电工学 变压器

N1
d
dt
N1
d dt
(ms
in
t)
N1 mcos t E1msin( t 90)
有效值:
E1
E1m 2
2fN 1 m
2
E1 4.44 fm N1
同 理： e2 E2msin(t 90) E2 4.44 fm N2
U1 E1 N1 K U20 E2 N2
K为变比 （匝比）
结论：改变匝数比，就能改变输出电压。
降压
降压
理想变压器：
如果在能量转化的过程中能量损失很小，能够略 去原、副线圈的电阻，以及各种电磁能量损失，这 样的变压器称之为理想变压器。是物理学中的一种 理想化模型。
理想变压器特点： （1）变压器铁芯内无漏磁。（2）原、副线圈不计内
阻。 （无铜损、铁损、磁损）
1、电压变换（设加正弦交流电压）
e1
结论：接入变压器以后，信号源输出电流减小，而 负载获得的输出功率大大提高。
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。
4.1.4变压器铭牌数据和主要系列
每台变压器都有一铭牌，上面标注着型号、额定值及其 它数据，便于用户了解变压器的运行性能。
电力变压器
产品型号 SL7－315/10 产品编号
35kV
某实验楼树形供电线路示意图
10kV
1 # 干线 教学区
配电柜去教学楼
配电变压器 1 # 主配 电柜
配电柜
2 # 干线 生活区
配电柜去宿舍 食堂
3 # 干线 实验区 配电柜
11层配电箱 分支线
2层配电箱 分支线
1层配电箱 分支线
……
X房间 X房间 实验楼总 配电箱 配电箱 配电箱
去报告厅
实验楼
原线圈产 生感应电
动势
在铁芯中 产生变化 的磁通量
在铁芯中 产生变化 的磁通量
副线圈产 生感应电
动势
副线圈 有交流 电
变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了： 电能 → 磁场能 → 电能 (U1、I1) (变化的磁场) ( U2、I2)
问：若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压U2?
根据电磁感应定律则有：
小型变压器铁芯截面为矩形或方形，大型变压器铁芯截 面为阶梯形，这是为了充分利用空间。
铁芯
小型变压器铁芯截面为矩形或方形，大型变压器铁芯截 面为阶梯形，这是为了充分利用空间。
硅 钢 片 叠 法
绕组
是变压器的电路部分， 采用铜线或铝线绕制而成， 原、副绕组同心套在铁芯柱 上。
为便于绝缘，一般低压绕 组在里，高压绕组在外，但 大容量的低压大电流变压 器，考虑到引出线工艺困 难，往往把低压绕组套在高 压绕组的外面。
e1
N1
d
dt
e2
N2
d
dt
E1 N1 k E2 N2
式中k为变压器变比。
若忽略绕组内阻和漏磁通，原、副绕组端电压近似为：
U1 U2
E1 E2
U1 E1 N1 k U2 E2 N2
发电厂 1.05万伏
升压
输电线 22万伏
降压
变电站 1万伏
降压
…
实验室
仪器
380 / 220伏
36伏
变压器的额定容量、额定电压、额定电 流之间的关系为： 单相变压器
三相干式变压器
3. 变压器的工作原理
1、示意图 铁芯
原 ∽U 线
1圈
n1 n2
副 线U 圈2
(1)闭合铁芯 (绝缘硅钢片叠合而成)
(2)原线圈(初级线圈) 其匝数用n1表示与交变电源相连
(3)副线圈(次级线圈) 其匝数用n2表示与负载相 连
2、符号
问题：变压器副线 圈和原线圈电路是 否相通？
原线圈 接交流 电
变压器冷却方式划
分
接触调压器 电源变压器
2. 变压器的结构
变压器的主要结构：铁心和绕组。 铁心是变压器的磁路部分； 绕组是变压器的电路部分。
铁芯 是变压器的磁路部分，由铁芯柱（柱上套装绕组）、铁
轭（连接铁芯以形成闭合磁路）组成，为了减小涡流和磁滞损 耗，提高磁路的导磁性，铁芯采用0.35mm~0.5mm厚的硅钢 片涂绝缘漆后交错叠成。
源加在原绕组上的额定电压；副边额定电压
U2N是指原边加额定电压副边空载时副绕组的 端电压，单位有：伏（V）或千伏（kV）。
额定电流I1N/I2N 均指线值电流。原、副边额定电流是指
在额定容量和额定电压时所长期允许通过的 电流，单位有：安（A） 额定频率fN
指工业用电频率，我国规定为50Hz。
各量之间关系
证值，是额定视在功率，单位：伏安（V•A） 或千伏安（kV•A）或兆伏安（MV•A）。
一般容量在630kVA以下的为小型电力变 压器；800~6300kVA的为中型电力变压器； 8000~63000kVA为大型电力变压器； 90000kVA及以上的为特大型电力变压器。
额定电压U1N/U2N 均指线值电压。原边额定电压U1N是指电
第五章 变压器与三相异步电动机
§5-1 变压器
1. 变压器的作用
发电厂的升压 变压器
居民区的降压 变压器
10kV
220kV
~
水力 升压 发电厂 变电所
220kV
10kV 至 用 户
35kV
35kV
输电线路 升压变电所 10kV
10kV 配 电 所
地区枢纽所
220kV 负荷 变电所
~
火力 发电厂
为保证供电 的可靠性和安 全连续性，电 力系统将各地 区、各种类型 的发电机变压 器、输电线、 配电和用电设 备等连成一个 环形整体。
额定容量 315kV·A 使用条件 户外式
额定电压 10000/400V 冷却条件 ONAN
额定电流 18.2/454.7A 短路电压 4%
额定频率 50 Hz
器身吊重 765kg
相 数 三相
油 重 380kg
联接组别 Y yno
总 重 1525kg
制造厂
生产日期
电力变压器铭牌示意图
额定容量SN 它是变压器额定工作条件下输出能力的保
2 电流变换
U1 = U2
I1N 1 I 2N 2
I1 I2
N2 N1
1
K
结论：一次、二次侧电流与匝数成反比。
阻抗变换
I1
+
U1
–
由图可知：
R'
U1 I1
I2
+Leabharlann Baidu
Z U2
–
R
U2 I2
n2
U2 I2
n2 R
I1
+
U1 Z
–
R'
U1 I1
R' n2 R
结论： 变压器一次侧的等效阻抗，为二次侧所带负载的阻抗的n 2 倍。
变压器是一种静止的电气设备， 根据电磁感应原
理，将一种形态（电压、电流、相数）的交流电 能， 转换成另一种形态的交流电能。
按用途
电力变压器（升压、降压、
配电）
特种变压器（电炉、整
流） 仪用互感器（电压、电流
互感器、脉冲变压器，阻
抗匹配变压器）
也可按线圈数目、
实验用变压器（高压、调压）铁心结构、相数或