第七章變壓器第一節(jié)變壓器的分類、基本結(jié)構(gòu)及工作原理第二節(jié)變壓器的運(yùn)行特性第三節(jié)變壓器的應(yīng)用簡(jiǎn)介第四節(jié)變壓器使用中的問題第一節(jié)變壓器的分類、基本結(jié)構(gòu)及工作原理一、變壓器的分類二、變壓器的基本結(jié)構(gòu)三、變壓器的工作原理四、變壓器使用中的問題變壓器是一種常見的電氣設(shè)備，在電力系統(tǒng)和電子線路中應(yīng)用廣泛。

在輸電方面，利用變壓器實(shí)現(xiàn)高壓和低壓間的變換。在工業(yè)控制和電子技術(shù)中，除電源變壓器外，變壓器還用來耦合電路、傳遞信號(hào)及實(shí)現(xiàn)阻抗匹配等。

變壓器一、變壓器的分類按用途分類：電力變壓器、儀用變壓器、試驗(yàn)用變壓器、整流變壓器等。按繞組數(shù)目分類：雙繞組變壓器、三繞組變壓器、多繞組變壓器及自耦變壓器。按相數(shù)分類：?jiǎn)蜗嘧儔浩?、三相變壓器、多相變壓器。按冷卻方式分類：干式變壓器、油浸自冷變壓器、油浸風(fēng)冷變壓器、油浸水冷變壓器、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷變壓器、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷變壓器等。按線圈導(dǎo)線使用材質(zhì)分類：鋁線變壓器、銅線變壓器。按調(diào)壓方式分類：無勵(lì)磁調(diào)壓變壓器、有載調(diào)壓變壓器。變壓器種類雖繁多，但它們的基本結(jié)構(gòu)、作用原理和分析它們的方法仍是相同的。二、變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的構(gòu)造二、變壓器的基本結(jié)構(gòu)1.鐵芯鐵芯是變壓器中主要的磁路部分，是變壓器的磁路和安裝骨架，其對(duì)變壓器的性能有很大的影響。鐵芯的作用是導(dǎo)磁，以減小勵(lì)磁電流。鐵心分為鐵芯柱和橫片兩部分，其結(jié)構(gòu)是用硅鋼片疊壓而成閉合磁路。二、變壓器的基本結(jié)構(gòu)2.繞組繞組是變壓器的電路部分，它是用雙絲包絕緣扁線或漆包圓線繞成。

變壓器的一個(gè)繞組與電網(wǎng)連接，稱為一次繞組（又稱為原繞組或原邊），用下標(biāo)“1”表示；另一個(gè)繞組與負(fù)載相連，稱為二次繞組（又稱為副繞組或副邊），用下標(biāo)“2”表示。3.外殼及冷卻裝置小型變壓器靠自然冷卻，不需特制的外殼。中大型變壓器，傳輸功率大，損耗也大，繞組和鐵心溫升嚴(yán)重，必須采取冷卻措施。三、變壓器的工作原理變壓器的原理圖

變壓器的電路圖1.電壓變換根據(jù)電磁感應(yīng)定律主磁通遠(yuǎn)大于漏磁通，分析中漏磁通忽略不計(jì)，則變壓器在空載運(yùn)行時(shí)有：三、變壓器的工作原理1.電壓變換變壓器空載運(yùn)行圖則E2＝U20＝4.44f1N2Φm

k稱為變壓器的電壓比三、變壓器的工作原理2.電流變換當(dāng)電源電壓U1和頻率f不變時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1和主磁通的最大值Фm也都幾乎不變。

即有磁動(dòng)勢(shì)平衡方程一般I10<I1N·10%，所以N1I10與N1I1相比，可忽略。三、變壓器的工作原理3.阻抗變換變壓器除了能起變換電壓和變換電流的作用外，還有變換負(fù)載阻抗的作用，以實(shí)現(xiàn)“匹配”。三、變壓器的工作原理例：交流信號(hào)源E＝220V，內(nèi)阻R0＝900Ω，負(fù)載電阻為RL＝9Ω的揚(yáng)聲器。（1）若負(fù)載RL折算到原邊的等效電阻，試求變壓器的變比k

和信號(hào)源的輸出功率；（2）若將負(fù)載RL直接與信號(hào)源連接時(shí)，信號(hào)源輸出多大功率？解：(1)＝10三、變壓器的工作原理例：交流信號(hào)源E＝220V，內(nèi)阻R0＝900Ω，負(fù)載電阻為RL＝9Ω的揚(yáng)聲器。（2）若將負(fù)載RL直接與信號(hào)源連接時(shí)，信號(hào)源輸出多大功率？解：(1)＝10（2）直接接負(fù)載時(shí)第二節(jié)變壓器的運(yùn)行特性一、電壓調(diào)整率二、變壓器的損耗與效率變壓器的運(yùn)行特性有兩個(gè)重要指標(biāo)：電壓調(diào)整率（ΔU）和效率（η）電壓調(diào)整率ΔU的大小反映了變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)二次側(cè)端電壓的穩(wěn)定性；效率η則表明變壓器運(yùn)行時(shí)的經(jīng)濟(jì)性。變壓器的運(yùn)行特性變壓器的外特性曲線

