第5章 小型单相变压器.ppt

第5章 小型单相变压器 变压器是一种可以改变交流电压的静止电器，它可以把一种交流电压转变成同频率的另一种交流电压。在电力系统中，广泛使用变压器来得到各种所需的电压。在电子设备中，也普遍使用变压器提供仪器电源，进行阻抗匹配和信号耦合等。 5.1 变压器的分类和构造 5.1.1 变压器的分类 变压器的类型很多，根据用途可分为：电力变压器、控制变压器、电源变压器、自耦变压器、调压变压器、耦合变压器等；根据结构可分为：芯式变压器和壳式变压器；根据电源相数可分为：单相变压器和三相变压器；根据电压升降可分为：升压变压器和降压变压器；根据电压频率可分为：工频变压器、音频变压器、中频变压器和高频变压器等。 变压器不但可以变换电压，还可以变换电流、变换阻抗和传递信号。由于变压器具有多种功能，因此在电力工程和电子工程中都得到广泛的应用。 在电力供电系统以外所使用的变压器，大多是单相小容量变压器，但变压器无论大小，无论何种类型，其工作原理都是一样的，本书主要讲述1000VA以下的单相变压器。 5.1.2 变压器的基本构造 变压器主要是由铁磁材料构成的铁心和绕在铁心上的两个或几个线圈组成。与输入交流电源相接的线圈叫做原边线圈或一次绕组。与负载相接的线圈叫做副边线圈或二次绕组。 变压器是以电磁感应定律为基础工作的，其工作　　　　　　　　　原理可用右图来说明。当原边线圈加上交流电压U1后，在铁心中产生交变磁场，由于铁心的磁耦合作用，副边线圈中会产生感应电压U2，在负载中就有电流I2通过。 变压器的铁心通常用硅钢片叠成，硅钢片的表面涂有绝缘漆，以避免在铁心中产生较大的涡流损耗。小型变压器常用铁心主要有两种：E形和C形，如下。E形铁心是将硅钢片冲裁成E形片叠加而成，C型铁心是将硅钢片剪裁成带状，然后绕制成环形，再从中间切断而成。 5.2 变压器的额定值及性能检测 5.2.1 变压器的额定值 为了安全和经济地使用变压器，在设计和制造时规定了变压器的额定值，即变压器的铭牌数据，它是使用变压器的重要依据。 1．额定电压 额定电压是指变压器正常运行时的工作电压，原边额定电压是正常工作时外施电源电压。副边额定电压是指原边施加额定电压，副边绕组的空载电压。 2．额定电流 额定电流是指变压器原边电压为额定值时，原边和副边绕组根据允许温升所规定的电流值。在此电流下变压器可以长期工作。 3．额定频率 额定频率是指变压器原边的外施电源频率，变压器是按此频率设计的，我国电力变压器的额定频率都是50Hz。 4．额定容量 额定容量是指变压器在额定频率、额定电压和额定电流的情况下，副边所能传输的视在功率，单位是VA或kVA。 5．额定温升 额定温升是指变压器满载运行4小时后绕组和铁心温度高于环境温度的值，我国规定标准环境温度为40℃，对于E级绝缘材料，变压器的温升不应超过75℃。 5.2.2 变压器的性能检测 1．变压器的空载特性测试 变压器的空载特性是指原边绕组上加额定电压，副边绕组不接负载时的特性。空载特性包括：空载电流、空载电压。空载电流是指原边绕组上加额定电压U1N时，通过原边绕组的电流I10；空载电压是指副边绕组的开路电压U20。可使用交流电压表和电流表进行测试，测试电路如图5.4所示。 变压器的空载电流一般应不大于原边额定电流的10%，空载电压应为副边额定电压的105%～110%。 变压器空载时，在理想情况下，原边与副边电压之比等于原边与副边绕组的匝数比，即U1/U2=N1/N2=n，这就是变压器变换电压的关键所在。当N2＜N1时，U2＜U1称为降压变压器；当N2＞N1时，U2＞U1称为升压变压器。 2．变压器的负载特性测试 变压器的负载特性是指原边绕组上加额定电压U1N，副边绕组接额定负载时，副边电压U2随副边电流I2的变化特性，又称电压调整率Δu%。 ?u%=[(U20?U2N) /U20]×100%，其测试电路如下： 变压器接负载时，原边电流I1主要取决于副边电流I2。在理想情况下，原边与副边电流之比等于原边与副边绕组匝数的反比，即I1/I2=N2/N1=1/n，这就是变压器变换电流的原理，电流互感器就是按此原理工作的。 3．变压器的短路电压测试 图5.6 变压器短路电压测试电路 短路电压又称阻抗电压，是指使变压器副边绕组短路，原边和副边均流过额定电流时，施加在原边绕组上的电压Uk。它是反映变压器内部阻抗大小的量，是负载变化时计算变压器副边电压变化和发生短路时计算短路电流的依据。短路电压测试电路如下图。图中T为调压器，测试时用来调整原边所加电压。短路电压应不大于额定电压的10%。 4．变压器绕组直流电阻测量 变压器绕组线圈是由漆包铜导线绕制而成，具有一定的直流电阻，它可作为判别绕组是否正常的参考数据。测量绕组的直流