数控电工电子技术-姚道如-项目四变压器分析与制作

项目四变压器分析与制作教学目的和要求掌握变压器含义及工作原理、了解变压器结构、熟悉变压器型号掌握变压器额定值、掌握电力变压器、自耦变压器、互感器、钳形电流表等用途熟悉三相电力变压器、自耦变压器、互感器、钳形电流表等结构特点。掌握三相电力变压器、自耦变压器、互感器、钳形电流表等的使用。项目说明由变压器用途来说明变压器的结构、工作原理及技术参数、三相电力变压器、自耦变压器、互感器、钳形电流表等用途。知识点变压器含义、变压器工作原理、变压器结构、变压器型号、变压器额定值电力变压器、自耦变压器、互感器、钳形电流表等含义三相电力变压器、自耦变压器、互感器、钳形电流表等结构特点。技能点变压器的绕制、根据型号找出额定值、能根据供电需要选择变压器、三相电力变压器、自耦变压器、互感器、钳形电流表等的使用。任务4.1变压器结构和工作原理

一、变压器概述变压器是一种常见的静止电气设备，可用来把某种数值的交变电压变换为同频率的另一数值的交变电压。在用电方面，多数用电器所需电压是380V、220V或36V，少数电机也采用3kV、6kV等。这些电压均是经过变压器将高电压进行降压得到的。问题：什么是变压器？二、变压器结构一个变压器最主要的部分是铁心和线圈，如图4.1所示，铁心的作用是构成磁路，通常由厚度为0.35～0.5mm硅钢片叠成，片间用绝缘漆隔开，在一些小型的专用变压器中，也有用铁氧体或坡莫合金做铁心的。从结构上说，铁心可分为心式和壳式两类，心式结构的线圈绕在两侧铁心上，壳式结构的线圈绕在中间铁心上。线圈又称绕组，小容量变压器绕组大多用高强度漆包线绕制。变压器有两个绕组，与电源相连的线圈称为原绕组（或初级绕组，或一次绕组），和负载相连的线圈称为副绕组（或次级绕组，或二次绕组）。绕组与绕组以及绕组与铁心之间都是互相绝缘的。除了铁心和线圈外，变压器还有散热装置等。图4.1变压器结构

三、变压器工作原理（一）变压器空载运行

设原绕组匝数N1，原绕组上的电压U1,电流、电动势有效值分别用I0、E1、，瞬时值分别用i1、u1表示；设副绕组匝数N2

，副绕组上的电压、电动势有效值分别用U2、E2

。

图4.2变压器空载原理（4-1）上式表明，变压器空载时，原、副边端电压之比等于原、副线圈的匝数之比，匝数多的一边电压高，匝数少的一边电压低。式中Ku称为变压器的变压比，简称变比。Ku＞1，为降压变压器；Ku＜1，是升压变压器。（二）变压器有载运行图4.3变压器有载原理表明变压器原、副绕组电流的有效值与原、副绕组匝数成反比。变压器不能改变交流电的频率。（4-2）【例4.1】某小区需220V交流电源，但供电部门只提供3000V交流电压，该怎么办？若小区使用10台25KW电阻炉，则电阻炉和3000V交流电源上的电流各是多少？解：由n=U1/U2得n≈14，可选择变比为14的变压器；变压器副边的电流I2≈1140A；由n=I2/I1得变压器原边的电流I1≈80A。四、变压器的额定值1）额定容量在额定使用条件下，变压器加以额定电压、额定频率时能输出的额定电流，温升不超过极限值的容量。单位为VA、KVA。2）一次绕组的额定电压是根据变压器的绝缘强度和容许发热规定在一次绕组上应加的电压值。3）二次绕组的额定电压是一次绕组电压为额定值时，二次绕组两端的空载电压值。通常在铭牌上以分数形式表示。例如380/36V，=36V。五、变压器型号变压器型号及各部分表示的含义如图所示

型号图4.4变压器型号变压器外特性是指在电源电压不变的条件下，变压器副绕组电压与副边电流的关系。变压器副边所接负载变化时，电压随负载电流增大而降低，如图4.7所示。为空载时副绕组电压，为额定运行时副绕组电流。六、变压器外特性图4.5变压器外特性七、变压器分类

1）按相数分类，变压器可分为单相、三相、多相变压器。

2）按绕组数分类，变压器可分为双绕组、三绕组、自耦变压器。

3）按铁心结构分类，变压器可分为心式、壳式变压器。

4）按调压方式分类，变压器可分为无励磁调压、有载调压变压器。

5）按用途分类，变压器可分为升压、降压、配电、联络、厂用电变压器，以及特种变压器、仪用互感器、试验变压器。

6）按冷却方式分类，变压器可分为干式自冷、油浸自冷、油浸风冷、强迫油循环变压器。

7）按线圈导线材质分类，变压器可分为铝线圈、铜线圈变压器。八、变压器损耗及效率变压器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，损耗主要有铁损耗和铜损耗两部分。铁损耗是铁心中的磁滞损耗和涡流损耗，铜损耗是指绕组上电阻的损耗。变压器效率为输出功率与输入功率之比，即（4-3）任务4.2专用变压器问题：变压器使用注意哪些问题？一、电力变压器（一）什么是电力变压器一般用户的交流电源是从高压输电线经过变压器进行降压获得，供电系统一般采用三相制供电，所使用的变压器为三相变压器，这种用于供电系统的变压器称为电力变压器。（二）电力变压器结构常用的电力变压器结构如图4.1所示，它主要由铁心、线圈、油箱、绝缘、油枕、调压装置、保护装置等组成。（三）电力变压器绕组的联接组别对于变压器联接组，高压侧接法用大写字母表示，低压侧接法用小写字母表示,如图4.8所示。Y和y表示星形联结；D和d表示三角形联结；N和n表示有中线。如“Y，yn0”表示高压侧星形联结，低压侧星形联结且有中线，最后的“0”表示高低压对应的线电压同相，若标“11”则表示低压侧电压超前高压侧300。常见的联结组有“Y，dn0”；“Y，d11”；“D，yn11”等。图4.6三相变压器绕组联接

（四）电力变压器的温升和冷却温升是指变压器在额定运行情况时，允许超出周围环境温度的数值，它限决于变压器所用绝缘材料的等级。冷却是采取某种办法或装置将变压器的温度降低。由于电力变压器工作、发热，因此，必须使用冷却装置将