电工学变压器

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电工学变压器要点

N2
单相变压器
– +
i2
ZL
二次绕组
u1
–
一次绕组
一次绕组
绕组：二次绕组铁心变压器的电路
由高导磁硅钢片叠成厚0.35mm 或 0.5mm 变压器的磁路
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变压器的分类
电力变压器 (输配电用)
按用途分
仪用变压器电压互感器电流互感器整流变压器
三相变压器
– e – 1+ u1 e – +σ 1 一次侧接交流电源， N1 二次侧开路。
i0

i2 0
+ +
1
– – N2
e2 u20
u1
i0 ( i0N1)

1
di 0 eσ1 Lσ1 dt
dΦ e1 N 1 dt dΦ e2 N 2 dt
空载时，铁心中主磁通是由一次绕组磁通势产生的。
按相数分按制造方式
单相变压器
壳式心式变压器符号
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10.5.2 变压器的工作原理
铁心
+
i1
N1
Φ
u2
N2 单相变压器
– +
i2
ZL
二次绕组
u1
–
一次绕组
一次、二次绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合。
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1. 电磁关系
(1) 空载运行情况 +
dΦ e1 N 1 dt dΦ e2 N 2 dt
i2 ( i2N2) 2
有载时，铁心中主磁通是由一次、二次绕组磁通势共同产生的合成磁通。 d i eσ2 Lσ2 2 dt

电工学原理第4章变压器

第4章变压器
变压器是一种利用磁路传递电能的
设备。也就是说，变压器是利用电磁
感应原理，从一个电路向另一个电路
传递能量或传输信号的电器。
变压器的分类
升压变压器降压变压器电力变压器配电变压器联络变压器厂用变压器变压器整流变压器 1 中频变压器（－8kHz）高频变压器（几十kHz－几百kHz）特种变压器自耦变压器电炉变压器
S N U 2 N I 2 N U 1N I 1N
三相变压器的额定容量
4. 额定频率fN
S N 3U 2 N I 2 N 3U1N I1N
变压器的工作频率。我国标准的工业用电频率为50Hz。 5．额定效率 N
P2 P2 P1 P2 PF PCu
从空载到额定负载，副边电压的变化程度可用电压变化率来表示，即 U2
E1m N1m 2fN1m E1 E1m / 2 4.44 fN1m E2 m N 2m 2fN 2m E2 E2 m / 2 4.44 fN2m
电压变换
据基尔霍夫电压定律，对原、副绕组列出端电压方程式如下： i =i
220 4.44 f ( N1 N 2 ) m
N1 N 2
则穿过铁芯中的主磁通 m 不变，变压器工作状态不变，所以 U 3 20V 。
I 3NU 3N 1 20 I1 I 2 0.091A U 1N U 2 N 220
（4）应将1、3相联接，2、4相联接，然后接入 110V电源，此时 U 3 20V 。
铜损可通过短路实验测得，铁损可通过空载实验测得。
4.2 变压器
变压器的基本结构与工作原理

变压器基本知识介绍

2、绕线方式根据变压器要求不同，绕线的方式大致可分为以下几种：
2.1 一层密绕：布线只占一层，紧密的线与线间没有空隙，整齐不可交叉堆积(如图6.1)
高频变压器制作方法
2.2 均等绕：在绕线范围内以相等的间隔进行绕线；间隔误差在20% 以内算合格(如图6.2)
2.3 多层密绕：在一个绕组一层无法绕完，必须绕至第二层或二层以上
低频类变压器制作方法介绍
三、配线
低频有针脚式和引脚式两种，其配线方法也不相同（详情参见作业指导书）
低频类变压器制作方法介绍
四、焊锡
1. 操作步骤 1.1 将Pin 脚沾适量助焊剂。 1.2 焊锡：将脚插入锡槽，深度如下图所示。 1.3 焊锡后不得有漏焊、虚焊现象且焊锡光亮 2. 注意事项 2.1 焊锡时部间约为2-3秒，如果线包接有保险丝，不可焊得太久 2.2 焊温（作业指导书要求） 2.3 锡温需每隔两个小时测试并记录
变压器材料介绍
三、胶带（Tape）
2.高压测试：在测试条件AC4.0KV,50Hz 1mA 1min 下，将3圈胶带均匀缠绕在导电圆棒上，使胶带与圆棒紧密接触，高压表笔一支接圆棒，另一支接触胶带表面，胶带不击穿。
变压器材料介绍
四、漆包线（WIRE）
1.漆包线是一条铜线（或导体）经由处理将凡立水被覆在铜线表面，由于凡立水有绝缘功能，此时铜线经由缠绕变成线圈，即可用于电磁感应的各种应用 2.我们常用的漆包线：直焊性聚氨酯漆包线（QA）、聚酯漆包线（QZ）、聚胺基甲酸脂漆（UEW）、聚脂瓷漆包线（PEW）等 3.漆包线耐热等级分为：A级（105°C）、E级（120°C）、B 级（130°C）、F级（155°C）、H级（180°C） 4.漆包线常识：2UEW 耐温120°C，可以直接焊锡；而PEW 耐温155°C，180°C，焊锡时须脱漆皮

