第5章_变压器.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,5,章 变压器,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,5,章 变压器,5.1,磁路,5.2,铁心线圈电路,5.3,变压器的基本结构,5.4,变压器的工作原理,5.5,自耦变压器和三绕组变压器,5.6,三相电压的变换,5.7,绕组的极性,分析与思考,教学基本要求,练习题,1,下一节,上一页,下一页,返 回,三相电力变压器,讯号式温度计,吸湿计,储油柜,安全气道,油表,气体继电器,高压套管,低压套管,分接开关,油箱,铁芯,绕组,放油阀门,变压器主要由铁芯和绕组两大部分构成。铁芯是它的磁路部分，绕组是它的电路部分。,2,5.1,变压器的基本结构,(,一,),变压器的用途,变压器是一种利用电磁感应作用来改变交流,电能的电压和电流等级的电气设备。,在电力系统中：,110kV、220kV,330kV、500kV,电能,负荷,升,压,变,压,器,远 距 离 输 电,降,压,变,压,器,10kV,10kV,6kV,380V,220V,上一节,下一节,上一页,下一页,第,5,章 变压器,返 回,3,输电距离、输电功率与输电电压的关系,:,输电电压 输电功率 输电距离,110kV 5,10,4,kW 50 150km,220kV (20 30),10,4,kW 200 400km,500kV 100,10,4,kW 500km,在电子线路和自动控制系统中，变压器起着,信号传递、阻抗变换以及信号隔离等作用。,上一节,下一节,上一页,下一页,第,5,章 变压器,返 回,4,(,二,),变压器的基本结构：,(1),铁心,:,用硅钢片叠成；分铁心柱和铁轭两部分。,(2),绕组（线圈）：,接电源的绕组,一次绕组，,接负载的绕组,二次绕组；,或 工作电压高的绕组,高压绕组，,工作电压低的绕组,低压绕组。,上一节,下一节,上一页,下一页,第,5,章 变压器,返 回,5,T,r,N,1,i,10,u,1,A,X,N,2,|,Z,L,|,u,20,S,a,x,x,由硅钢片叠压制成的变压器铁心磁路。,变压器一次侧,绕组,（原边）,变压器二次侧绕组,（副边）,变压器图形符号,变压器的基本结构,6,上一节,下一节,上一页,下一页,第,5,章 变压器,返 回,7,变压器内部,8,电源用变压器,9,电源隔离变压器,10,自耦调压器,11,单相变压器,12,全密封配电变压器（,10kV,）,13,S,9,型配电变压器,（,10kV,）,14,S9,型配电变压器（,10kV,）,15,大型电力油浸变压器,(110kV),16,大型电力油浸变压器,17,树脂浇注干式变压器,18,干式变压器,19,整流变压器,20,下一节,上一页,下一页,返 回,5.2,磁路,实际电路中有大量电感元件的线圈中有铁心。线圈通电后铁心就构成磁路，磁路又影响电路。因此电工技术不仅有电路问题，同时也有磁路问题。,21,下一节,上一页,下一页,返 回,i,u,交流铁心线圈示意图,电路部分,磁路部分,22,下一节,上一页,下一页,返 回,磁性材料的磁性能,一、高导磁性,指磁性材料的磁导率很高，,r,1,，,使其具有,被强烈磁化的特性。,二、磁饱和性,当外磁场（或励磁电流）增大到一定值时，磁性,材料的全部磁畴的磁场方向都转向与磁场的方向一致，,磁化磁场的,磁感应强度,B,J,达到饱和值,。,高导磁性、磁饱和性、磁滞性、非线性,23,下一节,上一页,下一页,返 回,磁化曲线,当有磁性物质存在时,B,与,H,不成比例，,与,I,也不成比例,。,三、磁滞性,当铁心线圈中通有,交变电流,（大小和方向都变化）,时，铁心就受到交变磁化，电流变化时，,B,随,H,而变化，,当,H,已减到零值,时，但,B,未回到零,，这种磁感应强度滞,后于磁场强度变化的性质称磁性物质的磁滞性。,24,下一节,上一页,下一页,返 回,磁滞回线,剩磁：,当线圈中电流减到零,（,H,0,），,铁心在磁化时所,获的磁性还未完全消失，这,时铁心中所保留的磁感应强,度称为剩磁感应强度,B,r,根据磁性能，磁性材料又可分为三种：,软磁材料,（磁滞回线窄长。常用做磁头、磁心等）、,永磁材料,（磁滞回线宽。常用做永久磁铁）、,矩磁材料,（磁滞回线接近矩形。可用做记忆元件）。,25,下一节,上一页,下一页,返 回,涡流在铁芯中造成的热量损耗。,根据电流的热效应，涡流通过铁芯将使铁芯发热，严重时会造成设备烧损。,铁磁材料反复磁化时，内部磁畴的极性取向随着外磁场的交变来回翻转，在翻转的过程中，由于磁畴间相互摩擦而引起的能量损耗称为,磁滞损耗。,铁芯损耗,磁滞损耗,涡流损耗,在交变磁场作用下，整块铁芯中产生的旋涡状感应电流称为,涡流。,涡流对电气设备有何影响？,为减小涡流损耗，常用硅钢片叠压制成电机电器的铁芯。,26,下一节,上一页,下一页,返 回,5.4,变压器的工作原理,+,一次、二次绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合。