变压器的计算与选择

变压器型号 BK-200/380 BK-150/380 BK-200/220 BK-200/220
额定一次电压U1N 额定二次电压U2N 容量SN（视在功率）
380 V
36V
200VA380 VFra bibliotek36V
150VA
220 V
36V
200VA
220 V
48V
200VA
为满足控制电路需要，试选择可供使用的单相变压器的电 压和功率，计算其一二次侧的电流，并说明接入电路的方式。
SN U1N I1N U2N I2N
控制变压器选择条件： ⑴ 额定一次电压U1N等于电源的供电电压； ⑵ 额定二次电压U2N等于负载的工作电压； ⑶ 额定视在功率大于或等于负载的视在功率。
下面以机床上常用的控制变压器为例，说明控制变压器的 选择与计算过程。
【学与练-1】
【例1-2-1】某机床控制电路负载如下：一个照明灯的参数为 36V、30W；3个交流接触器的参数均为36V、18W、功率因数 0.6；2个中间继电器的参数均为36V、30W、功率因数0.5。电源 系统为线电压380V的三相四线制供电线路，四台备选变压器参 数如下：
1-2-4. *自耦变压器
1.各种类型的自耦变压器
单相自耦 变压器
三相自耦变压器
单相自耦 调变压器
单相自耦 变压器
下面以单相自耦变压器为例，说明自耦变压器的特点与应 用场合。
2.自耦变压器的特点与应用场合
自耦变压器也叫自耦调压器，主要用于试验场合，它可以 通过转动手柄来获得副边所需要的各种电压。
SN 3U1N I1N 3U 2N I2N
三相电力变压器选择条件： ⑴ 额定一次线电压U1N等于电源的供电线电压； ⑵ 额定二次线电压U2N等于负载的工作线电压； ⑶ 额定视在功率大于或等于负载的视在功率。
下面以车间常用的电力变压器为例，说明其选择计算过程。
1. 三相变压器选择
某型号三相电力变压器的铭牌数据
⑸接入电源
1号备用变压器U1N为380V，应该接在供电线路的线电压上； 3号备用变压器U1N为220V，应该接在供电线路的相电压上。
提示：
变压器的选择不仅要考虑电压和功率的要求，还需要考虑合适的接 入电路的方式。
1-2-3. *三相变压器
三相电力变压器主要用于为工厂、农 村提供生产用电，也可为居民区提供生活 用电。其电压-电流-功率关系为：
② 电压互感器变比：ku=U1/U2=N1/N2 ③ 一次侧并联接在高压侧，二次侧并接各种测量仪表。
⑵ 使用注意 ① 铁芯和二次绕组的一端必须可靠接地，否则一二次侧之间 绝缘损坏后，高压会窜入低压侧，影响人身和设备的安全； ② 二次侧不允许短路，需加熔断器进行保护；
2. 电流互感器
实物图
L1 · N1
① 实际电压为：
U1
N1 N2
U
2
KuU 2
10000 100
90
9000V
② 实际电流为：
I1
N2 N1
I2
Ki I 2
100 5
2.5
50A
⑵ 功率表量程的扩大倍数
kW ku ki 100 20 2000
1-2-6. *电焊变压器
1. 电焊机基本知识
电焊机实质是一台特殊的降压 变压器，二次线圈的两端是金属工 件和焊条，通过电弧放电的热量熔 化金属，实现金属部件的连接。
电压互感器可把1000V 以上的高电压变为100V的 低电压，在其二次侧使用 小量程的电压表对高电压 进行测量。
电流互感器能将5A以 上的大电流变为5A或1A的 小电流，在其二次侧使用 小量程的电流表对大电流 进行测量。
1.电压互感器
实物图
L1 L2 原理图
· N1
N2 ·
V
⑴ 结构特点
P
① 一次绕组匝数很多，二次绕组匝数很少；
kW、cos1=0.75，另一组负载为380V、 100 kW、 cos2=0.5，
试确定那一组负载可以正常接入电路？ 【解】通过本例学习三相变压器的基本计算
⑴ 一、二 次绕组的电流：
I1N
SN 180 103 17.3(A) 3U1N 3 6000
I2N
