电力变压器课件

令 K=N1/N2，称为匝比（亦称电压比），则
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第一章
➢ Ku—变压器的电压比，也用K表示，它是变 压器最重要的参数之一。
➢ 由上式可知，变压器一、二次绕组的电压与 一、二次绕组的匝数成正比，即变压器有变 换电压的作用。
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第一章
例1 已知一变压器N1=800，N2=200，U1=220V，I2=8A， 负载为纯电阻，忽略变压器的漏磁和损耗，求变压器的副
当 U1 = U1N，cos2 不变时，U2 = f ( I2)
2-纯电阻负载；1-感性负载；3-容性负载
一般2020供/11/电17 系统希望要硬特性（随I2的变化，U2 变化不上多一张） 下一张
第一章
例3 某单相变压器的额定电压为 10 000/230 V ， 接在 10 000 V 的交流电源上向一电感性负载供电，电压 调整率为 0.03，求变压器的电压比、空载和满载时的二 次电压。
变压器等
3) 仪用互感器：电压互感器 / 电流互感器 4) 试验变压器：高压试验用 5) 调压变压器：能在一定范围内连续调节输出电压 6) 控制变压器：隔离防止触电安全，同时提供多种电压
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第一章
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单相变压器 按相数分
三相变压器
多相变压器
按制造方式
壳式(用在小容量变压器） 心式（工艺简单应用广泛）
PFe = P－PCu = (88 －48) W = 40 W
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第一章
例5 一变压器容量为 10 kV·A，铁损为 300 W， 满载时铜损为 400 W，求该变压器在满载情况下向功率 因数为 0.8 的负载供电时输入功率、输出功率及效率。
解： 变压器的电压比为
k=
U1N U2N
=
10 000 230
= 43.5
空载时的二次电压 U20 = U2N = 230 V 满载时的二次电压
U2 = U2N (1－ U% ) = 230×(1－ 0.03) = 223 V
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第一章
例4 某台供电电力变压器U1N =10000V的高 压降压后对负载供电，要求该变压器在额 定负载下的输出电压U2=380V，该变压器的 电压变化率ΔU﹪ =5﹪ ，求该变压器二次绕 组的额定电压U2N及变压比K。
边电压U2，原边电流I1，输入和输出功率。
解：变压比
K=N1/N2=800/200=4
副边电压
U2=U1/K=220/4=55V
原边电流
I1=I2/K=8/4=2A
输入功率
S1=U1I1=440V·A
输出功率
S2=U2I2=440V·A
可见当变压器的功率损耗忽略不计时，输入功率
与输出功率相等，这符合能量守恒定律。
S2 = UN2IN2 3. 输入功率
P1 = UN1IN1cos1
4. 输出功率
P2 = UN2IN2cos2
5. 变压器的损耗 P = PFe＋PCu
(1) 铜损耗
PCu = R1I12 + R2I22 (2) 铁损耗
PFe = Ph＋Pe
6. 效率
= P2
P1
×100%
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k N1 E1 U1 N2 E2 U2
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第一章
铁心
+
u1
–
一次 绕组
i1 Φ
N1
单相变压器
i2
+
u2
–
N2
二次
绕组
一次绕组 绕组： 二次绕组
变压器的电路
铁心
由硅钢片叠成 厚0.35mm 或 0.5mm
变压器的磁路
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第一章
空载电流(励磁电流)：占额定电流的2%—10%
降压
变电站 10千伏
降压
…
降压
实验室
仪器
380 / 220伏
36伏
降压
我国规定：输电线路的电压为110KV，220KV，500KV等几种
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第一章
第一节 变压器基本工作原理和结构 第二节 单相变压器的空载运行 第三节 单相变压器的负载运行 第四节 三相变压器 第五节 其它用途的变压器
空载损耗(铁心损耗PFe)：磁滞损耗和涡流损耗
不变损耗
• 磁滞损耗：磁滞现象引起铁心发热，造成的损耗； • 涡流损耗： 交变磁通在铁心中产生的感应电流(涡流)造 成的损耗。
可变损耗
铜损耗 (PCu：绕组的损耗)很小
变压器的损耗：P = PFe＋ PCu
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第一章
第三节 单相变压器的负载运行
略去绕组电阻和漏抗压降，则：
e1
N1
d dt
d
e2 N2 dt
U1 E1 N1 K U2 E2 N2
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第一章
二、变压器的应用与分类
按用途分:
