第六章变压器讲述.ppt

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第六章变压器讲述

第六章 变压器 第六章 变压器 第 六 章 变 压 器 本章难点 变压器的构造 变压器的工作原理 旋转磁场 变压器的运行性能 第六章 结 束 第六章 变压器 变压器的分类、基本结构、额定值 变压器的工作原理 变压器的外特性及效率 三相变压器 特殊变压器 定义 :利用电磁感应原理进行能量转换的一种装置。 用途 : 1、在电力系统中用来传输和分配电能。 2、在电子线路中用作电源变压器,实现阻抗匹配。 3、在仪表测量电路中广泛使用电流、电压互感器。 分类 : 1、按相数分可以分为单相变压器和三相变压器。 2、按绕组数分可以分为双绕组变压器和三绕组变压器。 图 6-2 壳式变压器 (a)单相壳式变压器 (b)三相壳式变压器 图 6-1 心式变压器 (a) 单相心式变压器 (b)三相心式变压器   变压器的种类很多,但各种变压器的工作原理大体上都是一样的,以单相变压器为例来研究变压器的结构及工作原理,然后讲三相变压器、特殊变压器的特点。 一、变压器的结构   主要由铁心、绕组、绝缘及其他一些元部件构成。 铁心:铁心都是由厚度为0.35—0.5mm的硅钢片迭装而成,硅钢片上涂有绝缘漆。(美国的部分电力变压器已采用0.2mm以下的冷轧钢片。俄罗斯在中高频电机中采用0.1mm的硅钢片。   绕组:绕组用导电性能好的漆包圆铜线绕制而成,为绝缘方便,低压绕组紧靠铁心,高压绕组则套在低压绕组的外边,两个绕组之间留有油道,一方面作为绕组间绝缘,另一方面冷却绕组。 二、变压器的工作原理 (一)空载运行 1、定义: 变压器一次绕组加额定电压,二次绕组开路的运行方式。如图所示是变压器空载运行的原理图。 图 6-4 变压器的空载运行   在空载时,当原绕组接通交流电压u1,就有空载电流i0通过原绕组并在原绕组中产生磁通势i0N1(N1为原绕组的匝数)。在磁通势i0N1的作用下产生主磁通Φ,它通过铁心构成闭合回路,它的方向与电流i0的方向符合右螺旋定则。由于主磁通同时与原绕组和副绕组相交链,必然在原、副绕组中产生感应电动势e1和e2。 第六章 变压器 2、e1、e2与φ的大小相位关系 根据电磁感应定律可得,设 有效值为 e1和e2均比主磁通滞后900,它们的最大值为: 3、eσ1与Φσ1的关系 : 如果电流随时间按正弦规律变化则: 式中 称为原绕组的漏磁感抗。 4、电压平衡方程式:   根据KVL可以列出一、二次测的电压平衡方程式 一次测: 故 二次测: 5、变比: K称为变压器的变比,亦即原、副绕组的匝数之比。可见,当电源电压一定时,只要改变匝数比,就可得到不同的输出电压。 (二)负载运行 1、定义:   变压器一次绕组加额定电压,二次绕组接负载的运行方式。 2、负载运行的物理过程: 原理如图所示:   从能量转换的观点看,副边有能量输出,必然使原绕组从电源多吸取负载所需要的能量,通过主磁通传递给副绕组。当电源电压 U1 保持不变,要使输入能量增加,原边电流必然增大,即从空载时的 i0增加到负载时的 i1 。由U1≈E1=4.44fN1Φm 可见,当电源电压U1和频率 f 不变时,E1和Φm也都近于常数。就是说,铁心中的主磁通的最大值在变压器空载或负载时基本上是恒定的。因此,有负载时产生主磁通的原、副绕组的合成磁动势(i1N1+i2N2)应该和空载时产生主磁通的原绕组的磁动势 i0N1 近似相等,即 i1N1+i2N2 ≈ i0N1 如用相量表示,则为 3、磁势平衡方程式:   这就是变压器中的磁势平衡方程式。变压器的空载电流i0是励磁用的。由于铁心的磁导率高,空载电流是很小的。它的有效值在原绕组额定电流的10%以内,因此i0N1 与i1N1相比,常可忽略。于是 原、副绕组的电流关系为   上式表明变压器原、副绕组的电流之比近似等于它们的匝数比的倒数,说明变压器还有变换电流的作用。 4、二次测电势平衡方程式:   和变压器的原边相似,副绕组中有电流通过时也会产生漏磁通Φσ2,同样会在副绕组中产生漏磁感应电动势 Eσ2 ;另外,副绕组中也有电阻R2 ,也会产生电阻压降 I2 R2 ,由图可以得出 或   式中:E2为副绕组的感应电动势; U2为负载两端的电压; R2为副绕组的电阻; Xσ2为副绕组的漏磁感抗; Eσ2为副绕组的漏磁电动势; Zσ2为副绕组的复阻抗。 5、阻抗变换: 以使负载获得较大的功率。但是,一般情况下负载阻抗很难达到匹配要求,所以在电子线路中常利用变压器进行阻抗变换。   在电子线路中常常对负载阻抗的大小有要求 ?   表明,变压器副边阻抗为∣Z∣时,原边

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