西门子（变频器）中国供应商

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（2）脉冲分配器按供出电脉冲的功率元件来分，有晶体管驱动电源、高频晶闸管驱动电源和可关断晶闸管驱动电源等。变压器是一种静止的电气设备，它利用电磁感应原理，将某一数值的交变电压变换为同频率的另一数值的交变电压。作为电能传输或信号传输的装置，变压器在电力系统和自动控制系统中得到了广泛应用，在国民经济的其他部门，作为特种电源或为满足特殊的需要，变压器也发挥着重要作用。

变压器是基于电磁感应定律而工作的，交变磁场是它工作的媒介，这一点与其他旋转的电机相似，所以变压器可视为静止的电机，与旋转电机的能量转换作用不同，它只能起到能量传递的作用。

本章以普通双绕组电力变压器为主要研究对象，着重分析单相变压器的基本原理、带负载稳态运行的电磁关系及运行特性等。对于三相变压器，当带对称负载稳态运行时，每一相的情况与单相变压器一样，故无须讨论；但其电路和磁路特点，却与单相变压器不同，要加以探讨。对于自耦变压器、仪用互感器及电焊变压器等略加介绍。知识要求

（1）了解变压器的结构，掌握电力变压器主要部件的名称及作用。

（2）掌握变压器的工作原理及分类。

（3）了解变压器的铭牌，掌握变压器的主要参数。

（4）了解变压器的分析方法，掌握变压器的运行特性。

（5）了解三相变压器的磁路及电路。变压器的一次绕组和二次绕组具有不同的匝数、电压和电流，其中电压较高的绕组称为高压绕组，电压较低的绕组称为低压绕组。根据高、低压绕组的相对位置，变压器绕组可分为同心式和交叠式两种。同心式绕组是高、低压绕组同心套在铁芯柱上，一般低压绕组在里，高压绕组在外，以利于绝缘，同心式绕组结构简单、制造方便，使用也为普遍。交叠式绕组的高、低压绕组是沿轴向交叠放置的，交叠式绕组的引线比较简单，机械强度好，易构成多条并联支路，因此常用于大电流变压器中，如电炉变压器、电焊变压器等。

（3）油箱及其他零部件。

① 油箱。油箱有三个作用：一是盛装变压器油；二是容纳铁芯及绕组；三是用于散热，即通过变压器油将绕组和铁芯中的热量传递到油箱壁，进而再通过油箱壁散到周围介质中去。

②绝缘套管。绝缘套管安装在油箱盖上（有时装在油箱壁上），套管中有导电杆，用于连接变压器油箱内的绕组及外电路。分接开关有无载分接开关和有载分接开关两种。一般的分接开关有三个挡位，若要使二次绕组的输出电压降低，则将分接开关调至一次绕组匝数多的一挡，若要使二次绕组的输出电压升高，则将分接开关调至一次绕组

变压器除上述几种基本部件外，还有吸湿器、信号式温度计、放油阀门等，中均已标出它们的外形及安装位置，在此不再介绍。

 变压器的工作原理应定律，在一次绕组、二次绕组中便会感应出电动势，分别为

当二次绕组开路时，如忽略绕组压降，则有

于是有按用途分类。

① 电力变压器。用于电能的传输与分配，是生产数量多、使用广泛的变压器。按其功能不同又可分为输电变压器、配电变压器等。

② 特种变压器。在特殊场合使用的变压器。如作为焊接电源的电焊变压器；大功率电炉使用的电炉变压器；将交流电整流成直流电时使用的整流变压器等。

③ 仪用互感器。用于电工测量中。如电流互感器、电压互感器等。

④ 控制变压器。容量一般比较小，用于小功率电源系统和自动控制系统。如电源变压器、输入变压器、输出变压器、脉冲变压器等。型号。国家标准中规定：电力变压器的型号由6部分组成，即表示相数、冷却方式、绕组线芯等材料的代号，以及变压器容量、额定电压和绕组连接方式。电力变压器主要代号的含义下面以型号为的变压器为例，按前后顺序介绍这6部分的具体规定和有关内容。

