变压器学习

使用注意：
1、电压互感器的铁心和低压绕组的一端必须接地。若不接地，万一高、低压绕组之间 绝缘损坏，则低压侧出现高电压；
2、低压侧不能短路，因为短路电流大会烧坏绕组，因此应该串熔断器； 3、电压互感器使用时，二次侧并联阻抗不得太小，否则影响测量精度。
2）电流互感器：用于将大电流（5A以上）变换为小电流。 原绕组线径较粗，匝数少，与被测电路负载串联；副绕组线径较细，匝数多
解：k N1 600 20 N2 30
Z1 k 2 ZL 202 16 6400
改接成 ZL 4扬声器后
k
'2
6400 4
1600，则k
'
40
所以：N2
N1
k'
600 40
15匝
例4：
一交流信号源的电动势E=20V，内阻R0＝180Ω，现有一个电 阻RL为5Ω的负载，（1）如果将RL直接与信号源连接，试求信 号源输出功率（负载获得的功率）。（2）如果通过变压器实现 阻抗匹配（即R′L=R0 ），试求信号源输出的功率及变压器的匝 数比。
解：
I1
N2 N1
I2
KiI2
100 5
2.5
50 A
U1
N1 N2
U2
KuU 2
10 000 90 100
9000V
即被测电路的电流为50A，电压为9000 V。
总量程扩大了：kiki=20100=2000
钳形电流表
3．电焊变压器
特点：
电焊变压器实质是一台特殊的降压变压器。电弧焊是靠电弧放电的热量来 熔化金属的。
～
u1
u2
U1 N1 k I1 N 2 1
U2 N2
I 2 N1 k
自耦变压器的电路图符号
使用自耦变压器应注意：
1、不要把输入、输出端接错。即不能将电源接在输出端。 *2、若电源的输入端有3个接头。它可用于220V和110V的供电线路，若接错 会把调压器烧坏。 3、接通电源前，应将滑动触点旋至零位，然后接通电源，逐渐转动手柄， 将电压调至所需的数值。 4、自耦变压器原边电压与地，若接反则输出端电压为0时也会带有220V的电 压，造成事故。
(2)P
IFra Baidu bibliotek
2 RL'
(
R0
U RL'
)2 RL'
( 100 )2 800 800
800
3.125W
K N1 R0 800 10
N2
RL
8
1、有一台变压器，一次绕组电压U1=3000V，二次绕组电压 U2=220V。如果负载是一台220V，25KW的电阻炉，试求变 压器一、二次绕组的电流各为多少？
2、铁心和二次绕组的一端必须接地。
3、二次绕组回路串联的电压表的电流线圈阻抗值不得超过允许值，以免降低 测量精度。
例6：
用变流比为100/5的电流互感器、变压比为10000V/100 V的电压 互感器，扩大测量仪表的量程。其电流表读数为2.5 A，电压表 读数为90 V，试求被测电路的电流、电压各为多少？则接在电压 互感器、电流互感器二次测功率表的量程扩大了多少倍？
ZL
U2 ； I2
Z1
U1 I1
把变压比和变流比公式代入可得：
Z1
U1 I1
kU 2 I2
k
k2
U2 I2
k2
ZL
变压器的阻抗变换作用常用于 电子电路中(阻抗匹配)。
例3：
已知某收音机内阻为100 Ω， 输出变压器的原边匝数为50, 副边原接有4 Ω扬声器，为达 到阻抗匹配，求N2应为多少？
焊接电流粗调是靠变换二次绕组接线板上的连接片实现的--改变二次绕组 的匝数;焊接电流的细调节是通过调整动铁心的位置--改变漏抗实现。
任务3 三相变压器(transformer )的学习
电力变压器
油浸式电力变压器
变压器工作时绕组和铁 心都要发热。小容量的 变压器可以采用空气自 冷方式，即通过绕组和 铁心直接将热量散失到 周围的空气中去，大容 量的变压器则需采用专 门的冷却措施，常用的 是将绕组和铁心放在盛 满变压器油的油箱中去， 热量通过油箱散失到周 围的空气中，油箱的外 壁装有散热片或油管， 这种方式称为油浸自冷 式。
解： U1 N1 U2 N2
N2
U2 U1
N1
36 220
1210
198匝
K N1 1210 6.1 N2 198
（2）电流变换作用
Φ
i1 A X u1
N1N2
i2 S a
u2
x
|ZL|
变压器的一次侧接电源，二次侧与负载接通，这种运行状态称为负载运行。
