變壓器教學(xué)精品課件

1、變壓器教學(xué)第1頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/1512022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器2學(xué)習(xí)目標(biāo)熟悉變壓器的作用、基本結(jié)構(gòu)及工作原理 掌握變壓器的運(yùn)行原理、等效電路及平衡方程式熟悉變壓器空載和短路試驗(yàn)的目的、線路、試驗(yàn)方法和技巧掌握變壓器同名端的判定方法及三相變壓器連接組別和時(shí)鐘表示法的判定了解自耦變壓器、電流互感器、電壓互感器的特點(diǎn)及使用注意事項(xiàng)第2頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器3一種靜止的電機(jī)將一種電壓的電能轉(zhuǎn)換為另一種電壓的電能。用途分類：電力變壓器，電力系統(tǒng)傳輸電能電爐變壓

2、器，專給煉鋼爐供電整流變壓器，直流電力機(jī)車供電儀用變壓器、控制變壓器無(wú)線電變壓器，僅傳輸信號(hào)。3.1 變壓器的分類、基本結(jié)構(gòu)、額定值一、變壓器的分類第3頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器4電力變壓器變壓器的總?cè)萘看笾孪喈?dāng)于發(fā)電機(jī)容量的三倍。輸電過(guò)程中，通常將電壓升高，通過(guò)高壓輸電線傳送到遠(yuǎn)方的城市，經(jīng)過(guò)降壓變壓器降為10kv電壓，再經(jīng)過(guò)配電降壓變壓器分配給用戶。輸送同樣的功率，電壓低則電流大，一方面由于大電流在輸電線路上引起損耗，另一方面大電流在線路阻抗上產(chǎn)生大的壓降，受電端電壓很低，電能傳送不出去。只有高電壓能將電能輸送到遠(yuǎn)方。

3、 第4頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器5（中間一般要經(jīng)過(guò)45次，甚至是89次變壓器的升降壓）電能輸電用戶升壓降壓、分配第5頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器6配電變壓器輸電變壓器第6頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器7變壓器類別-變壓方式升壓變壓器升高電壓的變壓器降壓變壓器降低電壓的變壓器特殊變壓器 ，如試驗(yàn)用高壓變壓器、電爐用變壓器、電焊用變壓器、晶閘管線路中的變壓器、用于測(cè)量?jī)x表的電壓互感器和電流互

4、感器等等 第7頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器8變壓器類別-線圈數(shù)目雙繞組變壓器，在鐵芯中有兩個(gè)繞組，一個(gè)為初級(jí)繞組，一個(gè)為次級(jí)繞組 自耦變壓器，初級(jí)、次級(jí)繞組合為一個(gè) 三繞組變壓器，三個(gè)繞組連接三種不同電壓的線路多繞組變壓器，如分裂變壓器第8頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器9變壓器類別-冷卻方式油浸式變壓器鐵芯和繞組都一起浸入灌滿了變壓器油的油箱中，可以加強(qiáng)絕緣和改善冷卻散熱條件干式變壓器 ，能滿足特殊要求，如安全油浸風(fēng)冷變壓器、強(qiáng)迫油循環(huán)變壓器、充氣式變壓器等

5、 第9頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器10變壓器類別-相數(shù)單相變壓器三相變壓器第10頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器11二、電力變壓器的基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)：油浸式變壓器的主要結(jié)構(gòu)部件：鐵心、繞組、油箱、絕緣套管等。第11頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器12（一）鐵心 由心柱和鐵軛兩部分組成，心柱用來(lái)套裝繞組，鐵軛將心柱連接 起來(lái)，使之形成閉合磁路為減少鐵心損耗，鐵心用厚0.300.50mm的硅鋼片疊成

6、，片上涂以絕緣漆，以避免片間短路。心柱鐵軛第12頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器131、心式 心柱被繞組所包圍心式結(jié)構(gòu)的繞組和絕緣裝配比較容易，所以電力變壓器常常采用這種結(jié)構(gòu)。特點(diǎn)第13頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器14鐵心包圍繞組的頂面、底面和側(cè)面。殼式變壓器的機(jī)械強(qiáng)度較好，常用于低壓、大電流的變壓器或小容量電訊變壓器。特點(diǎn)2、殼式第14頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器15（二）繞組定義：變壓器