简述变压器的概念

简述变压器的概念一、引言变压器是电力系统中最常见的电气设备之一，它是用来改变交流电压的设备。

在现代工业生产和日常生活中，变压器被广泛应用于各种场合，如电力输配电、电子设备、照明等。

二、基本概念1. 什么是变压器变压器是一种能够将交流电能从一个电路传递到另一个或多个电路的装置，通过变换互感器的绕组数比来改变输入和输出端的电压。

2. 变压器的构成通常，一个标准的变压器由两个或多个互相绝缘的线圈组成。

其中一个线圈称为“主绕组”，另一个称为“副绕组”。

主绕组连接到输入源（高压侧），副绕组连接到输出负载（低压侧）。

3. 变压器的工作原理当交流电通过主绕组时，它会产生磁场。

这个磁场会穿过铁芯并传递到副绕组中。

根据法拉第定律，当磁通量发生变化时，会在导体中产生感应电动势。

因此，在副绕组中会产生一定的电压。

这个电压与主绕组中的电压成正比，但是与副绕组中的绕组数成反比。

三、变压器的分类1. 按照用途分类根据变压器的用途，可以将其分为功率变压器、配电变压器、特殊变压器等。

2. 按照结构分类根据变压器的结构，可以将其分为油浸式变压器、干式变压器、气体绝缘变压器等。

3. 按照相数分类根据变压器中主副绕组之间的连接方式，可以将其分为单相变压器和三相变压器。

4. 按照功率大小分类根据变压器的功率大小，可以将其分为小型变压器、中型变压器和大型变压器。

四、应用领域1. 电力输配电领域：在输配电系统中，大型功率变压器被广泛应用于高电平输电和低电平配电系统。

2. 工业生产领域：在工业生产过程中，各种类型的特殊用途变压器被广泛应用于机床、焊接设备、起重设备等方面。

3. 电子设备领域：在电子设备中，变压器被广泛应用于各种类型的开关电源、充电器、逆变器等。

4. 照明领域：在照明领域，变压器被广泛应用于灯具、投影仪等方面。

五、常见问题1. 变压器为什么会发热？变压器发热的原因主要是由于铁芯和线圈的损耗以及铁芯和线圈之间的涡流损耗。

2. 变压器为什么会有噪音？变压器噪音的主要原因是由于铁芯和线圈之间的振动产生的机械声波。

关于变压器的基础知识

13、变压器调压有哪几种？变压器分接头为何多在高压侧？变压器调压方式有有载调压和无载调压两种：有载调压是指变压器在运行中可以调节其分接头位置，从而改变变压器变比，以实现调压目的。有载调压变压器中又有线端调压和中性点调压二种方式，即变压器分接头在高压绕组线端侧或在高压绕组中性点侧之区别。分接头在中性点侧可降低变压器抽头的绝缘水平，有明显的优越性，但要求变压器运行时其中性点必须直接接地。无载调压是指变压器在停电、检修情况下进行调节变压器分接头位置，从而改变变压器变比，以实现调压目的。变压器分接头一般都从高压侧抽头，其主要是考虑： (1)变压器高压绕组一般在外侧，抽头引出连接方便； (2)高压侧电流小些，引出线和分头开关的载流部分导体截面小些，接触不良的影响好解决。原理上，抽头在哪一侧都可以，要进行经济技术比较，如 500kV大型降压变压器抽头是从220kV侧抽出的，而500kV侧是固定的。
14、什么是变压器的过励磁？变压器的过励磁是怎样产生的？当变压器在电压升高或频率下降时都将造成工作磁通密度增加，变压器的铁芯饱和称为变压器过励磁。电力系统因事故解列后，部分系统的甩负荷过电压、铁磁谐振过电压、变压器分接头连接调整不当、长线路末端带空载变压器或其他误操作、发电机频率未到额定值过早增加励磁电流、发电机自励磁等情况都可能产生较高的电压引起变压器过励磁。
3、变压器在运行中有哪些损失?怎样减少损失? 变压器运行中的损失包括两部分： (1)是由铁芯引起的，当线圈通电后，由于磁力线是交变的，引起铁芯中涡流和磁滞损耗，这种损耗统称铁损。 (2)是线圈自身的电阻引起的，当变压器初级线圈和次级线圈有电流通过时，就要产生电能损失，这种损失叫铜损。铁损与铜损的和就是变压器损失，这些损失与变压器容量、电压和设备利用率有关。因此，在选用变压器时，应尽量使设备容量和实际使用量一致，以提高设备利用率，注意不要使变压器轻载运行。

