《变压器》教学课件1

按惯例规定正方向，如图1-14所示：
①电压降的正方向与电流的正方向一致； ②磁通的正方向与产生该磁通的电流的正方向之间符合右手螺旋 定则； ③感应电动势的正方向与磁通的正方向之间符合右手螺旋关系。 当原边电压按正弦规律变化时，则磁通中也按正弦规律变化。
原、副绕组中感应电势的有效值为 ：
E 1 E 1 2 m N 1 2 m 22 fN 1 m 4 .4 4 fN 1 m
在油箱和储油柜的连通管中装有气体继电器。当变压器内部 发生故障时，产生气体使气体继电器动作，发出信号，示意 工作人员及时处理或令其开关跳闸。容量在800以上的变压器， 油箱盖上装有防爆管，其管口用3 ～ 5mm厚的玻璃片封住。 当变压器内部发生故障，保护装置失灵时，箱内产生大量气 体将冲破玻璃片喷出，不致损坏箱体。最近生产的变压器采 用压力释放阀代替防爆管，当内部故障引起压力升高时，压 力释放阀动作，接通接点报警或令开关跳闸。气体继电器、 防爆管和压力释放阀为安全保护装置。
图1-3 斜接缝叠片的排法 (a)奇数层叠片；(b)偶数层叠片
小型变压器的铁心柱截面是方形或矩形的，大型变压器的 铁心柱截面是阶梯形状的，如图1-4所示。铁心柱套装绕组， 连接铁心柱的部分称为磁轭。磁轭的截面比铁心柱的截面 大5％ ～ 10％，以减小空载电流和空载损耗。
图1-4 铁心柱截面 (a) 大型铁心柱截面；(b) 小型铁心柱截面
图1-10 2500kVA的牵引整流干式变压器
图1-11 低压电流为2000A的电炉干式变压器
图1-12 海上平台用1000kVA的干式变压器
1.1.2【知识进阶】变压器的基本工作原理
变压器依据电磁感应原理工作，它的基本工作原理可以用 图1-13说明。
图1-13 单相变压器的工作原理图

电磁感应定律
电磁感应定律是个关于电和磁相互作用关系的定律。它说明了当磁通量变化时，绕组中必然 会产生电动势。
变压器的性能参数
1
额定电压
2
变压器的输入电压和输出电压都有作
为额定电压。额定电压是外部环境对
变压器设计电气参数的要求。
3
短路阻抗
4
用于描述变压器的电学特性。短路阻
抗越大，变压器的输出电压和输出电
智能化发展
随着智能城市的建设，未来变 压器需支持更多的数据传输和 智能控制。
环保节能
变压器需支持可再生能源的接 入，使之更加稳定且环保。
产业整合
随着数字化、智能化的发展， 未来变压器需更多的与各行各 业紧密结合，更好地服务社会 各个领域。
结束语
再次感谢大家参与本次《变压器》课程。希望通过本次课，大家对变压器有了更深入的了解。谢谢大家！
消费电子产品
如充电器、便携式音响、通 信设备中也大量使用，令人 难以想象。
变压器的维护和保养
1 常见故障及处理方法
常见故障有短路、断路、中性点接地等，处理时需按照标准操作来。
2 维护保养要点
常规检查变压器的额定容量、平衡电压等参数，保持绝缘表面的清洁与干燥，及时处理 异常情况等。
变压器的未来发展趋势
按输磁路类型可以分为铁芯变 压器和空气芯变压器。
变压器的结构与工作原理
主要构成部分
变压器主要由铁心和绕组构成。铁芯通常采用硅钢片叠压而成，绕组则一般包括高压绕组和 低压绕组。
工作原理
当输入的交流电流在高压线圈中产生磁通量时，在低压线圈中也就会诱发相应大小的电动势， 从而将相应的电压输出。
流就越稳定。
5
额定容量
指变压器的最大容量，在运行中应远 离该容量以防止过载运行。

