高中物理 第五章变压器
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额定频率：按我国规定，工业用电50Hz。
单相： 三相：
SN U1N I1N U2N I2N
S N 3U1N I1N 3U 2 N I2 N
5.2 变压器空载运行
5.2.1 变压器各电磁量正方向
m
I0
U1
E1
I2
E2
UU202
ZL
u1
e1
N1
d ； dt
i0
m 1
f0 i0 N1
E2
U20
e1
m
e2
s1
es1
i0r1
2、主磁通感应电动势
主磁通按正弦规律变化，
m sin t
e1
N1
d dt
N1
d dt
(m
sin
t)
N1
m
cos
t
E1m
sin(
t
2
)
e2
N2
d dt
N2
d u2 e2 N 2 dt
在同一支路内，电压与电流的正方向一致； 磁通正方向与电流正方向之间符合右手螺旋关系； 感应电动势与磁通之间满足电磁感应定律。
5.2.2 变压器空载运行
1、主磁通、漏磁通 变压器空载运行：变压器的一次绕组加上额定电压，二次绕组开路。
I0
U1
E1
Es
u1
ΔI1
I1
I0
U1
E1
Es1
m
m
U1 E 1 I0 ( R1 jX1 )
I0
E 1 I0 Z1
U1
E1
1
Es
U 20 E 2
U1 E 1 U1 E1 4.44 fN1m
k E1 4.44 fN 1m N1 E2 4.44 fN 2m N 2
5.1 概述
变压器是输送交流电时所使用的一种变电压和变电流的设备，它能将一种绕组 的电压和电流从某种数量等级改变为另一种绕组的另外一种等级的电压和电流。
简单的单相变压器：两个线圈没有电的直接联系， 只有磁的耦合。
一次绕组（原绕组或初级绕组）：两个线圈 中接交流电源的线圈， 其匝数为N1
二次绕组（副绕组或次级绕组）： 接到用 电设备上的线圈，其匝数为N2
I0 I0
jLs1I0
jX 1 I0
Ls1
N1 s1 2I0
—一次绕组漏自感
X 1 Ls1 —一次绕组漏电抗
X1
N 1 s1 2I0
N1(
2I0 N1s1) 2I0
N12 s1
4、空载运行电压方程式
U1 E 1 E s1 I0 R1
第5章 变压器
概述 变压器空载运行 变压器负载运行 标幺值 变压器的参数测定 变压器的运行特性 变压器的连接组别 变压器的并联运行 自耦变压器 仪用互感器
本章基本要求
了解变压器的基本结构、工作原理 熟悉单相变压器空载、负载运行时的电磁 关系及磁动势平衡方程的意义 掌握变压器的等效电路以及参数测定方法 掌握变压器的运行特性 了解三相变压器磁路特点，掌握三相变压 器联结组号确定的方法
1、铁心
单相壳式变压器
奇数层
偶数层
心式变压器迭片
心式冷轧硅钢片迭片
2、绕组
绕组是变压器的电路部分，一般为绝缘扁铜线或绝缘圆铜线在绕线模上绕制而 成
单相和三相芯式变压器
3、其他结构部件
油箱；储油柜；散热器；高、 低压绝缘套管；油表；安全气 道；气体继电器；分接开关； 温度计；吸湿器等等
5.1.2 变压器的型号和额定数据
3、漏磁通感应电动势
s1 s1 sin t
es1
N1
d s1 dt
N
1
s1
sin
t
2
E
ms
1
s
in
t
2
Es1
E ms 1 2
N1s1
2
2fN 1s1
2
4.44 fN1s1
E s1
j N1 s1
2
电源变压器
变压器
电力变压器
环形变压器
自耦调压器
控制变压器
三相干式变压器
5.1.1 变压器的结构
变压器的主要结构：铁心和绕组。 •铁心是变压器的磁路部分； •绕组是变压器的电路部分。
1、铁心 为了提高导磁性能和减少铁心内的磁滞损耗和涡流损耗，铁心通常用 0.35mm厚表面涂有绝缘漆的硅钢片冲成一定的形状叠装而成。
E2
U20
5、励磁电流
励磁电流
I0r建立空载运行时的磁场 I0a 引起损耗
变压器中磁性材料的磁化曲线为非线性， 在一定电压下， 空载电流大小、 波形取决于饱和度。
0
忽略空载损耗： （1）当主磁通为正弦波时， 磁路越饱和， 电流波形畸变严重。 （2）励磁电流与主磁通同相位。
I
6、变压器空载运行的相量图 U 1 jI0 X1
d dt
wenku.baidu.com
(m
sin
t)
N 2
m
cos
t
E2m
sin(
t
2
)
感应电动势在相位上滞后于主磁通90度电角度，其有效值为：
E1
E1m 2
N1m
2
2fN1m
2
4.44 fN1m
E2
E2m 2
N2m
2
2fN2m
2
4.44 fN2m
E1 j4.44 fN1 m E 2 j4.44 fN2 m
I0 R1
E 1
0
I0a I0
I0r
m
E 2 ,U20
E 1
R1 E 1 j7X1、 j变I0压r B器10空载运E行1 的等j效I0a电RG1路10
jX1
I0
I0
U1
E1 I0a G0 -jB0 I0r
U1
Rm
E1 jXm
I0 I0a I0r (E 1 )(G0 jB0 )
( E 1
)
G0
I0 jB0
I0
G0 G02 B02
I0
jB0 G02 B02
(E 1 ) I0 Rm jI0 X m I0 Zm
5.3 变压器的负载运行
5.3.1 负载时磁通势及一、二次电流关系 变压器一次绕组接电源， 二次绕组接负载，称为负载运行。