变压器两端视在功率不变，因此：
S1 S2 所以 U1I1 U 2 I 2
解：（1） 36V/60W， 5个
（2）
（3）灯泡点亮时，变压器二次绕组电流
I2
5 P U2
5 60 36
8.33A
则一次绕组电流
I1
I2
N2 N1
8.33 135 1.36A 825
（3）变压器的阻抗变换作用
Φ
i2 S
i1
u1
N1N2
a
u2
ZL
x
变压器的副边所接负载为ZL，反映到 原边的输入阻抗为Z1，为：
1. 变压器的基本结构
原 线圈
由硅钢 片叠压 而成
副 线圈
接 电源
由铜或铝 导线绕成
接 负载
变压器图 形符号
变压器二
次侧绕组
变压器一 次侧绕组
（原线圈
闭 合铁 芯
（副线圈 ）
Tr
）
铁心
磁路/绕组的支撑骨架
绕组(线圈) 电路
变压器是一种能变换电压、变换电流、变换阻抗的“静止”电气设备 。变压器在传递电能的过程中频率不变。
任务1 单相变压器的学习
任务2 特殊变压器的应用 （自耦/电流互感器/电压互感器/电焊变压器）
任务3 三相变压器的学习
任务1 单相(single-phase)变压器(transformer )的学习 一、变压器的用途
1、变电压
升压变压器
降压变压器
2、变电流
3、变阻抗
4、变相位 5、电气隔离
二、变压器(transformer)的基本结构和工作原理
2．变压器的工作原理 P70
（1）电压变换作用
Φ
变压器原、副边电压 与感应电压的关系为：
i0 u1 e1
+
N1N2
S
a u20
x
x
|ZL|
U1 E1 4.44 fN1m U2 E2 4.44 fN2m
变压器原、副边电压
变压器的一次侧接电源，二次侧开路(空载) 与感应电压的关系为：
变压器空载时原边有电流 i0(很小)，在 铁心磁路中产生 磁通φ，当φ穿过两线
I1 U2 N2 1 I2 U1 N1 k
P72
其中1/k 称为变压器的变流比。
例2：
现有三种规格的白织灯：36V/500W，36V/60W， 220V/60W，另有一台额定容量SN=300V.A、电压为 220V／ 36 V的变压器，问（1）上述三种白织灯中，哪种可以接在该 变压器的二次侧使用？最多能接这种规格的白织灯几个？ （2）此变压器一次绕组的匝数是825匝，求二次绕组的匝数 是多少（？3）二次侧灯泡点亮时，变压器一次、二次绕组中的电 流各为多少？
任务2 特殊变压器(transformer )的应用
单相自耦调压器
各型自耦调压器
任务2 特殊变压器(transformer )的应用
1、自耦变压器 P97
特点：副绕组是原绕组的一部分，原、副压绕组不但有磁的
联系，也有电的联系。
u1
u2
自耦变压器的工作原理和普通双 绕组变压器一样，因此变比相同
自耦变压器也称为自耦调压器 ，它的最大特点就是可以通过 转动手柄来获得副边所需要的 各种电压。
2．仪用互感器 P99
专门用于测量的变压器。
1）电压互感器：用于将高电压（1000V以上）变换成低电压（
二次侧额定电压100V）。 电压互感器的一次绕组匝数很多，并联于待测电路两端；二次绕组匝 数较少。
L1 L2
· N1
电压互感器二次侧表头额定值为 标准值100V。
N2
·
V
U1 U2
N1 N2
ku
油浸式电力变压器的外形结构图
变压器 的铭牌
三相变压器的铭牌 P65
1. 型号
2． 额定容量SN 单相变压器 三相变压器
SN
U2NI2N 1000
kV • A
SN
3U 2N I2N kV • A 1000
例7：
一台三相变压器额定容量SN=180 kV.A，一、二次绕组的额 定电压U1N/U2N=6000/380 V，求一、二次绕组的额定电流I1N、I2N 各为多大？一组负载为380V、100 kW、功率因数为0.75的感性 负载，另一组负载为380V、 100 kW、 功率因数为0.5的感性负 载，问那一组负载可以正常接入电路？
解：（1）
（2）
例5：
设交流信号源电压U=100V，内阻R0=800Ω，负载RL=8Ω。 （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？
解：
