小容量变压器(1)

1、控制电机1测控测控1202吴少鹏吴少鹏赵开俊赵开俊 1.概述 2.变压器的结构和工作原理 3.变压器空载时的情况 4.变压器负载时的情况 5.变压器的技术数据和额定值 6.变压器的应用选择和使用1.概述 小容量变压器在自动控制系统中是不可缺少的原件，在自动控制系统中有以下几种用途：用做电源变压器将交流电网电压变成所需要的数值不同和各种交流电压，或作为整流变压器，还可以用作输出输入变压器。 小容量变压器不属于控制电动机的范畴，但是在实际控制系统中又是必备的元件，同时又是其他控制电动机的理论基础。 变压器：变压器是一种静止的电器，它是由一个共同的铁芯和两个或两个以上的线圈组成，利用电磁感应原理，把

2、一种交流电压转变成另一种交流电压，而电压的频率是不变的4单相变压器1u2u1i2i+由高导磁硅钢片叠成厚0.35mm 或 0.5mm铁心一次绕组N1二次绕组N2铁心5 铁心柱铁轭。用硅钢片叠成。铁心柱铁轭。用硅钢片叠成。 铁心是变压器的磁路部分铁心是变压器的磁路部分 ，为了提高磁路的导磁系数和降低铁心内的磁滞，为了提高磁路的导磁系数和降低铁心内的磁滞涡流损耗，铁心采用硅钢片冲压叠装而成涡流损耗，铁心采用硅钢片冲压叠装而成心式铁心心式铁心壳式铁心壳式铁心环形铁心环形铁心特点：导磁性能好特点：导磁性能好 损耗较小损耗较小 铁心材料得到充分利用铁心材料得到充分利用9 一次绕组：输入电能一次绕组：输入

3、电能 二次绕组：输出电能二次绕组：输出电能 高压绕组：接于高压电网高压绕组：接于高压电网 低压绕组：接于低压低压绕组：接于低压电网电网 变压器是利用电磁感应原理制造而成，电磁感应变压器是利用电磁感应原理制造而成，电磁感应就是线圈锁交链的磁通随时间发生变化时线圈内就是线圈锁交链的磁通随时间发生变化时线圈内就感应出电势，这种现象叫电磁感应就感应出电势，这种现象叫电磁感应10E2ZL W1W2 i2i1N1 N2 E1 u1u2 11 e1 e2ZL 12 i2i1N1 N2 e1 e2u1u2 （1）一次绕组，接受电能，电压电流的参考方向按照负载的惯例选定，即选关联参考方向，即称为电动机惯例。（2

4、）二次绕组，输出电能，电压电流的参考方向按照电源的惯例选定，即选非关联参考方向，即称为发电机惯例。（3）一、二次绕组上感应电动势的参考方向与电流的参考方向一致，主磁通与漏磁通的参考方向与电流方向之间符合右手螺旋关系。12 e1 e21i0e1 u1 u20 u1 i0 N1i0 1 e1 e1 e2 u20 dd11tNe dd111tiLe tNedd 22 AXax13 主磁通：非线性磁路；漏磁通：近似线性。 忽略主磁通磁路饱和的影响，有： = m sint (1) 主磁通与感生电动势 )sin(ddddmttNtNe tN cosm )90t(sin2m fN)90(sinm tE mm

5、m444222 fN.fNEE 14e1 = E1m sin(t90 ) e2 = E2m sin(t90 ) E2 =j4.44fN2m 或： 或： 一次绕组： 二次绕组： 结论： 感应电动势滞后磁通 90 。 mmm444222 fN.fNEE E1 =j4.44fN1m 空载运行时，二次绕组电流为零，变压器没有功率输出，一次绕组也就没有对应的功率输入。空载电流i0就是就是建立空载磁场、产生主磁通的励磁电流ime1 e21i0e1 u1 u20 15一次绕组漏阻抗 因漏磁通磁路近似线性，有1i0 (2) 漏磁通 L1 = N1i0 漏电感 X1 = 2fL1 E1 =jX1 I0 漏电抗

6、一次绕组：U1 =E1E1 R1I0 =E1(R1 jX1) I0 =E1Z1I0 e1 e21i0e1 u1 u20 16U1 =E1Z1I0 工程近似： U1E1 U1E1 = 4.44 fN1m U20 = E2 二次绕组： U20 = E2 = 4.44 fN2m 开路电压 结论： U1不变，主磁通不变 N1 N2：降压变压器； N1 1。k = = E1 E2N1 N2U1 U20e1 e21i0e1 u1 u20 17带负载运行情况带负载运行情况一次侧接交流电源，二次侧。1u+1e+1e+11N2N1u dd11tNe 1 dd111tiLe tNedd 22 i1 ( i1N1)

7、 i1i2 ( 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。2i2+e2+e2+u2 dd2tiLe22 18U1 =E1Z1I0 U2 = E2 + E2R2I2 = E2(R2 jX2) I2 = E2Z2I2 U2 = ZLI2 N1I1N2I2 = N1I0 N1I1= N1I0(N2I2) I1= I0( I2) = I0( I2) N2N11k满载下：I1 I0 I1 I2 1k1u+1e+1e+11N2Ni12i2+e2+e2+u219I1= I0( I2) = I0( I2) N2N11k励磁分量负载分量励磁分量用于产生主磁通；负载分量的大小由

8、二次电流的大小决定，方向与二次电流方向相反；为使主磁通保持不变，负载电流增大，则一次电流也将增大。20U1 =E1Z1I0 U2 = E2 + E2R2I2 = E2(R2 jX2) I2 =E1(R1 jX1) I0 ZLR1 X1X2R2E1 E2U1 U2I1 I2 方框部分反映原副边的磁耦合，非线性，若能简化为一个电路等效，可方便分析。21ZL R1 X1X2R2 Rm XmZL R1 X1X2R2 U2= E2Z2I2 U1 =E1+Z1I1 E1 E2 U1 U2 I1 因E1 = E2 U1 U2 I1 I2 Im E1=E2 I2 22等效漏阻抗或短路阻抗 ZL X1X2 R1

9、R2 Rm Xm U1 U2 I1 I2 Im ZL XS RS U1 U2 I2 I1=I2 ZL R1 X1X2R2 Rm XmE1=E2 U1 U2 I1 I2 Im ZS= (R1R2)j(X1X2) = RSjXS 当二次侧短路时，即Z L= 0，变压器的短路阻抗就是等效漏阻抗 ， RS 即为短路电阻，XS 为短路电抗， ZS为短路参数。23等效漏阻抗或短路阻抗 ZL X1X2 R1R2 Rm Xm U1 U2 I1 I2 Im ZL XS RS U1 U2 I2 I1=I2 ZL R1 X1X2R2 Rm XmE1=E2 U1 U2 I1 I2 Im ZS= (R1R2)j(X1X2) = RSjXS 当二次侧短路时，即Z L= 0，变压器的短路阻抗就是等效漏阻抗 ， RS 即为短路电阻，XS 为短路电抗， ZS为短路参数。24 指变压器在长期运行时锁输出的最大视在功率，即二指变压器在长期运行时锁输出的最大视在功率，即二次侧额定电压和额定电流的乘积。次侧额定电压和额定电流的乘积。U1N：一次绕组的：一次绕组的额定电压，指一次侧绕组上应加的电额定电压，指一次侧绕组上应加的电源电压或输入电压源电压或输入电压