电工学第四章变压器

END
I →S
节省金属材料（经济）
电力工业中常采用高压输电低压配电，实现节能并保证用电安全。具体如下：
发电厂 10.5kV
输电线 220kV
升压
…
实验室
380 / 220V
降压
变电站 10kV
降压
降压
仪器 36V 降压
变压器的结构
铁心
+ i1
Φ
u1
i2
+
u2 ZL
–
一次
N1
–
N2 二次
绕组
绕组
单相变压器
阻抗变化后，扬声器得到更大功率
思考
变压器能用于直流变压吗？
与普通变压器相比
自耦变压器
普通变压器：原副边之间仅有磁联系
自耦变压器：原副边之间有磁、电联系
+
原副边电压电流的关系
U1 = N1 = K
+
U2 N2
_
_
I1 = N2 = 1 I2 N1 K
注意：一次、二次侧千万不能对调使用，以防变压器损坏。因为N变小时，磁通增大，电流会迅速增加。
一次绕组绕组：二次绕组铁心
变压器的电路
由高导磁硅钢片叠成
厚0.35mm 或 0.5mm 变压器的磁路
变压器的结构
变压器的分类
按用途分
电力变压器 (输配电用)
仪用变压器电压互感器电流互感器
整流变压器
三相变压器按相数分
单相变压器按制造方式壳式
心=K
举例
收音机的扬声器可近似认为是纯电阻负载，设其值为8Ω
1)若直接连在内阻RS为800 Ω，电动势ES为10V的交流放大器起上，求放大器输送给扬声器的功率。

第五章变压器1

二、分类
按用途分：电力变压器和特种变压器。按绕组数目分：单绕组（自耦）变压器、双绕组变压器、三绕组变压器和多绕组变压器。按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压器。按铁心结构分：心式变压器和壳式变压器。按调压方式分：无励磁调压变压器和有载调压变压器。按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变压器和充气式变压器。
电工学第五章
三、变压器的结构
变压器由铁心和绕组两个基本部分组成，另外还有油箱等辅助设备，现分别介绍如下。
1．铁心铁心构成变压器的磁路部分。变压器的铁心
大多用0.35～0.5 mm厚的硅钢片交错叠装而成，叠装之前，硅钢片上还需涂一层绝缘漆。交错叠装即将每层硅钢片的接缝错开，这样可以减小铁心中的磁滞和涡流损耗。图5-2为几种常见铁心的形状。
e1、 e2与Φ符合右手螺旋法则。
电工学第五章
由于副边开路，这时变压器的原边电路相当于一个交流铁心线圈电路。其磁动势i10N1在铁心中产生主磁通Φ，主磁通Φ通过闭合铁心，在原、副绕组中分别感应出电动势e1、 e2。根据电磁感应定律可得
e1
N1
d dt
e2
N2
d dt
电工学第五章
一般小容量变压器的绕组用高强度漆包线绕制而成，大容量变压器可用绝缘扁铜线或铝线绕制。绕组的形状有筒型和盘型两种，如图5-3所示。筒型绕组又称同心式绕组，原、副绕组套在一起，一般低压绕组在里面，高压绕组在外面，这样排列可降低绕组对铁心的绝缘要求。盘型绕组又称交叠式绕组，原、副绕组分层交叠在一起。
i 10
i 20
u1
e1
N1 N2
e2
u 20

电工学少学时唐介主编-第5章变压器

章二、主要种类
变 1. 按相数分类
压
三相变压器、单相变压器。
器 2. 按每相绕组的个数分类
双绕组变压器、三绕组变压器、自耦变压器。
3. 按结构分类
心式变压器、壳式变压器。
3. 按冷却方式分类
干式变压器、油浸式变压器。
大连理工大学电气工程系
第 5
章心式变压器
变
铁心
压
器
绕组
壳式变压器
铁心绕组
31
2. 电磁吸力
衔铁吸合后→磁阻 I 不变 → f
12
N S
大连理工大学电气工程系
13
第 5
章二、交流电磁铁
变 1. 交流铁心线圈电路
压器
u → i →Ni → →e
=－N
d
dt

