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1、第4章 变压器 低压变频器应用与维护 主讲 王兆义 高等教育出版社（第4 版） 第第 4 4 章章 变变 压压 器器 【知识学习知识学习】 4.1 变压器的用途及基本结构变压器的用途及基本结构 变压器是工程上用量大、用途广、品种繁多的一类电器，大变压器是工程上用量大、用途广、品种繁多的一类电器，大到上千吨的电力变压器，小到生活伴侣手机充电器，变压器和到上千吨的电力变压器，小到生活伴侣手机充电器，变压器和我们的工作、生活息息相关，我们要掌握它。我们的工作、生活息息相关，我们要掌握它。4.1.1 变频器的用途变频器的用途 变压器是根据电磁互感原理，进行电能传递的静止电器。变变压器是根据电磁互感原理
2、，进行电能传递的静止电器。变压器具有电压变换、电流变换、阻抗变换等功能。压器具有电压变换、电流变换、阻抗变换等功能。 在电能输在电能输送、信号匹配、电压隔离等方面，大量的采用变压器。送、信号匹配、电压隔离等方面，大量的采用变压器。 第第 4 4 章章 变变 压压 器器4.1.2 变压器的基本结构变压器的基本结构 1. 结构结构 变压器虽然种类很多，用途各不相同，但其基本结构都变压器虽然种类很多，用途各不相同，但其基本结构都是由铁心和套装在铁心上的绕组是由铁心和套装在铁心上的绕组 组成。组成。 为了减小涡流及磁为了减小涡流及磁滞损耗，变压器的铁心是用表面涂有绝缘层、厚度为滞损耗，变压器的铁心是用
3、表面涂有绝缘层、厚度为0.30.5mm的硅钢片叠装而成。的硅钢片叠装而成。 根据铁心的结构不同，分为根据铁心的结构不同，分为心式和壳式两种。心式和壳式两种。 第第 4 4 章章 变变 压压 器器2. 外形图外形图三相铁芯三相铁芯三相绕组三相绕组单相变压器单相变压器 第第 4 4 章章 变变 压压 器器三相变压器外形三相变压器外形 第第 4 4 章章 变变 压压 器器 4.2 单相变压器的工作原理单相变压器的工作原理 通常把与电源相连接的绕组称为一次绕组，与负载相连接通常把与电源相连接的绕组称为一次绕组，与负载相连接的绕组称为二次绕组。的绕组称为二次绕组。 为讨论方便，一般规定：为讨论方便，一般
4、规定： 凡与一次绕凡与一次绕组有关的各量都在其下角标以组有关的各量都在其下角标以“1”，而与二，而与二 次绕组有关的次绕组有关的各量都在其下角标以各量都在其下角标以“2”，例如，一次、二，例如，一次、二 次电压、电流次电压、电流分别用分别用 u1、 u2、 i1、 i2表示，匝数分别用表示，匝数分别用N1、N2表示。表示。 第第 4 4 章章 变变 压压 器器4.2.1 变压原理变压原理 当变压器的一次绕组接入交流电压当变压器的一次绕组接入交流电压 u1时，在一次绕组中便时，在一次绕组中便有交流电流流过，并产生交流磁通有交流电流流过，并产生交流磁通 。 该磁通的绝大部分通该磁通的绝大部分通过铁
5、心同时穿过一次、二次绕组，称为主磁过铁心同时穿过一次、二次绕组，称为主磁 通；通； 当主磁通同当主磁通同时穿过一次、二次绕组时，就在两个绕组中分别产生与电源时穿过一次、二次绕组时，就在两个绕组中分别产生与电源 频率相同的感应电动势频率相同的感应电动势 e1和和 e2。 设一次、二次绕组匝数分别设一次、二次绕组匝数分别为为 N1、 N2，则，则 由法拉第电磁感应定律可知，一次、二次绕组由法拉第电磁感应定律可知，一次、二次绕组上感应电动势的数学表达式为上感应电动势的数学表达式为 第第 4 4 章章 变变 压压 器器式中，E1m=2 f N1 m是一次绕组感应电动势的最大值，其有效值为同理，二次绕组
