第1章 变压器 (课件）-《电机与电气控制技术》同步教学（高教版）

第1章 变压器 内容提要 本章首先介绍变压器的基本工作原理和变压器的分类，然后分析了变压器空载运行和负载运行时的电压、电流关系以及单相变压器的结构。重点介绍和研究三相电力变压器的结构特点、工作原理、运行特性及具体应用。此外，还对一些其他用途变压器的基本结构、基本工作原理及应用做了简要的介绍。 第一节 变压器的工作原理及分类1 变压器是一种常用的电气设备，通过电磁感应作用将一定数值的交流电压、转换成同频率的另一数值的交流电压。主要用在电力系统中，在其他许多领域中也被广泛使用。 变压器通常按用途来进行分类，可分电力变压器、特种变压器、仪用互感器、控制变压器及其他用途变压器等。 第一节 变压器的工作原理及分类2 图1-1是单相变压器变压器的工作原理图。该单相变压器由一个闭合的铁心和套在其上的两个绕组构成。这两个绕组彼此绝缘，同心套在一个铁心柱上，但是为了分析问题的方便，我们将这两个绕组画在铁心柱两侧上，其中，与电源连接的绕组称为一次绕组，也称原绕组，与负载连接的绕组称为二次绕组，也称副绕组。我们在表示一次绕组电磁量的符号右下角加标号“1”，在表示二次绕组电磁量的符号右下角加标号“2”，以便于区别。例如U1、E1、I1 分别表示一次绕组的电压、感应电动势、电流；U2、E2、I2 分别表示二次绕组的电压、感应电动势、电流。 图1-1 变压器 工作原理示意图 第二节　单相变压器的运行原理1 一、变压器的空载运行 将一次绕组的两个出线端与单相交流电源连接，绕组中便流过交流电流，该电流在铁心中生成与电源频率相同的交变磁通，其最大值为m ，此交变磁通同时交链一次、二次绕组。根据电磁感应原理，一次、二次绕组中将分别感应出交变电动势E1和E2 E1=4.44fN1m E2=4.44fN2m 式中N1及N2为一、二次绕组匝数，f为交流电频率。 第二节　单相变压器的运行原理 2 　　如果单相变压器二次绕组的两个出线端不与负载连接称为变压器的 空载运行。 　　如果忽略变压器一次绕组的阻抗，则U1 = E1。 　　在空载时，由于二次绕组开路，故U2 = E2 ，因此有 　　U1 = E1=4.44fN1m 　　U2 =E2=4.44fN2m 由此可得 式中K称为变压器的变比。 第二节　单相变压器的运行原理 3 二、变压器的负载运行 　　变压器一次绕组接额定电压，二次绕组接负载的运行状态称负载运行，如右图所示。二次绕组中有电流I2，一次绕组中电流变为I1，可近似认为变压器输入功率与输出功率相等，即 U1 I1 = U 2I2 则 　　可见变压器一次绕组及二次绕组中的电流与一次、二次绕组的匝数成反比，即变压器也有变换电流的作用。 第三节　单相变压器的基本结构1 一、铁心 　　铁心构成变压器磁路系统及作为变压器支架。要求铁心的导磁性能好，磁滞损耗及涡流损耗小，目前铁心用0.30mm厚冷轧硅钢片制作。分叠片式和卷制式两种。按铁心结构不同可分心式变压器、壳式变压器和C型变压器。如图1-9所示。 第三节　单相变压器的基本结构2 　　心式变压器铁心用囗形或斜囗形硅钢片交叉叠成，壳式变压器铁心用E形或F形硅钢片交叉叠成，为了减小铁心的磁阻及铁损耗，要求铁心叠缝处的空气隙越小越好。 　　卷制式铁心用裁成一定宽度的冷轧硅钢带卷制而成。它制作工艺简单，损耗小，应用越来越广。 第三节　单相变压器的基本结构3 二、绕组 　　变压器线圈通称绕组，是变压器的电路部分，小变压器一般用具有绝缘的漆包圆铜线绕成。接高压电网的称高压绕组，接低压部分的称低压绕组。小变压器的绕组一般采用将高压绕组和低压绕组同心套装在铁心柱上的同心式绕组。如图1-11所示。 第四节 三相电力变压器1 　　三相电力变压器是用来改变三相交流电压的变压器，是输电和配电系统中的重要电气设备，也是整个电力系统中容量最大、最重要的电气设备。 　　一、三相油浸式电力变压器的