電工技術(shù)基礎(chǔ)主編沈柏民副主編陸曉燕余萍1目錄

Contents項目一認(rèn)識實訓(xùn)室與安全用電常識項目二認(rèn)識基本電阻電路項目三認(rèn)識與應(yīng)用簡單電阻電路項目四認(rèn)識與分析復(fù)雜直流電路項目五認(rèn)識與應(yīng)用電容器項目六認(rèn)識與分析磁與電磁2目錄

Contents項目十一認(rèn)識變壓器項目十二認(rèn)識瞬態(tài)過程項目九認(rèn)識與運用正弦交流電路項目十分析與運用三相交流電路項目七分析與運用電磁感應(yīng)現(xiàn)象項目八認(rèn)識正弦交流電3項目十一認(rèn)識變壓器4項目目標(biāo)項目十一認(rèn)識變壓器1．知道變壓器的用途,熟悉常用變壓器的分類、功能和典型應(yīng)用。2．知道變壓器的構(gòu)造，熟悉變壓器的主要技術(shù)參數(shù)。3．知道變壓器的工作原理。4．了解變壓器的電壓比、電流比和阻抗變換。5項目導(dǎo)入項目十一認(rèn)識變壓器

變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的傳輸交流電能的靜止電氣設(shè)備。它能把某一等級的交流電壓變換成同頻率所需電壓值的交流電；也可以改變交流電流的數(shù)值及變換阻抗或改變相位，以滿足不同負(fù)載的需要。在電力系統(tǒng)、自動化控制及電子設(shè)備中，廣泛使用各種類型的變壓器。

本項目主要有認(rèn)識變壓器的用途與構(gòu)造、認(rèn)識變壓器的工作原理等2個學(xué)習(xí)任務(wù)。6項目實施項目十一認(rèn)識變壓器

學(xué)習(xí)任務(wù)一認(rèn)識變壓器的用途與構(gòu)造7項目十一認(rèn)識變壓器

如圖11-1所示為打開外殼后的電動自行車充電器，在圖中間有一個最大的器件，你知道它是什么器件嗎？它在電路中能夠起到什么作用？學(xué)習(xí)任務(wù)一認(rèn)識變壓器的用途與構(gòu)造8項目十一認(rèn)識變壓器

圖中最大的器件是變壓器，它在電路中能夠起到降壓作用，就是能夠?qū)?20V的交流電壓降低到充電器所需要的交流電壓值。這是變壓器的電子設(shè)備中的一種應(yīng)用。在電力系統(tǒng)、自動控制設(shè)備等也大量應(yīng)用到變壓器。

本學(xué)習(xí)任務(wù)主要學(xué)習(xí)變壓器的用途、變壓器的種類和變壓器的基本構(gòu)造等內(nèi)容。學(xué)習(xí)任務(wù)一認(rèn)識變壓器的用途與構(gòu)造9項目十一認(rèn)識變壓器

一、變壓器的用途

電力是現(xiàn)代工業(yè)、生活中非常重要的能源，但不同的電氣設(shè)備所用交流電的電壓值不同。例如，在工廠中常用的三相或單相交流異步電動機，它們的額定電壓一般為380V或220V；照明電路和家用電器的額定電壓為220V；機床上的照明燈使用的是36V及以下的安全電壓。而我國發(fā)電廠發(fā)出的電能通常為6.3KV或10.35KV，往往需經(jīng)遠(yuǎn)距離傳輸才能到達用電量大的大中城市等地區(qū)。學(xué)習(xí)任務(wù)一認(rèn)識變壓器的用途與構(gòu)造10項目十一認(rèn)識變壓器

一、變壓器的用途

變壓器的應(yīng)用方便地解決了“輸電要經(jīng)濟，用電要安全”的矛盾。在傳輸容量恒定時，傳輸?shù)碾妷涸礁撸€路中的電流就越小，線路上的壓降和損耗就越小，所以在輸電時要使用升壓變壓器將發(fā)電機端的電壓升高以后再輸送出去。而當(dāng)?shù)竭_用電的大中城市等地區(qū)后，又需要使用降壓變壓器將高壓電降低到配電系統(tǒng)的電壓，故要經(jīng)過一系列配電變壓器將高壓電降低到合適的電壓值以供使用。由此可見，在電力系統(tǒng)中，變壓器的地位是十分重要的。學(xué)習(xí)任務(wù)一認(rèn)識變壓器的用途與構(gòu)造11項目十一認(rèn)識變壓器

