模块三变压器的原理及应用

1、模块三模块三 变压器的原理及应用变压器的原理及应用课题3.1磁路及铁芯线圈的认识v知识与技能要点知识与技能要点v磁场的基本物理量；磁场的基本物理量；v铁磁物质的磁化；铁磁物质的磁化；v磁路的基本定律；磁路的基本定律；v交流铁芯线圈电与磁的关系及损耗交流铁芯线圈电与磁的关系及损耗。lifb h/m10470 0r 0bb hh0 根据相对磁导率根据相对磁导率r r值的不同，自然界的物质大致可分为值的不同，自然界的物质大致可分为两大类：两大类： 非磁性物质非磁性物质 如空气、塑料、铜、铝、橡胶等。这些物质的导磁能力很差，磁如空气、塑料、铜、铝、橡胶等。这些物质的导磁能力很差，磁导率均与真空的磁导率

2、非常接近，它们的相对磁导率均导率均与真空的磁导率非常接近，它们的相对磁导率均约等于约等于1 1。非磁。非磁性物质的磁导率可认为是性物质的磁导率可认为是常量常量。 如铁、镍、钴、钢及其合金等。这些物质的导磁能力非常强，其如铁、镍、钴、钢及其合金等。这些物质的导磁能力非常强，其磁导率一般为真空的几百、几千乃至几万、几十万倍。如铸铁，其相磁导率一般为真空的几百、几千乃至几万、几十万倍。如铸铁，其相对磁导率对磁导率r r200200400400；铸钢的相对磁导率；铸钢的相对磁导率r r50050022002200；硅钢的；硅钢的r r700010000700010000；坡莫合金的；坡莫合金的r r2

3、000020000020000200000。显然，铁磁物质。显然，铁磁物质的磁导率的磁导率不是常量不是常量，而是一个范围，即随外部条件变化。铁磁性物质，而是一个范围，即随外部条件变化。铁磁性物质的相对磁导率的相对磁导率大大于大大于1 1。铁磁性物质铁磁性物质 bh lh d ilh dlinh 或或2.磁路的基本定律磁路的基本定律xhlhlhxxx 2d nii nix2hx ilh dxxlnix2nih xxlnih xxxlnihb +nifnsslslhlni b ilh dmrf slni mrf lnih sb , u(ni)i ddtne tnedd （磁通势）（磁通势）tild

4、d 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 fe2cospriuip 2cm 527910230.s 3001052721504442204444m .sfb.un a13002106070022m nlhi课题课题3.2 3.2 变压器的工作原理及应用变压器的工作原理及应用v知识与技能要点知识与技能要点v变压器的基本结构及

5、工作原理：电压、电流、电阻变压器的基本结构及工作原理：电压、电流、电阻的变换公式；的变换公式；v变压器的应用：电压互感器、电流互感器、钳形电变压器的应用：电压互感器、电流互感器、钳形电流表的工作原理、作用、接线及测试方法。流表的工作原理、作用、接线及测试方法。 变压器是一种常见的电气设备，在电力系统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。和电子线路中应用广泛。变电压：变电压：电力系统电力系统 变阻抗：变阻抗：电子线路中的阻抗匹配电子线路中的阻抗匹配变电流：变电流：电流互感器电流互感器 ： 在能量传输过程中，当输送功率在能量传输过程中，当输送功率p =ui cos 及及负载功

6、率因数负载功率因数cos 一定时：一定时：电能损耗小电能损耗小节省金属材料（经济）节省金属材料（经济）u i p = i rli s 发电厂发电厂10.5kv输电线输电线220kv升压升压仪器仪器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n2铁心铁心变压器的结构变压器的结构1u2ulz1i2i单相变压器单相变压器+一次一次绕组绕组n1二次二次绕组绕组n2铁心铁心 空载

7、运行情况空载运行情况一次侧接交流电源，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。 带负载运行情况带负载运行情况一次侧接交流电源，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，铁心中主磁通中主磁通 是是由一次、二次

8、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：1111111111jeixireeiru 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,其两端其两端的电压也较小的电压也较小,与

9、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+2222zuiz 1m11 44 4 nf.eu m10 nim2211 nini+|z |2i1u2e1i1e1n2n+2u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2211nini 221

10、1nini 所所以以knnii11221 结论：一次、二次侧电流与匝数成反比。结论：一次、二次侧电流与匝数成反比。或：或：221011ninini 22ni102211ninini 空载磁势空载磁势有载磁势有载磁势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，交流信号源的电动势如图，交流信号源的电动势 e=

11、 120v，内阻，内阻 r 0=800 ，负载为负载为扬声器，其等效电阻为扬声器，其等效电阻为rl=8 。要。要求求: （1）当）当rl折算到原边的等效折算到原边的等效电阻电阻 时，求变压器的匝数时，求变压器的匝数比和信号源输出的功率；（比和信号源输出的功率；（2）当）当将负载直接与信号源联接时将负载直接与信号源联接时,信号源信号源输出多大功率？输出多大功率？0lrr w548008008001202l2l0.rrrep 0lrr w1760888001202l2l0.rrrep （2，为：为： 变压器额定容量变压器额定容量(kva)s:三相三相d:单相单相 n1n1n2n2niuius n1

12、n1n2n2n33iuius 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时的功率取决于负载的决于负载的性质性质122222)。%100%20220 uuuu)(22ifu 2 u2i2u20i2n2 o fecu2212pppppp knniiknnuu112212121 abp1u2u1i2ilr1n2n+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（匝数少）（匝数少）u（被测电压）（被测电压）电流表电流表被测电流被测电流

13、=电流表读数电流表读数 n2/n1（被测电流）（被测电流）ari1i2用钳形电流表可直接测量交流电路的电流，用钳形电流表可直接测量交流电路的电流，不需断开电路不需断开电路。结构和工作原理结构和工作原理 外形结构如图所示。测量部分主要由一只外形结构如图所示。测量部分主要由一只电磁式电流表电磁式电流表和穿心和穿心式式电流互感器电流互感器组成。穿心式电流互感器铁心做成活动开口，组成。穿心式电流互感器铁心做成活动开口，且成钳形。且成钳形。 （4）钳形电流表）钳形电流表钳形电流表的外形结构钳形电流表的外形结构原理：原理：当被测载流导线中有交变电流通过时，交流电流的磁当被测载流导线中有交变电流通过时，交流电流的磁通在互感器副绕组中感应出电流，使电磁式电流表的指针发通在互感器副绕组中感应出电流，使电磁式电流表的指针发生偏转，在表盘上可读出被测电流值。生偏转，在表盘上可读出被测电流值。 使用方法使用方法1 1）测量前，应检查指针是否在零位，否则，应进行）测量前，应检查指针是否在零位，否则，应进行机械调零机械调零。 2 2）测量时，）测量时，量程选择量程选择旋钮应置于适当位置，以便测量时指针处于刻度盘中旋钮应置于适当位置，以便测量时指针处于刻度盘中间区域，减少测量误差。间区域，减少测量误差。 3） 如果被测电路如果被