电机与电气控制—变压器
五、变压器的阻抗变换作用
+
I 1
I 2
Z
I 1
U 1
– 由图可知：
U 2
–
+
U 1
–
+
Z
U1 U2 Z Z I1 I2 U 1 KU 2 2 U2 2 Z K K Z 结论： 变压器一次 I2 I1 I2 侧的等效阻抗模， K
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三、 变压器的空载运行
4、空载电流和空载损耗
空载电流
作用与组成
产生主磁通

无功分量Iq ：不消耗功率

补偿变压器的空载损耗

有功分量Id ：消耗功率
即： I0 Iq Id 性质和大小 空载电流一般只占额定电流的（2～10）％，而 Id<10％I0，因此I0≈Iq，所以空载电流I0主要用来建 立主磁通，称作励磁电流。
U 1
X
E 2
E 1σ
E 2
ZL
x
R1I 1 E
1
1、电磁关系
U 1 I 1
1
NI F 1 1 1 N I F 2 2 2
U 2
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I 2
NI F 0 1 0
0 2
E 1
E 2
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三、 变压器的空载运行
4、空载电流和空载损耗
空载损耗
变压器空载时没有输出功率，一次绕组从电源 中吸取了少量的电功率p0，都消耗在其内部，称为 空载损耗。
它用来补偿铁心中的铁损耗pFe和极少量的绕 组铜损耗pCu。由于I0和线圈电阻r1很小，因而空载 损耗可近似等于铁损耗。 故可认为变压器的空载损耗就是变压器的铁心损耗。
心式和壳式，电力变压器主要用心式
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一、结构
1、铁心-心式 2、铁心-壳式
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一、结构
壳式
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心式
一、结构
主要部件：铁心和套在铁心上的绕组。 特点：两绕组只有磁耦合没电联系。 2、绕组 （1）作用：变压器的电路部分 （2）材料：一般用绝缘铜线或铝线（扁线或圆线） 绕制而成，也称线圈。 （3）分类：
N2 1 大小关系： I1 I2 = N1 = k 相位关系： I1与 I2 相位相反。
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四、 变压器的负载运行
3、变流 大小关系：
I1 N2 1 I2 = N1 = k
相位关系： I1与 I2 相位相反。 结论： 1、一二次绕组的电流大小与匝数成反比。 2、改变匝数比，就能改变输出电流。
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例 2：
解：（1） 36V/60W， 5个
（ 2） （3）灯泡点亮时，变压器二次绕组电流
P 60 I2 5 5 8.33A U2 36 则一次绕组电流
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N2 135 I1 I 2 8.33 1.36A N1 825
例 3：
例 ： 设 交 流 信 号 源 电 压 U 100 V ， 内 阻 Ro 800 Ω ，负载 RL 8 Ω 。 （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？
d 0 e1 N1 dt -N1 m cost N1 m sin(t 900 ) 2fN1 m sin(t 90 )
0
相量:
j 4.44 fN E 1 1 m
结论：当主磁通按正弦规律变化时， 所产生的一次主电动势也按正弦规 律变化，相位上滞后主磁通 。 900
E1m sin(t 900 )
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三、 变压器的空载运行
2、感应电势—主磁通的感应电势 同理：
有效值：
d 0 e2 N 2 dt 2fN 2 m sin(t 900 ) E2 m sin(t 90 )
0
E2 m E2 2 4.44 fN 2 m
E 2 RI
2 2
四、 变压器的负载运行
2、磁势平衡方程 根据恒磁通原理，由空载到负载运行，主磁通 基本不变，因此有磁势平衡方程： 即： 3、变流
F F F 1 2 0 N I N I N1 I 1 2 2 1 0
N2 I1 =－ I N1 2
N I 0 忽略I0，则 N1 I 1 2 2
变压器的运行与应用
案例一：市电如何给24V小灯泡供电？
我们国家民用统一供电均为220V，那么如何使 额定电压不是220V的电器设备正常工作呢？
变压器就能如何传输的？
升 压 110 kV、220 kV 变 远距离输电 电能 10 kV 压 330 kV、500kV 器 电机与电气控制—变压器
相量:
j 4.44 fN E 2 2 m
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三、 变压器的空载运行
3、变比 空载时，I2=0
一、二次绕组电压方程 一次绕组：
E E I R U 1 1 1 0 1
因此：
U1 E1

二次绕组： U 2 E2
因此：
U 2 E2
感应原理工作，将一种电压 等级的交流电能变换成同频 率的另一种电压等级的交流 电能的静止的电机。
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概 述 二、变压器的功能
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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概 述 三、变压器的分类
电力变压器 按用途分 仪用变压器 整流变压器 按相数分 电压互感器 电流互感器 、 按冷却方式： 干式 油浸式
U1 Z I1
Z K Z
2
变压器的阻抗变换作用常用于电子电 路中，解决电路的阻抗匹配问题。
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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。
解： U1 N1
U2
三相变压器 单相变压器
双绕组变压器 自耦变压器、 三绕组变压器、
按结构分
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变压器的结构和工作原理
变压器的认识
★1.单相变压器的结构
★2.变压器的基本工作原理
★3.变压器的空载运行
★4.变压器的负载运行
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一、结构
主要部件：铁心和套在铁心上的绕组。
U1
u1
接电源
Z K Z
2
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为二次侧所带负载 的阻抗模的K 2 倍。
五、变压器的阻抗变换作用
+
I 1
I 2
Z
I 1
U 1
– 由图可知：
U 2
–
+
U 1
–
+
Z
U2 Z I2 U 1 KU 2 2 U2 2 Z K K Z I2 I1 I2 K
U2
接负载
u2
特点：两绕组只有磁耦合没电联系。
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一、结构
主要部件：铁心和套在铁心上的绕组。 特 点：两绕组只有磁耦合没电联系。
1、铁心 （1）作用：
既是磁路，也是套装绕组的骨架，由铁心 柱（套有绕组）和铁轭（形成闭合磁路）
（2）材料：
由0.35～0.5mm厚硅钢片叠成
（3）分类：
u1 Φ 1σ
e1
e2
e1σ
作用上 主：起传递能量的作用， 漏：起漏抗压降作用。
性质上 Φ0与I0成非线性关系， Φ1σ与I0成线性关系；
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三、 变压器的空载运行
2、感应电势—主磁通的感应电势 设 0 = m sinωt，则
有效值：
E1m E1 2 2fN1 m 2 4.44 fN1 m
N2
U2 36 N2 N1 1210 198 匝 U1 220
N1 1210 K 6.1 N 2 198
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例 2：
现有三种规格的白炽灯：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）上述三种白炽灯中，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炽灯几个？ （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？
分析： 最大功率输出的条件：
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R0 RL
例 3：
例 ： 设 交 流 信 号 源 电 压 U 100 V ， 内 阻 Ro 800 Ω ，负载 RL 8 Ω 。 （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？
二、单相变压器的基本工作原理
主要部件：铁心和绕组。 特点：两绕组只有磁耦合没电联系。
U1
1、一次侧绕组通交 流电。
u1
ZL
i1
e1
i2
e2 u 2
2、产生交变的磁场。
u1
U2
u2
一次绕组
二次绕组
e1 N1 U 1 e2 N 2 U 2
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3、由电磁感应定律 可知，交变磁通在一 次、二次绕组中都会 产生交变感应电动势。 4、二次绕组向外电 路供电。
一次绕组 二次绕组
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