6、感应电动势的有效值为 第第 4 4 章章 变变 压压 器器当忽略了一次、二次绕组的直流电阻和漏磁通，有当忽略了一次、二次绕组的直流电阻和漏磁通，有两式取比值，两式取比值，K 称为变压器的变比。上式表明，变压器一次、二次侧的电称为变压器的变比。上式表明，变压器一次、二次侧的电压之比等于匝数之比。当压之比等于匝数之比。当K1时，变压器为降压；时，变压器为降压； K1时，时， 变压器为升压。变压器为升压。 例例1：有一单相：有一单相220V变压器，已知每伏电压变压器，已知每伏电压3匝，二次绕匝，二次绕组输出电压组输出电压22V，求一次、二次绕组匝数，变压比，求一次、二次绕组匝数，变压比K。 解：一次
7、绕组匝数为：解：一次绕组匝数为：220 3=660匝；二次绕组匝数为：匝；二次绕组匝数为：223=66匝。变压比：匝。变压比：K=660/66=10 第第 4 4 章章 变变 压压 器器4.2 2 变流原理变流原理 由以上分析可知，变压器从电网上吸收能量并通过电磁感应，由以上分析可知，变压器从电网上吸收能量并通过电磁感应，以另一个电压等级把电能以另一个电压等级把电能 输送给负载。输送给负载。 在这个过程中，变压在这个过程中，变压器只起到能量的传递作用。器只起到能量的传递作用。 根据能量守恒定律，在忽略了根据能量守恒定律，在忽略了 损损耗的情况下，变压器输入、输出的视在功率相等，即耗的情况下，变
8、压器输入、输出的视在功率相等，即上式表明，变压器在改变电压的同时，电流也随之成反比例上式表明，变压器在改变电压的同时，电流也随之成反比例地变化，且一次、二次电流之地变化，且一次、二次电流之 比等于匝数之反比，即变压器比等于匝数之反比，即变压器具有变流功能。具有变流功能。 第第 4 4 章章 变变 压压 器器 例例2：条件同例：条件同例1，已知输出电流为，已知输出电流为10A，求输入电流（空载，求输入电流（空载电流忽略）。电流忽略）。 解：变压器的变压比为解：变压器的变压比为 U1/U2=K=220/22=10 变流比为变流比为: 1/K=0.1 I1/10 = 0.1， I1=1A 第第 4
9、4 章章 变变 压压 器器4.2.3 变换阻抗原理变换阻抗原理 变压器除能变压和变流，还能变换阻抗，这在电信工程中变压器除能变压和变流，还能变换阻抗，这在电信工程中有着广泛的应用。有着广泛的应用。 阻抗变换原理如图所示，图中阻抗变换原理如图所示，图中 ZL 为负载为负载阻抗，阻抗， 其端电压为其端电压为U2，流过的电流为，流过的电流为I2，变压器变比为，变压器变比为K，则，则变压器一次绕组中的电压和电变压器一次绕组中的电压和电流分别为流分别为 从变压器输入端看进去，等效的输从变压器输入端看进去，等效的输入阻抗入阻抗Z/L为为: 第第 4 4 章章 变变 压压 器器上式表明，负载阻抗上式表明，负
10、载阻抗ZL反映到一次侧的等效输入阻抗反映到一次侧的等效输入阻抗Z/L ，其，其值为值为ZL的的K2倍，因此，只需改变变压器的匝数比，就可把负倍，因此，只需改变变压器的匝数比，就可把负载阻抗变换为所需的数值。载阻抗变换为所需的数值。 例例3 条件同例条件同例2，已知输出电流，已知输出电流10A，求，求ZL和和Z/L 。 解：解： ZL =22V/10A=2.2 Z/L = K2 ZL=102 2.2=220 第第 4 4 章章 变变 压压 器器4.4.2 变压器运行时电流电压相位变压器运行时电流电压相位 变压器接到电路中工作时，对电源相当变压器接到电路中工作时，对电源相当于电源的负载，对负载于电
