焊接电工

S 3Ul Il
§3-5 变
压
器
§3-5
变
压
器
•变压器是用来将某一数值的交流电压转换成同频率另一数值交流电压的 电气设备。变压器的种类很多，按用途分类为：电力变压器和特种变压 器。电力变压器主要用于输电和配电系统中，有升压变压器、降压变压 器和配电变压器。常见的特种变压器有电子线路用级间耦合变压器、测 量用仪用互感器、整流变压器、焊接变压器等。 •一、变压器的结构 •变压器由铁心和绕组等部分组成，图3-9所示为单相双绕组变压器。 铁心构成了变压器的磁路部分，为了减小磁滞损耗和涡流损耗，变压器 的铁心是用0.35～0.5mm厚的硅钢片叠制而成。 绕组构成了变压器的电路部分，其中与电源相联绕组称为一次绕组 W1 （匝数为 N1），与负载相联绕组称为二次绕组 W2 （匝数为 N 2）。 除铁心和绕组外，还有油箱、散热装置、保护装置和出线装置等。
C 在纯电容元件交流电路中，在相位上电压比 电流滞后90˚
d(U m sin t ) 与 C 成反比，与频率 iC I m sin(t 90 0 ) 容抗 X C C f 成反比。因此，当 一定时， dt 频率越高的电流越易通过电 I m U mC 或 I UC 容，即电容元件对高频电流
三个电动势的相量图和正弦波形 如图2-13所示。由图可知，三相 对称电动势的瞬时值之和恒等于 零，即
图2-13 三相电动势的波形图与相量图
eU eV eW 0
§2-4 三相交流电路
• 二、三相电源绕组的联结
相电压 线电压 零线 火线
中性点
uUV uU uV uVW uV uW
图2-17 三相负载的三角形联结
§2-4 三相交流电路
I U I UV I WU

I V I VW I UV
I W I WU I VW




I UV I VW I WU
UP IP Z
UV VW WU arctan
相电压
P PU PV PW
相电流
P 3PP 3U P I P cos
相位差
当三相对称负载为星形联结时:
§2-4 三相交流电路
Ul 3UP , Il I P
当三相对称负载为三角形联结时:
Ul UP , Il 3I P
无功功率: 视在功率:
Q 3Ul Il sin
3 UP 或 2
U1 3U P
§2-4 三相交流电路
•三、三相负载的联结
•1．三相负载的星形联结 •三相电路中每相负载中的电流 称为相电流，记为
线中的电流称为线电流，记
I P ，每根相
为 I l 。在三相负载为星形联接 时，相电流即为线电流，即
I P Il
图2-16 负载星形联结的完整 三相四线制电路
N1 2 Z ( ) Z K 2 Z N2
三百度文库变压器的功率和效率
变压器负载运行时，内部损耗包含两部分，即铜损耗和铁损耗。铜损耗 是变压器运行时，在其一、二次绕组电阻上所消耗的电功率 P Cu ；
§3-5
变
压
器
•它与负载电流大小有关，铁损耗是交变主磁通在铁心中产生的磁滞损 耗和涡流损耗，它与铁心的材料、电源电压及电源频率有关。所以变 压器输入功率
Um U R Im I
2
UmIm p ui U m I m sin t (1 cos 2t ) 2
§2-2 单一元件正弦交流电路
UI (1 cos2t ) UI UI cos2t 2 U 2 平均功率 P UI I R R
• 二、纯电感元件交流电路 （图2-7） • 纯电感电路中如果加直流电压，则因其电阻为零，所以将呈现短路状 态；如果加正弦交流电压，则电路中将有正弦电流通过。
P 1 P Cu P Fe P 2
N1 I 1 N 2 I 2 N1 I 0
• 由于空载电流 i 0 值较小 ,于是
i
i
N1 I 1 N 2 I 2
N1I1 N 2 I 2
即
I1 N 2 1 I 2 N1 K
★表明变压器一、二次绕组电流之比等于它们的匝数比的倒数。改变
一、二次绕组的匝数，可以改变一、二次绕组电流的比值，这就是变 压器的电流变换作用。
§3-5
变
压
器
U2 I2
3．变压器的阻抗变换作用 •变压器的阻抗变换原理如图3-11所示 。 N1 U2 U1 N 2 N U ( 1 )2 2 N2 I1 N2 I2 I2 N1
所以
因为 Z
★当变压器二次侧接有负载阻抗时，折算到一次侧的等效阻抗等于负
载阻抗乘以变比的平方，这就是变压器的阻抗变换作用。
RLC 串联电路。
u uR uL uC i I m sin t
U U R (U L U C ) 2
2
( IR ) 2 ( IX L IX C ) 2
I R 2 ( X L X C )2
U R2 (X L X C ) Z I
图2-11 电阻、电感与电容串联的交流电路
X R
三相负载对称时的相量图如图218所示。由图中可见，显然线电 流也是对称的。线电流在相位上 比对应的相电流滞后30˚。
图2-18 三相负载对称的三角 形联结时电压与电流相量图
§2-4 三相交流电路
1 3 I l I P cos IP 2 2

