中职劳动版《电机与变压器》1—3 变压器的原理课件

一、变压器的空载运行 变压器空载运行——变压器一次绕组加额定电压，二次绕组开路的工作状态。 理想空载变压器的空载运行原理图 §1—3 变压器的原理 1．理想变压器空载运行 第一章 变压器的分类、结构和原理 理想空载变压器的空载运行原理图 （1）空载电流i0 理想变压器的空载电流主要产生铁心中磁通，所以空载电流也称为空载励磁电流。 （2）电压和感应电动势的关系 第一章 变压器的分类、结构和原理 理想空载变压器的空载运行原理图 （3）感应电动势的大小 E=4．44 fNΦm U1=E1=4．44 fNΦm （4）变压比 第一章 变压器的分类、结构和原理 2． 实际变压器空载运行 实际变压器（有漏磁）空载运行图 （1）实际变压器一次绕组存在电阻r1，当一次绕组有空载电流流过时，会在该电阻上产生电压降 。 实际变压器空载运行接线图 第一章 变压器的分类、结构和原理 4 实际变压器（有漏磁）空载运行图 （2）空载电流产生的磁通分为两部分，其中大部分磁通通过铁心交链一次绕组和二次绕组，该磁通称为主磁通，它在一次绕组和二次绕组中分别感应出电动势e1和e2；另一小部分磁通只通过一次绕组周围的空间形成闭路，称为漏磁通 ，仅占主磁通的0．25%左右，它在一次侧线圈中产生漏抗电动势es1。 第一章 变压器的分类、结构和原理 5 实际变压器（有漏磁）空载运行图 （3）铁耗——铁心中的磁滞损耗和涡流损耗。 实际变压器电压方程为: 第一章 变压器的分类、结构和原理 二、变压器的负载运行 单相变压器负载运行接线图 单相变压器负载运行实验图 单相变压器负载运行图 第一章 变压器的分类、结构和原理 磁动势平衡方程： 在额定负载时，励磁电流很小，I0可以略去不计，公式可以近似写为： 1．磁动势平衡方程 变压器变比： 第一章 变压器的分类、结构和原理 2．电压方程式 一次绕组的电压方程为: 二次绕组的电压方程为: 二次绕组的端电压对外应等于次级电流在负载阻抗上的电压降，即： 第一章 变压器的分类、结构和原理 3．阻抗变换 阻抗变换公式： 变压器的阻抗变换作用 第一章 变压器的分类、结构和原理 变压器一次侧输入额定电压和二次侧负载功率因数一定时，二次侧输出电压与输出电流的关系称为变压器的外特性，也称为输出特性。 4．变压器的外特性 负载特性对U2的影响 第一章 变压器的分类、结构和原理 变压器二次侧电压随负载而变化的程度叫电压调整率，用ΔU 来表示。一般情况负载都是电感性的，所以变压器输出电压U2 是随输出电流I2 的增加而略有下降的，下降的程度与ZS1、ZS2及cosφ2 有关，通常可以表示为: 5．电压调整率 式中 U2N——变压器二次侧输出额定电压(即二次侧空载电压U02)； U2 ——变压器二次侧额定电流时的输出电压。 一般情况下照明电源电压波动不超过±5%，动力电源电压波动不超过-5%~10%。 第一章 变压器的分类、结构和原理 6．变压器的损耗和效率 （1）铁损耗PFe 基本铁耗是铁心中的磁滞损耗与涡流损耗之和。为了降低涡流损耗，一 般变压器铁心均采用0.35 mm 厚的硅钢片叠成。这样可把涡流损耗降低到基本铁耗的30%~40%。 变压器空载时的能量损耗以铁耗为主，一般情况下认为变压器的铁耗等于空载损耗。当电源电压一定时，铁耗为恒定值，与负载电流的大小和性质无关，即: 式中 PFe——铁耗； P0 ——空载损耗。 第一章 变压器的分类、结构和原理 基本铜耗与附加铜耗主要是随负载电流而产生的，因此合称负载损耗。 变压器的铜耗PCu以基本铜耗为主，基本铜耗是指一次绕组与二次绕组内电流所引起的电阻损耗。 某一负载电流I2与额定负载电流I2N之比值叫负载系数，用β表示，即 ，铜耗计算公式可写为: （2）铜损耗PCu 第一章 变压器的分类、结构和原理 变压器的输出有功功率P2与输入有功功率P1之比，称为变压器的效率η，即 η= （3）效率η 实用公式(单相、三相均可用)： 由于变压器没有旋转的部件，不像电机那样有机械损耗存在，因此变压器的效率一般都比较高，中小型电力变压器效率在95％以上，大型电力变压器效率可达99％以上。 第一章 变压器的分类、结构和原理 变压器效率曲线 第一章 变压器的分类、结构和原理 $