11、源的负载，对负载 又相当于负载的电又相当于负载的电源。源。 根据变压器的变换阻抗原理，在输出根据变压器的变换阻抗原理，在输出端接端接 上阻性负载，反射到输入端就是阻性；上阻性负载，反射到输入端就是阻性；接上容性或感性负载反射到接上容性或感性负载反射到 输入端就是容输入端就是容性或感性。性或感性。 也就说变压器的工作性质是由也就说变压器的工作性质是由负载决定负载决定 的。的。 右图是变压器的感性负载简化相量图，右图是变压器的感性负载简化相量图，变压器的一次电流由空载电流变压器的一次电流由空载电流 I0和二次反射和二次反射电流（电流（ I2）组成。）组成。 当忽略了当忽略了 I0 ， 1 2 ，即
12、变压器所带负载是什么性质，变压器对即变压器所带负载是什么性质，变压器对电源就表现电源就表现 出什么性质。出什么性质。 第第 4 4 章章 变变 压压 器器4.2.5 变压器的同名端及绕组的正确连接变压器的同名端及绕组的正确连接 1. 变压器的同名端变压器的同名端 当变压器有多个一次绕组或二次绕组，在使用时又需要将当变压器有多个一次绕组或二次绕组，在使用时又需要将一次绕组或二次绕组串联或一次绕组或二次绕组串联或 并联时，就需要知道变压器的同并联时，就需要知道变压器的同名端（同极性端）。名端（同极性端）。 如果连接错误，不但得不到所需的电压如果连接错误，不但得不到所需的电压值，严重时还会将变压器烧
13、坏。值，严重时还会将变压器烧坏。 同名端定义同名端定义：当给变压器：当给变压器的一次的一次 绕组（或二次各绕组）绕组（或二次各绕组）通以电流时，它们在磁路中通以电流时，它们在磁路中产生的产生的 磁通方向如果相同，磁通方向如果相同，则称这些绕组电流的流入端则称这些绕组电流的流入端为同名端。用为同名端。用“”表示。见图。表示。见图。 第第 4 4 章章 变变 压压 器器 2.同名端绕组的连接同名端绕组的连接 如图所示，当一次、二次绕组串联连接时，如图所示，当一次、二次绕组串联连接时，2-3点、点、6-7点点分别连接在一起；当一次、二次绕组并联联连接时，分别连接在一起；当一次、二次绕组并联联连接时，
14、1-3点点2-4点；点；5-7点点6-8点分别连接到一起。点分别连接到一起。 第第 4 4 章章 变变 压压 器器4.2.6 变压器的损耗与效率变压器的损耗与效率 1.变压器的额定值变压器的额定值 变压器负载运行时，一次绕组输入的有功功率为变压器负载运行时，一次绕组输入的有功功率为 P1=U1I1 cos 1 二次绕组输出的二次绕组输出的 有功功率为有功功率为 P2=U2I2 cos 2 cos 2为负载的功率因数。为负载的功率因数。 变压器的额定容量为变压器的额定容量为 Se=U2eI2e Se为视在额定容量，单位为视在额定容量，单位VA或或kVA。 第第 4 4 章章 变变 压压 器器 2
15、.变压器的效率变压器的效率 变压器从电源得到的有功功率变压器从电源得到的有功功率P1不会全部转化为输出功率不会全部转化为输出功率P2，因传输过程中有能量损，因传输过程中有能量损 耗。耗。 变压器存在两种损耗：一变压器存在两种损耗：一种是电流流过一次、二次绕组上的导线电阻时所产生的损耗，种是电流流过一次、二次绕组上的导线电阻时所产生的损耗， 称为铜损耗称为铜损耗 PCu；另一种是交变磁通在铁心中所产生的磁；另一种是交变磁通在铁心中所产生的磁滞损耗和涡流损耗，合称为铁损耗滞损耗和涡流损耗，合称为铁损耗 PFe 。 这些损耗均变为这些损耗均变为热量使变压器的温度升高。热量使变压器的温度升高。 根据能
16、量守恒定律有根据能量守恒定律有变压器的效率为变压器的效率为随着低损耗材料的使用和变压器结构设计的日趋合理，电力随着低损耗材料的使用和变压器结构设计的日趋合理，电力变压器的效率逐渐提高，目变压器的效率逐渐提高，目 前可达前可达95以上。以上。 第第 4 4 章章 变变 压压 器器4.2.7 总结总结 上述介绍了变压器的工作原理。这些原理都是变压器应上述介绍了变压器的工作原理。这些原理都是变压器应用中必须知道的基本知识。用中必须知道的基本知识。1. 变频器变压、变流、变换阻抗变频器变压、变流、变换阻抗 电压、电流、阻抗是电工三大物理量，欧姆定律就是计电压、电流、阻抗是电工三大物理量，欧姆定律就是计