,一次,绕组,N,1,二次,绕组,N,2,27,一、空载运行与电压变换,一次侧接交流电源，二次侧开路。,+,+,+,+,+,1,i,0,(,i,0,N,1,),1,空载时，铁心中主磁通,是,由一次绕组磁通势产生的。,1.电磁关系,28,下一节,上一页,下一页,返 回,2.电压变换（设加正弦交流电压）,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,29,下一节,上一页,下一页,返 回,根据,KVL：,变压器一次侧等效电路如图,由于电阻,R,1,和感抗,X,1,(,或漏磁通)较小,其两端的电压也较小,与主磁电动势,E,1,比较可忽略不计，则,(2)一次、二次侧电压,式中,R,1,为,一次侧,绕组的电阻;,X,1,=,L,1,为,一次侧,绕组的感抗(漏磁感抗，由漏磁产生)。,+,+,+,+,+,1,30,下一节,上一页,下一页,返 回,（匝比）,K,为,变比,对二次侧，,根据,KVL：,结论：改变匝数比，就能改变输出电压。,式中,R,2,为,二次,绕组的电阻;,X,2,=,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,U,20,为变压器空载电压。,故有,+,+,+,+,+,1,31,下一节,上一页,下一页,返 回,二、有载运行与电流变换,有载运行,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,U,1,、,f,不变，则,m,基本不变，近于常数。,空载,：,有载：,+,+,+,+,+,1,32,下一节,上一页,下一页,返 回,一般情况下：,I,0,(23)%,I,1N,很小可,忽,略。,或,结论：一次、二次侧电流与匝数成反比。,磁势平衡式：,空载磁势,有载磁势,33,三、,阻抗变换作用,U,1,U,2,I,1,I,2,|,Z,L,|,忽略,Z,1,、,Z,2,、,I,0,：,=,U,1,U,2,I,2,I,1,=,N,1,N,2,=,k,|,Z,L,|,=,U,1,I,1,=,kU,2,I,2,/,k,U,2,I,2,=,k,2,=,k,2,|,Z,L,|,等,效,U,1,I,1,k,2,|,Z,L,|,图,5.4.4,变压器的阻抗变换,上一节,下一节,上一页,下一页,第,5,章 变压器,返 回,变压器的阻抗变换作用常用于电子电路中。,34,一只电阻为,8,的扬声器（喇叭），需要,把电阻提高到,800,才可以接入半导体收音机的输,出端。问：应该利用电压比为多大的变压器才能,实现这一阻抗匹配。,解：,例,=10,R,=,k,2,R,L,R,L,R,k,=,=,800,8,上一节,下一节,上一页,下一页,返 回,35,下一节,上一页,下一页,返 回,已知某收音机输出变压器的原边匝数为,600,副边匝数为,30,原边原接有,16,的扬声器，现要改接成,4,扬声器，求,N,2,应改为多少？,例如：,36,下一节,上一页,下一页,返 回,变压器的损耗：,变压器的损耗包括两部分：,铜损(,P,Cu,)：,绕组导线电阻的损耗。,铁损(,P,Fe,)：,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。,37,下一节,上一页,下一页,返 回,电力变压器的型号,S7-500/10,低损耗系列产品,额定容量（,KVA,）,高压绕组额定电压（,KV,）,变压器的额定值,额定容量：三相变压器的总容量：,S,N,=3I,2N,U,2N,额定电压：原、副边额定值均指线电压数值。,额定电流：,I,1N,、,I,2N,均指原、副边线电流值。,38,(2),三相绕组的联结方式：,GB:,Y,yn,/,Y,d,/YN,d,Y,y,/YN,y,5.4,三相电压的变换,(1),三相电压变换的方式：,采用三台单相变压器、,三相心式变压器。,A,B,C,X,Y,Z,a,b,c,z,y,x,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,39,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。,特殊变压器,一、单相自耦变压器,A,B,P,+,+,40,二次侧不能短路，,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,N,1,/,N,2,二、仪用互感器,1.,电压互感器：,实现用低量程的电压表测量高电压,V,R,N,1,（,匝数多,）,保险丝,N,2,（,匝数少,）,u,（被测电压）,41,电流表,被测电流,=,电流表读数,N,2,/,N,1,二次侧不能开路，,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：,2.,电流互感器：,实现用低量程的电流表测量大电流,（被测电流）,N,1,（匝数少,）,N,2,（匝数多,）,A,R,i,1,i,2,42,