7、的電路部分，用紙包或紗包的絕緣扁線或圓線繞成。一次繞組輸入電能的繞組二次繞組輸出電能的繞組同異點(diǎn)：一次和二次繞組具有不同的匝數(shù)、電壓和電流，其中電壓較高的繞組稱為高壓繞組，電壓較低的稱為低壓繞組。第15頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器16從高低壓繞組的相對(duì)位置來(lái)看，變壓器繞組可以分為同心式和交疊式兩類。同心式：高低壓繞組同心的套在鐵心柱上。為了便于與鐵心絕緣，一般低壓繞組在里面高壓繞組在外面。交疊式：又稱餅式，將高壓繞組及低壓繞組分成若干個(gè)線餅，沿著鐵心柱的高度交替排列著。為了便于絕緣，最上層和最下層安放低壓繞組。第16頁(yè)，共9

8、9頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器17（三）油箱油浸式變壓器的器身浸在變壓器油的油箱中。油是冷卻介質(zhì)，又是絕緣介質(zhì)。油箱側(cè)壁有冷卻用的管子（散熱器或冷卻器）。機(jī)械支撐、冷卻散熱當(dāng)變壓器出現(xiàn)故障時(shí)，產(chǎn)生的熱量使變壓器油汽化，氣體繼電器動(dòng)作，發(fā)出報(bào)警信號(hào)或切斷電源。如果事故嚴(yán)重，變壓器油大量汽化，油氣沖破安全氣道管口的密封玻璃，沖出變壓器油箱，避免油箱爆裂。第17頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器18（四）絕緣套管將線圈的高、低壓引線引到箱外，是引線對(duì)地的絕緣，擔(dān)負(fù)著固定的作用。

9、（瓷質(zhì)）套管外形常做成傘形，電壓愈高、級(jí)數(shù)愈多。第18頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器19聚氨酯絕緣變壓器套管 第19頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器20 變壓器的主要部件是鐵心和套在鐵心上的兩個(gè)繞組。兩繞組只有磁耦合沒(méi)電聯(lián)系。在一次繞組中加上交變電壓，產(chǎn)生交鏈一、二次繞組的交變磁通，在兩繞組中分別感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。只要一、二次繞組的匝數(shù)不同，就能達(dá)到改變壓的目的。 變壓器簡(jiǎn)單工作原理第20頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)

10、學(xué) 第三章 變壓器21三、變壓器的額定值1、額定容量SN：額定視在功率 SUI雙繞組變壓器，一、二次側(cè)額定容量S1N=S2N ；三繞組變壓器三側(cè)容量不一定相等。三相變壓器指三相的總?cè)萘?。單位：VA、KVA、MVA。容量在630kVA以下的為小型電力變壓器；8006300kVA的為中型電力變壓器；800063000kVA為大型電力變壓器；90000kVA及以上的為特大型電力變壓器。第21頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器222、額定電壓UN一次側(cè)額定電壓U1N：根據(jù)變壓器的絕緣強(qiáng)度和允許發(fā)熱等條件規(guī)定二次側(cè)額定電壓U2N：一次側(cè)外加

11、額定電壓U1N時(shí)的二次側(cè)空載電壓。額定電壓均指線電壓。 單位：V、KV第22頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器234、額定頻率fN ：我國(guó)規(guī)定為50HZ。單相變壓器三相變壓器3、額定電流IN：一次側(cè)額定電流I1N，二次側(cè)額定電流I2N。額定電流均指線電流。單位：A第23頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器24了解：變壓器銘牌數(shù)據(jù)正確地使用變壓器的依據(jù) 每臺(tái)變壓器都有一銘牌，上面標(biāo)注著型號(hào)、額定值及其它數(shù)據(jù)，便于用戶了解變壓器的運(yùn)行性能。電力變壓器產(chǎn)品型號(hào) SL7315/

12、10 產(chǎn)品編號(hào) 額定容量 315kVA 使用條件 戶外式額定電壓 10000/400V 冷卻條件 ONAN額定電流 18.2/454.7A 短路電壓 4%額定頻率 50 Hz 器身吊重 765kg相 數(shù) 三相 油 重 380kg聯(lián)接組別 Yyno 總 重 1525kg制 造 廠 生產(chǎn)日期 圖 電力變壓器銘牌示意圖第24頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器25型號(hào)說(shuō)明SL7-630/10三相變壓器鋁導(dǎo)線設(shè)計(jì)序號(hào)額定容量為630kVA高壓繞組額定電壓為10kV第25頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/