17、算这三大物理量之间关系的公式。变压器在交流电中也可算这三大物理量之间关系的公式。变压器在交流电中也可以处理这三大物理量的相互关系。可见变压器在交流电路以处理这三大物理量的相互关系。可见变压器在交流电路中所处的位置。中所处的位置。（1） 电能的传输应用电能的传输应用交流电网是国家经济的命脉，在电能的传输中要用变压器交流电网是国家经济的命脉，在电能的传输中要用变压器升压或降压。升压是为了远距离输送，降压是为了适合于升压或降压。升压是为了远距离输送，降压是为了适合于应用。应用。 第第 4 4 章章 变变 压压 器器 （2）阻抗匹配）阻抗匹配 在大量的弱电应用场合，电路需要隔离、又需要阻抗匹在大量的弱
18、电应用场合，电路需要隔离、又需要阻抗匹配，配，就采用了大量的变压器。应用的是双绕组互相没有电就采用了大量的变压器。应用的是双绕组互相没有电的联系（磁通传递能量），不同的匝数比变换阻抗，达到的联系（磁通传递能量），不同的匝数比变换阻抗，达到电路最佳匹配。电路最佳匹配。 2. 利用提高工作频率使变压器小型化利用提高工作频率使变压器小型化 变压器在微型领域中应用时，对体积的小型化有迫切要变压器在微型领域中应用时，对体积的小型化有迫切要求。根据变压器是一个电感性电器，电感自感电压和频率求。根据变压器是一个电感性电器，电感自感电压和频率成正比关系（成正比关系（U=I XL， XL =2 f L），提高工
19、作频率，可以），提高工作频率，可以使变压器的体积大大缩小。手机充电器、电子电器中的开使变压器的体积大大缩小。手机充电器、电子电器中的开关电源都是基于这个原理制造的。关电源都是基于这个原理制造的。 第第 4 4 章章 变变 压压 器器4.3 三相变压器的结构、接法及额定值三相变压器的结构、接法及额定值4.3.1 变压器结构变压器结构1. 三相变压器三相变压器 第第 4 4 章章 变变 压压 器器 2.铁芯铁芯 铁芯是变压器最铁芯是变压器最基本的组成部件之基本的组成部件之一，是变压器的磁一，是变压器的磁路部分。铁芯通常路部分。铁芯通常用用0.35毫米，表面毫米，表面绝缘的硅钢片制成。绝缘的硅钢片制
20、成。 第第 4 4 章章 变变 压压 器器 3.绕组绕组 绕组也是变压器的最基本的部件之一。它是变压器的电绕组也是变压器的最基本的部件之一。它是变压器的电路部分，一般用绝缘纸包裹的铜线或者铝线绕成。接到高路部分，一般用绝缘纸包裹的铜线或者铝线绕成。接到高压电网的绕组为高压绕组，接到低压电网的绕组为低压绕压电网的绕组为高压绕组，接到低压电网的绕组为低压绕组组。 第第 4 4 章章 变变 压压 器器 4. 绝缘材料及结构绝缘材料及结构 变压器的绝缘材料主要是变压器的绝缘材料主要是电瓷、电工层压木板及绝缘电瓷、电工层压木板及绝缘纸板。变压器绝缘结构分为纸板。变压器绝缘结构分为外绝缘和内绝缘两种：外绝
21、外绝缘和内绝缘两种：外绝缘指的是油箱外部的绝缘，缘指的是油箱外部的绝缘，主要是一次、二次绕组引出主要是一次、二次绕组引出线的瓷套管，它构成了相与线的瓷套管，它构成了相与相之间和相对地的绝缘；内相之间和相对地的绝缘；内绝缘指的是油箱内部的绝缘。绝缘指的是油箱内部的绝缘。电工层压木板电工层压木板 绝缘纸板绝缘纸板电瓷电瓷 第第 4 4 章章 变变 压压 器器 5. 有载分接开关有载分接开关 有载分接开关由选择有载分接开关由选择开关、切换开关及操作开关、切换开关及操作机构等部分组成，供变机构等部分组成，供变压器压器可在带负荷情况下可在带负荷情况下调整电压。调整电压。有载调压分有载调压分接开关上部是切
