第四章变压器和电动机

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1、 BH H/m10470 0r 0BB HH0 lNIH SB ,+NIfNSSlSlHlNI B IlH dmRF SlNI mRF 特点：特点：RUI (1)励磁电流励磁电流 ，I由外加由外加电压及励磁绕组的电阻电压及励磁绕组的电阻R决定，决定，与磁路特性无关。与磁路特性无关。（2）励磁电流）励磁电流I产生的磁通是恒定磁通，不会在线圈产生的磁通是恒定磁通，不会在线圈和铁心中产生感应电动势。和铁心中产生感应电动势。（3）直流铁心线圈中磁通）直流铁心线圈中磁通的大小不仅与线圈的电的大小不仅与线圈的电流流I（即磁动势（即磁动势NI）有关，还决定于磁路中磁阻）有关，还决定于磁路中磁阻Rm。（4）直

2、流铁心线圈的功率损耗（铜损）直流铁心线圈的功率损耗（铜损）P=I2R，由，由线圈中的电流和电阻决定。因磁通恒定，在铁心中不线圈中的电流和电阻决定。因磁通恒定，在铁心中不会产生功率损耗。会产生功率损耗。u(Ni)i ddtNe tNedd （磁通势）（磁通势）tiLdd 常常数数 iNLeeRi u )(ddetiLRi )()(EEIRU )(jEIXIR t,sinm)sin(ddddmttNtNe tN cosm )90t(sin2m fN)90(sinm tE mmm444222 fN.fNEE EU (V)444444mmSfNB.fN.EU )(jEIXIRU Fe2cosPRIUI

3、P 变压器是变压器是根据电磁感应原理制成的一种静止根据电磁感应原理制成的一种静止的电的电气设备，在电力系统和电子线路中应用广泛。气设备，在电力系统和电子线路中应用广泛。：1电力变压器：电力变压器：在输配电系统中，用来传输在输配电系统中，用来传输和分配电能。和分配电能。负载负载发电厂发电厂 G 发电机发电机 升压变压器升压变压器 6.310.5kV 高压输电线高压输电线 35500kV 降压变压器降压变压器 区域变电所区域变电所 高压配电线高压配电线 610kV 降压变压器降压变压器 低压配电线低压配电线 380/220V工厂工厂(用户用户)发电厂发电厂10.5kV输电线输电线220kV升压升压

4、仪器仪器36V降压降压实验室实验室380/220V降压降压变电站变电站 10kV降压降压降压降压2特种电源变压器。特种电源变压器。用来获得工业中特殊要求的电用来获得工业中特殊要求的电源，如整流变压器、电炉变压器等。源，如整流变压器、电炉变压器等。3专用变压器。专用变压器。（a）电源变压器）电源变压器 （b）自耦变压器）自耦变压器 （c）环形变压器）环形变压器 （d）隔离变压器）隔离变压器 图图 专用变压器专用变压器 变压器的磁路变压器的磁路1u2uLZ1i2i单相变压器单相变压器+由高导磁硅钢片叠成由高导磁硅钢片叠成厚厚0.35mm 或或 0.5mm铁心铁心一次一次绕组绕组N1二次二次绕组绕组

5、N2铁心铁心 空载运行情空载运行情况电磁关系：况电磁关系：一次侧接交流电源，一次侧接交流电源，二次侧开路。二次侧开路。0i02i1u+20u+2e+1e+1e+11N2N 1u dd11tNe i0(i0N1)1 dd011tiLe tNedd 22 空载时，空载时，铁心中主铁心中主磁通磁通 是是由一次绕由一次绕组磁通势组磁通势产生的。产生的。带负载运行情带负载运行情况电磁关系：况电磁关系：一次侧接交流电源，一次侧接交流电源，二次侧二次侧。1u+1e+1e+11N2N 1u dd11tNe 1 dd111tiLe tNedd 22 i1(i1N1)i1i2(i2N2)2有载时，铁心有载时，铁心

6、中主磁通中主磁通 是是由一次、二次由一次、二次绕组磁通势共绕组磁通势共同产生的合成同产生的合成磁通。磁通。2i2+e2+e 2+u2 dd2tiLe22 t)sin(tNtNm111 dddde tN cosm1 )90t(sinm1 E1m144.4NfE 222111mmfNEE 有效值有效值:同同 理：理：)90t(sinm22 Ee2m244.4NfE t,sinm 根据根据KVL：)(j)(1111111111EIXIREEIRU 变压器一次侧等效电路如图变压器一次侧等效电路如图1m1111444Nf.EUEU 由于电阻由于电阻 R1 和感抗和感抗(或漏磁通或漏磁通)较小较小,其两端

7、其两端的电压也较小的电压也较小,与主磁电动势与主磁电动势 E 比较可忽略不计，比较可忽略不计，则则1E1R1I1U1E+一次侧一次侧一次侧一次侧KNNEEUU 2121201根据根据KVL：2m220224440Nf.EUU,I 结论：改变匝数比，就能改变输出电压。结论：改变匝数比，就能改变输出电压。222222222jUIXIRUEIRE 22U+1u+1e+1e+1N2N+1m11 44 4 Nf.EU m10 Ni+|Z|2i1u2e1i1e1N2N+2u102211NiNiNi 一般情况下：一般情况下：I0 (23)%I1N 很小可忽略。很小可忽略。2211 NiNi 所所以以或或22

