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1、第三章第三章 电动机与变压器电动机与变压器第六节第六节 变变 压压 器（一）器（一）第六节第六节 变压器（一）变压器（一）【教学目教学目标】1初步了解变压器的结构 ；2理解变压器的运行特性 ；3掌握变压器的铭牌数据和工作原理 ；4.学会变压器参数的计算 。【教学重点教学重点】变压器的工作原理和铭牌数据 【教学教学难点点】变压器的运行特性 第六节第六节 变压器（一）变压器（一）变压器是一种传递电能的静止器，它能把某一电压值的交流电转换成同频率的所需电压值的交流电，以满足高压输电、低压配电及其它用途的需要。变压器的基本作用是变电压，也可用于变电流、变阻抗、变相位及产生脉冲等。变压器的种类繁多，按用
2、途可分为电力变压器和特种变压器；按绕组数目可分为双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器和自耦变压器等。一、变压器的结构一、变压器的结构 图3-67 油浸式电力变压器的外形 变压器的主要部分是绕组和铁心，称为器身。为了解决散热、绝缘、密封、安全等问题，还需油箱、绝缘套管等其它附件，图3-67所示油浸式电力变压器的外形。l铁心：铁心是变压器的磁路部分，是器身的骨架。l绕组：绕组是变压器的电路部分，小型变压器一般采用漆包圆铜钱绕制，容量稍大的变压器则用扁线或扁铝线绕制。l油箱和其它附件：油箱既是变压器的外壳，又是变压器油的容器，里面安装整个器身，它保护铁心和绕组不受潮，又有绝缘和散热的作用。气体继
3、电器是装在油箱与储油柜之间的管道。分接开关是用来控制输出电压在允许范围保持相对稳定的。绝缘套管穿过油箱盖，将油箱中变压器绕组的输入、输出线从箱内引到箱外与电网相接。安全气道又称防爆管，装在油箱顶盖上，当变压器内部发生严重故障时，油和气体冲破防爆玻璃喷出，避免油箱爆炸。测温装置就是保护装置。箱盖上设置计量精确的酒精温度计。变压器的结构变压器的结构 二、变压器的铭牌与额定值二、变压器的铭牌与额定值 每个变压器都有铭牌，它是了解和使用变压器的依据。铭牌上记载了变压器的型号及各种额定数据，如图3-68所示。图3-68 电力变压器铭牌变压器的铭牌与额定值变压器的铭牌与额定值 l型号：l额定电压UIN和U
4、2N：UIN是指变压器正常工作时加在一次绕组上的电压；U2N是指一次侧加UIN，变压器空载时二次绕组的电压值，即U20。在三相变压器中，额定电压是指线电压，单位是V或KV。l额定电流 I1N和I2N：I1N 和I2N 分别是指变压器一次、二次绕组连续运行所允放通过的电流。在三相变压器中，额定电流是指线电流。变压器的铭牌与额定值变压器的铭牌与额定值l额定容量SN：SN是指变压器在额定状态下，二次绕组的视在功率，即设计功率通常称为容量。在三相变压器中，SN是指三相总容量。单位为KVA 单相变压器 SN=UINIIN=U2NI2N三相变压器 SN=l联结组标号：指三相变压器一、二绕组的连接方式。l阻
5、抗电压：阻抗电压又称短路电压，它标志在额定电流时变压器阻抗压降的大小。通常用它与额定电压U1N的百分比来表示。除了上述额定值和主要参数外，有些变压器的铭牌上还标有额定频率、效率、温升等。变压器的铭牌与额定值变压器的铭牌与额定值例例3-53-5 有一台单相变压器，额定容量 SN=500KVA，额定电压U1N/U2N=10/0.4KV，求额定运行时的一次、二次电流。解：I1N=A=50A I2N=A=1250A 三、单相变压器三、单相变压器 图3-69为变压器的原理示意图。变压器的输入端加上交流电压U1后，一次绕组中便产生一次电流I1和交变磁通m。变压器利用电磁感应作用来变压的原理。理想变压器变电