22、换开关，接开关上部是切换开关，下部是选择开关。下部是选择开关。 第第 4 4 章章 变变 压压 器器 6.无载分接开关无载分接开关 无载分接开关又称无励磁分接开关，就是变压器停电之无载分接开关又称无励磁分接开关，就是变压器停电之后才能切换。一般设有后才能切换。一般设有3 3到到5 5个分接位置。操作部分装于变个分接位置。操作部分装于变压器顶部，经操作杆与分接开关转轴连接。压器顶部，经操作杆与分接开关转轴连接。 第第 4 4 章章 变变 压压 器器 7. 油枕油枕 变压器的储油装置。在油枕的管道上装有气体继电器，防变压器的储油装置。在油枕的管道上装有气体继电器，防止瓦斯气体引起爆炸。止瓦斯气体引
23、起爆炸。专门设置瓦斯继电保护。专门设置瓦斯继电保护。波纹膨胀器储油柜波纹膨胀器储油柜 第第 4 4 章章 变变 压压 器器 早期变压器安装的是一种防爆管，作用相当于变压器压力早期变压器安装的是一种防爆管，作用相当于变压器压力释放阀，同样起到安全阀的作用。释放阀，同样起到安全阀的作用。 防爆膜一般用玻璃制作，中间用玻璃刀划十字，降低玻防爆膜一般用玻璃制作，中间用玻璃刀划十字，降低玻璃机械强度，使其在设定压力下正确动作。璃机械强度，使其在设定压力下正确动作。 第第 4 4 章章 变变 压压 器器4.3.2 三相变压器绕组的接法三相变压器绕组的接法 三相变压器高压、低压绕组的出线端都分别给予标记，以
24、三相变压器高压、低压绕组的出线端都分别给予标记，以供正确连接和使用。供正确连接和使用。 其出线端其出线端 标记见下表。标记见下表。高压绕组符号用大写字母加平标；低压绕组符号用小写字母高压绕组符号用大写字母加平标；低压绕组符号用小写字母加平标。加平标。 第第 4 4 章章 变变 压压 器器三相变压器绕组图（图（a）Y、yn 接法：是低压电网接法：是低压电网220V/380V 变压器的连接变压器的连接方法，有中性线接地，构成三相四线制。图（方法，有中性线接地，构成三相四线制。图（b）Y、d 接接法：没有中性线，用于法：没有中性线，用于3kV以上输出电压变压器的连接。以上输出电压变压器的连接。 第第
25、 4 4 章章 变变 压压 器器4.3.3 三相变压器的额定值三相变压器的额定值 1. 三相变压器的额定容量三相变压器的额定容量 三相变压器的额定容量用视在功率表示为三相变压器的额定容量用视在功率表示为 Se= U2e I2e Se 为三相变压器的视在额定容量，单位为三相变压器的视在额定容量，单位VA或或kVA。 2. 三相变压器输出的有功功率三相变压器输出的有功功率 P2= U2 I2 cos 2 cos 2为负载的功率因数。为负载的功率因数。 3. 三相变压器输入的有功功率为三相变压器输入的有功功率为 P1= U2 I2 cos 2 式中式中为变压器的效率，一般为变压器的效率，一般在在95
26、%以上。以上。 三相变压器的额定值是使用变压器首先要知道的问题。三相变压器的额定值是使用变压器首先要知道的问题。 第第 4 4 章章 变变 压压 器器【知识学习知识学习】 4.5 专用变压器及其应用专用变压器及其应用 除了单相和三相通用变压器之外，还有很多应用在专用场合的变除了单相和三相通用变压器之外，还有很多应用在专用场合的变压器。压器。4.5.1 自耦变压器自耦变压器 自耦变压器是一种单绕组变压器，自耦变压器是一种单绕组变压器，其中一次绕组的部分线圈兼作二次其中一次绕组的部分线圈兼作二次绕组。绕组。 因此，自耦变压器的一次、因此，自耦变压器的一次、二次绕组之间不仅有磁的耦合，在二次绕组之间