 电力变压器铭牌的满载线电流值，单位为A。

。额定容量是指变压器在额定工作状态下，二次绕组的视在功率，其单位为由于变压器效率很高，通常把一次绕组侧和二次绕组侧的额定容量视为相等，即

三相变压器的额定容量为

单相变压器的额定容量为

（5）额定频率。在我国规定标准工业用变压器频率为50Hz。

变压器铭牌上还有相数 、效率 、温升 t、短路电压标幺值 Uk、连接组标号及重量等。 一台SJL1—180/10型电力变压器，U1N/U2N=10kV/0.4kV。试求一次绕组侧和二次绕组侧的额定电流。

解：据题意，SN=180kV·A，

1.5 变压器的运行分析

变压器的运行分为空载运行和负载运行。下面以单相双绕组变压器为例，分析稳态运行时的电磁关系，从而了解变压器的运行原理及运行特性，所得结论同样适用于对称条件下运行的三相变压器。

1.正方向的规定变压器的一次绕组接交流电源，二次绕组开路，负载电流为零时的运行，称为空载运行。此时变压器的内部物理过程比较简单，先从变压器这样一个简单的情况来研究其电磁过程。

变压器的空载运行图

空载时，在外加交流电压的作用下，一次绕组中通过的电流称为空载电流。在电流的作用下，铁芯中产生交变磁通（称为主磁通），主磁通同时穿过一次绕组和二次绕组，分别在其中产生感应电动势其大小正。

通过数学分析可得感应电动势和磁通有如下关系：

在相位上，感应电动势e滞后于主磁通；其有效值为

由此可得

式中，交变磁通的大值；表明，变压器一次绕组和二次绕组的电流与一次绕组和二次绕组的匝数成反比。变压器的高压绕组匝数多，而通过的电流小，绕组所用的导线细；反之低压绕组匝数少，通过的电流大，绕组所用的导线较粗。

结论：变压器有变换电流的作用。

4.变压器的阻抗变换

变压器不但具有电压变换和电流变换的作用，还具有阻抗变换的作用。当变压器二次绕组接上阻抗为Z的负载后，则

式中，相当于直接接在一次绕组上的等效阻抗，

变压器的阻抗变换

可见，接在变压器二次绕组上的负载阻抗Z与不经过变压器直接接在电源上的负载相比，减小了1倍。换句话说，也就是负载阻抗通过变压器接电源时，相当于该阻抗变为原来阻抗的倍。

结论：变压器有变换阻抗的作用。

在电子电路中，为了获得较大的功率输出往往对输出电路的输出阻抗与所接的负载阻抗之间有一定的要求。例如对音响设备来讲，为了能在扬声器中获得好的音响效果（获得大的输出功率），要求音响设备的输出阻抗与扬声器的阻抗尽量相等。但实际上扬声器的阻抗往往只有几欧到十几欧，而音响设备的输出阻抗恰恰很大，在几百欧、几千欧以上，为此

一次绕组匝数；论：变压器有变换电压的作用。

在不计一次绕组的阻抗及变压器中的损耗时，中的空载电流I0只用来产生磁通，一次绕组电路为纯电感电路，空载电流在相位上滞后于U1电压，又由于感应电动势E1在相位上也滞后于，故I0与同相位，由此可以做出理想变压器（不计损耗的变压器）空载运行时的矢量图， 低压照明变压器一次绕组匝，一次绕组电压，现要求二次绕组输出电压，求二次绕组匝数N2及变压比K。

解：由式可得

3.变压器的负载运行

变压器的负载运行是指变压器的一次绕组接在额定电压、额定频率的交流电源上，二次绕组接负载时的运行状态，此时二次绕组中有电流通过，由于该电流是根据电磁感应原理由一次绕组感应而产生的，因此一次绕组中的电流由空载电流变为负载电流。负载电流I1由两个分量构成，一个分量用于激磁，建立主磁通；另一个分量用于负载，向负载传递电能。