13、15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器26 注意下面幾個(gè)公式：對(duì)于三相對(duì)稱電路，無(wú)論何種接法：第26頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器27A第27頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器283-2 變壓器的空載運(yùn)行電磁關(guān)系圖3-7 單相變壓器的空載運(yùn)行N1N2第28頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器29一、空載運(yùn)行時(shí)的物理情況N1、N2分別為原、副繞組匝數(shù)；U1為電源電壓；i0為原邊空載電流；0、1分別為主磁通和漏磁通；e

14、1、e1、e2分別為原邊感應(yīng)電勢(shì)、漏感電勢(shì)和副邊感應(yīng)電勢(shì)；u2為副邊空載電壓。1u第29頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器30 主磁通與漏磁通的區(qū)別性質(zhì)：0與i0成非線性關(guān)系；1與i0成線性關(guān)系；路徑： 0流徑閉合鐵心，磁阻小，同時(shí)匝鏈了原邊和副邊繞組,并感應(yīng)出電勢(shì)e1和e2；1與原邊繞組匝鏈，通過(guò)變壓器油或空氣形成閉路，磁阻大。N1N2第30頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器31作用：0起傳遞能量的作用，1起漏抗壓降作用。數(shù)量：變壓器鐵心由高導(dǎo)磁材料硅鋼片制成（導(dǎo)磁

15、系數(shù)20000)，大部分磁通都在鐵心中流動(dòng)， 0約占總磁通的99強(qiáng)，1占總磁通的1弱。N1N2第31頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器32二、變壓器各電磁量正方向變壓器中的電壓、電流、磁通和感應(yīng)電勢(shì)的大小和方向都是隨時(shí)間變化的，正方向原則是可以任意選擇的，但變壓器內(nèi)部電磁規(guī)律卻是一定的，表示電磁規(guī)律的方程式必須與選定的正方向相配合。第32頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器33電路中（強(qiáng)調(diào)）：在同一支路內(nèi)，電壓降u的正方向與電流i的正方向一致；磁通的正方向與電流i的正方

16、向之間遵循右手螺旋定則；磁通的正方向與它所感生的感應(yīng)電勢(shì)e正方向之間遵循右手螺旋定則。第33頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器34一次側(cè)：電動(dòng)機(jī)慣例 i0按u1正向流入一次側(cè)二次側(cè)：發(fā)電機(jī)慣例 i2與u2方向相同i、交鏈，與i成右手關(guān)系；感應(yīng)e，e與成右手關(guān)系。e1 =-N1d/dt e2 =-N2d/dt e1=-N1d1/dt e與i同方向：e1與i0同方向；e2與i2同方向。第34頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器35 完整的變壓器空載電磁關(guān)系第35頁(yè)，共99頁(yè)

17、，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器36三、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分析1、主磁通感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)主電動(dòng)勢(shì)設(shè)則有效值相量當(dāng)主磁通按正弦規(guī)律變化時(shí)，所產(chǎn)生的一次主電動(dòng)勢(shì)也按正弦規(guī)律變化，時(shí)間相位上滯后主磁通90。E1 f、N1、m第36頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器37同理,可得副邊感應(yīng)電勢(shì):相量第37頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器382、漏磁通感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)漏電動(dòng)勢(shì)根據(jù)主電動(dòng)勢(shì)的分析方法，有 漏電動(dòng)勢(shì)也可以用漏抗壓降表示，即漏電抗

18、漏電感第38頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器391主要經(jīng)過(guò)非鐵磁路徑，磁路不飽和，故磁阻很大且為常數(shù)漏電抗X1很小且為常數(shù)，它不隨電源電壓負(fù)載情況而變。變壓器制成后，匝數(shù)N1確定，f確定漏電抗X1主要取決于1磁導(dǎo)第39頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器40四、電壓平衡方程、變比1、電壓方程漏阻抗一次側(cè)第40頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器41 請(qǐng)注意：“電壓決定磁通”對(duì)電力變壓器，Z1很小，產(chǎn)生的漏阻

19、抗的壓降I0Z1很小U1E1 or 11U1、E1大小相等，方向相反。有的把E1稱為反電勢(shì)。電壓決定磁通第41頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器422、變比當(dāng)k1為降壓變壓器；k1為升壓變壓器。對(duì)于三相變壓器變比k是指原、副繞組的相電勢(shì)(或相電壓)之比。忽略原繞組內(nèi)阻R1和原邊漏磁通1一次側(cè)電壓U1E1；U20=E2第42頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器43例：一臺(tái)三相變壓器，Yd連接，U1N/U2N=35/6.3kV，求變壓器變比解：例：若一次側(cè)加額定電壓U1N，