27、不仅有磁的耦合，在电路上还电路上还 互相连通，如图所示。互相连通，如图所示。 第第 4 4 章章 变变 压压 器器1. 工作原理工作原理 与普通变压器一样，当一次绕组接上交流电压与普通变压器一样，当一次绕组接上交流电压U1 后，铁心后，铁心中产生交流磁通中产生交流磁通，在，在N1和和N2上的感应电动势分别为上的感应电动势分别为 由此可见，适当选择匝数由此可见，适当选择匝数N2就可以在二次侧电路中获得所就可以在二次侧电路中获得所需要的电压需要的电压U2 。 若将二次若将二次 绕组接通电源（在二次绕组额定绕组接通电源（在二次绕组额定电压之内），则自耦变压器可作为升压变压器使用。电压之内），则自耦变
28、压器可作为升压变压器使用。 变压器的变比为：变压器的变比为： 第第 4 4 章章 变变 压压 器器2. 变压器结构和应用变压器结构和应用 自耦变压器的优点是：结构简单，节省铜线，效率比普通自耦变压器的优点是：结构简单，节省铜线，效率比普通变压器高。变压器高。 其缺点是：由于高低其缺点是：由于高低 压绕组在电路上是相通的，压绕组在电路上是相通的，对使用者构成潜在的危险，因此自耦变压器的变比一般不超对使用者构成潜在的危险，因此自耦变压器的变比一般不超过过 12.5。按照电器安全操作规程，自耦变压器不能作为安全变压器使按照电器安全操作规程，自耦变压器不能作为安全变压器使用。一次接线公共端应该接零线（
29、用。一次接线公共端应该接零线（N端）。端）。 第第 4 4 章章 变变 压压 器器4.5.2 互感变压器互感变压器 1.电流互感器电流互感器 为了解决大电流的测量问题，为了解决大电流的测量问题，电流互感器与普通变压器的结构电流互感器与普通变压器的结构相似，也是由一次和二次绕组组相似，也是由一次和二次绕组组成。成。 一次绕组的匝数很少，一一次绕组的匝数很少，一般只有匝至般只有匝至 几匝，二次绕组的几匝，二次绕组的匝数很多，用较细的导线绕制。匝数很多，用较细的导线绕制。二次电流计算公式为：二次电流计算公式为： 电流互感器应用中二次绕组不能开路，因为开路时铁芯中磁电流互感器应用中二次绕组不能开路，因
30、为开路时铁芯中磁通能量无处释放，会将二次绕组击穿。通能量无处释放，会将二次绕组击穿。 第第 4 4 章章 变变 压压 器器电流互感器外形电流互感器外形现场应用现场应用 第第 4 4 章章 变变 压压 器器2.电压互感器电压互感器 电压互感器接线图如图所示，电压互感器接线图如图所示，与小型双绕组普通降压变压器与小型双绕组普通降压变压器的结构相同。的结构相同。 电压互感器是电压互感器是为了解决高电压的测量问题。为了解决高电压的测量问题。 高电压通过电压互感器降高电压通过电压互感器降 压压后，可选择较低量程的电压表后，可选择较低量程的电压表进行测量。进行测量。 测出的电压值乘测出的电压值乘以互感器的
31、变压比以互感器的变压比 K ，就是，就是被被 测电压值。测电压值。 电压互感器因电压互感器因为测量电压很高，输入端要采为测量电压很高，输入端要采用绝缘程度较高的接线端子。用绝缘程度较高的接线端子。 第第 4 4 章章 变变 压压 器器单相电压互感器单相电压互感器三相电压互感器三相电压互感器 第第 4 4 章章 变变 压压 器器4.5.3 脉冲变压器脉冲变压器 脉冲变压器是现在开关电源、高频电压变换装置的专用脉冲变压器是现在开关电源、高频电压变换装置的专用变压器。脉冲变压器虽然工作原理和交流变压器相同，都变压器。脉冲变压器虽然工作原理和交流变压器相同，都是基于电磁感应的互感原理，但是脉冲变压器输
