2018/10/5
(1) 铜损耗 PCu = R1I12 + R2I22 (2) 铁损耗 PFe = Ph＋Pe 6. 效率
=

P2 P1
×100%
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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 U 12 R= = = 12 I 1 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 PFe = P－PCu = (88 －48) W = 40 W
• 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 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
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第一章 （二）电力变压器的型号及主要系列
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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 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
降压
10千伏
降压
仪器
36伏
实验室
…
降压
380 / 220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
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第一章
三、变压器的阻抗变换 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：

U2 Z I2

N2 N1 N1 N2
N1 2 U 1 1 ( ) 2 Z N2 U2 K U2

U1
式中
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
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第一章
四、变压器的作用
1、变电压
2、变电流：
i1
u1 e1
Φ
N1
N2
i2
e2
Z
I1 N 2 1 I 2 N1 K
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第一章
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
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
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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
3、变阻抗：
单相变压器的是相电压； 2．额定电流 IN1和IN2：绕组长期允许的最大电流值
三相变压器的是线电压。
3．额定容量 SN ：额定条件下的输出功率
S N 单 U N1I N1 U N 2 I N 2
SN 三 3U N1I N1 3U N 2 I N 2
4．额定频率 f：50Hz
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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 变电站
220千伏
d e2 N 2 dt
空载运行：U1 → i1 → Φ → 感应 电势e1和e2 → U2 ； 略去绕组电阻和漏抗压降，则：
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U1 E1 N1 K U 2 E2 N 2
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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
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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
d e1 N 1 dt
Zb - F- 630/ 10 变压器型号： 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。
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
i2
+
u1
–
–
二次 绕组
一次 绕组
一次绕组
绕组： 二次绕组
变压器的电路
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铁心
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% 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。
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第一章
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第一章
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第一章
1.4 空载实验与短路试验
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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第一章
单相变压器测变比试验的接线图
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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。
U1 N1 / N 2 U 2 N1 2 2 ZL ( ) ZL k ZL I1 ( N 2 / N1 ) I 2 N2
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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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第一章
（二）变压器的效率特性
输出功率
输入功率
P2 P2 P1 P2 Δ PCu Δ PFe
2018/10/5 上一张 一般供电系统希望要硬特性（随 I2的变化，U2 变化不多） 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。 解： 变压器的电压比为 U1N 10 000 k= = = 43.5 U2N 230 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
U1 Z I1
由此可得
2 Z K Z
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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。 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
结论：原、副边电流与匝数成反比
2018/10/5
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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 令 K=N1/N2，称为匝比（亦称电压比），则



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第一章