1、,變壓器的運行與應(yīng)用,案例一：市電如何給24V小燈泡供電？,我們國家民用統(tǒng)一供電均為220V，那么如何使額定電壓不是220V的電器設(shè)備正常工作呢？,變壓器就是改變交流電壓的設(shè)備,案例二 電能如何傳輸?shù)模?電能,負載,升 壓 變 壓 器,遠 距 離 輸 電,降 壓 變 壓 器,10 kV,10 kV 6 kV 380 V 220 V,110 kV、220 kV 330 kV、500kV,概 述,電力變壓器,概 述,電子變壓器,干式變壓器,電源變壓器,概 述,三相變壓器,概 述,變壓器是一種利用電磁感應(yīng)原理工作，將一種電壓等級的交流電能變換成同頻率的另一種電壓等級的交流電能的靜止的電機。,一、變壓

2、器的定義,概 述,變電壓：電力系統(tǒng),變阻抗：電子電路中的阻抗匹配,變電流：電流互感器,二、變壓器的功能,概 述,三、變壓器的分類,自耦變壓器、,、,概 述,變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理,1.單相變壓器的結(jié)構(gòu) 2.變壓器的基本工作原理 3.變壓器的空載運行 4.變壓器的負載運行,變壓器的認識,一、結(jié)構(gòu),主要部件：鐵心和套在鐵心上的繞組。,特點：兩繞組只有磁耦合沒電聯(lián)系。,接電源,接負載,1、鐵心,一、結(jié)構(gòu),主要部件：鐵心和套在鐵心上的繞組。,特 點：兩繞組只有磁耦合沒電聯(lián)系。,既是磁路，也是套裝繞組的骨架，由鐵心柱（套有繞組）和鐵軛（形成閉合磁路）,由0.350.5mm厚硅鋼片疊成,心式和殼式，電力變

3、壓器主要用心式,（3）分類：,（1）作用：,（2）材料：,一、結(jié)構(gòu),1、鐵心-心式,2、鐵心-殼式,一、結(jié)構(gòu),心式,殼式,2、繞組,主要部件：鐵心和套在鐵心上的繞組。 特點：兩繞組只有磁耦合沒電聯(lián)系。,（1）作用：變壓器的電路部分,（2）材料：一般用絕緣銅線或鋁線（扁線或圓線）繞制而成，也稱線圈。,（3）分類：,一、結(jié)構(gòu),一次繞組 二次繞組,高壓繞組 低壓繞組,一次側(cè)接電源,二次側(cè)接負載,如下圖所示有兩組：一個繞組與電源相連，稱為一次繞組（或原繞組），這一側(cè)稱為一次側(cè)（或原邊）；另一個繞組與負載相連，稱為二次繞組（或副繞組），這一側(cè)稱為二次側(cè)（或副邊）。,一、結(jié)構(gòu),一次繞組,二次繞組,1、一次

4、側(cè)繞組通交流電。,主要部件：鐵心和繞組。 特點：兩繞組只有磁耦合沒電聯(lián)系。,二、單相變壓器的基本工作原理,注意,1、變壓器只適用于交流電路。,2、它的作用是傳遞電能，而不能產(chǎn)生電能。,二、單相變壓器的基本工作原理,1、磁通有變化量 2、一、二次繞組的匝數(shù)不同，就能變電壓。,只要：,三、 變壓器的空載運行,一次繞組加額定電壓，二次繞組開路、負載電流為零時的運行情況，稱為變壓器的空載運行。,1、電磁關(guān)系分析,0,e1,e2,e1,u1,u2,i0,i0很小 稱為空載電流,i2=0,i2=0,三、 變壓器的空載運行,0,e1,e2,e1,u1,u2,i0,i2=0,1、電磁關(guān)系分析,主、漏磁通的區(qū)別

