变压器建模与特性分析
基于MATLAB的变压器仿真 与分析
于MATLAB_Simulink的变压器建模与仿真基于MATLAB/Simulink的牵引变压器建模与仿真徐（西安铁路局安康供电段新陕西汉中 723000）摘要：针对多种牵引变压器接线方式，建立数学模型，基于Matlab/Simulink仿真软件，建立牵引变压器的仿真模型，并验证数学模型和仿真模型的一致性。
利用所建立仿真模型对不同接线形式牵引变压器在不同条件下对公用电网产生的谐波和负序影响进行仿真试验，对研究各种类型的牵引变压器特性在我国电气化铁路的应用提供条件。
关键词：牵引变压器；数学模型；仿真模型；Matlab/Simulink 中图分类号：U223.6 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0610061－03 牵引变压器按其特性可分为平衡接线和不平衡接线。
其中不平衡接线有单相接线、Vv接线和YNd11接线；平衡接线是试图实现三相两相对称变换而提出的，主要代表方式有Scott，Leblanc、Kubler、Wood-bridge、阻抗匹配接线等。
本次主要总结了常用牵引变压器的特点并建立数学模型，包括每种牵引变压器的原理结构、原次边电气量关系等，基于Matlab/Simulink软件建立牵引变压器仿真模型，并对牵引变压器在不同条件下的负序、谐波特性的进行了研究. 1 牵引变压器数学模型研究 1.1 YNd11接线 YNd11变压器接线原理如下图所示，如果忽略激磁电流及其漏阻抗压降，二次侧绕组ac相与一次侧绕组A相同相，cb相与C相同相。
由于变压器一次侧绕组A，B，C相与电力系统的相序一致，A相滞后C相，对应的二次侧ac也滞后cb相[2]。
其中Z为牵引端口对应变压器漏抗，和β相的端口电压。
1.2 Vv接线 Vv接线牵引变压器接线原理如图2所示。
为二次侧空载相即α相图2 Vv接线牵引变压器设Vv接线变压器一次侧、二次侧绕组匝数分别为可得电流输入输出关系[3]：和，电压输入输出关系如下：图1 YNd11接线牵引变压器设YNd11接线变压器一次侧、二次侧绕组匝数分别为和假设变压器原边中性点接地，可以得出一次侧三相电流。
基于MATLAB的变压器仿真 与分析
于MATLAB_Simulink的变压器建模与仿真基于MATLAB/Simulink的牵引变压器建模与仿真徐（西安铁路局安康供电段新陕西汉中 723000）摘要：针对多种牵引变压器接线方式，建立数学模型，基于Matlab/Simulink仿真软件，建立牵引变压器的仿真模型，并验证数学模型和仿真模型的一致性。
利用所建立仿真模型对不同接线形式牵引变压器在不同条件下对公用电网产生的谐波和负序影响进行仿真试验，对研究各种类型的牵引变压器特性在我国电气化铁路的应用提供条件。
关键词：牵引变压器；数学模型；仿真模型；Matlab/Simulink 中图分类号：U223.6 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0610061－03 牵引变压器按其特性可分为平衡接线和不平衡接线。
其中不平衡接线有单相接线、Vv接线和YNd11接线；平衡接线是试图实现三相两相对称变换而提出的，主要代表方式有Scott，Leblanc、Kubler、Wood-bridge、阻抗匹配接线等。
本次主要总结了常用牵引变压器的特点并建立数学模型，包括每种牵引变压器的原理结构、原次边电气量关系等，基于Matlab/Simulink软件建立牵引变压器仿真模型，并对牵引变压器在不同条件下的负序、谐波特性的进行了研究. 1 牵引变压器数学模型研究 1.1 YNd11接线 YNd11变压器接线原理如下图所示，如果忽略激磁电流及其漏阻抗压降，二次侧绕组ac相与一次侧绕组A相同相，cb相与C相同相。
由于变压器一次侧绕组A，B，C相与电力系统的相序一致，A相滞后C相，对应的二次侧ac也滞后cb相[2]。
其中Z为牵引端口对应变压器漏抗，和β相的端口电压。
1.2 Vv接线 Vv接线牵引变压器接线原理如图2所示。
为二次侧空载相即α相图2 Vv接线牵引变压器设Vv接线变压器一次侧、二次侧绕组匝数分别为可得电流输入输出关系[3]：和，电压输入输出关系如下：图1 YNd11接线牵引变压器设YNd11接线变压器一次侧、二次侧绕组匝数分别为和假设变压器原边中性点接地，可以得出一次侧三相电流。
变压器运行特性分析报告
课程设计名称：电机与拖动课程设计题目：变压器运行特性分析计算专业：班级：姓名：学号：课程设计成绩评定表变压器在我们的生活中无处不在，为了适应不同的使用目的和工作条件，现实生活中有很多种类型的变压器，常用的变压器有：电力变压器、特殊用途的电源变压器、测量用变压器、控制变压器，且这些类型的变压器在结构和性能上的差别也很大。
虽然这些变压器有所不同，但是它们的基本原理是相同的。