 理想变压器空载运行时的矢量

变压器的负载运行

如果不计铁芯中由磁通交变所引起的损耗，根据能量守恒定律，可得

由此可以看出

二次绕组匝数；

交流电的频率。

对于某台变压器而言，f及N1均为常数，因此当加在变压器上的交流电压有效值U1恒定时，则变压器铁芯中的磁通基本上保持不变。

可得

如略去一次绕组中的阻抗不计，则外加电源电压U1≈E1，而U1与E1的参考方向正好相反，即电动势E1与外加电源电压相平衡。在空载情况下，由于二次绕组开路，故端电压与电动势相等，因此

及

变压器一次、二次绕组的电压与一次、二次绕组的匝数成正比。结

变压器运行时，内部各个物理量都是交变的，必须规定它们的正方向，才能研究各电磁量之间的关系。

正方向就是先规定一个参考方向。如果某个量的实际方向与参考方向相同，那么这个量就是正值，反之就是负值。从理论上讲，正方向可以任意选择，但习惯上以电工惯例规定各量的正方向。具体确定方法如下所述。

（1）在负载支路（变压器的一次绕组侧对电源而言相当于负载）中，电流的正方向与电压降的正方向一致；在电源支路（变压器的二次绕组侧对负载而言相当于电源）中，电流的正方向与电动势的正方向一致。

（2）磁通的正方向与产生它的电流的正方向符合右手螺旋定则。

（3）感应电动势的正方向与产生它的磁通的正方向符合右手螺旋定则。

根据这些原则，变压器各物理量的正方向

2.变压器的空载运行

电力变压器主要代号的含义

（2）额定电压。一次绕组（高压侧）额定电压U1N是指加在一次绕组上正常工作的线电压值，单位为V或kV。它是根据变压器的绝缘强度和允许发热等条件规定的。高压侧标出的三个电压值，可以根据高压侧供电电压的实际情况，在额定值的±5%范围内加以选择，当供电电压偏高时可调至10500V，偏低时则调至9500V，以保证低压侧的额定电压为400V左右。

二次绕组（低压侧）额定电压U2N是指变压器在空载时，高压侧加上额定电压后，二次绕组两端的线电压值。

（3）额定电流额定电流是指根据变压器容许发热的条件而规定

⑤ 其他变压器。如试验用的高压变压器；输出电压可调的调压变压器；产生脉冲信号的脉冲变压器等。

（2）按绕组结构分类。有双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器和自耦变压器等。

（3）按铁芯结构分类。有心式变压器和壳式变压器，

 心式变压器和壳式变压器

（4）按相数分类。有单相变压器、三相变压器和多相变压器。

（5）按冷却方式分类。有干式变压器、油浸自冷变压器、油浸风冷变压器、强迫油循环变压器、树脂浇注变压器和充气式变压器。

1.4 变压器的铭牌数据识别

为了使变压器安全、经济、合理地运行，同时让用户对变压器的性能有所了解，制造厂家对每一台变压器都安装了一块铭牌，上面标明了变压器的型号及各种额定数据，只有理解了铭牌上各种数据的含义，才能正确使用和维护变压器。

式中，称为变压器的变压比，其大小由变压器的结构参数所决定。

由此可见，通过选用不同于一次绕组匝数的二次绕组匝数，便可使二次绕组的电压不等于一次绕组的电压，而获得所需要的电压值。

变压器以一次绕组和二次绕组能同时交链铁芯中同一变化磁通的特有结构，利用电磁感应原理，将一次绕组吸收电源的电能传送给二次绕组所连接的负载———实现能量的传送，使匝数不同的一次绕组和二次绕组中感应出大小不等的电动势———实现电压等级的变换，这就是变压器的基本工作原理。