32、入的是断是基于电磁感应的互感原理，但是脉冲变压器输入的是断续的直流脉冲电压（电流），在电流断续的瞬间，漏磁通续的直流脉冲电压（电流），在电流断续的瞬间，漏磁通会产生很高的自感电动势，损坏开关电路，所以，其工作会产生很高的自感电动势，损坏开关电路，所以，其工作过程就和普通变压器有了较大的区别。过程就和普通变压器有了较大的区别。变压器磁芯变压器磁芯变压器外形变压器外形 第第 4 4 章章 变变 压压 器器1. 漏磁通对上升、下降沿的影响漏磁通对上升、下降沿的影响 下图是工作原理图，当一次绕组通上电流下图是工作原理图，当一次绕组通上电流i1，在线圈内部，在线圈内部产生磁通。磁通绝大部分在磁路中流动，
33、就是主磁通产生磁通。磁通绝大部分在磁路中流动，就是主磁通，主，主磁通同时穿过二次绕组产生感应电流磁通同时穿过二次绕组产生感应电流i2，使一次绕组呈阻性；，使一次绕组呈阻性；还有少量的磁通还有少量的磁通/通过空气闭合，没有穿过二次绕组，称为通过空气闭合，没有穿过二次绕组，称为漏磁通。漏磁通当输入电流漏磁通。漏磁通当输入电流i1切断时，会在绕组两端产生很切断时，会在绕组两端产生很高的自感电压，损坏电路中的开关器件。高的自感电压，损坏电路中的开关器件。 第第 4 4 章章 变变 压压 器器2. 减小漏磁通的方法减小漏磁通的方法 为了减小漏磁通，开关变压器的一、二次绕组都是绕在同为了减小漏磁通，开关变
34、压器的一、二次绕组都是绕在同一个骨架上，分层绕制。因为磁通全都集中在线圈内部（参一个骨架上，分层绕制。因为磁通全都集中在线圈内部（参见第见第2章螺线管磁通分布），将二次绕组绕在一次绕组的外章螺线管磁通分布），将二次绕组绕在一次绕组的外层，一次绕组的磁通自然就穿过了二次绕组。层，一次绕组的磁通自然就穿过了二次绕组。 脉冲变压器在工作中二次绕组不能开路，因为当输入脉冲脉冲变压器在工作中二次绕组不能开路，因为当输入脉冲下降为下降为0，主磁通同样会使一次绕组产生自感电压叠加在输，主磁通同样会使一次绕组产生自感电压叠加在输入方波的下降沿上。入方波的下降沿上。3. 脉冲变压器的用途脉冲变压器的用途 脉冲变
35、压器是伴随着现在的电子开关技术而发展起来的脉冲变压器是伴随着现在的电子开关技术而发展起来的一项新的技术。现在的电能越来越多的是采用变换后才应用，一项新的技术。现在的电能越来越多的是采用变换后才应用，开关变压器是电能变换的最佳选择。开关变压器是电能变换的最佳选择。 第第 4 4 章章 变变 压压 器器【工程应用工程应用】4.5.4 互感器应用互感器应用 1. 电流互感器应用电流互感器应用 电流互感器主要应用在单相、三电流互感器主要应用在单相、三相交流电路中的电流检测，检测出相交流电路中的电流检测，检测出的电流用于电流指示或功率的指示、的电流用于电流指示或功率的指示、及电能的计算。检测时将线圈套在
36、及电能的计算。检测时将线圈套在相线上，有以下几种检测方法：相线上，有以下几种检测方法：（1） 单相接线单相接线 在三相负载平衡时，检测出一相在三相负载平衡时，检测出一相电流即可。主要用于电流指示。见电流即可。主要用于电流指示。见图所示。图所示。 第第 4 4 章章 变变 压压 器器（2）三相连接）三相连接 见图所示。采用三只见图所示。采用三只互感器，按星形连接，互感器，按星形连接，中性点接地。检测的中性点接地。检测的是每相的独立电流。是每相的独立电流。用于大电流系统中，用于大电流系统中，作为三相短路保护、作为三相短路保护、两相短路保护、单相两相短路保护、单相接地短路保护和三相接地短路保护和三相
37、电压指示。电压指示。 第第 4 4 章章 变变 压压 器器（3）不完全星形连接）不完全星形连接 如图所示。电路只采用如图所示。电路只采用两只互感器，做不完全星两只互感器，做不完全星形连接。可以准确的反映形连接。可以准确的反映真实电流。该接线方式应真实电流。该接线方式应用在用在610kV中性点不接地中性点不接地（指三相电源三角形连接（指三相电源三角形连接的情况）的小电流系统中，的情况）的小电流系统中，保护负载线路的三相短路、保护负载线路的三相短路、两相短路及三相电流的指两相短路及三相电流的指示。示。 第第 4 4 章章 变变 压压 器器（4）两线差接）两线差接如图所示。检测的是两如图所示。检测的