5、,性質(zhì)上 0與I0成非線性關(guān)系， 1與I0成線性關(guān)系；,數(shù)量上 主：99%以上， 漏：1%以下；,作用上 主：起傳遞能量的作用， 漏：起漏抗壓降作用。,設(shè) 0 = m sint，則,2、感應(yīng)電勢主磁通的感應(yīng)電勢,三、 變壓器的空載運行,有效值：,相量:,結(jié)論：當主磁通按正弦規(guī)律變化時，所產(chǎn)生的一次主電動勢也按正弦規(guī)律變化，相位上滯后主磁通 。,同理：,2、感應(yīng)電勢主磁通的感應(yīng)電勢,有效值：,三、 變壓器的空載運行,相量:,三、 變壓器的空載運行,3、變比,二次繞組：,一次繞組：,一、二次繞組電壓方程,空載時，I2=0,因此：,因此：,3、變比,三、 變壓器的空載運行,電壓與電動勢關(guān)系,變比,k

6、 稱為變壓器的變比。,結(jié)論： 1、一二次繞組的電壓與繞組的匝數(shù)成正比。 2、改變匝數(shù)比，就能改變輸出電壓。,可見，影響主磁通 大小的因素有電源電壓 、電源頻率 和一次側(cè)線圈匝數(shù) 。,三、 變壓器的空載運行,對于一臺變壓器而言 和 不變,所以 的大小取決于電源電壓 ，只要 保持不變，由空載到負載， 基本不變，這叫做恒磁通。,恒磁通原理,空載電流,4、空載電流和空載損耗,三、 變壓器的空載運行,空載電流一般只占額定電流的（210），而Id10I0，因此I0Iq，所以空載電流I0主要用來建立主磁通，稱作勵磁電流。,作用與組成,即：,性質(zhì)和大小,產(chǎn)生主磁通,無功分量Iq,補償變壓器的空載損耗,有功分量

7、Id,：不消耗功率,：消耗功率,空載損耗,變壓器空載時沒有輸出功率，一次繞組從電源中吸取了少量的電功率p0，都消耗在其內(nèi)部，稱為空載損耗。,三、 變壓器的空載運行,4、空載電流和空載損耗,故可認為變壓器的空載損耗就是變壓器的鐵心損耗。,它用來補償鐵心中的鐵損耗pFe和極少量的繞組銅損耗pCu。由于I0和線圈電阻r1很小，因而空載損耗可近似等于鐵損耗。,2、空載電流越小，主要作用是建立主磁通，又稱勵磁電流。,1、感應(yīng)電動勢E的大小與電源頻率f、繞組匝數(shù)N及鐵心中主磁通的最大值m 成正比，在相位上滯后產(chǎn)生它的主磁通90度。而主磁通的大小由電源電壓、電源頻率和一次線圈匝數(shù)決定，與磁路所用材料的性質(zhì)及

8、幾何尺寸基本無關(guān)。,三、 變壓器的空載運行,變壓器一次繞組接在額定頻率、額定電壓的交流電源上，二次繞組接上負載的運行狀態(tài)，稱為負載運行。,四、 變壓器的負載運行,1、電磁關(guān)系,0,四、 變壓器的負載運行,2、磁勢平衡方程,根據(jù)恒磁通原理，由空載到負載運行，主磁通基本不變，因此有磁勢平衡方程：,即：,四、 變壓器的負載運行,3、變流,忽略I0，則,大小關(guān)系：,相位關(guān)系：,大小關(guān)系：,相位關(guān)系：,結(jié)論： 1、一二次繞組的電流大小與匝數(shù)成反比。 2、改變匝數(shù)比，就能改變輸出電流。,四、 變壓器的負載運行,3、變流,由圖可知：,結(jié)論： 變壓器一次側(cè)的等效阻抗模，為二次側(cè)所帶負載的阻抗模的K 2 倍。,五、變壓器的阻抗變換作用,由圖可知：,五、變壓器的阻抗變換作用,變壓器的阻抗變換作用常用于電子電路中，解決電路的阻抗匹配問題。,低壓照明變壓器一次繞組匝數(shù)N1=1210匝，一次繞組電壓U1=220V，現(xiàn)要求二次繞組輸出電壓U2=36V，求二次繞組匝數(shù)N2及變比K。,解：,（2）此變壓器一次繞組的匝數(shù)是825匝，求二次繞組的匝數(shù)是多少？,（3）二次側(cè)燈泡點亮時，變壓器一次、二次繞組中的電流各為多少？,現(xiàn)有三種規(guī)格的白熾燈：36V/500W，36V/60W，220V/60W，另有一臺額定容量SN=300V.A、電壓為