额定容量SN：额定工作状态下的视在功率，用伏安 （VA）等表示。
额定电压U1N/U2N:U1N是电源加到一次绕组上的额定电压， U2N是一次绕组加上额定电压后二次绕组开路即空载时 二次绕组的端电压。对于三相变压器额定电压指线电压。
额定电流I1N、I2N：变压器额定容量分别除以原、副边 额定电压所计算出来的线电流值。
单相： 三相：
SN U1N I1N U2N I2N
S N 3U1N I1N 3U 2 N I2 N
5.2 变压器空载运行
5.2.1 变压器各电磁量正方向
m
I0
U1
E1
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2、主磁通感应电动势
主磁通按正弦规律变化，
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在同一支路内，电压与电流的正方向一致； 磁通正方向与电流正方向之间符合右手螺旋关系； 感应电动势与磁通之间满足电磁感应定律。
5.2.2 变压器空载运行
1、主磁通、漏磁通 变压器空载运行：变压器的一次绕组加上额定电压，二次绕组开路。
I0
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5.1 概述
变压器是输送交流电时所使用的一种变电压和变电流的设备，它能将一种绕组 的电压和电流从某种数量等级改变为另一种绕组的另外一种等级的电压和电流。
简单的单相变压器：两个线圈没有电的直接联系， 只有磁的耦合。
一次绕组（原绕组或初级绕组）：两个线圈 中接交流电源的线圈， 其匝数为N1
二次绕组（副绕组或次级绕组）： 接到用 电设备上的线圈，其匝数为N2
I0 I0
jLs1I0
jX 1 I0
Ls1
N1 s1 2I0
—一次绕组漏自感
X 1 Ls1 —一次绕组漏电抗
X1
N 1 s1 2I0
N1(
2I0 N1s1) 2I0
N12 s1
4、空载运行电压方程式
U1 E 1 E s1 I0 R1
第5章 变压器
概述 变压器空载运行 变压器负载运行 标幺值 变压器的参数测定 变压器的运行特性 变压器的连接组别 变压器的并联运行 自耦变压器 仪用互感器
本章基本要求
了解变压器的基本结构、工作原理 熟悉单相变压器空载、负载运行时的电磁 关系及磁动势平衡方程的意义 掌握变压器的等效电路以及参数测定方法 掌握变压器的运行特性 了解三相变压器磁路特点，掌握三相变压 器联结组号确定的方法
1、铁心
单相壳式变压器
奇数层
偶数层
心式变压器迭片
心式冷轧硅钢片迭片
2、绕组
绕组是变压器的电路部分，一般为绝缘扁铜线或绝缘圆铜线在绕线模上绕制而 成
单相和三相芯式变压器
3、其他结构部件
油箱；储油柜；散热器；高、 低压绝缘套管；油表；安全气 道；气体继电器；分接开关； 温度计；吸湿器等等
5.1.2 变压器的型号和额定数据
3、漏磁通感应电动势
s1 s1 sin t
es1
N1
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电源变压器
变压器
电力变压器
环形变压器
自耦调压器
控制变压器
三相干式变压器
5.1.1 变压器的结构
变压器的主要结构：铁心和绕组。 •铁心是变压器的磁路部分； •绕组是变压器的电路部分。
1、铁心 为了提高导磁性能和减少铁心内的磁滞损耗和涡流损耗，铁心通常用 0.35mm厚表面涂有绝缘漆的硅钢片冲成一定的形状叠装而成。
E2
U20
5、励磁电流
励磁电流
I0r建立空载运行时的磁场 I0a 引起损耗
变压器中磁性材料的磁化曲线为非线性， 在一定电压下， 空载电流大小、 波形取决于饱和度。
0
忽略空载损耗： （1）当主磁通为正弦波时， 磁路越饱和， 电流波形畸变严重。 （2）励磁电流与主磁通同相位。
I
6、变压器空载运行的相量图 U 1 jI0 X1
d dt
wenku.baidu.com
(m
sin
t)
N 2
m
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E2m
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2
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感应电动势在相位上滞后于主磁通90度电角度，其有效值为：
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4.44 fN1m
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5.3 变压器的负载运行
5.3.1 负载时磁通势及一、二次电流关系 变压器一次绕组接电源， 二次绕组接负载，称为负载运行。
额定容量SN：额定工作状态下的视在功率，用伏安 （VA）等表示。
额定电压U1N/U2N:U1N是电源加到一次绕组上的额定电压， U2N是一次绕组加上额定电压后二次绕组开路即空载时 二次绕组的端电压。对于三相变压器额定电压指线电压。
额定电流I1N、I2N：变压器额定容量分别除以原、副边 额定电压所计算出来的线电流值。