一、變壓器的用途

變壓器除了在電力系統(tǒng)、電子設(shè)備等中具有電壓變換作用外，還可以進行電流變換（如變流器、大電流發(fā)生器）、阻抗變換（如電子技術(shù)中的輸入、輸出變壓器等）、相位變換（如改變繞組的連接方式來改變變壓器的極性）、安全隔離等其他用途。學(xué)習(xí)任務(wù)一認(rèn)識變壓器的用途與構(gòu)造12項目十一認(rèn)識變壓器

二、變壓器的種類

變壓器的種類很多，不同類型的變壓器在性能、結(jié)構(gòu)上有很大差別。一般變壓器可按用途、結(jié)構(gòu)、相數(shù)、冷卻方式等進行分類。1．按用途分類學(xué)習(xí)任務(wù)一認(rèn)識變壓器的用途與構(gòu)造13圖11-2不同用途的變壓器項目十一認(rèn)識變壓器

二、變壓器的種類1．按用途分類

電力變壓器：是用于輸配電系統(tǒng)中變換電壓和傳輸電能,如圖11-2（a）；

儀用變壓器：是用于電工測量和電力系統(tǒng)中的繼電保護，如電壓互感器和電流互感器，如圖11-2（b）；

自耦變壓器：是用于實驗室或工業(yè)上調(diào)節(jié)電壓,如圖11-2（c）。

另外，還有各種特殊用途種類的變壓器，如電爐變壓器、電焊變壓器和整流變壓器等。學(xué)習(xí)任務(wù)一認(rèn)識變壓器的用途與構(gòu)造14圖11-2不同用途的變壓器項目十一認(rèn)識變壓器2．按結(jié)構(gòu)分類

變壓器按繞組結(jié)構(gòu)形式可分為雙繞組變壓器、三繞組變壓器、多繞組變壓器以及單繞組（自耦變壓器），如圖11-3所示。學(xué)習(xí)任務(wù)一認(rèn)識變壓器的用途與構(gòu)造15圖11-3不同繞組形式的變壓器項目十一認(rèn)識變壓器2．按結(jié)構(gòu)分類

變壓器按鐵心結(jié)構(gòu)形式可分為殼式變壓器和心式變壓器。如圖11-4（a）所示的殼式變壓器一般用于小型變壓器和大電流特殊變壓器，其鐵心在外面，繞組在鐵心內(nèi)。如圖11-4（b）所示的心式變壓器主要用于大、中型變壓器和高壓電力變壓器中，其鐵心在內(nèi)部，繞組在外部。學(xué)習(xí)任務(wù)一認(rèn)識變壓器的用途與構(gòu)造16圖11-4不同鐵心結(jié)構(gòu)的變壓器項目十一認(rèn)識變壓器3．按相數(shù)分類

變壓器按相數(shù)來分有單相、三相變壓器兩種，如圖11-5所示。學(xué)習(xí)任務(wù)一認(rèn)識變壓器的用途與構(gòu)造17圖11-5單相、三相變壓器項目十一認(rèn)識變壓器4．按冷卻方式分類

變壓器在運行過程中，其鐵心和繞組都會發(fā)熱，所以需要對變壓器進行冷卻。

按冷卻方式可分為油浸式變壓器、充氣式變壓器、干式變壓器、蒸發(fā)冷卻變壓器等。學(xué)習(xí)任務(wù)一認(rèn)識變壓器的用途與構(gòu)造18項目十一認(rèn)識變壓器

學(xué)習(xí)任務(wù)一認(rèn)識變壓器的用途與構(gòu)造19項目十一認(rèn)識變壓器

三、變壓器的基本結(jié)構(gòu)2．繞組結(jié)構(gòu)