當(dāng)U1和負(fù)載功率因數(shù)cos

2為常數(shù)時(shí)：U2=f(I2)

稱為變壓器的外特性。

從空載到額定負(fù)載，副繞組電壓的變化程度用電壓變化率ΔU表示，即在一般變壓器中，約為5%～10%。

一、電壓調(diào)整率例：有一臺(tái)10kV·A，10000V/230V的單相變壓器，如果在一次側(cè)繞組的兩端加額定電壓，在額定負(fù)載時(shí)，測(cè)得二次側(cè)電壓為220V。求：（1）該變壓器一次側(cè)、二次側(cè)的額定電流；（2）電壓調(diào)整率。解：(1)一、電壓調(diào)整率(2)

一般變壓器：

=95%以上。

電力變壓器，當(dāng)負(fù)載為額定負(fù)載50～75%時(shí)，效率達(dá)到最大值。銅損功率損耗鐵損磁滯損耗渦流損耗

與磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值Bm有關(guān)。效率二、變壓器的損耗與效率第三節(jié)變壓器的應(yīng)用簡(jiǎn)介一、自耦變壓器二、電流互感器三、電壓互感器四、電焊變壓器五、三相變壓器一、自耦變壓器N1＜N2：

把大電流變換為小電流。副邊端：(1)接測(cè)量?jī)x表；(2)接地，以防在絕緣損時(shí)，副邊出現(xiàn)高壓；(3)不能開路，以防產(chǎn)生高電壓。二、電流互感器N1＜N2：

把大電流變換為小電流。二、電流互感器N1＞N2：降壓變壓器

把電測(cè)高壓變成100V以內(nèi)的低電壓。副邊：

(1)端接測(cè)量?jī)x表；

(2)必須接地，以防在絕緣損時(shí)，副邊出現(xiàn)高壓；

(3)不允許超過額定電流，更不允許短路。三、電壓互感器四、電焊變壓器電焊變壓器的原理

電焊變壓器要求具有輸出端電壓隨輸出電流的增大而迅速降低的特性。為滿足要求，一、二次繞組不是同心地套在一起，而是分裝在兩個(gè)鐵芯柱上，以增大其漏抗，并在變壓器二次回路中串聯(lián)一個(gè)可調(diào)的鐵芯電抗器。五、三相變壓器根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，高、低壓三相繞組的接法，有Y/Y0、Y/Y、Y0/Y、Y/△、Y0/△五種聯(lián)結(jié)方式。特點(diǎn)：

具有三個(gè)鐵芯柱，每個(gè)鐵芯柱上繞著屬于同一相的高壓繞組和低壓繞組。第四節(jié)變壓器使用中的問題一、變壓器的銘牌數(shù)據(jù)二、變壓器繞組的極性三、選擇變壓器容量的簡(jiǎn)便方法一、變壓器的銘牌數(shù)據(jù)2.額定電流I1N、I2N

在額定條件下長(zhǎng)時(shí)間正常運(yùn)行，原邊和副邊通過的電流。

三相變壓器是線電流的額定值。1.額定電壓變壓器的絕緣強(qiáng)度和允許溫度所規(guī)定原邊的線電壓正常使用值U1N。變壓器空載時(shí)，原邊加額定電壓，副邊線電壓的規(guī)定值U2N。3.額定容量

額定容量是指變壓器二次側(cè)額定電壓和額定電流的乘積。對(duì)于單相變壓器為一、變壓器的銘牌數(shù)據(jù)3.額定容量

額定容量是指變壓器二次側(cè)額定電壓和額定電流的乘積。單相變壓器三相變壓器4.額定頻率

變壓器銘牌上注明的頻率為變壓器的額定頻率fN。

我國(guó)的電力標(biāo)準(zhǔn)頻率為50Hz，也稱工頻。二、變壓器繞組的極性當(dāng)電流流入(或流出）兩個(gè)線圈時(shí)，若產(chǎn)生的磁通方向相同，則兩個(gè)流入(或流出）端稱為同極性端?；蛘哒f，當(dāng)鐵芯中磁通變化（增大或減小）時(shí)，在兩線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)極性相同的兩端為同極性端。變壓器有兩個(gè)或兩個(gè)以上繞組時(shí)，各繞組上電壓瞬時(shí)極性相同的對(duì)應(yīng)端，稱為同極性端或同名端。記號(hào)“?”或“＊”二、變壓器繞組的極性壓器原繞組的正確連接線圈繞組三、選擇變壓器容量的簡(jiǎn)便方法

(1)對(duì)于高頻變壓器，一般本著“小容量，密布點(diǎn)”的原則，配電變壓器應(yīng)盡量位于負(fù)荷中心。

(2)對(duì)于僅向排灌等動(dòng)力負(fù)載供電的專用變壓器，一般可按異步電動(dòng)機(jī)銘牌功率的1.2倍選用變壓器容量。

(3)對(duì)于供電照明、農(nóng)副業(yè)產(chǎn)品加工等綜合用電變壓器容量的選擇，可按最大負(fù)荷的1.25