第4章--变压器
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1、第四章第四章本章主要教学内容本章主要教学内容1.1. 变压器的基本工作原理和结构变压器的基本工作原理和结构2. 2. 单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行3. 3. 单相变压器的负载运行单相变压器的负载运行4. 4. 变压器参数的测定和标么值变压器参数的测定和标么值5. 5. 变压器的运行特性变压器的运行特性6. 6. 三相变压器三相变压器7. 7. 变压器的并联运行变压器的并联运行8. 8. 其它用途的变压器其它用途的变压器第四章第四章 一次绕组（一次侧、原侧）：与电源相连接收交流电能的线圈,参数用“1”下标表示。 二次绕组（二次侧、副侧）：与负载相连送出交流电能的线圈，参数用“2”下标
2、表示。 若为信号变压器，则一次绕组和二次绕组分别称为输入和输出绕组。 当认为是理想变压器，即两绕组偶合紧密，无漏磁，不计一次和二次侧绕组的电阻和铁损。即忽略漏磁通及初级绕组的压降，则有单相变压器原理图3.1.1单相变压器的工作原理3.1 变压器的工作原理、用途及结构第四章第四章 电动势平衡方程：u1=-e1=N1d/dt ； u2=e2=-N2d/dt （注：电动势与产生它的磁通反向或阻止磁通增加） 令N1/N2=K，则U1/U2=E1/E2= N1/N2=K，K为一次和二次侧绕组的匝数比，又称一次和二次侧的电压比。上式适应任何变化规律。 单相变压器原理图3.1.1单相变压器的工作原理3.1
3、变压器的工作原理、用途及结构第四章第四章 通过以上分析可知：变压器是将一种交流电压的电能在频率不变的情况下变换成另一种交流电压的电能。其中，能量的变换和传递以交变磁通为媒介，通过改变匝数或输入电压可以获得不同的输出电压，以满足不同用户的需求，这就是变压器的工作原理。 若忽略铁损耗，有第四章第四章 应用：人们 根据电磁学原理将一种电压等级的交流电能变换为同频率的另一种电压等级的交流电能,以满足不同用户的需求。最常见的应用是升压（变压器）和降压（变压器）。 注意：在同一功率下，电压越高，电流越小（P=UI），且线路损耗越小（ P=I2R ，R一定值。 可见：变压器是利用电磁感应原理从一个电路向另一
4、个电路传递电能或输入信号的一种电器装置。 注意： 原、次级电路具有相同的频率，可以有相同或不同的电压、电流和相数。 3.1.2 变压器用途第四章第四章4.1 变压器的工作原理和结构变压器的工作原理和结构4.1.1 变压器的工作原理变压器的工作原理单相变压器原理图单相变压器原理图忽略漏磁通及初级绕忽略漏磁通及初级绕组的压降，有组的压降，有dtdNeu111dtdNeu222KNNEEUU212121忽略铁损耗，有忽略铁损耗，有2211IUIUKUUII11221第四章第四章4.1.2 变压器的基本结构变压器的基本结构 1. 铁心铁心 有心式、壳式、卷环式有心式、壳式、卷环式心式心式壳式壳式C或或
5、E型卷环式型卷环式2. 绕组绕组 有同心式（低压内层，高有同心式（低压内层，高压外层），盘式（减少漏磁，压外层），盘式（减少漏磁，高低压交替）高低压交替） 同心式同心式 盘式盘式第四章第四章 3. 其它结构附件其它结构附件 如油浸式电力变压如油浸式电力变压器，还有油箱、储油器，还有油箱、储油柜、气体继电器、安柜、气体继电器、安全气道、分接开关和全气道、分接开关和绝缘套管等，如右图绝缘套管等，如右图所示。所示。 作用：保证变压器作用：保证变压器的安全和可靠运行。的安全和可靠运行。 第四章第四章4.1.3 变压器的分类和铭牌数据变压器的分类和铭牌数据 1. 分类分类 (1)(1) 按用途分类按用途