(1)P
I
2 RL
U ( R0
RL
)2
RL
( 100 )2 800 8
8
0.123W
动铁心装在固定铁心中间的螺杆上，螺杆 转动时，活动铁心就沿着螺杆在固定铁心 中间移动从而改变变压器的漏抗。当铁心 处于全部推进位置时，漏磁通增多，输出 电压随输出电流的增大下降较快；当铁心处 磁分路电焊变压器铁心及绕组图 于全部抽出位置时，漏磁通减少，输出电 压随输出电流的增大而下降较慢，调节铁 心的位置可获得满意的外特性曲线。
2、把电阻R=8的扬声器接于输出变压器的二次侧，设变压器 的一次绕组N1=500匝，二次绕组N2=100匝。（1）试求扬声器折 合到一次侧的等效电阻。（2）如果变压器的一次侧接上电动势 E=10V、内阻R0=250的信号源，求输出到扬声器上的功率。 （3）若不经过变压器，直接把扬声器接到E=10V、内阻 R0=250的信号源，求输出到扬声器上的功率。
L1 L2
·N1
电流互感器二次侧表 头额定值为标准值5A
N2
·
V
ki
I1 I2
使用注意：
1、副绕组电路不允许开路。
a、二次绕组开路时，互感器处于空载运行状态，此时一次绕组中流过的被测电流 全部为励磁电流，使铁心中的磁通急剧增大，造成铁心过热，烧坏绕组。
b、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。所以在电 流互感器工作时，检修或拆装电流表或功率表的电流线圈，应先将二次绕组短路。
U1 E1 4.44 fN1m N1 k U 2 E2 4.44fN 2m N2
圈时，分别感应电压
E1 4.44 fN1m E2 4.44 fN2m
k 称为变压器的变比。P71
（a）当 K＞1，即 N1＞N2时，U2＜U1，变压器起降低电源电压的作用； （b）当K＜1，即N1＜N2时，U2＞U1，变压器起升高电源电压的作用；
1）电焊变压器在空载时，应有一定的空载电压，通常U0=60～75V，最
高不宜超过85V；
2）负载时电压降至30V，短路时即焊条碰上工件时的电流ISC也不应过大
； 3）为了满足不同焊接要求，焊接电流应在较大范围内进行调节。
电焊变压器的外特性曲线
外特性：左图所示为电焊变压器的外特
性曲线，其中U0为空载电压，ISC为短路 电流，IN、UN为曲线上任意一点的焊接电 流与电压。从图中可以看出， 电压随电
解：一次绕组的电流是 二次绕组的电流是
I1N I2N
SN
180103
17.3(A)
3U1N 36000
SN
180103
272(A)
3U2N 3380
3． 额定电压U1N和U2N 额定电压U1N是指变压器在额定运行情况下， 加在一次绕 组上的正常工作电压。它是根据变压器绝缘等级和允许温 升等条件规定的。额定电压U2N是指在一次绕组上加额定电 压后，二次绕组空载时的电压值。
变压器
课题一 变压器(transformer )
各种变压器的图片
变压器图片--小型变压器（单相single-phase）
变压器图片--电力变压器（多为三相three-phase ）
教学目的：各种变压器的结构、原理、计算、用途 能力要求：
1）能计算变压器的各种参数 2）能根据负载要求选择电力变压器 3）能根据负载要求选择特殊变压器 知识要求： 1）了解各种变压器的结构 2）熟悉各种变压器的工作原理 3）掌握各种变压器的基本计算
流的增大而急剧下降，即有陡降的外特性
。
结构：
为了满足上述条件，电焊变压器必须具有较大的漏抗， 而且可以进行调 节。
U2 E2 I2 (r2 jX 2 )
（a）磁分路
（b）串联可变电抗器
变压器有三只铁心柱，两边是主铁心，中 间是动铁心。变压器的一次绕组绕在一个 主铁心柱上，二次绕组的一部分绕在一次 绕组的外层，一部分绕在另一铁心柱上。
（c）当K＝1、即N1＝N2时，U2＝U1，变压器起着隔离电源的作用。
隔离变压器的作用是实现工作回路和一次侧电气回路电器上的隔离，就是把接地
的电网转换为范围很小的不接地电网，减弱了电击的危险性 。
例1：
低压照明变压器一次绕组匝数N1=1210匝，一次绕组电压 U1=220V，现要求二次绕组输出电压U2=36V，求二次绕组匝数N2 及变比K。