繞組是變壓器的電路部分。繞組用絕緣良好的漆包線、紗包線或絲包線繞成。在工作時，與電源相連的繞組稱為一次繞組，也稱為原繞組、原邊或初級線圈；與負(fù)載相連接的繞組稱為二次繞組，也稱副繞組、副邊或次級繞組。學(xué)習(xí)任務(wù)一認(rèn)識變壓器的用途與構(gòu)造20項目十一認(rèn)識變壓器學(xué)習(xí)任務(wù)一認(rèn)識變壓器的用途與構(gòu)造21

三、變壓器的基本結(jié)構(gòu)2．繞組結(jié)構(gòu)

變壓器的繞組主要有同心式和交疊式兩種，如圖11-8所示。多數(shù)電力變壓器采用同心式繞組，即一次側(cè)與二次側(cè)繞組套裝在一個鐵柱上，為便于絕緣，一般低壓側(cè)的繞組放在里面，高壓側(cè)的繞組套在外面。但容量較大而電流也很大的變壓器，往往把低壓側(cè)放在高壓側(cè)的外面。交疊式繞組的高、低繞組是互相交疊放置的，為便于絕緣，一般最上和最下的二組繞組都是低壓繞組。同心繞組的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，制造方便；而交疊式繞組的優(yōu)點是漏抗小，機械強度好，引線方便。圖11-8變壓器繞組結(jié)構(gòu)示意圖項目十一認(rèn)識變壓器

四、變壓器的主要參數(shù)

變壓器有額定容量、額定電壓及其分接、額定頻率、繞組聯(lián)結(jié)組、阻抗電壓、絕緣水平等技術(shù)參數(shù)，它們通常都會標(biāo)注在變壓器的銘牌上。

圖11-9所示為某電力變壓器銘牌。學(xué)習(xí)任務(wù)一認(rèn)識變壓器的用途與構(gòu)造22圖11-9電力變壓器銘牌示意圖項目十一認(rèn)識變壓器

四、變壓器的主要參數(shù)

1．變壓器的型號

變壓器的型號表示了變壓器的結(jié)構(gòu)特點、額定容量和高壓側(cè)的電壓等級等，如圖11-10。學(xué)習(xí)任務(wù)一認(rèn)識變壓器的用途與構(gòu)造23圖11-10電力變壓器的型號項目十一認(rèn)識變壓器

四、變壓器的主要參數(shù)

2．變壓器的主要技術(shù)參數(shù)

額定容量（kVA）：是指變壓器二次側(cè)輸出的最大視在功率。其大小為二次側(cè)額定電壓和額定電流乘積。

額定電壓（kV）：變壓器長時間運行時所能承受的工作電壓。一次側(cè)額定電壓是指接到變壓器一次側(cè)上的最大正常工作電壓；二次側(cè)額定電壓是當(dāng)變壓器的一次側(cè)接上額定電壓時，二次側(cè)接上額定負(fù)載時的輸出電壓。

額定頻率（Hz）:額定頻率指變壓器正常工作的頻率。一般情況下額定頻率為50Hz。相數(shù)：三相變壓器的型號以S表示，單相變壓器的型號以D表示。學(xué)習(xí)任務(wù)一認(rèn)識變壓器的用途與構(gòu)造24項目十一認(rèn)識變壓器

四、變壓器的主要參數(shù)2．變壓器的主要技術(shù)參數(shù)

聯(lián)結(jié)組標(biāo)號：根據(jù)變壓器一、二次繞組的相位關(guān)系，把變壓器繞組連接成各種不同的組合,稱為繞組的聯(lián)結(jié)組。為了區(qū)別不同的聯(lián)結(jié)組,常采用時鐘表示法，即把高壓側(cè)線電壓的相量作為時鐘的長針，固定在12上，低壓側(cè)線電壓的相量作為時鐘的短針，看短針指在哪一個數(shù)字上，就作為該聯(lián)結(jié)組的標(biāo)號。如Dyn11表示一次繞組是（三角形）聯(lián)結(jié)，二次繞組是帶有中心點的（星形）聯(lián)結(jié)，組號為（11）點。學(xué)習(xí)任務(wù)一認(rèn)識變壓器的用途與構(gòu)造25項目實施項目十一認(rèn)識變壓器

