第10章 鐵心變壓器

電工技術(shù)第10章鐵心變壓器本章教學(xué)內(nèi)容10.1

基本電磁定律10.2

磁路的歐姆定律10.3

鐵心變壓器本章重點(diǎn)內(nèi)容基本電磁定律磁路的歐姆定律鐵心變壓器的工作原理第10章鐵心變壓器

電機(jī)都是以電磁場(chǎng)作為耦合場(chǎng)，工程上通常先將電機(jī)內(nèi)部的電磁場(chǎng)問(wèn)題轉(zhuǎn)換成電路和磁路問(wèn)題，然后進(jìn)一步將電路和磁路問(wèn)題統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成單一電路問(wèn)題。鐵心變壓器是一種靜止的電機(jī)。10.1基本電磁定律安培環(huán)路定律

在磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)強(qiáng)度H沿任意閉曲線C的線積分，等于該閉曲線所包圍的全部電流的代數(shù)和，即10.1基本電磁定律（續(xù)1）電磁感應(yīng)定律

將一個(gè)匝數(shù)為N的線圈置于磁場(chǎng)中，有磁通通過(guò)線圈，與線圈相鏈的磁鏈為ψ。當(dāng)磁鏈ψ隨時(shí)間t變化時(shí)，線圈中將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向由楞次定律確定，即該電動(dòng)勢(shì)傾向于在線圈中產(chǎn)生電流，該電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)總是傾向于阻止磁鏈ψ的變化。10.1基本電磁定律（續(xù)2）電磁力定律

載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中將受到力的作用，這種力稱為安培力，電機(jī)學(xué)中則通常稱其為電磁力。右手定則定方向左手定則定方向10.2磁路的歐姆定律磁路磁通所通過(guò)的路徑稱為磁路。鐵心變壓器的磁路10.2磁路的歐姆定律（續(xù)1）磁路的歐姆定律磁動(dòng)勢(shì)，單位為A

磁阻，單位為A/Wb

磁導(dǎo)，單位為Wb/A

10.2磁路的歐姆定律（續(xù)2）磁路的歐姆定律

注意:鐵磁材料的磁導(dǎo)率不是一個(gè)常數(shù)，由鐵磁材料構(gòu)成的磁路，其磁阻不是常數(shù)，而是隨著磁路中磁通密度的大小而變化，也就是說(shuō)，磁路是非線性的。10.3鐵心變壓器主要部件

1.鐵心

用硅鋼片疊成。2.繞組（線圈）高壓繞組和低壓繞組同心地套在鐵心上。3.其他

油箱、油、儲(chǔ)油柜、絕緣套管、保護(hù)設(shè)備等。

10.3鐵心變壓器（續(xù)1）1.按相數(shù)分類三相變壓器、單相變壓器。2.按每相繞組的個(gè)數(shù)分類雙繞組變壓器、三繞組變壓器、自耦變壓器。3.按結(jié)構(gòu)分類心式變壓器、殼式變壓器。4.按冷卻方式分類干式變壓器、油浸式變壓器。主要種類

10.3鐵心變壓器（續(xù)2）心式變壓器

鐵心

繞組

殼式變壓器

鐵心

繞組

10.3.1單相變壓器變壓器的基本方程

10.3.1單相變壓器（續(xù)1）由式（3）和式（4）可得k稱為變壓器的電壓比

電動(dòng)勢(shì)平衡方程式

10.3.1單相變壓器（續(xù)2）假設(shè)

則

條件？

10.3.1單相變壓器（續(xù)3）

當(dāng)電源的電壓和頻率不變時(shí)，鐵心中的主磁通的最大值在空載或負(fù)載時(shí)是差不多恒定的。

磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式

把式(1)、式(2)、式(3)、式(4)和式(5)也寫(xiě)成相量形式10.3.1單相變壓器（續(xù)4）一次繞組的漏阻抗二次繞組的漏阻抗對(duì)負(fù)載阻抗

ZL，有引入復(fù)阻抗勵(lì)磁阻抗、電阻、電抗10.3.1單相變壓器（續(xù)5）綜合上述各電磁量的關(guān)系，可得變壓器穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的基本方程式為