Il 3I P
• ★结论：当三相对称负载作三角形联结时，如果三相电源对称，则三 相负载的相电压、相电流也对称。其负载相电压为对应的电源线电压， 相线中的线电流是负载中相电流的倍，各线电流在相位上比对应的相 电流滞后30˚。 • 3．三相功率 • 三相交流电路可以看成是三个单相电路的组合。因此，三相交流电路 总的有功功率必等于各相有功功率之和，即
§3-5
变
压
器
•二、变压器的工作原理 •1．变压器的空载运行 •当变压器一次绕组加额定交流电压 u 1 ，二次绕组开路时，称为变压器 的空载运行，如图3-10a所示。 •在外加电压 u 1的作用下，一次绕组中有电流 i 0 通过，称为空载电流， 通常变压器的空载电流 i 0 为额定电流的3%～8%。在一次绕组中建立磁 动势 N1i0 ，在这一磁动势作用下，铁心中产生交变的主磁通 与漏磁 通 S1 。主磁通同时与一次绕组和二次绕组交链，分别产生主磁感应电动 势 e1和 e 2 。漏磁通只与一次绕组交链，在一次绕组中产生漏感应电动 势eS 1 。
a)电路图 b)电压与电流波形图 c)电压与电流相量图 d)功率波形
§2-2 单一元件正弦交流电路
图2-9 纯电容元件的交流电路
a)电路图 b)电压与电流波形图 c)电压与电流相量图 d)功率波形
§2-3
电阻、电感、电容元件 串联的交流电路
§2-3 电阻、电感、电容元件串联的 交流电路
• 电阻、电感、电容元件组成的串联电路，简称
图2-14 三相电源绕组的星形联结
u WU u W u U
§2-4 三相交流电路
U UV U U U V
U VW U V U W




U WU U W U U
线电压与相电压的大小关系 也可从相量图上得出



1 U1 U P cos 30 2
图2-15 电源绕组星形接法时 线电压与相电压的相量图
E1 4.44 fN1m , U1 E1 ,
E2 4.44 fN 2 m
U 20 E2
§3-5
变
压
器
U1 E1 4.44 fN1 m N1 K U 20 E2 4.44 fN 2 m N 2
•可见，变压器空载运行时，一、二次绕组上电压的比值等于两者的匝数 比，这个比值 K 称为变压器的变比。当一、二次绕组的匝数不同时，变 压器就可以把某一数值的交流电压变换为同频率的另一数值的电压，这 N1 N 2，这种变压器称为降 就是变压器的电压变换作用。当 K 1 时， 压变压器；当 K 1 时， N1 N 2，这种变压器称为升压变压器。
L
阻碍作用越大，而对直流电流（因其 f =0） X=0 L ，故电感对直流相当于短路。这就 是所谓电感的“通直隔交”作用。
P0
QL U L I I X L
2
§2-2 单一元件正弦交流电路
• 三、纯电容元件交流电路（图2-9）
dq du i C dt dt u U m sin t
di u eL L dt
i I m sin t
在纯电感元件的交流电路中，在 相位上电压比电流超前90º 。
§2-2 单一元件正弦交流电路
U m I mL
或
U IL
• 在纯电感元件的交流电路中，电压的幅值（或有效值）与电流的幅 值（或有效值）之比为 L 。显然它的单位为欧姆（Ω）。当电压一 定时， L越大，则电流越小。可见它具有阻碍交流电流的性质，故 称为感抗，用 X L 表示 感抗X L与 L 成正比，与频率 f 成正比。因 X L 2fL 此，当 L一定时，电感对频率越高的电流
I X U X I U sin I UI sin
2
视在功率 单位V· A或 kV· A
S UI I 2 Z
S P Q
2
2
功率三角形 如图2-12c
§2-3 电阻、电感、电容元件串联的 交流电路
图2-12 串联电路中的三个三角形
a)阻抗三角形 b)电压三角形 c)功率三角形
1 1 XC C 2fC
表现的容抗很小，而对直流 电流，因 f ，呈现的容 0 XC 抗 ，这就是所谓 电容的“通交隔直”作用。
§2-2 单一元件正弦交流电路
相量表示
表示电压的有效值等于电流的有效值与容抗的乘积
p ui U m sin tI m sin(t 90 ) UI sin 2t p 是一个幅值为UI ，并以2 的角频率随时间变化的交变量
§2-4 三相交流电路
• 2．三相负载的三角形联结
U UV U VW U WU U P Ul U I UV UV I VW U VW I WU U WU Z WU Z UV Z VW
UV
X UV arctan RUV
X VW VW arctan RVW X WU arctan WU RWU
焊接电工
§2-2 单一元件正弦 交流电路
§2-2 单一元件正弦交流电路
• 这种只有某一个参数 R（L 、或 C ）单独作用的电路，称为单一 元件电路。 • 一、纯电阻元件交流电路（图2-6） •
u iR
i I m sin t
瞬时功率
u 或 i R u iR I m R sin t U m sin t
a)电路图 b)相量图
§2-3 电阻、电感、电容元件串联的 交流电路
U cos U R IR
P U R I I 2 R UI cos
RLC 串联交流电路的无功功率为
功率因数
Q QL QC U L I UC I (U L UC )I I 2 ( X L X C )
• 2．变压器的负载运行 •变压器一次绕组接电源，二次绕组接负载，二次侧输出电流，称为变压 器的负载运行，如图3-10b所示。 •变压器负载运行时磁动势平衡方程式
N1i1 N 2i2 N1i0
§3-5


变


压

器
负号说明 1 和 2 相位相反，即 N 对 2 i2 N 有去磁作用 1i1

Qc UC I I X C
2
在纯电容元件的交流电路中，没有能量消耗，只有电源与电容元件间 的能量交换 。
§2-2 单一元件正弦交流电路
图2-6 纯电阻元件的交流电路
a)电路图 b)电压、电流波形图 c)电压、电流相量图 d)功率波形图
§2-2 单一元件正弦交流电路
图2-7 纯电感元件的交流电路
§2-4 三相交流电路
§2-4 三相交流电路
•一、三相电动势
•三相交流电路是由三个单相交流 电路组成。这三个单相交流电路 的电动势最大值相等，频率相同， 相位彼此各自相差120˚，即
eU Em sin t
eV Em sin(t 120 )
eW Em sin(t 120 )