學(xué)習(xí)任務(wù)二認(rèn)識變壓器的工作原理26項目十一認(rèn)識變壓器

如圖11-11所示是一個小型多輸出電壓電源變壓器，從銘牌上可以看出，它能把220V的工頻交流電轉(zhuǎn)換為同頻率的24V、28V、9V交流電。變壓器為什么能夠改變交流電的電壓？它能改變交流電的電流嗎？

本學(xué)習(xí)任務(wù)學(xué)習(xí)變壓器的工作原理和變壓器變換交流電壓、變換交流電流、變換交流阻抗等相關(guān)知識。學(xué)習(xí)任務(wù)二認(rèn)識變壓器的工作原理27項目十一認(rèn)識變壓器

一、變壓器的工作原理

最簡單的變壓器是由一個閉合鐵心和套在鐵心上的兩個繞組組成，如圖11-12（a）。套在鐵心上的兩個繞組只有磁耦合沒有電聯(lián)系，如圖11-12（b）。變壓器的一般符號如圖11-12（c）所示。學(xué)習(xí)任務(wù)二認(rèn)識變壓器的工作原理28圖11-12變壓器的工作原理與符號項目十一認(rèn)識變壓器

學(xué)習(xí)任務(wù)二認(rèn)識變壓器的工作原理29圖11-12變壓器的工作原理與符號項目十一認(rèn)識變壓器

學(xué)習(xí)任務(wù)二認(rèn)識變壓器的工作原理30項目十一認(rèn)識變壓器

學(xué)習(xí)任務(wù)二認(rèn)識變壓器的工作原理31項目十一認(rèn)識變壓器

學(xué)習(xí)任務(wù)二認(rèn)識變壓器的工作原理32項目十一認(rèn)識變壓器

學(xué)習(xí)任務(wù)二認(rèn)識變壓器的工作原理33項目十一認(rèn)識變壓器學(xué)習(xí)任務(wù)二認(rèn)識變壓器的工作原理34

在電子線路中，經(jīng)常常用用變壓器來變換交流阻抗。

如擴音設(shè)備中揚聲器的阻抗很小（4～16Ω）,直接接到功放的輸出,則揚聲器得到的功率非常小,聲音就很小。只有經(jīng)輸出變壓器把揚聲器阻抗變成和功放內(nèi)阻一樣大，揚聲器才能得到最大輸出功率。這也稱為阻抗匹配。項目十一認(rèn)識變壓器學(xué)習(xí)任務(wù)二認(rèn)識變壓器的工作原理35

項目十一認(rèn)識變壓器學(xué)習(xí)任務(wù)二認(rèn)識變壓器的工作原理36

常用的特種變壓器一、自耦變壓器

自耦變壓器是一次、二次繞組共同一部分繞組，它們之間不僅有磁耦合，還有電的關(guān)系，如圖11-13（a）、（b）所示分別為單相自耦變壓器和三相自耦變壓器。自耦變壓器可以輸出連續(xù)可調(diào)的交流電壓。圖11-13自耦變壓器項目十一認(rèn)識變壓器學(xué)習(xí)任務(wù)二認(rèn)識變壓器的工作原理37

常用的特種變壓器一、自耦變壓器

自耦變壓器與單相雙繞變壓器一樣，也可以用來變換電壓與電流。用同樣的方法分析可知，其電壓比、電流比與雙繞組變壓器相同，即

通常自耦變壓器的副邊抽頭制成沿繞組自由滑動的觸頭，可以自由、平滑地調(diào)節(jié)輸出電壓，因此又叫自耦調(diào)壓器，其內(nèi)部電路如圖11-13（c）所示。

使用自耦變壓器要注意以下幾點。

（1）原、副邊繞組不能接錯，否則會燒毀變壓器。

（2）接通電源前，要將手柄轉(zhuǎn)到零位。接通電源后，漸漸轉(zhuǎn)動手柄，調(diào)節(jié)出所需要的電壓。項目十一認(rèn)識變壓器學(xué)習(xí)任務(wù)二認(rèn)識變壓器的工作原理38