20、此時(shí)二次側(cè)空載電壓U2定義為二次側(cè)額定電壓U2N，則變比為：解：第43頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器44五、變壓器的空載電流空載電流波形問(wèn)題：因?yàn)殡娫措妷?為正弦交流電，所以在單相變壓器中1和也是按正弦規(guī)律變化的。但變壓器磁路是由鐵磁材料組成的，是非線性磁路。在非線性磁路中鐵磁材料具有飽和現(xiàn)象，所以當(dāng)主磁通為正弦變化，空載電流i0應(yīng)如何變化呢？第44頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器45（1）當(dāng)Bm1.3T，磁路末飽和狀態(tài)磁化曲線f(i)呈線性，導(dǎo)磁率是常數(shù)。當(dāng)按

21、正弦變化，i亦按正弦變化。第45頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器46（2）Bm1.4T1.73T，磁路飽和f(i)呈非線性,隨i增大導(dǎo)磁率逐漸變小。磁通為正弦波，i為尖頂波，尖頂?shù)拇笮∪Q于飽和程度。第46頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器47波形分析對(duì)尖頂波進(jìn)行波形分析，除基波分量外，包含有各奇次諧波。其中以3次諧波幅值最大。用等效正弦波電流替代實(shí)際尖頂波電流。等效原則：令等效正弦波與尖頂波有相同的有效值，與尖頂波的基波分量有相同頻率且同相位。、iUPUIcos9

22、0電流為無(wú)功電流第47頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器482、激磁電流(勵(lì)磁電流)成分產(chǎn)生主磁通所需的電流叫勵(lì)磁電流，用im表示，空載時(shí)i0全部用以產(chǎn)生主磁通即：空載電流勵(lì)磁分量，建立磁場(chǎng)，產(chǎn)生主磁通無(wú)功分量鐵耗分量，供變壓器鐵心損耗有功分量第48頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器492、變壓器空載運(yùn)行時(shí)相量圖鐵耗角I不再與同相位圖 3-9 p124第49頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器503、空載等

23、效電路變壓器中既有電路、磁路問(wèn)題，又有電與磁之間相互聯(lián)系問(wèn)題。為了分析問(wèn)題方便，在不改變變壓器電磁關(guān)系條件下，工程上常用一個(gè)線性電路來(lái)代替變壓器這種復(fù)雜的電磁關(guān)系，這個(gè)線性電路就稱為等值電路。純電路表示電磁問(wèn)題第50頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器51變壓器空載時(shí)，原繞組可看成是一個(gè)帶鐵心的電感線圈，從AX看進(jìn)去其等值阻抗: 等值電路推導(dǎo)Zm 勵(lì)磁阻抗；Rm 勵(lì)磁電阻，表示鐵耗；pFe=I02RmXm 勵(lì)磁電抗，表示鐵芯中主磁通產(chǎn)生的電抗。第51頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué)

24、第三章 變壓器52第52頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器531.問(wèn)題：Rm與Xm隨鐵心的飽和程度增高而減小的原因?當(dāng)f一定，U1升高時(shí)，由于原繞組漏阻抗壓降不大，E1近似隨U1成正比增大，鐵心飽和程度上升而使勵(lì)磁電導(dǎo)下降，故Xm減??； 勵(lì)磁阻抗Xm=2fN12m鐵心飽和程度mXm第53頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器54主磁通增加,Bm增加，使鐵耗增加，但鐵耗增加的速度比不上I2m增大的速度，故勵(lì)磁電阻Rm將變小。i飽和程度m BmpFe=HdBmim (i0)p

25、Fe =I02Rm飽和時(shí)I0比增加快，U1， I0比U1增加快Zm隨U1減小。or 這樣解釋第54頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器55由于 ，所以有時(shí)忽略漏阻抗，空載等效電路只是一個(gè)Zm元件的電路。由于磁路具有飽和特性，所以不是常數(shù)，隨磁路飽和程度增大而減小。但實(shí)際上，電源電壓可近似認(rèn)為穩(wěn)定，故勵(lì)磁參數(shù)也可近似認(rèn)為常數(shù)。在U1一定的情況下，I0大小取決于Zm的大小。從運(yùn)行角度講，希望I0越小越好，所以變壓器常采用高導(dǎo)磁材料，增大Zm，減小I0，提高運(yùn)行效率和功率因數(shù)。 Xm=2fN12m第55頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日