（4）输入电压：U1; 输出电压：U2.
第4页，共22页。
3.电路图中符号
(fúhào)
n1
n2
∽ U1
n1 n2 U2 ∽
铁芯与线圈互相绝缘
问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？
变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈接
交变电压U1后，副线圈电压U2是怎样产生的？
第5页，共22页。
二、变压器的工作(gōngzuò)原 ------互感现象
n2 n3
n1=
第20页，共22页。
〖练习(liànxí)1〗如图所示，理想变压器的原线圈接上220V交流电压， 副线圈有A、B两组，A组接4Ω的电阻，B组接规格为“10V24W”的 灯泡。已知A组的线圈匝数为30匝，两端电压为6V，灯泡正常发光， 求原线圈的匝数和电流。
n1
U1n2 U2
220 30 6
n1
U1
n2U2 R
第13页，共22页。
【例1】理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2＝4：1， 当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动(yùndòng)切 割磁感线时，图中电流表A1的示数12mA，则电流 表A2的示数为————（ ）
A．3mA B．0 C．48mA D．与负载R的值有 关
解析：变压器只能工作于交流电路，不能 工作在恒定电流和恒定电压的电路，导体 棒向左匀速切割磁感线时，在线圈n1中通 过的是恒定电流，不能引起穿过线圈n2的 磁通量变化，在副线圈n2上无感应电动势出 现，所以A2中无电流通过。
读数为3.6A
铁 芯
C
A
第15页，共22页。
图（a） 图（b）
五、几种(jǐ 常用变压 zhǒnɡ)
器1.自耦变压器

绝缘材料及附件
油箱用于容纳变压器油和散热，冷却 装置则用于将变压器产生的热量散发 出去。
工作原理与电磁感应现象
工作原理
基于法拉第电磁感应定律，通过改变 变压器原边和副边的匝数比，实现电 压的变换。
电磁感应现象
当变压器原边绕组接通交流电源时， 会在铁芯中产生交变磁通，从而在副 边绕组中感应出电动势，进而实现电 能的传输和转换。
负载电流与电压变化
分析变压器在Байду номын сангаас载运行时，负载电流的变化对电压调整率的影响 。
负载损耗
阐述变压器负载时的铜损耗和附加损耗，以及其与负载电流、温 度的关系。
效率特性
分析变压器在不同负载下的效率变化情况，以及效率最高点的负 载率。
并联运行条件及优势探讨
并联运行条件
阐述变压器并联运行的条件，包括电压比、阻抗电压、接线组别等 需相同。
案例分享：成功解决某企业变压器故障问题
故障现象
某企业一台变压器在运行过程 中突然出现油温升高、声音异
常的现象。
故障诊断
经过外观检查、电气试验和油 化验分析等手段，诊断为绕组
局部短路故障。
处理过程
停电后对变压器进行解体检查 ，发现绕组绝缘损坏严重，局 部短路烧焦。对绕组进行更换 并修复其他受损部件后，重新 组装并进行电气试验，各项指
故障处理
探讨变压器发生故障时的处理方法，如绕组故障、铁芯故障、绝缘 故障等，以及预防措施。
04
变压器选型、安装与调试技 巧
选型依据和建议
负载需求
根据实际负载大小、性质以及变化情况，选择 适当容量的变压器。
电压等级
根据电力系统电压等级，选用相应电压等级的 变压器。
环境条件

环保化
随着环保意识的提高，对电力设 备的环保性能要求也越来越高。 变压器作为电力系统的核心设备， 其环保性能的提升也是未来的重
要发展趋势。
新材料应用
高导磁料
绝缘材料
高导磁材料可以提高变压器的磁性能， 减小变压器的体积和重量，提高其能 效。
新型绝缘材料可以提高变压器的绝缘 性能和耐热性能，从而提高变压器的 安全性和寿命。
如绕组、铁芯、变压器油等部件出现故障， 应根据具体情况进行修复或更换。
及时处理异常情况
如发现变压器存在异常现象，应及时进行处 理，防止故障扩大。
加强维护和保养
定期对变压器进行维护和保养，保持其良好 的运行状态。
提高运行管理水平
加强变压器的运行管理，合理配置保护装置， 提高变压器的安全性和稳定性。
06
03
变压器工作特性
电压变换特性
总结词
描述变压器如何通过电磁感应原理实现电压的升高或降低。
详细描述
变压器通过一次侧和二次侧的线圈之间的电磁感应原理，实现电压的升高或降低 。当变压器的一次侧线圈输入交流电时，产生变化的磁场，该磁场在二次侧线圈 中感应出相应的电压，从而实现电压的变换。
电流变换特性
总结词
《变压器》教学课件
目录
• 变压器概述 • 变压器组成结构 • 变压器工作特性 • 变压器运行与维护 • 变压器故障与处理 • 变压器发展趋势与新技术应用
01
变压器概述
变压器定义
变压器定义
变压器是一种利用电磁感应原理改变交流电压的设备，主要由初级和次级线圈 以及铁芯组成。
变压器在电力系统中的作用
铁芯的作用
铁芯在变压器中起到导磁 的作用，将一次侧和二次 侧的磁场联系起来，实现 能量的传输。

