[物理]07磁路和变压器.ppt

发电厂 1.05万伏 输电线 22万伏 升压 变电站 1万伏 降压 变压器应用举例 … 降压 实验室 380 / 220伏 降压 仪器 36伏 降压 7.4 变压器 7.4 变压器 电力系统的基本结构 发电厂发出的电能通过电厂内的升压变压器把电压升高到500KV或220KV后送出，各电厂之间可以通过500KV或220KV输电线路相互连接，以实现不同地区电能的交换或调节，提高供电的经济性和可靠性。当高压输送的电能到达地区的负荷中心时，将通过各种电压等级的变压站逐级降压，分别供给35KV、10KV以及使用最广泛的380KV/220KV民用及工业用户。 ? ? ? ? ? 三、变压器的结构 变压器 铁心 绕组 作用：磁路—磁通的通路 材料：硅钢片 作用：电路—电流的通路 材料：铜、铝 7.4 变压器 单相变压器 铁芯 原边 绕组 副边 绕组 原绕组——副绕组 一次绕组——二次绕组 初级绕组——次级绕组 原边——副边 7.4 变压器 1. 空载运行 原边接入电源，副边开路。 接上交流电源 原边电流 i1等 于励 磁电流 i10 四、变压器的工作原理 i10 产生磁通Φ （交变） 产生感应电动势 （ 方向符合右手定则） 7.4 变压器 结论：改变匝数比，就能改变输出电压。 K为变比 根据交流磁路的分析可得： 原、副边电压关系 （变电压） 7.4 变压器 时 Z 2. 负载运行 副边带负载后对磁路的 影响：在副边感应电压的 作用下，副边线圈中有了 电流 i2 。此电流在磁路中 也会产生磁通，从而影响原边电流 i1。但当外加电压、频率不变时，铁芯中主磁通的最大值在变压器空载或有负载时基本不变 。带负载前后磁动势的平衡关系为： 7.4 变压器 结论：原、副边电流与匝数成反比。 由于变压器铁芯材料的导磁率高、空载励磁电流 很小，可忽略 。即： 原、副边电流关系 （变电流） 7.4 变压器 （变阻抗） 原、副边阻抗关系 从原边等效： 结论：变压器原边的等效负载，为副边所带负载乘以 变比的平方。 7.4 变压器 阻抗变换举例：扬声器上如何得到最大输出功率。 Rs RL 信号源 设： 信号电压的有效值: U1= 50V; 信号内阻： Rs=100 ? ; 负载为扬声器，其等 效电阻：RL=8?。 求：负载上得到的功率。 解：（1）将负载直接接到信号源上，得到的输出功 率为： 7.4 变压器 Rs （2）将负载通过变压器接到信号源上。 输出功率为： 设变比 则： 结论：由此例可见加入变压器以后，输出功率提高了 很多。原因是满足了电路中获得最大输出的条 件（信号源内、外阻抗差不多相等）。 7.4 变压器 ? 额定电压 变压器副边开路（空载）时，原、副边绕组允许的电压值。 ? 额定电流 变压器满载运行时，原、副边绕组允许的电流值。 ? 额定容量 传送功率的最大能力。 （理想） 1、 变压器的铭牌数据（以单相变压器为例） 五、变压器的使用 7.4 变压器 容量 SN 输出功率 P2 原边输入功率 P1 输出功率 P2 注意：变压器几个功率的关系 效率 变压器功 率因数 容量： 原边输入功率： 输出功率： 7.4 变压器 2、 变压器的效率(?) 为减小涡流损失，铁芯一般由一片片导磁材料叠合而成；加入硅元素，提高电阻率，减小涡流。 ? 变压器的损耗包括两部分： 铜损 (PCU) ：绕组导线电阻所致。 磁滞损失：磁滞现象引起铁芯发热， 造成的损失。 涡流损失：交变磁通在铁芯中产生 的感应电流（涡流）， 造成的损失。 铁损( )： PFE 7.4 变压器 3、 变压器的外特性 副边输出电压和输出电流的关系。即： U20：原边加额定电压、副边开路时，副边的输出电压。 一般供电系统希望要硬特性（随I2的变化，U2 变化不多） 7.4 变压器 U2 I2 U20 U2N I2N 0 当电流流入两个线圈(或流出）时，若产生的磁通方向相同，则两个流入端称为同极性端（同名端）。或者说，当铁芯中磁通变化（增大或减小）时，在两线圈中产生的感应电动势极性相同的两端为同极性端。 同极性端(同名端) A X a x * * 4、 变压器绕组极性及连接方