8、11NINI 2211NINI 所所以以KNNII11221 结论：原边、副边电流与匝数成反比。结论：原边、副边电流与匝数成反比。或：或：221011NiNiNi 22Ni空载磁势空载磁势有载磁势有载磁势102211NiNiNi 22IUZ 11IUZ ZKIUKKIKUIUZ22222211 ZKZ2 结论：结论：变压器一次侧的等效阻抗模，为二次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侧所带负载的阻抗模的K 2 倍。倍。1U2U1I2IZ+1U1IZ+：信号源信号源IER0RL+108800LL21 RRNNKIE1N2U2ILR2N+如图，交流信号源的电动如图，交流信号源的电动

9、势势 E=120V，内阻，内阻 R 0=800，负载为扬声器，其等效电阻为负载为扬声器，其等效电阻为RL=8。要求。要求:（1）当）当RL折算到原边的等效电折算到原边的等效电阻阻 ，求变压器的变比，求变压器的变比和信号源输出的功率；（和信号源输出的功率；（2）当将负载直接与信号源联接时当将负载直接与信号源联接时,信号源输出多大功率？信号源输出多大功率？0LRR W548008008001202L2L0.RRREP 0LRR W1760888001202L2L0.RRREP （2，为：为：4三相电压的变换三相电压的变换图图1 1 三相芯式三相芯式变压器结构变压器结构UV2V1v1W2 W1w1U

10、2U1u1VWv2w2u2图图2 2 三相变压器的常三相变压器的常用联接方式用联接方式31UvuvU1UWVukUU12 wkU31UWVkUU312 w1U31UU1V1W1U2V2W2u1v1w1w2v2u2高压绕组：高压绕组：U1-U2 V1-V2 W1-W2U2、V2、W2：尾端：尾端U1、V1、W1：首端首端低压绕组：低压绕组：u1-u2 v1-v2 w1-w2u1、v1、w1：首端：首端u2、v2、w2：尾端：尾端/000YYYYYYYY、：高压绕组接法高压绕组接法低压绕组接法低压绕组接法:YY0/三相配电变压器三相配电变压器:Y/动力供电系统（井下照明）动力供电系统（井下照明）:

11、Y0/U311PUU WV1UKUU312P vKUU12 wu+KUUUUUU 2P1P2P1P2133U311PUU WV1UKUUU312P2 uvw+KUUUUUUPPPP333212121 122222)。)(22IfU 2 U2I2U20I2N2 O 电压调整率即电压变化率，它反映了从空载电压调整率即电压变化率，它反映了从空载到额定负载时，副边输出电压的变化程度。到额定负载时，副边输出电压的变化程度。%100%20220 UUUU 电压变化率是衡量变压器供电平衡能力和表征电压变化率是衡量变压器供电平衡能力和表征运行性能的重要数据之一。运行性能的重要数据之一。FeCu2212PPPP

12、PP A 14440031010033N2NN2 USIA 629600031010033N1NN1.USI 0033CuFe22119724006001010010100.PPPP 00332169724002160010100211010021.2 铝铝 线线 电电 力力 变变 压压 器器产品标准：产品标准：额定容量：额定容量：1000 千伏安千伏安型号：型号：SL7 1000/10 千伏安千伏安额定电压额定电压高压：高压：1000 伏伏低压低压400/230伏伏额定电流额定电流高压：高压：57.7 安安低压：低压：1442 安安相数：相数：3 频率：频率：50 赫赫使用条件：使用条件：户

13、外式户外式 线圈温升：线圈温升：65 oC油面温升：油面温升：65 oC 阻抗电压：阻抗电压：4.5%冷却方式：油浸自冷式冷却方式：油浸自冷式接线连接图接线连接图 相量图相量图高压高压 低压低压高压高压 低压低压 连接组连接组 标号标号 分接头分接头电压电压 开关开关 位置位置 Y/Y-12 10500 10000 9500AX1X2X3BY1Y2Y3CZ1Z2Z3axbycznabcABCN1N1N2N2NIUIUS N1N1N2N2N33IUIUS N1N1NIUS 容量：容量：21PP 一次侧输入功率：一次侧输入功率：cos222IUP 输出功率：输出功率：变压器运行变压器运行时的功率取

14、时的功率取决于负载的决于负载的性质性质 AXax Aax 同极性端用同极性端用“”表示表示。增加增加+341312UUU、测量：测量：若若 说明说明 1 与与 4 或或 2 与与 3 是是同极性端同极性端.341213UUU 341213UUU V3124V12u+24电流表电流表+_1 3+S1234+_S2e+KNNIIKNNUU112212121 ABP1u2u1i2iLR1N2N+电流表电流表被测电流被测电流=电流表读数电流表读数 N2/N1（被测电流）（被测电流）ARi1i2电压表电压表被测电压被测电压=电压表读数电压表读数 N1/N2VR N1（匝数多）（匝数多）保险丝保险丝 N2

15、（匝数少）（匝数少）u（被测电压）（被测电压）可调电抗器可调电抗器 电源变压器电源变压器 U2 U1 焊件焊件 焊把焊把 图图1 1交流电焊机的原理交流电焊机的原理活动活动铁芯铁芯图图2 2交流电焊机的外特性交流电焊机的外特性U2oI2U20焊接电流焊接电流 电焊机工作时，焊条与焊件接触短路，接触处被加热，为电焊机工作时，焊条与焊件接触短路，接触处被加热，为产生电弧作好了准备。然后迅速提起焊条（焊条和焊件之间产生电弧作好了准备。然后迅速提起焊条（焊条和焊件之间的开路电压约为的开路电压约为6070V，能满足起弧的需要），焊条和焊件，能满足起弧的需要），焊条和焊件之间产生电弧，焊接开始。此时的电弧相当于一个电阻，其之间产生电弧，焊接开始。此时的电弧相当于一个电阻，其压降约为压降约为2530V。