中级维修电工培训变压器部分

1、变压器部分学习变压器的原因学习变压器的原因 大型发电机发出的交流电压达几万伏，远距离输大型发电机发出的交流电压达几万伏，远距离输电却需要高达几十万伏或几百万伏的电压，各种用电电却需要高达几十万伏或几百万伏的电压，各种用电设备所需电压又各不相同，电灯、电饭堡、洗衣机等设备所需电压又各不相同，电灯、电饭堡、洗衣机等家用电器需要家用电器需要220伏电压，机床上照明灯需要伏电压，机床上照明灯需要36伏电伏电压，一般半导体收音机电源电压不超过压，一般半导体收音机电源电压不超过10伏，而电视伏，而电视机显像管却需要机显像管却需要10000V以上电压。交流便于改变电压，以上电压。交流便于改变电压，以适应各种

2、不同的需要。以适应各种不同的需要。变压器就是改变交流电压的变压器就是改变交流电压的设备设备。本节课我们学习有关变压器的知识。本节课我们学习有关变压器的知识。第五章第五章 变压器变压器一变压器的外形及电原理图一变压器的外形及电原理图二、变压器分类二、变压器分类 变压器种类很多，按其用途不同可分为:1、电力变压器：输配电系统中升压或降压用。2、特速用途变压器：电炉变压器、电焊变压器、整流变压器等。3、仪用变压器：电流互感器、电压互感器等。4、试验变压器：如电器设备的耐压试验。5、控制变压器：用于自动控制系统中。变压器种类虽多，但基本原理和结构是一样的。 四、变压器的额定值、四、变压器的额定值、 损

3、耗和效率损耗和效率 变压器负载运行时，原线圈的有功功率为P1=U1I1cos1,副线圈给负载输出的有功功率为 P2=U2I2cos2，这里cos2 为负载的功率因数。 变压器的额定容量为副边额定电压和副边额定电流乘积 Se=U2eI2e额定容量的单位为VA或kVA(伏安或千伏安）。 变压器的额定电压， 是指变压器在额定情况下运行时， 原线圈应加的电压及原线圈加上额定电压时副边的空载电压。 输入的有功功率和输出的有功功率之差， 就是变压器的损耗。 变压器的效率为 = 100%在接近满载时效率最高。小型变压器的效率为80%90%，大型变压器的效率可达98%左右。 12PP二、变压器的构造二、变压器

4、的构造1.1.示意图示意图 U U1 1U U2 2 n n1 1n n2 2原线圈原线圈副线圈副线圈铁芯铁芯2.2.电路图中符号电路图中符号n n1 1n n2 23.3.构造：构造：（1 1）闭合铁芯）闭合铁芯 （绝缘硅钢片叠合而成）（绝缘硅钢片叠合而成）（2 2）原线圈（初级线圈）：其匝数用）原线圈（初级线圈）：其匝数用n n1 1表示表示（3 3）副线圈（次级线圈）：其匝数用）副线圈（次级线圈）：其匝数用n n2 2表示表示（4 4）输入电压：）输入电压：U U1 1; ; 输出电压：输出电压：U U2 2. .4. 4. 线圈特性线圈特性变压器工作变压器工作时，高压线圈匝数多而通过的

5、时，高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制；电流小，可用较细的导线绕制；低压线圈匝数少而通过的电流低压线圈匝数少而通过的电流大，应当用较粗的导线绕制。大，应当用较粗的导线绕制。 这也是判定高压线圈和低压线这也是判定高压线圈和低压线圈的一种方法。圈的一种方法。三变压器的工作原理三变压器的工作原理 变压器通过闭合铁芯，利用变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了电能（互感现象实现了电能（U1、I1）到磁场能（变化的磁场）再到到磁场能（变化的磁场）再到电能（电能（ U2、I2）转化。）转化。 U1U2n1n2原线圈原线圈副线圈副线圈铁芯铁芯闭合铁芯实现了电能闭合铁芯实现了电能磁场能磁场能 电