SN 180 103 273(A) 3U2N 3380
续-1
【解】通过本例学习选择变压器、并能进行正确的接线。变压器要满足电源 电压、负载电压和负载功率三个条件。
⑴ 电源电压：备用变压器的U1N分别是380V和220V，而电源为380V三相 四线制系统，线电压为380V、相电压为220V，只要接法正确，两种电压 都可满足要求。
⑵ 负载电压：三组负载的工作电压为36V，其中三个备用变压器的U2N 为36V，满足负载要求；4号备用变压器的U2N为48V，不满足负载要求。 ⑶ 负载统计：负载数量多，列表统计如下：
王民权 刘萍 梅晓妍 宁波职业技术学院
模块1：变压器与电动机
1-1 变压器的工作原理 1-2 变压器的计算与选择 1-3 三相异步电动机的工作原理 1-4 三相异步电动机的运行
王民权 宁波职业技术学院 教授
1-2. 变压器的计算与选择
学习内容
1-2-1 变压器选择的一般条件 1-2-2 控制变压器 1-2-3 *三相变压器 1-2-4 *自耦变压器 1-2-5 *仪用互感器 1-2-6 *电焊变压器
组别 照明灯 交流接触器 中间继电器
数量 功率因数
1
1.0
3
0.6
2
0.5
功率汇总
负载的视在功率
有功功率 130=30 W 318=54 W 220=40 W 124 W 188VA
无功功率 0 Var 72 Var 69 Var 141 Var
变压器的视在功率应大于负载的计算功率，根据上表计算结果，1、3号 变压器额定容量200VA，满足要求，2号变压器容量150VA，不满足要求。
【例1-2-3】一台变压器铭牌主要数据如下，试计算一二次侧的 相电压，相电流和变压器的变比。
额定容量：500kVA 额定电压：U1N=10KV U2N=0.4KV 3相 50Hz 额定效率：98.6% 联接组别 ：Yyn0 短路电压 4% 使用条件 ：户外式 冷却方式：ONAN 额定温升：80℃ 器身重 1115 kg
实物图 A
u1 X
示意图 A
～
a
u1
u2
X
x
原理图
a
u2
x
特点
二次绕组是一次绕组的一部分，一、二次绕组既有磁的联系， 也有电的联系。其参数计算与控制变压器相同。
U1 N1 k U2 N2
I1 N2 1 I 2 N1 k
3. 自耦变使用注意事项
⑴ 接通电源前，应先将滑动触点旋至零位；接 通电源后转动手柄，将电压调至所需数值。不 可将输入-输出端接错，否则会造成短路。
变压器选择的条件： ⑴ 额定一次电压U1N等于电源的供电电压； ⑵ 额定二次电压U2N等于负载的工作电压； ⑶ 额定视在功率大于或等于负载的视在功率。
1-2-2. 控制变压器
机床用控制变压器是个小容量的单相 变压器，主要满足机床照明、继电器、交 流接触器等设备的用电。
控制变压器是单相变压器，功率表达 式如下：
急剧下降，具有陡降的外特性。
O
IN ISC I
⑵ 特点：
①电焊变压器在空载时，其输出电压U0通常为60～80V； ②焊接时，焊条与工件接触，电流很大，电压降至约30V； ③为满足不同焊接要求，焊接电流需在较大范围内调节；
④可通过调节二次侧电压，实现焊接电流的调节。
小结
⑴ 变压器选择的一般原则 ① 额定一次电压U1N等于电源的供电电压； ② 额定二次电压U2N等于负载的工作电压； ③ 额定视在功率大于或等于负载的视在功率。
电焊条是特殊材料制作的金属 导体。一方面能传导电流，使焊 条与工件之间产生持续稳定的电 弧，提供熔化焊条所必需的热量 ；另一方面，融化的焊条又填充 到焊缝中，成为焊缝金属的主要 成分。
2.电焊机特性
⑴ 电焊机特性曲线
U
U0
图 中 U0 为 空 载 电 压 ， ISC 为 短 路 电 流，IN、UN为工作电流与电压。 图中显示， 电压随电流的增大而 UN
*二次绕组开路后，互感器空载运行。此时一次绕组中的电流全部成为励 磁电流，使铁心中的磁通急剧增大，造成铁心过热，烧坏绕组。
*二次绕组匝数多，将感应出很高的电压，危及测量人员和设备安全。
