電工與電子技術(shù)基礎(chǔ)_第5章變壓器電子教案課件.ppt

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1、《電工與電子技術(shù)基礎(chǔ)（第2版）》電子教案主編劉蓮青王連起中等職業(yè)學校教學用書（電子技術(shù)專業(yè)）第5章變壓器5.1變壓器的基本概念5.2變壓器的工作原理5.3變壓器的極性5.4特殊變壓器5.4變壓器實驗5.1變壓器的基本概念5.1.1變壓器的用途5.1.2變壓器的的基本結(jié)構(gòu)5.1.1變壓器的用途變壓器是利用電磁感應(yīng)原理制成的一種變換電壓、電流和阻抗的電氣設(shè)備，主要用于升高或降低交流電壓，改變電流或變換電路阻抗。在遠距離輸電中，當傳輸一定功率的電能時，隨著輸電線路電壓的升高，輸電電流將減小，從而使輸電線路的電能損耗也

2、明顯降低。如果保持線路容許的損耗不變，則可以減小導線的截面，在架設(shè)線路中降低成本。因此，電力系統(tǒng)在遠距離輸電中都采用超高壓輸電線路。當前，我國的輸電電壓等級有35、110、220、330、500和750kV等幾種。由于受絕緣的限制和其它因素的影響，發(fā)電廠發(fā)電機的電壓達不到輸電電壓的等級。一般發(fā)電機的額定電壓有10.5、13.8、15.7、18kV等幾種，因此，在輸送電能以前，要用升壓變壓器將電壓升高到輸電電壓。在用戶方面，數(shù)百千伏的高電壓不能直接使用，所以電能經(jīng)高壓輸電線路送到城市和農(nóng)村附近時，需要用降壓變壓器

3、將電壓降低為10kV的高壓配電電壓。用戶的各種電器，其額定電壓是不一樣的，但絕大多數(shù)是220V或380V。因此，還需要將高壓配電電壓再用降壓變壓器降為380/220V用戶電壓。凡是需要使電壓升高或降低的地方，都要用到變壓器，例如行燈的電壓為安全電壓36V或24V。在電子電路中，常需要多種電源電壓，例如收音機電路、電視機電路中的多種電壓，都需要變壓器進行變壓。此外，變壓器在改變電壓的同時也改變了電流和阻抗，在測量技術(shù)中利用變壓器改變電流的原理，用較小的電流表測量較大的電流。在無線電技術(shù)中利用變壓器變換阻抗的原理，

4、變換電路的阻抗以達到阻抗匹配的目的。5.1.2變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器常見結(jié)構(gòu)有兩種，1.心式變壓器繞組在外、鐵心在內(nèi)，繞組包圍著鐵心叫做心式變壓器，如圖1所示；心式變壓器構(gòu)造簡單，硅鋼片用量較少，用銅量較多，繞組的絕緣和安裝比較容易，多用于電壓較高、容量較大的變壓器。2.殼式變壓器繞組在內(nèi)、鐵心在外，鐵心包圍著繞組稱為殼式變壓器，如圖2所示。殼式變壓器硅鋼片用量較多，用銅量較少，機械強度較高，多用于容量較小的變壓器。3.三相電力變壓器三相變壓器的一、二側(cè)各有三個線圈，分別套在三個鐵心拄上。一、二次繞組各聯(lián)成星形

5、或三角形。三相變壓器的結(jié)構(gòu)原理如圖示。由圖中可看出就每一相講，相當于一個單相變壓器。變壓器工作時，繞組和鐵心都會產(chǎn)生損耗而發(fā)熱。如果這些熱量在變壓器內(nèi)積聚起來，就會使鐵心和繞組的溫度逐漸升高，因此要考慮變壓器的冷卻問題。小容量的變壓器采用空氣自冷卻式。在中、大容量的變壓器中，只依靠空氣自冷法是不夠的，則需要采用專門的冷卻措施。圖示為常見的油浸自冷式三相變壓器。5.2變壓器的工作原理5.2.1電壓變換5.2.2電流變換5.2.3阻抗變換5.2.1電壓變換1.單相變壓器電路一般將接電源的線圈叫做一次線圈或初級線圈；

6、接負載的線圈稱為二次線圈或次級線圈。如果變壓器一次線圈的電壓大于二次線圈的電壓則稱為降壓變壓器；反之，稱為升壓變壓器。如果將變壓器的一次線圈接到正弦交流電源上，就有正弦交流電流通過線圈。在電流的作用下，鐵心中將產(chǎn)生正弦交變的磁通。由于一、二次線圈是繞在同一鐵心上，所以鐵心中的磁通也要穿過二次線圈。由電磁感應(yīng)定律可知，交變的磁通穿過線圈時將在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。在二次線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢是由于一次線圈中通過交變電流產(chǎn)生，因此，叫做互感電動勢。這種當一個線圈中磁通發(fā)生變化在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象稱為互

7、感現(xiàn)象。變壓器就是利用互感原理制成。在變壓器中，由于鐵心用硅鋼片疊成，所以具有良好的導磁性能，絕大部分的磁通既穿過一次線圈，也穿過二次線圈，這部分磁通叫做主磁通，用?表示。另外還有少量的磁通只穿過一次或二次線圈，稱為漏磁通，用?L表示。由于漏磁通與主磁通相比很小，為了分析問題簡便故將其忽略。5.2.1電壓變換穿過一、二次線圈每匝的主磁通都相同，因此，在每一匝線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢都相等。所以每個線圈的總電動勢與線圈的匝數(shù)成正比。設(shè)一次線圈有N1匝，二次線圈有N2匝，則一次線圈中感應(yīng)電動勢的有效值E1與二次線圈中

8、感應(yīng)電動勢的有效值E2的比值，應(yīng)等于一、二次線圈的匝數(shù)之比。即在忽略變壓器各種損耗的情況下，由于一次線圈與電源相接，感應(yīng)電動勢E1應(yīng)等于電源電壓U1；二次線圈與負載相連，則負載的端電壓U2就等于E2。所以變壓器的一、二次線圈的電壓之比等于一、二次線圈的匝數(shù)之比。如果N1?N2，則U1?U2，為降壓變壓器。反之N1?N2，U1?U2，變壓器為升壓變壓器。k叫做變壓比，簡稱變比。5.2.2