随身听
3V
机床上的照明灯
扫描仪
Байду номын сангаас
12V
防身器
手机充电器 4.2V 4.4V 5.3V 黑白电视机显像管
36V 3000V 1~2万伏
录音机 6V 9V 12V 彩色电视机显像管 3~4万伏
思考： 在我们使用的各种用电器中，所需的电压各 不相同，而我国民用统一供电电压是220V，那么如何使 这些额定电压不是220V的用电器正常工作呢？
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理想变压器
——没有能量损失的变压器
理想变压 器的特点
无铜损 无铁损 无磁损
理想变压器也是一 个理想化模型。
实际上变压器的效率都是比较高的，特别是电力设备中的巨 大变压器，在满负荷工作时效率可以达到97%～99%，所以理 论研究时我们把它当成100%（理想变压器）是没有问题的。
需改变电压，以适应各种不同电压的需要
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任务二 探究变压器的工作原理
1、 结合前面实验思考如何得到持续的电 流，并通过实验验证猜测 2、结合实验，阅读教材41页有关内容，分 析变压器的工作原理
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典型例题
例3.如图所示，P是电压互感器，Q是电流互感器，
如果两个互感器的变压比和变流比都是50，电压
表的示数为220V，电流表的示数为3A，则输电线
路中的电压和电流分别是( A )
A．11000V，150A
B．1100V，15A
C．4.4V，16.7A
D．4.4V，0.06A
典型例题
例4.如图所示为一理想变压器，其原、副线圈匝
五.变压器的等效电路
1.等效电阻法 理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2原、副线圈 的电压分别为U1、U2， 副线圈负载电阻为 R， 等效电路如图所示，
求 R等效。
法一：U1 U2
n1 n2
U2
n2 n1
U1
左图：P
U
2 2
R
n2 2U12 n12 R
右图：P'
U12 R等效
P
n2 2U12 n12 R
1.变压比：U1 n1 或者U1 U2
U 2 n2
n1 n2
2.功率关系：因没有能量损失
P1 P2 U1I1 U 2I2
3.变流比：由功率关系U1I1
U2I2
I1 I2
U2 U1
I1 I2
n2 n1
或者n1I1
n2I2
4.频率关系：原副线圈频率不变
f1 f2
二.理想变压器变压规律
注意： ①若n1<n2，则U1<U2，这种变压器叫升压变压器 ②若n1>n2，则U1>U2，这种变压器叫降压变压器 ③原副线圈电压比与匝数比成—— 正比 ④原副线圈电流比与匝数比成—— 反比 ⑤原线圈电压与副线圈电压成—— 正比 ⑥原线圈电流与副线圈电流成—— 正比 ⑦变压器电压、频率由输入端决定 ⑧变压器电流、功率由输出端决定