*在电流互感器工作中，需要检修或拆装电流表或功率表的电流线圈时， 应先将二次绕组短路，工作完成后再将短路线拆除。
【学与练-4】
【解】通过本例学习三相变压器相线关系的计算
该变压器联结组别为 Yyn0，表示一次侧为Y型，三相三线制； 二次侧也为Y型，三相四线制。计算如下：
U1P
10 3
5.77KV
U2P
0.4 3
0.23KV
K U1P 25 U2P
I1N I1P
500 28.9A 3 10
I2N I2P
500 721.7 A 3 0.4
学习目标
了解各种变压器的结构特点 熟悉各种变压器的用途 掌握控制变压器的选择和计算方法
1-2-1 变压器选择的一般条件
电力变压器
电流互感器
控制变压器
自耦变压器
电压互感器
电焊变压器
变压器的种类很多，本课程重点介绍机床用控制变压器的 选择与参数计算。另对三相电力变压器、仪用互感器、电焊变 压器等略作介绍。
学习内容121变压器选择的一般条件122控制变压器123三相变压器124自耦变压器125仪用互感器126电焊变压器学习目标了解各种变压器的结构特点熟悉各种变压器的用途掌握控制变压器的选择和计算方法可编辑ppt121变压器选择的一般条件变压器的种类很多本课程重点介绍机床用控制变压器的选择与参数计算
机床电气系统装调与维修
续
⑵ 判断哪一组负载可正常运行
① 第一组负载的视在功率
S1
P1
cos1
100 0.75
133(kVA)
② 第二组负载的视在功率
S2
P2
cos2
100 0.5
200(kVA)
结论： ⑴ 两组负载工作电压均为380V，满足电压要求； ⑵ S1<SN，可正常工作； S2>SN，无法正常工作。
【学与练-3】
⑵ 若电源输入端有3个接头，它可用于220V和 110V的供电线路，接错不可正常工作，甚至烧 毁调压器。
⑶ 自耦变压器原边电压与地端不可接反，否则 输出端电压为0时也会带有220V的电压，造成 人身事故。
1-2-5. *仪用互感器
仪用互感器包含电压互感器（TV）和电流互感器（TC）。
电压互感器
电流互感器
【例1-2-4】用变压比为10000V/100 V的电压互感器、变流比为 100/5的电流互感器扩大测量仪表的量程。当电流表读数为2.5 A， 电压表读数为90 V时，试求被测电路的电流、电压各为多少？ 接在互感器二次测功率表的量程扩大了多少倍？
【解】通过本例学习互感器的使用和计算
⑴ 实际电压、电流的计算
⑵ 各种变压器的选择与计算 ① 控制变压器的选择与计算 ② *三相电力变压器的选择与计算 ③ *自耦变压器的特点、使用注意事项 ④ *仪用互感器的特点、使用注意事项 ⑤ *电焊变压器的特点
三相，9系列，80KVA，10kV
调压分接 头位置
内部油自 然对流冷 却：油浸 自冷
低压侧空 载电压
高压绕组引线端 雷电冲击耐受电 压75kV
工频耐受 电压35kV
2. 三相变压器的计算
【学与练-2】
【例1-2-2】一台三相变压器SN=180 kV.A，U1N/U2N=6000/380 V， 求一、二次绕组的额定电流I1N、I2N；一组负载为380V、100
N2 ·
AP
⑵ 使用注意
⑴ 结构特点
① 一次绕组匝数很少，二次 原理图 绕组匝数很多；
② 电流互感器变比：
ki=I1/I2=N2/N1； ③ 一次侧串联接在高压侧， 二次侧串接各种测量仪表。
① 铁芯和二次绕组的一端必须可靠接地，否则一二次侧的绝 缘损坏后，高压会窜入低压侧，影响人身和设备的安全；
② 二次侧不允许开路
续-2
⑷负载电流：负载电流需要根据实际的负载大小进行计算
1号备用变压器的一二次负载电流分别为：
I1
S U1N
188 0.495 A； 380
I2
S U 2N
188 5.222 A 36
3号备用变压器的一二次负载电流分别为：
I1
S U1N
188 220
0.855 A；
I2
S U 2N
188 5.222 A 36