第七版电工学课件第六章资料

i2 ( i2N2)
2
eσ2
Lσ2
d i2 dt
2. 电压变换（设加正弦交流电压）
(1) 一次、二次侧主磁通感应电动势
主磁通按正弦规律变化，设为 msin t, 则
e1
N1
d
dt
N1
d dt
(
msin
t)
N1 mcos t
E1msin(t 2fN 1m
2
（4）变压器不能变换直流电压。如误接，因此时电 源电压全部加在一次侧绕组上，可能烧坏绕组。
4. 阻抗变换
I1
I2
I1
+
U1
Z U+ 2
+
U1 Z
–
–
–
由图可知： Z U 2
I2
Z U1 KU2 K 2 U2 K 2 Z
I1
I2 K
I2
Z U1 I1
Z K2 Z
结论： 变压器一次侧的等效阻抗模，为二次
侧所带负载的阻抗模的K 2 倍。
例: 如图，交流信号源的电动
势 E= 120V，内阻 R 0=800， 负载为扬声器，其等效电阻为
I N1 N2 I2
RL=8。要求: （1）当RL折算 R0
到原边的等效电阻 RL R0
时，变压器的匝数比和信号源
E
+ –
U+ 2 RL
–
输出的功率；（2）当将负载
I
K为变比（匝比）
结论：改变匝数比，就能改变输出电压。
三相电压的变换
1) 三相变压器的结构
A
高压绕组： A、B、C ：首端
BC
A-X B-Y C-Z X、Y 、Z ：尾端
X a
低压绕组： a、b、c：首端 x
YZ bc yz
a-x b-y c-z x、y、z：尾端
2) 三相变压器的联结方式
高压绕组接法
1. 电磁关系
(1) 空载运行情况
i0
+
u1
一次侧接交流电源， –
e+–σe11+–
1
二次侧开路。
N1
u1 i0 ( i0N1)
1
eσ1
Lσ1
di0 dt
dΦ e1 N1 dt
dΦ e2 N 2 dt
i2 0
++
e2 u20
–– N2
空载时， 铁心中主
磁通是
由一次绕 组磁通势 产生的。
1. 电磁关系
(2) 带负载运行情况 i1
+
一次侧接交流电源，u– 1
e+–σe11+–
2
1
二次侧接负载。
N1
i2
+–e2
+ e+–2u–2
Z
N2
u1 i1 ( i1N1)
1
eσ1
Lσ1
di1 dt
dΦ 有载时，铁心中
e1 N1 dt 主磁通是由一
dΦ 次、二次绕组磁
e2 N2
dt
通势共同产生的 合成磁通。
空载：i0 N1 m 有载：i1 N1 i2 N2 m
磁势平衡式： i1N1 i2 N2 i0 N1
有载磁势
空载磁势
或：i1N1 i0 N1 i2 N2
1.提供产生m的磁势
2.提供用于补偿 i2 N2作用
的磁势
一般情况下：I0 (2~3)%I1N 很小可忽略。
所以 i1N1 i2 N2 或 I1 N1 I2 N 2
联结方式：Y / Y 、Y / Y0 、Y0 / Y 、Y / Δ 、Y0 / Δ
常用接法:
Y / Y0 : 三相配电变压器
低压绕组接法
Y / Δ : 动力供电系统（井下照明）
Y0 / Δ : 高压、超高压供电系统
（1）三相变压器Y/Y0联结
A
+
+
U P1
U1 3
U1
–
– B
C 线电压之比：
+
UP2
有载运行 Z2
I2
U 2 Z2
不论变压器空载还是
有载，一次绕组上的阻
+
u–1
–i1
e1
+
抗压降均可忽略，故有
Φ
N1 N2
i2
++
e2 u2 |Z |
––
U1 E1 4 .44 f m N1
若U1、 f 不变，则 m 基本不变，近于常数。
可见，铁心中主磁通的最大值m在变压器空载
和有载时近似保持不变。即有
所以 I1N1 I2N2
IN 1
1 2
INK
2
1
结论：一次、二次侧电流与匝数成反比。
注意： （1）升压变压器的一次侧为低压绕组，二次侧为高 压绕组；降压变压器的一次侧为高压绕组，二次侧为 低压绕组。
（2）高压绕组匝数多，电流小；低压绕组匝数少， 电流大。
（3）二次侧电流 由负载决定，一次侧电流由二次侧 电流决定。
E1 4.44 fm N1
同 理： e2 E2msin(t 90)
E2 4.44 fm N2
(2) 一次、二次侧电压 变压器一次侧等效电路
i1 R1 X1
根据KVL：
+ + uR1 – + u1– + R01
U 1
R1 R1
II11
E σ1 j X1
I1
E 1E 1
u1 –
u1 e1
铝线圈
冷却方式
J:油浸自冷式 F:风冷式
相数 S:三相 D:单相
–
U1 3K
+a
U2
U1 K
–b
c
U1 U2
3 UP1 UP1 K 3 UP2 UP2
（2）三相变压器Y0/联结
A +
U1
+
U P1
U1 3
–
– B
a +
U2 UP2
–b
U1 3K
c
C 线电压之比：
U1 3U P1 3 U P1 3K
U2
UP2
UP2
3. 电流变换 (一次、二次侧电流关系)
2
RL
120 800
2 8
8
0.176
W
结论：接入变压器以后，输出功率大大提高。
原因：满足了最大功率输出的条件：RL R0
电子线路中，常利用阻抗匹配实现最大输出功率。
5.变压器的铭牌和技术数据
1） 变压器的型号 S J L 1000/10
高压绕组的额定电压(KV)
变压器额定容量(KVA)
直接与信号源联接时,信号源
输出多大功率？
R0
解: (1) 变压器的匝数比应为：
E
+ –
RL
K N1 RL 800 10
N2
RL
8
信号源
信号源的输出功率：
P
E R0 RL
2
RL
120 2 800 800
800
4.5
W
（2）将负载直接接到信号源上时，输出功率为：
P
E R0 RL
– X01
R1 ：一次侧绕组的电阻;
X1=L1 ：一次侧绕组的漏磁感抗
由于电阻 R1 和感抗 X1 (或漏磁通)较小,其两端 的电压也较小,与主磁电动势 E1比较可忽略不计，
则 U1 E1 U1 E1 4.44 f m N1
对二次侧，根据KVL：
E 2
R2 R2
II22
EjXσ22I2U2U 2
式中 R2 为二次绕组的电阻;
i1
u+– 1e+–σe+–11
i2 +–ee+–22u+–2
X2=L2 为二次绕组的感抗；N1
N2
U 2 为二次绕组的端电压。
变压器空载时: I2 0 , U2 U20 E2 4.44 f m N2
式中U20为变压器空载电压。
故有
U1 E1 N1 K U20 E2 N2