1.2 變壓器的運(yùn)行原理與特性

電機(jī)拖動(dòng)與電氣控制ChapterI:transformer第1章變壓器主要內(nèi)容01變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理02變壓器的運(yùn)行原理及特性03三相變壓器04其他常用變壓器StructureandworkingprincipleoftransformerOthercommontransformersThree-phasetransformerOperationprincipleandcharacteristicsoftransformerprimarycoverage變壓器的運(yùn)行原理及特性O(shè)perationprincipleandcharacteristicsoftransformer02變壓器的運(yùn)行原理及特性一、單相變壓器空載運(yùn)行

強(qiáng)調(diào)磁通與產(chǎn)生它的電流之間符合右手螺旋定則電動(dòng)勢與感應(yīng)它的磁通之間符合右手螺旋定則（一）電磁關(guān)系變壓器的運(yùn)行原理及特性主磁通與漏磁通的區(qū)別1）性質(zhì)上：與成非線性關(guān)系；與成線性關(guān)系。2）數(shù)量上：占99%以上，

僅占1%以下。3）作用上：起傳遞能量的作用，

起漏抗壓降作用。

（一）電磁關(guān)系一、單相變壓器空載運(yùn)行變壓器的運(yùn)行原理及特性1、主磁通感應(yīng)的電動(dòng)勢——主電動(dòng)勢

設(shè)

則

有效值

相量可見，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)勢也按正弦規(guī)律變化，時(shí)間相位上滯后主磁通90°。主電動(dòng)勢的大小與電源頻率、繞組匝數(shù)及主磁通的最大值成正比。（二）感應(yīng)電動(dòng)勢分析一、單相變壓器空載運(yùn)行變壓器的運(yùn)行原理及特性2、漏磁通感應(yīng)的電動(dòng)勢——漏電動(dòng)勢漏電動(dòng)勢也可以用漏抗壓降來表示，即根據(jù)主電動(dòng)勢的分析方法，同樣有

由于漏磁通

主要經(jīng)過非鐵磁路徑,磁路不飽和,故磁阻很大且為常數(shù),所以漏電抗很小且為常數(shù),它不隨電源電壓負(fù)載情況而變。

（二）感應(yīng)電動(dòng)勢分析一、單相變壓器空載運(yùn)行變壓器的運(yùn)行原理及特性3.電動(dòng)勢平衡方程和變比電動(dòng)勢平衡平衡方程（1）一次側(cè)電動(dòng)勢平衡方程

忽略很小的漏阻抗壓降，并寫成有效值形式，有

則可見，影響主磁通

大小的因素有電源電壓

、電源頻率

和一次側(cè)線圈匝數(shù)。

（二）感應(yīng)電動(dòng)勢分析一、單相變壓器空載運(yùn)行變壓器的運(yùn)行原理及特性（2）二次側(cè)電動(dòng)勢平衡方程

（3）變比定義

對三相變壓器，變比為一、二次側(cè)的相電動(dòng)勢之比，近似為額定相電壓之比，具體為Y，d接線

D，y接線變壓器的運(yùn)行原理及特性

D，y接線負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系：變壓器一次側(cè)接在額定頻率、額定電壓的交流電源上，二次接上負(fù)載的運(yùn)行狀態(tài)，稱為負(fù)載運(yùn)行。一、單相變壓器負(fù)載運(yùn)行（一）電磁關(guān)系變壓器的運(yùn)行原理及特性空載時(shí),由一次磁動(dòng)勢產(chǎn)生主磁通,負(fù)載時(shí),產(chǎn)生的磁動(dòng)勢為一、二次的合成磁動(dòng)勢。由于的大小取決于，只要

保持不變，由空載到負(fù)載，基本不變，因此有磁動(dòng)勢平衡方程

或

用電流形式表示

1.磁動(dòng)勢平衡方程式一、單相變壓器負(fù)載運(yùn)行（二）電負(fù)載運(yùn)行時(shí)的基本方程式變壓器的運(yùn)行原理及特性負(fù)載運(yùn)行時(shí),忽略空載電流有:

表明，一、二次電流比近似與匝數(shù)成反比。可見，匝數(shù)不同，不僅能變電壓，同時(shí)也能變電流。2.電動(dòng)勢平衡方程式根據(jù)基爾霍夫電壓定律可寫出一二次側(cè)電動(dòng)勢平衡方程

變壓器的運(yùn)行原理及特性用相量圖可以推導(dǎo)出電壓變化率的表達(dá)式：定義：是指一次側(cè)加50Hz額定電壓、二次空載電壓與帶負(fù)載后在某功率因數(shù)下的二次電壓之差，與二次額定電壓的比值，即

電壓變化率是表征變壓器運(yùn)行性能的重要指標(biāo)之一,它大小反映了供電電壓的穩(wěn)定性。

由表達(dá)式可知，電壓變化率的大小與負(fù)載大小、性質(zhì)及變壓器的本身參數(shù)有關(guān)。式中

稱為負(fù)載系數(shù)三、變壓器的運(yùn)行特性（一）電壓變化率變壓器的運(yùn)行原理及特性

1.001.0

變壓器的運(yùn)行原理及特性為了保證二次端電壓在允許范圍之內(nèi),通常在變壓器的高壓側(cè)設(shè)置抽頭,并裝設(shè)分接開關(guān),調(diào)節(jié)變壓器高壓繞組的工作匝數(shù),來調(diào)節(jié)變壓器的二次電壓。一種只能在斷電情況下進(jìn)行調(diào)節(jié)，稱為無載分接開關(guān)-----這種調(diào)壓方式稱為無勵(lì)磁調(diào)壓。另一種可以在帶負(fù)荷的情況下進(jìn)行調(diào)節(jié)，稱為有載分接開關(guān)-----這種調(diào)壓方式稱為有載調(diào)壓。中、小型電力變壓器一般有三個(gè)分接頭，記作UN±5%。大型電力變壓器采用五個(gè)或多個(gè)分接頭,例UN±2x2.5%或UN±8x1.5%。分接開關(guān)有兩種形式三、變壓器的運(yùn)行特性（二）電壓調(diào)整變壓器的運(yùn)行原理及特性鐵損耗與外加電壓大小有關(guān)，而與負(fù)載大小基本無關(guān)，故也稱為不變損耗。1.變壓器的損耗鐵損耗包括基本鐵損耗和附加鐵損耗?；捐F損耗為磁滯損耗和渦流損耗。附加損耗包括由鐵心疊片間絕緣損傷引起的局部渦流損耗、主磁通在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗等。銅損耗大小與負(fù)載電流平方成正比，故也稱為可變損耗。鐵損耗銅損耗也分基本銅損耗和附加銅損耗。基本銅損耗是在電流在一、二次繞組直流電阻上的損耗；附加損耗包括因集膚效應(yīng)引起的損耗以及漏磁場在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗等。銅損耗三、變壓器的運(yùn)行特性（三）損耗、效率及效率特性變壓器的運(yùn)行原理及特性2.效率及效率特性效率是指變壓器的輸出功率與輸入功率的比值。

效率大小反映變壓器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性能的好壞，是表征變壓器運(yùn)行性能的重要指標(biāo)之一。

其中變壓器的運(yùn)行原理及特性

變壓器效率的大小與負(fù)載的大小、功率因數(shù)及變壓器本身參數(shù)有關(guān)。效率特性：在功率因數(shù)一定時(shí)，變壓器的效率與負(fù)載電流之間的關(guān)系η=f(β)