常用的特種變壓器二、小型電源變壓器

小型電源變壓器廣泛應(yīng)用于電子儀器中。它一般有一至二個原邊繞組和幾個不同匝數(shù)的副邊繞組，可以根據(jù)實際需要聯(lián)結(jié)組合，以獲得不同的輸出電壓，如圖11-14所示。項目十一認(rèn)識變壓器學(xué)習(xí)任務(wù)二認(rèn)識變壓器的工作原理39

常用的特種變壓器二、小型電源變壓器

其中圖11-14（a）中有兩個相同的原邊繞組，若原繞組額定電壓為110V，當(dāng)供電電源電壓為110V時，則兩個繞組可單獨使用或并聯(lián)使用；當(dāng)供電電源的電壓為220V時，可將兩個繞組串聯(lián)起來使用。圖11-14（b）中原邊為一個繞組，額定電壓為220V，副邊繞組可根據(jù)需要自由選擇聯(lián)結(jié)，它可獲得3V、6V、9V、12V、15V、24V等不同數(shù)值的電壓。值得注意的是，繞組聯(lián)結(jié)時要注意同名端。項目十一認(rèn)識變壓器學(xué)習(xí)任務(wù)二認(rèn)識變壓器的工作原理40

常用的特種變壓器三、互感器

互感器是一種專供測量儀表、控制設(shè)備和保護設(shè)備使用的變壓器。在實際工作中，需要測量高電壓、大電流時，需要使用電壓互感器或電流互感器來降低電壓或減小電流。項目十一認(rèn)識變壓器學(xué)習(xí)任務(wù)二認(rèn)識變壓器的工作原理41

常用的特種變壓器1．電壓互感器

電壓互感器的作用是將電力設(shè)備上的高電壓變換成低電壓（一般電壓互感器的二次側(cè)電壓設(shè)計為100V），再供給測量儀表。這樣既保證電氣設(shè)備和工作人員的安全，又利于儀表標(biāo)準(zhǔn)化，常見的電壓互感器如圖11-15（a）所示。圖11-15電壓互感器外形與接線項目十一認(rèn)識變壓器學(xué)習(xí)任務(wù)二認(rèn)識變壓器的工作原理42

項目十一認(rèn)識變壓器學(xué)習(xí)任務(wù)二認(rèn)識變壓器的工作原理43

常用的特種變壓器2．電流互感器

電流互感器的作用是把電路中的大電流變換成小電流（一般電流互感器的二次側(cè)電流設(shè)計為5A），再供給測量儀表。這樣既保證電氣設(shè)備和工作人員的安全，又利于儀表標(biāo)準(zhǔn)化。常見電流互感器如圖11-16（a）所示。圖11-16電流互感器的外形與接線項目十一認(rèn)識變壓器學(xué)習(xí)任務(wù)二認(rèn)識變壓器的工作原理44

項目十一認(rèn)識變壓器學(xué)習(xí)任務(wù)二認(rèn)識變壓器的工作原理45

常用的特種變壓器2．電流互感器

使用時，電流互感器的一次繞組與待測電流的負(fù)載串聯(lián)，二次繞組則與電流表串聯(lián)成閉合回路，如圖11-16（b）所示。電流互感器通過負(fù)載的電流等于所測電流與變壓比倒數(shù)的乘積，即

電流互感器正常工作時，不允許二次側(cè)開路，否則會燒毀設(shè)備，危及操作人員安全。同時必須將鐵殼和副繞組的一端接地。

鉗形電流是將電流互感器和電流表組裝成一體的便攜式儀表。副繞組與電流表組成閉合回路，鐵心是可以開合的。測量時，先張開鐵心，套入被測電流的導(dǎo)線（導(dǎo)線即為原繞組），閉合鐵心后即可測出電流，使用非常方便。項目十一認(rèn)識變壓器

一、變壓器的主要用途

變壓器的主要用途有變換交流電壓、變換交流電流、變換交流阻