6、能的转换，由于原副线电能的转换，由于原副线圈中的电流共同产生的磁通量绝大部分通过铁芯，使能量在转圈中的电流共同产生的磁通量绝大部分通过铁芯，使能量在转换过程中损失很小，为了便于研究，物理学中引入了一种理想换过程中损失很小，为了便于研究，物理学中引入了一种理想化模型化模型理想变压器。即略去原、副线圈中的电阻和各种电理想变压器。即略去原、副线圈中的电阻和各种电磁能损失的变压器。磁能损失的变压器。（2）变压器的变流比变压器中一、二次绕组的电流之比为：KNNII11221 即变压器一、二次绕组的电流与绕组的匝数成反比。 与电源相联的称为一次绕组（又称原边绕组）,与负载相联的称为二次绕组（又称副边绕组）

7、。一次绕组、二次绕组的匝数分别为N1和N2。（1）变压器的变压比变压器中一、二次绕组的电压之比为:KNNEEUU212121lI1N1N2U1E1U2E2I2ZL（1）理想变压器的空载运行）理想变压器的空载运行四、变压器的空载运行四、变压器的空载运行 变压器原线圈接上额定的交变电压，副线圈开路不接负载， 称为空载运行，如图 所示。空载电流和电压的相位相差90，空载电流和磁通相位相同。（2）实际变压器的空载运行）实际变压器的空载运行 U1U2 n1n2铁芯铁芯空载电流和电压的相位差小于90，空载电流超前磁通一个铁损耗角。五、变压器的负载运行五、变压器的负载运行六、变压器的空载试验和短路试验六、变

8、压器的空载试验和短路试验v1.空载试验 高压侧开路，低压侧加压，功率因数很低。v2.短路试验 低压侧短路，高压侧从零加压逐渐升高。七、变压器的联结组别七、变压器的联结组别v1.联结方法 高低压绕组作星形联结时，用符号“Y”或“y”表示，联结时，用符号“D”或“d”表示，高压绕组联结符号写在前面，低压绕组联结符号写在后面，中间以逗号隔开。如果星形联结的中性点是向外引出的，高压用YN表示，低压用yn表示，如YN，d表示高压绕组作星形联结，并引出中性点，低压绕组作三角形联结。v2.联结组v由于三相绕组可以采用不同的联结，使得三相变压器一、二次绕组中的线电动势会出现不同的相位差，无论如何联结相位差总是

9、30的倍数。因此采用钟表上的12个数字来表示相位差，把高压侧的线电动势的相量作为分针，始终指着“12”这个数字，而以低压侧线电动势相量作为时针，它所指的数字即表示高、低压侧线电动势相量间的相位差。这个数字称为三相变压器联结组的“标号”。（a a）Y Y，y y0 0（b b）Y Y，y y6 6（c c）Y Y，d d1 1（d d）Y Y，d d11113. 3.联结组的判断联结组的判断八、几种常用变压器八、几种常用变压器1.自耦变压器自耦变压器U2U1ABPU1U2n1n2升压变压器升压变压器n1n2U1U2降压变压器降压变压器 自耦变压器的原边电路与副边电路共用一部分线圈，如图上所示。原

10、、副边之间除了有磁的联系外，还有直接的电的联系。这是自耦变压器区别于一般变压器的特点。 从图 中看出，当原边加上额定电压后，若不考虑电阻的压降和漏感电势，则式中K为自耦变压器的变压比。 当自耦变压器接上负载， 副边有电流i2输出时，有KNNUU212122121ikiNNi 上式表明，自耦变压器中原、副边电流的大小与线圈匝数成反比，且在相位上相差180。因此，自耦变压器中， 原、副边共同部分的电流为 i=i1+i2 考虑到i1与i2相位相反，故I=I2-I1。 当变比K接近1时，由于i1与i2数值相差不大，所以线圈公共部分电流I很小。因此，这部分线圈可用截面较小的导线，以节省材料。 自耦变压器