→e
=－N
d
dt
=－L
di dt
(1) 电压与电流关系
＋u－
设 = m sin t

励磁绕组
漏磁通
大连理工大学电气工程系
第 5
章 2. 磁饱和性
变B 压器
O
H
初始磁化曲线
3. 磁滞性
6
矫顽磁力
剩磁 B Br
－Hm －Hc
O
Hc
－Br
H Hm
磁滞回线
B
O
H
基本磁化曲线
大连理工大学电气工程系
7
第 5
章磁性物质的分类：硬磁物质、软磁物质、矩磁物质。
变
压铸铁和硅钢的磁化曲线
大连理工大学电气工程系
32
第 5
章 S9 型 10 kV 三相油浸配电变压器

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N I N 所以 i1 N1 i2 N 2 或 I 1 1 2 2
所以 I1 N1 I 2 N 2
I1 N2 1 I2 N1 K
结论：一次、二次侧电流与匝数成反比。
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4. 阻抗变换
I 1
I 2
Z
I 1
+
U 1
– 由图可知：
额定电流 I1N、I2N 变压器满载运行时，一次、二次侧绕组允许的电流值。单相：一次、二次侧绕组允许的电流值三相：一次、二次侧绕组线电流
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2) 额定值额定容量 SN 传送功率的最大能力。单相：SN U 2N I 2N U1N I1N 三相： SN 3U2N I2N 3U1N I1N
dΦ e1 N 1 dt dΦ e2 N 2 dt
i2 ( i2N2) 2
有载时，铁心中主磁通是由一次、二次绕组磁通势共同产生的合成磁通。 d i eσ2 Lσ2 2 dt
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2. 电压变换（设加正弦交流电压） (1) 一次、二次侧主磁通感应电动势主磁通按正弦规律变化，设为 msin t, 则 d d e1 N1 N1 ( msin t) dt dt
10.5.3 变压器的外特性与效率
1. 变压器的外特性当一次侧电压 U1和负载功率因数 cos2保持不变时，二次侧输出电压 U2和输出电流 I2的关系，U2 = f ( I2) 。 U2 U 2 f (I 2 ) U ：一次侧加额定
1 1 1 1 m 1
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对二次侧，根据KVL：
+ + – e 2 u + e1 –+ 2 u1– + e 2 – e 式中 R2 为二次绕组的电阻; σ 1 –+ – N2 N1 X2=L2 为二次绕组的感抗；为二次绕组的端电压。 U 2 变压器空载时: I 2 0 , U 2 U 20 E2 4.44 f m N 2 式中U20为变压器空载电压。故有
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1. 电磁关系
– e – 1+ u1 e – +σ 1 一次侧接交流电源， N1 二次侧接负载。 + (2) 带负载运行情况 i1
2 1
i2 + + e 2+ u –e 2 2 – – N2
Z
u1
i1 ( i1N1)

1
di1 eσ1 Lσ1 dt
U 2
–
+
U 1
–
+
Z
U1 U2 Z Z I1 I2 U 1 KU 2 2 U2 Z K K 2 Z Z K 2 Z I2 I1 I2 K
结论：变压器一次侧的等效阻抗模，为二次侧所带负载的阻抗模的K 2 倍。
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例1: 如图，交流信号源的电动势 E= 120V，内阻 R 0=80 R0 0，负载为扬声器，其等效 + 电阻为RL=8。要求: （1 ） E – 当RL折算到原边的等效电阻时，求变压器的匝数比和信号 R0 RL 信号源源输出的功率；（2）当将负 I 载直接与信号源联接时,信号 N1 源输出多大功率？ R0 解: (1) 变压器的匝数比应为： + E – N1 RL 800 K 10 N2 RL 8
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电力工业中常采用高压输电低压配电，实现节能并保证用电安全。具体如下：
发电厂 10.5kV
升压 … 降压
输电线 220kV
降压实验室 380 / 220V
变电站 10kV 降压
仪器 36V
降压
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变压器的结构
铁心
+
i1
N1
Φ
u2
– e – 1+ u1 e – +σ 1 一次侧接交流电源， N1 二次侧开路。
i0

i2 0
+ +
1
– – N2
e2 u20
u1
i0 ( i0N1)