26、，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器56 磁化電抗和鐵耗電阻磁化電抗主磁路磁導(dǎo)鐵心線圈磁化電感m-11第56頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器57鐵耗電阻結(jié)合m-11Fe有功電流第57頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器58a）b）第58頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器59六、鐵心中的磁滯和渦流損耗磁滯損耗與電源頻率和鐵心材料的磁滯回線面積有關(guān)，磁滯回線面積又與鐵心中最大磁密的平

27、方成正比。渦流損耗是交流磁場(chǎng)在鐵心內(nèi)部感應(yīng)的渦流所引起的損耗。鐵心中的鐵耗（包括磁滯和渦流損耗）第59頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器60變壓器空載時(shí)，一次側(cè)從電源吸收少量的有功功率P0，用來(lái)供給鐵損pFe和繞組銅損I02R1。由于I0和R1均很小，所以p0pFe，即空載損耗近似等于鐵損。對(duì)于已制成變壓器，鐵損與磁通密度幅值的平方成正比，與電流頻率的1.3次方成正比，即第60頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器61空載損耗約占額定容量的0.2%1%，而且隨變壓器容量的

28、增大而下降。為減少空載損耗，改進(jìn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的方向是采用優(yōu)質(zhì)鐵磁材料：優(yōu)質(zhì)硅鋼片、激光化硅鋼片或應(yīng)用非晶態(tài)合金。HB第61頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器62* 變壓器空載運(yùn)行時(shí)相量圖第62頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器63小結(jié)（1）一次側(cè)主電動(dòng)勢(shì)與漏阻抗壓降總是與外施電壓平衡,若忽略漏阻抗壓降，則一次主電勢(shì)的大小由外施電壓決定。（2）主磁通大小由電源電壓、電源頻率和一次線圈匝數(shù)決定，與磁路所用的材質(zhì)及幾何尺寸基本無(wú)關(guān)。（3）空載電流大小與主磁通、線圈匝數(shù)及磁路的磁

29、阻有關(guān)，鐵心所用材料的導(dǎo)磁性能越好，空載電流越小?？蛰d電流I0主要是無(wú)功性質(zhì)。第63頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器64（4）電抗是交變磁通所感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)與產(chǎn)生該磁通的電流的比值，線性磁路中，電抗為常數(shù)，非線性電路中，電抗的大小隨磁路的飽和而減小。(5) 變壓器空載時(shí)既吸收無(wú)功功率，也吸收有功功率，無(wú)功功率主要用于建立主磁通，有功功率主要用于鐵耗。 第64頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器653-3 變壓器負(fù)載運(yùn)行變壓器一次側(cè)接在額定頻率、額定電壓的交流電源上，二次

30、接上負(fù)載的運(yùn)行狀態(tài)，稱為負(fù)載運(yùn)行。（I20）各量正方向規(guī)定與空載運(yùn)行時(shí)相同。第65頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器66負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系 磁動(dòng)勢(shì)平衡和能量傳遞第66頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器67副邊出現(xiàn)負(fù)載電流I2副邊產(chǎn)生磁勢(shì)F2=I2N2主磁通發(fā)生變化E1、E2變化。E1變化原邊：空載電流I0負(fù)載電流I1I1產(chǎn)生磁勢(shì)F1=I1N1（一方面建立主磁通m，另一方面抵消F2對(duì)主磁通的影響）從空載到負(fù)載，由于變壓器所接的電源電壓U1不變，且U1E1，所以主磁通不

31、變。（負(fù)載時(shí)的I1Z1很小，約占6%U1N，忽略I1Z1時(shí)有1-1）即認(rèn)為空載時(shí)主磁通與負(fù)載時(shí)主磁通近似相等。第67頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器68空載負(fù)載短路第68頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器69負(fù)號(hào)表示輸入功率正號(hào)表示輸出功率通過(guò)一、二次繞組磁動(dòng)勢(shì)平衡和電磁感應(yīng)關(guān)系，一次繞組從電源吸收的電功率傳遞到二次繞組，并輸出給負(fù)載能量傳遞的原理 分析一次側(cè)電流i1imi1L主磁通激磁電流抵消二次繞組電流i2的作用磁動(dòng)勢(shì)N1i1L應(yīng)與i2所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)N2i2相等

