电工电子技术基础(第二版) 第4章 变压器

铜损：PCu

I12 R1

I
2 2
R2
2 0
2 0
I2N
I2
铁损ΔPFe包括磁滞损耗和涡流损耗。
效率： P2 P2
P1 P2 P
4.1.4 变压器线圈极性的测定
(1)同极性端的标记
wk.baidu.com
1·
2 3· 4
1·
2 3 4·
(a) 正接
(2)同极性端的测定
(b) 反接
13
mA
24
三相变压器的两种接法及电压的变换关系
A
U1
U1
3
B
a U1 3k
Cc
U2

U1 k
b
(a) Y，yn0 接法
A
U1
U1
3
a c
B
C
b
(b) Y，d 接法
U2
U1 3k
i1N1 i2 N2 i0 N1
I1N1 I2 N2 I0 N1
空载电流i0很小，可忽略不计。
I1N1 I2 N2
I1 N2 1 I2 N1 k
3．阻抗变换
设接在变压器副绕组的负载阻抗 Z的模为|Z|，则：
| Z | U2 I2
Z反映到原绕组的阻抗模|Z'|为：
（1）产品型号。表示变压器的结构和规格，如SJL一500/10， 其中S表示三相（D表示单相），J表示油浸自冷式，L表示铝 线（铜线无文字表示），500表示容量为500kVA，10表示高压 侧线电压为10kV。 （2）额定电压。指高压绕组接于电网的额定电压，与此相应 的 是 低 压 绕 组 的 空 载 线 电 压 ， 例 如 1 0 0 0 0 ± 5 ％ / 4 0 0 V， 其 中 10000±5％表示高压绕组额定线电压为10000V，并允许在±5 ％范围内变动，低压绕组输出空载线电压为400V。 （3）额定电流。额定电流I1N和I2N是指原绕组加上额定电压 U1N，原、副绕组允许长期通过的最大电流。三相变压器的I1N 和I2N均为线电流。
(a) 直流法
毫安表的指针正偏1 和3是同极性端；反 偏1和4是同极性端。
13
～
V
24
(b) 交流法
U13=U12－U34时1和3是同 极性端； U13=U12＋U34时 1和4是同极性端。
4.2 三相变压器
4.2.1 三相变压器的结构
储油柜
防爆管 低压套管 高压套管
油位表 散热套管
外形
铁心绕组
4.2.2 变压器的额定值
解：（1）负载直接接信号源时，负载获得功率为：
P

I 2RL


Ro
U
RL
2
RL
100 800
2 8
8

0.123 W
（2）最大输出功率时，RL 折算到原绕组应等于Ro 800 Ω 。负载获得
的最大功率为：
Pm ax

I 2 RL


Ro
U
电工电子技术基础（第二版）
第4章 变压器
学习要点
•了解变压器的基本结构、外特性、绕组的同极 性端 •掌握变压器的工作原理以及变压器额定值的意 义
•了解三相变压器的结构、三相电压的变换方法以及特 殊变压器的特点
4.1 单相变压器
4.1.1 变压器的基本结构
变压器通常由一个公共铁心和两个或两个以上的线圈（又称 绕组）组成，分为心式变压器和壳式变压器两类。
原 绕 组 匝 数 为 N1， 电 压 u1， 电 流 i1， 主 磁电动势e1 ，漏磁电动势eσ1；副绕组匝数 为N2 ，电压u2 ，电流i2 ，主磁电动势e2 ， 漏磁电动势eσ2 。
1．电压变换
原绕组的电压方程：U1 R1I1 jX1I1 E1 忽略电阻R1和漏抗Xσ1的电压，则：U1 E1
| Z | U1 kU2 k 2 U 2 k 2 | Z |
I1
I2
I2
k
例：设交流信号源电压U 100 V ，内阻Ro 800 Ω ，负载RL 8 Ω 。 （1）将负载直接接至信号源，负载获得多大功率？
（2）经变压器进行阻抗匹配，求负载获得的最大功率是多少？变压器
变比是多少？
U1 E1 0.44 fN1m
副绕组的电压方程：U 2 E2 R2I2 jX 2I2 空载时副绕组电流I2 0 ，电压 U 20 E2
U20 E2 0.44 fN2m
U1 E1 N1 k U 20 E2 N2
k称为变压器的变比。
在负载状态下，由于副绕组的电 阻 R2 和漏抗X 1 很小，其上的电压远 小于 E2，仍有：
U 2 E 2
U 2 E 2 0.44 fN 2 m
U1 E1 N1 k U2 E2 N2
2．电流变换
由U1≈E1=4.44N1fΦm可知，U1和f不变时 ，E1和Φm也都基本不变。因此，有负载时 产生主磁通的原、副绕组的合成磁动势（
i1N1+i2N2）和空载时产生主磁通的原绕组的 磁动势i0N1基本相等，即：
铁心
铁心
绕组
绕组
心式变压器
壳式变压器
接电源的绕组称为原绕组（又称初级绕组或一次绕组）， 接负载的绕组称为副绕组（又称次级绕组或二次绕组）。
4.1.2 变压器的工作原理
i1 + e1
u1 e1
－
Φ
i2
e2 +
e 2
u2 －
Z
Φσ1
Φσ2
(a) 变压器结构示意图
+
+
u1
u2
－
－
(b) 变压器的符号
RL
2 RL
100 2 800 800
800 3.125 W
变压器变比为：
k N1 Ro 800 10
N2
RL
8
4.1.3 变压器的工作特性
1．外特性
U20 U2
U U20 U2 100% U 20
2．损耗与效率
损耗：P PCu PFe
（4）额定容量。是在额定工作条件下，变压器输出能力的 保证值。单相变压器的额定容量为副绕组额定电压与额定电 流的乘积，即：
SN=U2NI2N≈ U1NI1N 三相变压器的额定容量为：
SN 3U 2N I2N 3U1N I1N
（5）连接组标号。连接组标号表明变压器高压、低压绕组 的连接方式。星形连接时，高压端用大写字母Y，低压端用 小写字母y表示。三角形接法时高压端用大写字母D，低压 端用小写字母d表示。有中线时加n。例如，Y，yn0表示该 变压器的高压侧为无中线引出的星形连接，低压侧为有中线 引出的星形连接，标号的最后一个数字0表示高低压对应绕 组的相位差为零。