考点19 变压器《电工技术基础与技能》山东省（春季高考）机械类 知识点讲解

山东省（春季高考）机械类电工复习讲义 第三章 三相正弦交流电源 【考纲要求】 1.理解变压器的结构、组成、工作原理。 2.了解变压器变压比、变流比的计算方法。 第十八节 变压器 【知识精讲】 1、 变压器的基本结构 1. 定义 变压器是利用电磁感应(互感)原理工作的静止电磁装置，可将某一电压数值的交流电转换成同频率的另一电压数值的交流电。变压器可分为单相、三相和特殊变压器。 2. 单相变压器的结构 (1)铁芯：变压器的磁路部分，由0.35mm厚、相互绝缘(用于减小涡流消耗)的硅钢片(用于减小磁滞消耗)冲制叠压而成，具有束缚磁感线的作用。铁芯一般分为芯式和壳式两种，芯式变压器在两侧铁芯柱上安置绕组，壳式变压器在中间铁芯柱上安置绕组。 (2)绕组：变压器的电路部分，由漆包线或绝缘的扁铜线绕制而成，套在铁芯上，变压器一般由两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组称为一次绕组(原绕组),接负载的绕组称为二次绕组(副绕组)。 (3)变压器在工作时铁芯、绕组都会发热，小容量变压器采用自冷式，大中容量变压器采用油冷。 2、 变压器的工作原理 1. 变压器的工作原理(电磁感应原理) (1)交变磁通Φm同时通过一、二次绕组，分别产生自感和互感电动势E₁和E₂,大小与匝数成正比，即：E₁=4.44fN₁Φm,E₂=4.44fN₂Φm。(Φm表示铁芯中磁通的最大值) (2)在二次绕组的输出端形成电压U₂,接上负载后，产生二次电流I₂,向负载供电，实现电能的传递。 2. 变压器的变电压过程 (1)定义：指变压器一次电动势E₁与二次电动势E₂之比，用K表示。 (2)公式：由于实际铁芯与绕组中电阻和漏磁通很小，可忽略不计，电动势与电 压的关系是：U₁≈E₁=4.44fN₁φm,U₂≈E₂=4.44fN₂Φm故K== ①K>1时，U₁>U₂变压器起降压作用； ②K<1时，U₁<U₂变压器起升压作用； ③K=1时，U₁=U₂变压器起隔离作用。 3. 变压器的变电流过程 (1) 定义：理想变压器带负载运行时，一次、二次绕组中的电流有效值的比值，等于变压比的倒数 (2) 公式 K== ①变电流的公式是根据能量转化与守恒定律推出来的，若考虑到损耗，变压器的效率不是100%,则变电流的关系式不成立，此时一次侧、二次侧电流应按功率去求。 ②变压器一次电流由二次电流决定，二次侧电流增大，一次侧电流也增大，以抵消二次侧电流增大对主磁通的去磁作用。 4. 变压器的额定值 (1)额定电压U₁N/U₂N:U₁n是指变压器正常工作时，加在一次绕组上的电压；U2N是指一次绕组加额定电压，变压器空载时的二次电压值。 (2)额定电流I₁n/I₂N:I₁N、I₂n分别指变压器一次、二次绕组连续运行所允许通过的电流。 (3)额定容量SN:变压器的视在功率。 单位是V·A 公式为Sn=U₁NI1n=U₂NI2N 5. 变压器的外特性 变压器的外特性是指一次侧电压为额定值U₁n,负载功率因数cosφ一定时，二次侧端电压U₂随负载电流I₂变化的关系曲线，如图7-3-2-1所示。 图7-3-2-1变压器的外特性曲线 从图中可以看出，变压器的外特性与负载的大小和性质有关。随着负载的增大，对于纯电阻负载，端电压下降较少；对于电感性负载，端电压下降较多；对于电容性负载，端电压却上升。 当负载的功率因数过低、输出电流过大时，若是电感性负载，将引起输出电压过低；若是电容性负载，将引起输出电压过高；两者都会给负载的运行带来不良影响。 6. 变压器的损耗 (1)铁损耗PF:变压器铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗称为铁损耗，其值在电源电压与频率不变时固定不变，也称为不变损耗。 (2)铜损耗Pcu:电流通过电阻时，在电阻上产生的功率损耗称为铜损耗，其值与电流的平方成正比。铜损耗的大小随负载的变化而变化，称为可变损耗。 (3)变压器的总损耗： P损=P1-P2=PFe+PCu (4)变压器的效率： η=×100％ 变压器的效率一般在95%以上，在不同负载下变压器的效率也不同，为了提高变压器的运行效率，变压器不应该在空载、轻载或过载的状态下工作。 注意:当变压器的铁损等于铜损时，变压器的效率最高。 【练习题】 1. 下列关于变压器的作用的说法中，正确的是 ( ) A. 变换直流电压 B. 变换直流电流 C. 变换阻抗 D. 变换 2. 变压器的一次绕组是指( ) A. 高压绕组 B. 连接电源的绕组 C. 低压绕组 D. 连接负载的绕组 3. 如果将额定电变压比为220V/36V的变压器接到220V的直流电源上，则变压器( ) A.输出直流电压36 V B.输出直流电压220 V C.输出直流电压36 V,一次绕组因严重过热而烧毁 D.无电压输出，一次绕组因严重过热而烧毁 4. 一理想变压器原副线圈匝数之比为5:1,若在原线圈上加u=311sin(100t+)V的交流电压，则在副线圈的两端用交流电压表测得的电压是( ) A.36 V B.44 V C.55 V D.62.2 V 5. 变压器变压比的实质是( ) A. U₁/U₂ B.E₁/E₂ C.I₁/I₂ D.N₁/N₂ 6. 对电容性负载来说，随着变压器二次侧负载的增加，其端电压将 A. 不变 B. 上升 C. 下降较小 D. 下降较多下 7. 变压器的铜损耗增加，可能是因为( ) A.二次侧电流变大 B.二次侧电压变小 C.电源的频率增加 D.与二次侧负载无关 8. 如图所示的单相变压器中，1、2为一个绕组的两端，3、4为另一个绕组的两端，1、2 间接直流电源，3、4间接毫安表。完成下列问题。 例8题图 (1)变压器的工作原理是什么? (2)铁芯所用的冷轧硅钢片的厚度是多少? (3)铜损耗和铁损耗有何关系时，变压器效率最高? (4)理想变压器原绕组线圈为500匝，副绕组线圈为100匝，当原绕组接220V交流电时，副绕组输出的电压是多少? 【参考答案】 1. C 2. B 3. D 4. B 5. B 6. B 7. A 8. (1)电磁感应原理。 (2)0.35mm。 (3)铜损耗和铁损耗相等时，变压器效率最高。 (4)U2=44V 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 $