(第1节 变压器的结构、第2节运行特性、第3节三相变压器)

第四章变压器第三节三相变压器第一节变压器的基本结构和工作原理第二节变压器的运行特性概述定义变压器:利用电磁感应原理，把某一频率的交流电压变换为同一频率的另一等级交流电压。3.

功能：变换电压、变换电流和变换阻抗。4.变压器的本质：电压在变，本质不变。满足能量守恒定律。升压时，电流减小，功率不变；降压时，电流增大。2.

特点：频率不变，变化的是交流电压的幅值。第一节变压器的基本结构和工作原理一、主要部件所有变压器都是由铁芯和绕组构成。2.绕组（线圈）

一次绕组：接电源一侧的绕组；二次绕组：接负载一侧的绕组。一、二次绕组绝缘。

0.35~0.5mm硅钢片3.其他油箱、油、油枕、绝缘导管、保护设备等。1.铁心

用硅钢片叠成。铁芯形式：口字型、EI型、F型、C型。电路符号：

铁芯变压器

芯式变压器铁心绕组两种结构变压器

壳式变压器铁心绕组＋u2－e1e2＋u1－ΦΦ

1Φ

2i2i1一次绕组二次绕组二、变压器的工作原理一次绕组接交流电源，二次绕组未接负载的工作状态。1.变压器的空载运行和电压变换

（1）空载运行：空载运行：I2=0I0：空载电流、励磁电流I1=I0≤10%I1N二次侧电压为空载电压记为U20（2）电压变换

K>1,U1>U20降压变压器K——变压器的电压比（变比）K<1,U1<U20

升压变压器2、负载运行和电流变换＋u2－e1e2＋u1－ZLΦΦ

1Φ

2i2i1

负载运行状态：一次绕组加电源电压U1，

二次绕组接上负载的工作状态。I1I2N2N1==1k

电流变换：

※变压器的额定电流标注在铭牌上（I1N/I2N）。3、变压器的阻抗变换＋U1－I1I2＋U2－|ZL||ZL’

|＋U1－等效忽略Z1、Z2、I0，则

=

U1U2I2I1

=

N1N2=

k=

kU2I2/kU2I2=

k2|ZL’|

=U1I1|ZL’|

=

k2|

ZL|[例]有一台额定容量为10KVA、额定电压为3300/220V的单相变压器。

(1)试计算一、二次的额定电流。

(2)接入220V、40W的灯泡，满载时可接几盏灯？

[例2]变压器工作的电路如图所示：已知信号源的电压一、变压器的运行特性1.外特性：

二次电压U2

随着二次电流I2变化的特性曲线。

U2=f(I2)

U2

I2OU2Ncos

2=1cos

2=0.8(感性)cos

2=0.8(容性)

U％=

U20－U2U20×100%※电力变压器：

U％=2%~3%2.电压调整率:从空载到满载,二次电压变化的数值与空载电压的比值。

I2N

U2第二节变压器的运行特性(1)铜损耗：一、二次绕组中流过电流时，在绕组电阻上产生的损耗。

PCu=R1I12+R2I22(2)铁损耗：铁芯中涡流损耗Pe

和磁滞损耗Ph组成。

PFe=Ph＋Pe

(3)效率:PO<PI

3.变压器的损耗和效率不变损耗满载的80﹪，效率最高。可变损耗电力变压器当I2=(60%～80%)I2N时，

=

max

小型电力变压器

=80%～90%

大型电力变压器

=98%～99%

额定输出功率P2N=U2NI2Ncos

2=SNcos

2

P2N=U2I2Ncos

2

忽略

U％时!4.变压器的功率(1)一次绕组的视在功率：S1=U1I1(2)二次绕组的视在功率：

S2=U2I2(3)输入功率：

P1=U1I1cos

1(4)输出功率：

P2=U2I2cos

2

[例]某单相变压器的额定电压为10000/230V接在10000V的交流电源上向一电感性负载供电，电压调整率为0.03，求变压器的电压比、空载和满载时的二次电压。

ZL

=0.966

时正好满载，求该变压器的电流。[解]变压器的电压比为空载时的二次电压为U20=U2N=230V满载时的二次电压为

U2=U2N(1－

U%

)=230×(1－0.03)=223Vk==

=43.5U1N

U2N

10000230[解]变压器的电压比为I2==A=224AU2

ZL

2230.966I1==A=5.15AI2

k

22443.5[解]忽略电压调整率，则

P2=

SNcos

2=10×103×0.8W=8kWP

=

PFe＋PCu=(300＋400)W=700WP1=

P2＋P

=(8000＋700)W=8.7W

[例]一变压器容量为10kV·A，铁损为300W，满载时铜损为400W，求该变压器在满载情况下向功率因数为0.8的负载供电时输入和输出的有功功率及效率。P1P2

=×100%88.7=×100%=92%第三节三相变压器及特殊用途变压器一、三相变压器(一)三相变压器的种类1.三相组式变压器AXaxBYbyCZcz特点：三相之间只有电的联系，没有磁的联系。2.三相心式变压器AXaxBYbyCZcz特点：三相之间既有电的联系，又有磁的联系。

联结方式高压绕组低压绕组

（二）三相绕组的联结方式YYY-Y连接方式与Y-⊿连接BZACXYXAZBYC三相变压器变比指相电压之比。（三）变压器的额定值1.额定电压UN一次额定电压U1N是指额定运行情况下一次绕组应当施加的电压。二次额定电压U2N是指一次侧为额定电压时二次侧的空载电压。即U2N=U20/U1=U1N。2.额定电流IN一次额定电流I1N是指在U1N的作用下一次绕组允许长期通过的最大电流。二次额定电流