1）电力变压器：电力系统传输电能的升压变压器 / 降压变压器 等。 2) 特殊变压器：给电焊机供电的电焊变压器，给炼钢炉供电的电炉
第一章
变压器不但具有电压变换和电流变换的作用 ，还具有阻抗的作用。
当变压器二次绕组接上阻抗为Z的负载后， 有：
Z
U2 I2
U N 2
N1 1
U N1
N2 2
( N1 )2 U1 N2 U2
1 K2
Z
➢ 式中
Z U1 ➢ 由此可得 I1
Z K 2Z
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第一章
可见，接在变压器二次绕组上的负载Z与不 经过变压器接在电源上的负载Z′相比减小了 1/K2倍。
变压器图形符号
变压器文字符号：T
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不同的分类，基本原理一样
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第一章
三、电力变压器的基本结构
分类： •干式变压器：空气冷却。 一般用于小容量变压器，如电 站、工厂等。在电力系统中，变压比为6000V/400V，用于 额定电压为380V的负载。 • 油浸式变压器：油冷却。 一般用于升压站和发电厂，变 压比为20KV/500KV， 20KV/6KV等。
➢ 由此可知，电力变压器铭牌上的额定电压应是400V
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第一章
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第一章
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1.4 空载实验与短路试验
第一章
1.测变比K 2.测空载电流I0与空载损耗P0 3.测励磁阻抗Zm、电阻rm和励磁电抗Xm 4.测空载功率因数
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解
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第一章
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第一章
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第一章
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五、变压器的运行特性 外特性
效率特性
（一）变压器的外特性 和 电压变化率
第一章
U% U2N U2 100% U 2N
电压变化率： • 反映电压的稳定性 • 变压器主要性能指标 • 电力变压器： U％= 2% ~ 3%
第一章
变压器
• 变压器是一种静止的，将某一等级的交流电 压和电流转换为同频率的另一等级的交流电 压和电流的设备。
• 功能： • 变电压—— 电力系统 • 变电流—— 电流互感器 • 变阻抗—— 电子电路中的阻抗匹配
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第一章
变压器应用举例
发电厂 10.5千伏
升压
输电线 220千伏
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第一章
第一节 变压器基本工作原理和结构
一、变压器的基本工作原理
单相变压器原理图
一个铁心：提供磁通的闭合路径。 两个绕组：1次侧绕组N1；2次侧绕组N2。
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第一章
第一节 变压器基本工作原理和结构
一、变压器的基本工作原理
空载运行：U1 → i1 → Φ → 感应 电势e1和e2 → U2 ；
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第一章
例4 一铁心线圈，加上 12 V 直流电压时，电流为1A；加 上 110 V 交流电压时，电流为 2 A，消耗的功率为 88 W。 求后一种情况下线圈的铜损耗、铁损耗。
解: 由直流电压和电流求得线圈的电阻为
R
=
U I
=
12 1
= 12
由交流电流求得线圈的铜损耗为
PCu = RI2 = 12×22 = 48 W 由有功功率和铜损耗求得线圈的铁损耗为
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第一章
单相变压器测变比试验的接线图
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第一章
单相变压器空载试验的实验接线图
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第一章
1.测铜损Pcu 2.测短路电压Uk 3.测短路阻抗Zk、电阻rk和短路电抗Xk
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第一章
单相变压器短路试验的接线图
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（二）变压器的效率特性
[解] k =
Re RL
=
800 8
=
10
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第一章