本设计通过对变压器的变换关系即电压变换、电流变换、阻抗变换，分析研究出变压器运行时的基本方程式，并通过相应的折算得出变压器的等值电路，从而完成对变压器空载，变压器负载运行，变压器空载合闸，变压器副边突然短路时的分析与计算。
为了简化计算、减少计算量，本设计在相应的计算上使用MATLAB软件进行辅助。
通过本设计的研究计算能对变压器的分析和计算方法有初步的了解，对变压器出现空载、负载运行、空载合闸、副边突然短路时的电压、电流变化有准确的认识。
关键词：变压器；基本方程式；折算；等值电路；MATLAB计算1 变压器结构及其组成部分 (1)1.1变压器的基本结构 (1)1.1.1铁芯 (1)1.1.2绕组 (1)1.1.3油箱和冷却装置 (2)1.1.4绝缘套管 (2)1.1.5其他构件 (2)1.2变压器的额定值 (2)2变压器的变换关系 (4)2.1电压变换 (4)2.2电流变换 (4)2.3阻抗变换 (5)3变压器等值电路及其折算关系 (6)4变压器空载时的分析与计算 (8)5变压器负载运行时的分析与计算 (9)6变压器副边突然短路时分析计算 (10)7结论 (11)8心得体会 (12)参考文献 (13)1 变压器结构及其组成部分1.1 变压器的基本结构电力变压器主要由铁芯、绕组、变压器油、油箱、绝缘套管组成组成。
铁芯和绕组是变压器的主要部分，二者装配到一起称为变压器的器身。
图1-1为油浸式变压部结构示意图。
图1-1 油浸式变压部结构示意图1.1.1 铁芯铁芯是变压器的主磁路，又是变压器器身的骨架。
电力变压器温度建模与仿真研究
电力变压器温度建模与仿真研究随着电力系统的不断发展和电力负荷的不断增长，电力变压器在电网中扮演着至关重要的角色。
而电力变压器的温度是评估其运行状态的重要指标之一，高温会导致变压器的寿命缩短甚至故障发生。
因此，对电力变压器的温度建模与仿真研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
电力变压器的温度模型是通过对变压器内部和外部的热量分布及传递进行研究，建立数学模型来描述变压器的温度分布情况。
温度建模旨在预测变压器在不同工作条件下的温度变化，并帮助决策者优化运维策略、提高变压器的运行安全性和寿命。
在电力变压器的温度建模研究中，一种常见的方法是基于热平衡方程进行建模。
这种方法将变压器视为一个热力学系统，通过热量的收支平衡方程来描述变压器内部温度的变化。
另外，还可以基于电热耦合原理，考虑电流、电压和热损耗等参数的影响，建立电流和温度之间的关系。
这些模型可以通过实测数据进行参数拟合和验证，提高其准确性和可靠性。
除了静态温度建模，动态温度建模也是电力变压器研究的重要方向之一。
动态温度建模考虑了变压器在不同负荷变化下的温度响应，可以帮助运维人员更好地了解变压器的工作状态和运行特性。
动态温度建模通常需要考虑变压器的热惯性和传热过程的时间延迟等因素，通过数学模型进行仿真分析和预测。
温度建模的研究离不开对变压器内部热量的传递和散热机制的研究。
电力变压器的内部热量是由电流激励产生的，而变压器的散热机制主要通过冷却系统实现。
因此，在温度建模研究中，对变压器内部的热量分布与传递进行准确的建模是非常重要的。
研究者可以借助流体力学和传热学等领域的理论和方法，建立冷却系统的散热模型，并将其与变压器的温度模型进行耦合，从而提高温度建模的准确性与可信度。
为了验证温度模型的准确性，仿真研究是不可或缺的一个环节。
通过对温度模型进行仿真，可以得到变压器在不同工况下的温度分布图和温度变化曲线。
同时，也可以通过与实际变压器的运行数据进行对比和验证，进一步提高模型的可靠性和适用性。
刘锦波_电机与拖动_第5章_变压器的建模与特性
jL I E 1 1 0 jx1 I 0
x1 其中，一次侧绕组的漏电抗为：
2
（5-10）
L1 2fL1 ，漏电感为：
2
x1 漏电抗反映了漏磁路的情况。
1 N1 1 N1 2 2 0 S L1 N1 N1 i1 N1i1 R l1
结论： 绕组内感应电势的大小分别正比于频率、绕组匝数以及磁通的 90 。 幅值；在相位上，变压器绕组内的感应电势滞后于主磁通 m
当一次绕组施加额定电压 U1 U1N 时，规定二次侧绕组的开路电压即为二次侧的额 定电压即 U 20 U 2 N 。这样，便可获得变压器的变比为：
N1 E1 U 1N U 1N k N 2 E2 U 2 N U 20
I I I I 0 m 0 0a
图5.9给出了对应主磁路的相量图和等效电路。
（5-12）
图5.9 变压器主磁路的相量图和等效电路
由图5.9b得：
(r jx )I z I E 1 m m m m m
2
（5-13）
rm 为激磁电阻，它反映了铁心内部的损耗即： pFe I m rm ；xm Lm 为激磁电 式中， 抗，它表征了主磁路铁心的磁化性能，其中，激磁电感 Lm 可由下式给出：