6、压、变电流、变换阻抗的公式分别为：图3-69 单相变压器的工作原理1.1.单相变压器的工作原理单相变压器的工作原理 例例3-63-6 某晶体管收音机输出电路的输出阻抗为 =392，接入的扬声器阻抗为 =8，现需要一个输出变压器使两者实现阻抗匹配。求该变压器的变比K；若该变压器一次绕组匝数N1=560匝，问二次绕组匝数N2为多少？解：K=N2=80匝 ZZL 单相变压器单相变压器 同名端是指在同一变化磁通作用下，感应电动势极性相同的两个端点，同名端也称为同极性端。感应电动势极性相反的两个端点称为异名端。在电路图中，常用黑“”或星号“*”表示绕组的同名端，如图3-70所示。u1端与U1端是同名端。
7、在工程技术中同名端是非常重要。在多绕组变压器中，为了得到不同的电压，往往需要把几个绕组串联或并联。连接时，必须注意同名端。若要把两个绕组串联，应把它们的一组异名端相接；若要把两个绕组并联，应分别把同名端相接。若把同名端接错，设备就不能正常工作，甚至会造成严重事故。图3-70 同名端的标记 2.2.单相变压器绕组的同名端单相变压器绕组的同名端 单相变压器单相变压器 变压器对于电网相当于用电设备，因此希望损耗小、效率高；但对负载来说，它又相当于一个电源，因此要求供电电压稳定。变压器在运行时的主要特性有外特性和效率特性，这样表征变压器运行特性的主要指标有两个：一是电压变化率；二是效率。四、变压器的运
8、行特性四、变压器的运行特性 1.1.电压变化率和外特性电压变化率和外特性 实际变压器的一次、二次绕组中，总存在着电阻和漏抗，负载电流通过这些阻抗必然产生内部电压降，和实际的电压源一样，其输出电压将随着负载电流的变化而变化，其变化的程度常用电压变化率来描述。电压变化率是指一次侧加额定电压，负载的功率因数一定，空载与负载时二次侧端电压之差U=U2N-U2，二次侧额定电压U2N的百分值，用U%来表示。U%=变压器的运行特性变压器的运行特性 变压器的外特性是指一次侧为额定值UIN，负载功率因数cos2一定时，二次侧端电压U2随负载电流I2变化的关系曲线即U2=f(I2)，如图3-71所示。从图中看出，
9、变压器的外特性与负载的大小和性质有关。随着负载的增大，对于纯电阻负载，端电压下降较少；对于电感性负载，端电压下降较多；对于电容性负载，端电压却上升。图3-71 变压器的外特性 变压器的运行特性变压器的运行特性 2.2.变压器的效率和损耗变压器的效率和损耗 变压器在传输功率时，存在着以下两种损耗：其一是铜损耗PCU，它是一次、二次绕组中的电流流过相应的电阻产生的，其值与电流的平方成正比，大小随负载的变化而变化，称为可变损耗；另一种损耗是铁损耗PFe，其值与铁心中磁通量的最大值有关。当电源电压不变时，变压器铁心中的磁通量最大值基本不变，铁损耗也基本不变，因此，铁损耗称为不变损耗。变压器的总损耗P为
10、上述两种损耗之和。变压器的效率是它的输出有功功率P2与输入有功功率P1的比值。由于变压器没有旋转部分，不像电动机那样有机械损耗存在，因此变压器的效率一般都比较高。中、小型电力变压的效率在95%以上，大型电力变压器效率可达99%以上。变压器的运行特性变压器的运行特性 当负载的功率因数一定时，变压器的效率随负载变化的关系曲线 =f（I2）称为变压器的效率特性，如图3-72所示。从变压器的效率特性曲线可知，当负载从零开始增大时，效率很快升高到最大值，然后又逐渐下降。通过数学分析可知，当变压器的不变损耗等于可变损耗时，变压器的效率最高。3-72 变压器的效率特性 变压器的运行特性变压器的运行特性【课堂堂练习】第六节第六节 变压器（一）变压器（一）教材“复习思考题”：1.填空题第25、26题；2.选择题第18、19、20题；3.判断题第18、19、20、21题；4.简答题第27题。【课堂小结课堂小结】1.变压器的工作原理电磁感应原理 ；第六节第六节 变压器（一）变压器（一）2.变压器参数的计算方法 。【课后作后作业】教材“复习思考题”计算题第5、6、7题。第六节第六节 变压器（一）变压器（一）