6、分类 变压器可分为电力变压器和特种变压器。变压器可分为电力变压器和特种变压器。 (2)(2) 按结构分类按结构分类 变压器可分为心式、壳式和卷环式三种。变压器可分为心式、壳式和卷环式三种。 (3)(3) 按冷却方式分类按冷却方式分类 变压器可分为空气冷却的干式变压器变压器可分为空气冷却的干式变压器以及油冷式、油浸式变压器等。以及油冷式、油浸式变压器等。 (4)(4) 按相数分类按相数分类 变压器可分为单相、三相变压器。变压器可分为单相、三相变压器。 2. 铭牌数据铭牌数据 (1) (1) 额定电压（初级额定和次级额定，三项指线）额定电压（初级额定和次级额定，三项指线） (2) (2) 额定电流
7、（初级额定和次级额定，三项指线）额定电流（初级额定和次级额定，三项指线） (3)(3) 额定容量额定容量NNUU21/NNII21/NS注意注意：单相变压器和三相变压器额定数据的定义区别：单相变压器和三相变压器额定数据的定义区别第四章第四章4.2 单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行4.2.1 空载运行时的电磁关系空载运行时的电磁关系4.2.2 空载运行时的电动势和电压平衡方程式空载运行时的电动势和电压平衡方程式注意注意： 与与 的关系的关系0itmsindtdNedtdNedtdNe1112211%2 . 0%1 . 0,1211001eeNiiu1,)90sin(2cos)90sin(
8、2cos0222201111tEtNdtdNetEtNdtdNemm第四章第四章dtdiLdtddtdNe011111tIisin200假设：假设：)90sin(2cos201101tEtLIe10101xILIE根据上面各式，可得空载运行时的根据上面各式，可得空载运行时的电压平衡方程式电压平衡方程式为为22010111EUrIEEUmmmmNfNfENfNfE212121111144. 42/244. 42/2写成有效值写成有效值：写成有效值写成有效值：101xI jE第四章第四章4.2.3 空载运行时的空载运行时的相量图和等效电路相量图和等效电路mmmZIjxrIE001)(主磁通的作用主
9、磁通的作用：1. 形成绕形成绕组的电感；组的电感；2. 产生铁损耗产生铁损耗 为常量，为常量， 为变量，为变量， 饱和程度上升，饱和程度上升， 下降，当下降，当 变化不大时，变化不大时， 的值基本不变。的值基本不变。11, xrmmxr ,1Ummxr ,mmxr ,第四章第四章4.3 单相变压器的负载运行单相变压器的负载运行4.3.1 负载运行时的电磁关系负载运行时的电磁关系单相变压器的负载运行示意图单相变压器的负载运行示意图第四章第四章4.3.2 负载运行时的基本方程式负载运行时的基本方程式1. 磁动势平衡方程式磁动势平衡方程式102211NININI2. 电压平衡方程式电压平衡方程式11
10、111111)(ZIEjxrIEU22222222)(ZIEjxrIEULZIU22电磁关系电磁关系第四章第四章负载运行时的负载运行时的基本方程式基本方程式KNNEEZIEZIZIEUZIEUNININImL212101222221111102211/4.3.3 负载运行时的等效电路和相量图负载运行时的等效电路和相量图 1. 变压器的折算变压器的折算 (1) 电势及电压的折算电势及电压的折算2222122UKUEKEEEKE第四章第四章(2)(2) 电流的折算电流的折算KIINNI/22122(3)(3) 阻抗的折算阻抗的折算2222222)/(xKxIIx2222222)/(rKrIIr22
11、222222)(ZkjxrkjxrZ折算后负载运行时的折算后负载运行时的基本方程式基本方程式(4)(4) 负载的折算负载的折算LLZkIUkkIUkIUZ22222222/mLZIEEZIZIEUZIEUIII021222221111021第四章第四章2. 等效电路等效电路T 型等效电路型等效电路 型等效电路型等效电路简化等效电路简化等效电路第四章第四章3. 相量图相量图感性负载感性负载 容性负载容性负载 电阻性负载电阻性负载第四章第四章例例4-1 一台单相电力变压器，额定电压一台单相电力变压器，额定电压 ， ， ， ， ， ，当初级绕组加额定电压时，试用，当初级绕组加额定电压时，试用T T