11、的优点是：构简单，节省材料，效率高。 但这些优点只有在变压器变比不大的情况下才有意义。它的缺点是副线圈和原线圈有电的联系，不能用于变比较大的场合（一般不大于2）。这是因为当副线圈断开时，高电压就串入低压网络，容易发生事故。 实验室常用的调压器，就是一种副线圈匝数可变的自耦变压器， 如图 所示。 这种调压器端点可以滑动，所以能均匀地调节电压。 该调压器还可以做成三相的，容量一般为几千伏安，电压为几百伏。 二、电力三相变压器二、电力三相变压器 电力工业中，输配电都采用三相制。变换三相交流电电压，则用三相变压器。 axAXbyBYczCZabcABC(b)AXBYCZaxbycz 由于三相磁通对称（

12、各相磁通幅值相等，相位互差120），所以通过中间铁心的总磁通为零，故中间铁心柱可以取消。这样，实际制作时，通常把三个铁心柱排列在同一平面。这种三相变压器比三个单相变压器组合效率高，成本低，体积小，因此应用广泛。 三、电焊变压器三、电焊变压器 普通变压器漏磁小，负载电流变化时，副边电压变化不大。 如图 中的曲线所示。 电焊变压器又叫交流弧焊机，是一种特殊变压器，在其空载时，要有足够的引弧电压（约6575V），而电弧形成后，输出电压应迅速降低。 副边即使短路（焊条碰在工件上），副边电流也不应过大，即电焊变压器应具有陡峭的外特性， 如图中曲线所示。这样， 当电弧电压变化时，焊接电流变化并不显著，电焊

13、比较稳定。 U2Ie2I2O 为了得到这种外特性， 就要人为地增加它的漏磁通。因此， 电焊变压器的原、副边不是同心地套在一起，而是分装在两个铁心柱上。有的在副边电路中串联一个铁心电抗器， 改变电抗器的感抗（调节电抗器的空隙长度或其线圈匝数），即可得到不同的焊接电流。 1.磁分路动铁式电焊变压器 这种变压器有三个铁心柱，一个铁心柱上绕有一次、二次绕组，另一个铁心柱绕有电抗绕组，中间为可动铁心，用来改变漏抗。改变二次绕组和电抗绕组的匝数。可以改变空载电流，这是粗调，空载电压升高则焊接电流增大。改变动铁心位置，这是细调。动铁心移入，漏抗增大，外特性变陡，焊接电流减小。 2.动圈式电焊变压器：一次绕组

14、分为两部分，固定在铁心的底部；二次绕组也分为两部分，可沿铁心柱上下移动。改变一次、二次绕组的连接方式可以改变空载电压，这是粗调。改变二次绕组的位置，这是细调。一次、二次绕组间距离增大，则漏抗增大，焊接电流减小。2.互感器互感器 A电流互感器电流互感器电压互感器电压互感器V 高电压 大电流八、交直流电焊机八、交直流电焊机1.直流电焊机 是一种差复励直流发电机，根据其励磁方式可分为：他励加串励去磁式、并励加串励去磁式、裂极式、换向极去磁式四种直流弧焊发电机。其特点是电弧稳定，可使用各种焊条焊接各其特点是电弧稳定，可使用各种焊条焊接各种碳钢、合金钢和有色金属，缺点是制造麻烦、价格贵、体积大、噪种碳钢、合金钢和有色金属，缺点是制造麻烦、价格贵、体积大、噪声大，因此已逐渐被淘汰。声大，因此已逐渐被淘汰。2.弧焊整流器 是一种直流弧焊电源。利用整流器将交流电变换为直流电，再经调节装置获得电焊所需要的外特性。它具有制造工艺简它具有制造工艺简单、质量轻、节省材料、效率高、空载损耗小、噪声小、使用控制方单、质量轻、节省材料、效率高、空载损耗小、噪声