1
di 0 eσ1 Lσ1 dt
dΦ e1 N 1 dt dΦ e2 N 2 dt
空载时，铁心中主磁通是由一次绕组磁通势产生的。
I 1
+
R1
– E –
RI U 1 1 1 E σ 1 E1 jX I E R1 I 1 1 1 1
U 1
–
1
E 1
+
+
式中 R1 为一次侧绕组的电阻; X1=L1 为一次侧绕组的感抗(漏磁感抗，由漏磁产生)。由于电阻 R1 和感抗 X1 (或漏磁通)较小,其两端的电压也较小,与主磁电动势 E1比较可忽略不计，则 U E U E 4.44 f N
注意：变压器几个功率的关系（单相）变压器运行时的功率取容量：SN U1N I1N 决于负载的输出功率： P2 U 2 I 2 cos 性质 P2 一次侧输入功率：P1 效率容量 S 输出功率 P
N 2
一次侧输入功率 P1 输出功率 P2
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J:油浸自冷式冷却方式 F:风冷式 S:三相相数 D:单相
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2）额定值额定电压 U1N、U2N 变压器二次侧开路（空载）时，一次、二次侧绕组允许的电压值单相：U1N ，一次侧电压， U2N，二次侧空载时的电压三相：U1N、U2N，一次、二次侧的线电压
I
RL
N2
+ U 2 –
I 2
RL
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信号源的输出功率：
E 120 P 800 4.5 W R R RL 800 800 L 0
2 2
（2）将负载直接接到信号源上时，输出功率为：
10.5 变压器
10.5.1 概述
变压器是一种常见的电气设备，在电力系统和电子线路中应用广泛。变压器的主要功能有：变电压：电力系统变电流：电流互感器变阻抗：电子线路中的阻抗匹配在能量传输过程中，当输送功率P =UI cos 及负载功率因数cos 一定时： P = I²Rl 电能损耗小 U I I S 节省金属材料（经济）
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磁势平衡式： i1 N1 i2 N 2 i0 N1 有载磁势空载磁势或： i N i N i N 1.提供产生m的磁势 2.提供用于补偿 i2 N 2 作用的磁势一般情况下：I0 (2~3)%I1N 很小可忽略。
1 1 0 1 2 2
例2: 有一机床照明变压器,50VA, U1=380 V, U2 =36 V，其绕组已烧毁，要拆去重绕。今测得其铁心截面积为 22mm41mm（如图）。铁心材料是0.35mm厚的硅钢片。试计算一次、二次绕组匝数及导线线径。
解:
铁心的有效截面积为
2
22mm
S 2.2 4.1 0.9 8.1 cm
SN 50 二次绕组电流为 I 2 1.39 A U2 36 SN 50 一次绕组电流为 I 1 0.13 A U1 380 导线直径计算公式
d2 4I I J 4 , d J 式中，J是电流密度，一般取J ＝2.5 A/mm2。
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+ u1 –
–
i1
Φ
N1 N2
i2
e2 u2 |Z |
– – + +
+
e1
U1 E1 4 .44 f m N1 由上式，若U1、 f 不变，则 m 基本不变，近于常数。可见，铁心中主磁通的最大值m在变压器空载
和有载时近似保持不变。即有空载：i0
N 1 m
有载：i1 N1 i2 N 2 m
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常用接法:
（1）三相变压器Y/Y0联结 A + + U1
U P1
+
U1
– B C 线电压之比：
–3–源自U1 UP2 3Ka +
U1 U2 K –b
c
U1 U2
3 U P1 U P1 K 3 UP2 UP2
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（2）三相变压器Y0/联结
E 120 P R R RL 800 8 8 0.176 W L 0
2
2
结论：接入变压器以后，输出功率大大提高。
原因：满足了最大功率输出的条件： RL
R0
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电子线路中，常利用阻抗匹配实现最大输出功率。
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A
B
C
Z X Y a b c z y 低压绕组： a、b、c：首端 x a-x b-y c-z x、y、z：尾端高压绕组接法 2) 三相变压器的联结方式联结方式：Y / Y 、Y / Y0 、Y0 / Y 、Y / Δ 、 Y0 / Δ
低压绕组接法三相配电变压器 Y / Y0 : Y / Δ : 动力供电系统（井下照明） Y0 / Δ : 高压、超高压供电系统
N2
单相变压器
– +
i2
ZL
二次绕组
u1
–
一次绕组

电工学变压器