38、是两相电流之差。因为三相相电流之差。因为三相负载平衡时，差值电流负载平衡时，差值电流为为0，当出现不平衡电流，当出现不平衡电流时，可以检出。用于小时，可以检出。用于小容量电动机的保护、小容量电动机的保护、小容量变压器的保护、励容量变压器的保护、励磁或自动装置中的控制磁或自动装置中的控制等。等。 第第 4 4 章章 变变 压压 器器2. 电压互感器应用电压互感器应用 电压互感器应用在电压互感器应用在1000V以上交流电压的测量。测量值用于以上交流电压的测量。测量值用于电压指示、功率计量或控制。电压指示、功率计量或控制。 （1）单台单相接线）单台单相接线 如图（如图（a）所示，该接法仅适用测量相间
39、电压。如果互感器）所示，该接法仅适用测量相间电压。如果互感器一次绕组分别连接在两个相线上，二次绕组连接表头，并一一次绕组分别连接在两个相线上，二次绕组连接表头，并一端接地，可以测量两线之间的线电压。端接地，可以测量两线之间的线电压。 （2）3台互感器台互感器Y-Y连接连接 如图（如图（b）所示，由）所示，由3个单相互感器，一、二次绕组侧均接成个单相互感器，一、二次绕组侧均接成Y形，可供给保护继电器的控制电压或进行三相电压的显示。形，可供给保护继电器的控制电压或进行三相电压的显示。 第第 4 4 章章 变变 压压 器器 单台单相接线单台单相接线3台互感器台互感器Y-Y连接连接 第第 4 4 章章
40、 变变 压压 器器【能力培养能力培养】4.5.5 回答下面问题回答下面问题 下图是触点保安器接线图。图中变压器由铁芯、下图是触点保安器接线图。图中变压器由铁芯、A、B绕组组成。绕组组成。A绕绕组是电源相线和零线并绕在铁心上，组是电源相线和零线并绕在铁心上，B绕组是信号绕组，当绕组是信号绕组，当B绕组中有电绕组中有电流时，被放大后驱动流时，被放大后驱动S跳闸，切断电源。跳闸，切断电源。提问：提问：1.触电保安器是基于电触电保安器是基于电磁原理工作的？磁原理工作的？2.多开灯就会使多开灯就会使S开关动开关动作？作？3.人站在大地上，无论人站在大地上，无论用手触及到相线还是零用手触及到相线还是零线，
41、都会引起线，都会引起S开关动开关动作？作？4.叙述变压器的工作原叙述变压器的工作原理理。 第第 4 4 章章 变变 压压 器器4.5.6 总总 结结 特殊变压器是根据不同的应用领域开发出的工程应用电器，特殊变压器是根据不同的应用领域开发出的工程应用电器，其基本原理都是电磁互感原理。但是根据不同的应用，根据其基本原理都是电磁互感原理。但是根据不同的应用，根据电磁特性原理，采取相应的解决方法。电磁特性原理，采取相应的解决方法。 比如电流测量，必须将表头串联在电路中测量，当被测电比如电流测量，必须将表头串联在电路中测量，当被测电流很大时，就是一个难题。根据互感原理，制成了穿心电流流很大时，就是一个难题。根据互感原理，制成了穿心电流互感器，解决了大电流测量难题。互感器，解决了大电流测量难题。 又如现在需要一种体积小，容量大的超小型变压器，人们又如现在需要一种体积小，容量大的超小型变压器，人们想到了提高电源的频率，将相同功率的变压器体积缩小为原想到了提高电源的频率，将相同功率的变压器体积缩小为原来的几十分之一。来的几十分之一。 我们学习的电工基本原理有一二百年的历史了，都不是很我们学习的电工基本原理有一二百年的历史了，都不是很很复杂，但从基本的工作原理出发，就可以研制出适合当代很复杂，但从基本的工作原理出发，就可以研制出适合当代需要的电器产品。需要的电器产品。谢 谢 ！