U1 I0 Z1 (E1 )
I0
E1
rm
xm
I0
r1
U1
x1 rm
E1
xm
§2－2 变压器的负载运行
变压器原边接在电源上， 副边接上负载的运行情况，称为负载运行。
i1 E
~
i2
•
E 2
电路、磁路的工作情况：
I1
F1
Fm
E1
原边的电势平衡
I2
F2
E2 副边的电势平衡
§2－2 变压器的负载运行 磁势平衡方程式
磁滞损耗（
空载损耗p0
铁耗p
Fe
涡流损耗（
附加损耗（
约占p0的80% ~ 85%） 约占p0的5% ~ 以下） 约占p0的10% ~ 15%）
铜耗pc u
I
2 0
r1
,
约占p0的2%
p0 U1I Fe U1 (I 0 sin m) U1I 0 cos(90 m )
U1I 0 cos0
折算法:把二次绕组的匝数用一个假想的绕组替代,这个假想 绕组的磁势和消耗功率与原来绕组一样,从而对一次侧绕组 的影响不变.这种保持磁势不变而假想改变它的匝数与电流 的方法，称折算法。
参数折算的原则是等效。参数在折算前后必须保持作用的
磁势相等，传递能量（包括有功和无功）相等,一次侧所有
参数不变。 根据需要,同样可把一次
§2－1 变压器空载运行空载电流(忽略空载损耗)
空载运行时， 原边绕组中流过的电流 ，
称为空载电流i0 。
空载电流I 0
建立空载运行时的磁场 I 主要部分 引起铁损耗 I FE
变压器中磁性材料的磁化曲线为非线性， 在一定电 压下， 空载电流大小、波形取决于饱和度。

如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比为n1/n2 求：原、副线圈电动势之比 E1 / E2 =？
U1 n1 E1
n2
U2
E2
思考：在不考虑原、副线圈的电阻的情况下，
（1）输出电压U2与副线圈的感应电动势E2 之间有什么关系？
（2）输入电压U1与原线圈的感应电动势E1 之间有什么关系？
U1 E1
E2 U2
练习:
1 有一理想变压器,原、副线圈匝数之比为11：1， 2 输入电压为220V的交流电， 3 问：输出电压是多少？
4
2、如图16-7,一理想变压器原副线圈匝数比 为4:1,图中五只电灯完全相同,若B、C、 D、E都能正常发光，则A灯 （ A ）
A .一定能正常发光 B .比正常发光暗
C .比正常发光亮
四 变压器
2020/12/10
1
一、变压器的构造
原线圈：连接电源的线圈 副线圈：连接负载的线圈 闭合铁芯：由涂有绝缘漆的硅钢片组成
二、工作原理：
电磁感应定律
思考:
从能量的角度,变压器的作用是什么?
传输电能
阅读课本 回答：
给原线圈加交变电压，闭合的副线圈两端 为什么会有感应电流？
思考：闭合铁芯起的是什么作用？
D .一定被烧坏
A BC D E
图16-7
PPT教学课件
谢谢观看
Thank You For Watching
17Biblioteka P1 =2020/12/10
P1=P2
I 1U 1 P 2 =
U 1 = n1
U2
n2
I1 = n 2
I2
n1
I 2U 2
12
思考: 在理想变压器中,

线圈匝数为n1，两个副线圈的匝数分别为n2和n3，
相应的电压分别为U1、U2和U3，相应的电流分
别为UI11、 In21和 I3， 根 据 1变 压U器1 的n1工 作 原 理 可2得 ：
U2 n2
U3 n3
由（1）（2）式得：
U2 ＝ n2 (3) U3 n3
根据P入＝P出得
I1U1＝I2U2＋I3U3 --------（4）
器上R1的功率PR1将分别（ ）D
A. U 增大、I 增大、PR1 增大 C. U 减小、I 减小、PR1 减小
思考：变压器输入输
出电压、电流、功率大
~
小之间的因果关系 是
怎样的？
B. U 不变、I 减小、PR1 增大 D. U 不变、I 减小、PR1 不变
A
S
V R1 R2
练习4、如图所示，理想变压器原副线圈匝数 比为4: 1，原线圈中的电阻A与副线圈中的负载 电阻B阻值相等。a b端加一交流电压U后，
1.输入功率P1由输出功率P2决定；P1＝P2 2.U1由电源决定； 3.U2由U1和匝数比决定；U2＝n2/n1·U1
4.I2由U2和负载决定； I2＝U2／R
5.I1由I2和匝数比决定； I1
I1＝n2/n1·I2
U1 n1
I2 n2U2 R
六、有多个副线圈的理想变压器的问题
一个原线圈多个副线圈的理想变压器，原
1.理想变压器输出功率应等于输入功率 即: P出= P入 U1I1=U2I2
I1 U 2 n2 I2 U1 n1
2、理想变压器原副线圈的电流跟它们的 匝数成反比
I1 n2 I2 n1
注意：此式只适用于有一个副线圈的变压器，不 适用于有多个副线圈的变压器。