表判断同名端,3 、把两级待测线圈串联，然后通过灯泡接到交流电源上。,顺向串联的等效电感为：,反向串联的等效电感为:,二、变压器的使用注意事项,铁损PFe包括磁滞损耗和涡流损耗。铁损主要取决于频率和磁通密度的大小，变压器的频率要有一个额定值额定频率，变压器的磁通与电压成正比，变压器的电压要有一个额定值额定电压。,变压器损耗：,(一)、变压器的额定值,铜损：,由式可见，变压器的铜损与主要取决于电流，变压器的电流要有一个额定值额定电流。,由于电压、电流的限制，变压器能传输的功率也有限制，额定电压与额定电流的乘积额定功率。,变压器额定电压：初级
9、绕组的电源（线）电压，次级绕组的空载（线）电压。,变压器额定电流：额定运行状态下，初级绕组、次级绕组的（线）电流。,变压器额定功率：是额定视在功率。,变压器额定频率：航空电源变压器的额定频率为400Hz，地面变压器的额定功率为50Hz。,1、外加电源电压必须符合变压器的额定电压,2、变压器各线圈电流不可超过其额定电流值。,3、电源频率必须符合变压器的额定频率值。,4、变压器要注意防潮、保持清洁。,(二)、变压器使用注意事项,三、变压器的常见故障及其检测方法,（一）变压器线圈开路,（二）变压器线圈短路,（三）变压器漏电,故障原因：由于变压器引出线脱落和线圈受潮所致。 检测：可用万用表测量线圈电阻
10、的方法,故障原因：变压器受潮，过载，引起变压器过热，烧毁绝缘物，内部短路。 检测：在变压器初级电路串入一只电流表，初级接额定电压测量空载电流，若电流过大说明其内部短路。,故障原因：变压器受潮或绝缘不佳。 检测：用兆欧表测量绝缘电阻。,第四节 三相变压器,三个相分别是三个单相变压器，仅仅在电路上互相联接，三相磁路互相完全独立。各相主磁通有各自的铁心磁路， 互不影响。,一、结构特点,三相的电路有联接，三相磁路也有联接。心式三相变压器，是从三个单相变压器演变而来。 航空三相变压器的铁芯多采用卷环式E型铁芯：磁导率高，体积小，重量轻。,二、三相变压器绕组的联结,高压绕组首端由A、B、C表示， 末端由X
11、、Y、Z表示； 低压绕组首端由a、b、c表示，末端由x、y、z表示。 末端连在一起， 首端引出， 为星形连接“Y”； 一相绕组末端与另一相绕组首端相连， 依次得到一闭合回路， 为三角形连接“” 。,在上面的符号里，分子表示三相高压绕组的接法，分母表示三相低压绕组的接法。当三相绕组联接成星形并引出中线时，则用Y0表示。,绕组的联接方法不同时，高、低压边对应的线电压之间的相位关系也不同。,高低压边的对应线电压是同相的,高压边的线电压，则滞后低压边的对应线电压30,三、绕组联结方法不同时线电压的变换关系,1、星形三角形接法,2、三角形星形接法,3、 星形星形接法 （三角形三角形接法）,第五节 自耦变
12、压器和互感器,一、单相自耦变压器,副绕组是原绕组的一部分，原、副压绕组不但有磁的联系，也有电的联系。,自耦变压器中原、副边电流的大小与线圈匝数成反比，且在相位上相差180。因此，自耦变压器中， 原、副边共同部分的电流为i12=i1+i2考虑到i1与i2相位相反，故I=I2-I1。 当变比K接近1时，由于i1与i2数值相差不大，所以线圈公共部分电流I很小。因此，这部分线圈可用截面较小的导线，以节省材料，减轻重量。,特点：初、次级线圈的公共部分通过的电流是很小的。,注意：副线圈和原线圈有电的联系，当高压边发生接地或断线故障时，高压端的电压将直接加到低压边，容易发生事故。因此原、副线圈的公共端要可靠
13、接地。,优点：单位容量所消耗的材料少、变压器的体积小、造价低，而且铜耗和铁耗也小，因而效率高。,二、互感器,互感器是一种用于传递电信号的测量装置，是一种特殊的小容量变压器。在飞机上，互感器广泛应用于飞机控制系统。,采用互感器主要是为了保护人员和仪器仪表的安全，将高电压和大电流转换成低电压和小电流，从而可以用小量程的电流表测量大电流，用低量程的电压表测量高电压。,(一)电流互感器,1、电流互感器的结构和原理,特点：初级线圈W1小于次级线圈W2,2、电流互感器使用注意事项,电流互感器在运行中副绕组不得开路，不允许在副边绕组电路中接保险丝。,电流互感器的铁心和副绕组要求同时可靠接地。,副绕组负载阻抗要求小于规定阻抗。,1、电压互感器的 结构和工作原理,电压互感器的原绕组匝数很多，并联于待测电路两端；副绕组匝数较少，与电压表的电压线圈并联。用于将高电压变换成低电压。,(二)电压互感器,2、电压互感器使用时的注意事项,电压互感器在运行时副绕组绝对不允许短路。,电压互感器的铁芯和副绕组的一端可靠接地，以防高压侧绝缘损坏时，铁芯和副绕组带上高压而造成设备损坏或人身安全事故。,