32、、相反第69頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器70一、磁動(dòng)勢(shì)平衡方程將上式兩邊同除于N1，得：（一次側(cè)電流負(fù)載分量）第70頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器71說(shuō)明變壓器一次側(cè)電流分成兩個(gè)分量，一個(gè)是勵(lì)磁電流，用來(lái)產(chǎn)生主磁通,另一個(gè)是負(fù)載分量，用來(lái)抵消二次磁動(dòng)勢(shì)的作用。電磁關(guān)系將一、二次聯(lián)系起來(lái),二次電流增加或減少必然引起一次電流的增加或減少。第71頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器72二、電壓平衡方程式

33、根據(jù)e=u, 寫出一二次側(cè)電動(dòng)勢(shì)平衡方程第72頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器73X1和X2分別稱為一次和二次繞組的漏磁電抗，簡(jiǎn)稱漏抗 X1和X2都是常值 第73頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器74 按照磁路性質(zhì)的不同，把磁通分成主磁通和漏磁通兩部分，把不受鐵心飽和影響的漏磁通分離出來(lái)，用常值參數(shù)X1和X2來(lái)表征，而把受鐵心飽和影響的主磁路及其參數(shù)Zm作為局部的非線性問(wèn)題，再加以線性化處理，這是分析變壓器和旋轉(zhuǎn)電機(jī)的重要方法之一。這樣做，一方面可以簡(jiǎn)化分析；另一方

34、面可以提高測(cè)試和計(jì)算的精度。第74頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器75小節(jié)2第75頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器76變壓器的基本方程式綜合了變壓器內(nèi)部的電磁過(guò)程，利用這組方程可以分析計(jì)算變壓器的運(yùn)行情況。但解聯(lián)立方程相當(dāng)復(fù)雜，且由于K很大，使原付方電壓電流相差很大，計(jì)算精確度很差，所以一般不直接計(jì)算，常常采用折算計(jì)算的方法，其目的是為了簡(jiǎn)化等量計(jì)算和得出變壓器一、二次側(cè)有電的聯(lián)系的等效電路。第76頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022

35、/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器77三、繞組折算折算：將變壓器的二次（或一次）繞組用另一個(gè)繞組來(lái)等效，同時(shí)對(duì)該繞組的電磁量作相應(yīng)的變換，以保持兩側(cè)的電磁關(guān)系不變。目的：用一個(gè)等效的電路代替實(shí)際的變壓器。折算原則：1）保持二次側(cè)磁動(dòng)勢(shì)F2不變；2）保持二次側(cè)各功率或損耗不變。第77頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器78保持N1不變，設(shè)N2二次繞組代替N2二次繞組（二次歸算到一次）方法：將二次側(cè)折算到一次側(cè)，假想把二次繞組的匝數(shù)變換成一次繞組的匝數(shù)，而不改變一次和二次繞組原有的電磁關(guān)系。折算后的各物理量右上角都加“”。如：E2E2；R

36、2R2保持N2不變，設(shè)N1一次繞組代替N1繞組（一次歸算到二次）第78頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器791、電流的歸算 保持副邊磁勢(shì)F2不變則有：物理意義：當(dāng)用N2N1替代了N2，其匝數(shù)增加了k倍。為保持磁勢(shì)不變。次級(jí)電流歸算值減小到原來(lái)的1k倍。第79頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器802、電勢(shì)的歸算根據(jù)歸算前后主磁通和漏磁通均保持不變物理意義：當(dāng)用N2 替代了N2，其匝數(shù)增加到k倍。而主磁通m及頻率f均保持不變，歸算后的次級(jí)電勢(shì)應(yīng)增加k倍。(E=4.44fN

37、)第80頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器81第二種解釋電磁功率折算后不會(huì)變。第81頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器82第82頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器833、阻抗的折算歸算前后有功功率和無(wú)功功率都不變物理意義：當(dāng)用N2替代N2后，匝數(shù)增加到k倍，次級(jí)繞組長(zhǎng)度增加到k倍；次級(jí)電流減到為原來(lái)的l/k倍，歸算后的次級(jí)繞組截面積應(yīng)減到原來(lái)的lk倍，故歸算后的次級(jí)電阻應(yīng)增加到原來(lái)的k2倍。（繞組本身沒(méi)有變化）第83頁(yè)，共99頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)50分，星期二2022/9/15電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器84物理意義：繞組的電抗和繞組的匝數(shù)平方成正比。由于歸算后次級(jí)匝數(shù)增加了k倍，故漏抗應(yīng)增加到k2倍。歸算前后有功功率和無(wú)功功率都不變第84頁(yè)，共99頁(yè)，2