變壓器的數(shù)學(xué)模型10.3.1單相變壓器（續(xù)6）變壓器的等效電路

從變壓器的基本方程出發(fā)，通過(guò)繞組歸算(或稱繞組折算)，可以導(dǎo)出等效電路。通常把二次繞組歸算到一次繞組，也就是把二次繞組的匝數(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。只要?dú)w算前、后二次繞組的磁動(dòng)勢(shì)保持不變，則一次繞組將從電網(wǎng)吸收同樣大小的有功功率和電流，并有同樣大小的功率傳遞到二次繞組。歸算后，二次側(cè)物理量的數(shù)值稱為歸算值，用原物理量的符號(hào)加“'”來(lái)表示。10.3.1單相變壓器（續(xù)7）10.3.1單相變壓器（續(xù)8）歸算后，變壓器的基本方程式就變?yōu)?/p>

歸算后二次繞組的漏阻抗10.3.1單相變壓器（續(xù)9）根據(jù)歸算后的變壓器基本方程式就可得到變壓器的T型等效電路

等效電路建立以后，變壓器各種工況和運(yùn)行特性的計(jì)算就可以轉(zhuǎn)化為電路的計(jì)算。10.3.1單相變壓器（續(xù)10）

項(xiàng)目

折算前

折算后一次電壓方程二次電壓方程電流關(guān)系感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系輸出電壓折算前后的基本方程式U1=－E1＋Z1I1U1=－E1＋Z1I1U2=E2－Z2I2U2'=E2'－

Z2'I2'N1I1＋N2I2=N1Im

I1＋I(xiàn)2'

=Im

E1=－ZmIm

E1=－ZmIm

E1=kE2E1=E2'U2=ZLI2U2'=ZL'I2'10.3.1單相變壓器（續(xù)11）例1

一臺(tái)單相變壓器，U1N/U2N=380/190V，Z1=(0.4＋j0.8)，Z2=(0.15＋j0.3)，Zm=(600＋j1200)，ZL=(7.5＋j4.75)，當(dāng)一次繞組加上額定電壓380V時(shí)，試用T形等效電路求負(fù)載電流和電壓的實(shí)際值。解：k

=U1NU2N

==2380190Z2'=k2Z2=22(0.15＋j0.3)=(0.6＋j1.2)ZL'=k2ZL=22(7.5＋j4.75)

=(30＋j19)=35.532.35O

10.3.1單相變壓器（續(xù)12）電路總阻抗Z=Z1＋Zm(Z2'

＋ZL')Zm＋

Z2'

＋ZL'=36.634.88O

I1=U1Z=A36.634.88O

3800O=10.38－34.88O

AE2'=E1=Z1I1－U1=[(0.4＋j0.8)×

－]V10.38－34.88O

3800O=371.91180.68O

VI2'=E2'Z2'＋ZL'=10.14147.25O

A10.3.1單相變壓器（續(xù)13）I2=kI2'=2×10.14A=20.28AU2=|ZL|

I2

=180.04V=7.52＋4.752×20.28V10.3.2三相變壓器10.3.3變壓器的額定值額定電壓

U1N/U2N

指空載電壓的額定值。即當(dāng)

U1=U1N時(shí),U20=U2N

如銘牌上標(biāo)注:電壓10000/230V※

三相變壓器是指線電壓。額定電流

I1N/I2N

指滿載電流值，即長(zhǎng)期工作所允許的最大電流。※

三相變壓器是指線電流。10.3.3變壓器的額定值(續(xù)1）

指視在功率的額定值?！鶈蜗嘧儔浩鳎?/p>

SN=U2NI2N=U1NI1N※

三相變壓器：額定容量SN額定頻率

fN

一般：fN=50Hz（工頻）SN=√3U2NI2N=√3U1NI1N10.3.4變壓器的電壓調(diào)整率變壓器的電壓調(diào)整特性是指變壓器的一次電壓為額定值，負(fù)載的功率因數(shù)不變時(shí)，二次電壓與負(fù)載