例3 某晶体管收音机输出电路的输出阻抗 为Z′=392Ω，接入的扬声器阻抗为Z=8 Ω， 现加接一个输出变压器使两者实现阻抗匹 配，试求该变压器的电压比K；若该变压器 一 匝次数N绕2组为的多匝少数？N1=560匝，则二次绕组的
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第一章
四、变压器的作用
1、变电压
i1 Φ
2、变电流：
u1 e1
N1 N2
I1 N2 1 I2 N1 K
i2
e2 Z
结论：原、副边电流与匝数成反比
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第一章
若一次、二次绕组的电压、电动势的瞬时值均按正弦 规律变化，则有
不计铁心损失，根据能量守恒原理可得 由此得出一次、二次绕组电压和电流有效值的关系
2020/11/17
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1. 铁心（硅钢片） 2. 绕组（铜线或铝
线） 3. 绝缘套管（引出
装置） 4. 油箱及附件
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第一章
油 浸 式 电 力 变 压 器
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第一章
四、电力变压器的额定值与主要系列
（一）电力变压器的额定值 1．额定电压 UN1和UN2 ：绕组正常工作时的电压值 2．额定电流 IN1和IN2：绕组长单 三期相 相变 变允压 压许器 器的的 的最是 是大相线电电电压压流；。值 3．额定容量 SN ：额定条件下的输出功率
3、变阻抗：
应用：阻抗匹配
在电子电路中，为了提高信号的传输功率和效率，常用变 压器将负载阻抗变换为适当的数值，以取得最大的传输功 率和效率，这种做法称为阻抗匹配。
ZL
U1 I1
N1 / N2 U 2 (N2 / N1)I2
(
N1 N2
)2
ZL
k2 ZL
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三、变压器的阻抗变换
1. 结构：干式的，可移动组合式的 2. 额定容量：300*2000V·A=600 KV·A 3. 额定电压：10KV 4. 型号： Zb- F- 630 / 10 5. 分为三相U，V，W，加零线给居民用电
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第一章
第二节 单相变压器的空载运行
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I2 = 0 U2 = U20 = E2 U1≈E1
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第一章
习题1 低压照明变压器一次绕组的匝数 N1=880匝，一次绕组的U1=220V，现要求 二次绕组输出电压U2=36V，试求二次绕组 的匝数N2及电压比Ku。
习题2 若上题中的变压器电流流过二次绕
组的电流I2=1.7A，试求一次绕组中的电
流I1。
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第一章
三相 设计序号
高压边额定电压10kv 额定容量1000kv·A
高压边额定电压10kv 额定容量500kv·A
变压器型号：Zb - F- 630/ 10
组合式
冷却方式
高压边额定电压10kv 额定容量630kv·A
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第一章
变压器的选用举例：
• 一小区有300户居民，进小区的额定电压 为10KV，请选择合适的变压器。
输出功率
输入功率
P2 P1
P2 P2 Δ PCu Δ PFe
第一章
• cos2 不变时，效率 = f ( I2)；
• 电力变压器，最大效率出现在
I2=（0.5—0.7） I2N
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第一章
小结：单相变压器的功率关系
1. 一次绕组的视在功率
S1 = UN1IN1 2. 二次绕组的视在功率
SN单 U N1IN1 U N2IN 2
SN三 3UN1IN1 3UN2IN2
4．额定频率 f：50Hz
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（二）电力变压器的型号及主要系列
第一章
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第一章
变压器型号：SL 1000/10
三相 铝线
变压器型号：S9 – 500 / 10
在电子电路中，在音响设备与扬声器之间 加接一个变压器（称为输出变压器、线间 变压器）来达到阻抗匹配的目的。
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第一章
变电压 U1 E1 N1 K U 2 E2 N2
变电流
I1 N 2 1
I2
N1
K
变阻抗 RL K 2 RL
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第一章
例2 一只电阻为 8 的扬声器 (喇叭)，需要把电阻提高 到 800 才可以接入半导体收音机的输出端，问应该利用 电压比为多大的变压器才能实现这一阻抗匹配。