(5-4)
称 k
U I N1 k 1 2 为变压器的匝比或变比， U 2 I1 N2
，称 S U1 I1 U 2 I 2 为视在容量。
由此可见，变压器在实现变压的同时也实现了变流。此外，变压器还可以实现阻抗变 换的功能。现说明如下： 图5.1中，二次侧的负载阻抗为： 如果从一次侧来看 Z L ，则其大小为：
e1 N 1 d (t ) dt
三相变压器和应涌流的仿真建模与特性分析
２ ０ １ ３ 年 第１ ０ 期ｌ 科技创新与应用
三相变压器和应涌流 的仿真建模 与特性分析
姜 磊
（ 三峡 大学电气与新 能源学院， 湖北 宜昌 ４ ４ ３ ０ ０ ２ ）
摘 要： 在 分析 了 变压 器和 应 涌 流 的产 生机 理 的 基 础上 ， 利用 Ｍ Ａ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ ／ Ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ｉ ｎ ｋ中 的 Ｐ Ｓ Ｂ仿 真模 块 集 搭 建 了仿 真 模 型 并成 功 产 生 了和 应 涌 流 。仿 真 结果 验证 了分 析 结论 ， 为和 应 涌流 导 致 变压 器差 动保 护 误 动 的分 析 以及 认 识 合应 涌流 的本 质 奠 定 了基 础 。 关 键词 ： 变压 器 ； 和应 涌流 ； 仿 真 建模
其 从 对 电 网 的运 行影 响入 手 ， 总结 避免 系统 产 生 和 应涌 流 的防 范 措
施【 １ 。
１电力 变 压器 和 应 涌 流产 生 机理 从 电力 系 统 实际 运 行 总 结 ， 如 下 两种 情 况 将 产 生 和应 涌 流 ： （ １ ）
两 台变 压 器 并联 运 行 ， 当其 中一 台变 压 器 Ａ空 载 合 闸 ， 另一 台变 压 器 Ｂ正 常运 行 ， 在 这 种 运 行方 式下 ，Ｂ将 会 产 生 和 应涌 流 ； （ ２ ） 运 行
图 ２ 串联 运行 变压 器 产生 和 应 涌流 情 况 的 电气联 接 图
ｌ
／ 一 一 ຫໍສະໝຸດ ‘ 二 二］＿ 。 。 ÷
—
图 １ 并联 运 行 变压 器产 生和 应 涌 流情 况 的 电 气连 接 图
Ｕ 一系统 电 源 电压 ； 一 变压 器 Ｔ １ 的原 边 等 效 电 阻 ； Ｒ ： 一 变 压 器 的 原边 ｒ ｒ ２ 等 效 电 阻 图 ３ 并联 运 行 变压 器等 效 电路
基于MATLAB的变压器仿真建模及特性分析电气专业方向设计报告
西南科技大学电气专业方向设计报告设计名称：基于Matlab的变压器仿真建模及特性分析姓名：学号:班级：指导教师：起止日期：2015年11月3日------2015年11月27日西南科技大学信息工程学院制方向设计任务书学生班级：学生姓名：学号：设计名称：基于MATLAB的变压器仿真建模及特性分析起止日期：2015/11/03～2015/11/27指导教师：方向设计学生日志基于MATLAB的变压器仿真建模及特性分析摘要：通过MATLAB软件中的电力系统模块，建立了分析变压器饱和特性的系统仿真模型。
使用该模型，对考虑磁滞、剩磁影响的饱和特性以及变压器的空载、负载、空载合闸、副边突然短路（负载）进行仿真分析，为分析变压器的特性提供了简单有效的方法。
并能通过分析加深对变压器特性的理解。
关键词：变压器；MA TLAB；特性分析Simulation modeling and analysis of transformer based on MATLABAbstract：Through the power system module of MATLAB software, the system simulation model of the saturation characteristic of transformer is established. Using the model, the simulation analysis was carried out to consider the effect of hysteresis, remanence saturation characteristics and transformer no-load, load, no-load closing, side sudden short circuit (load), provides a simple and effective method for the analysis of transformer properties. And can deepen the understanding of the characteristics of the transformer.Key words：Transformer ；MATLAB ；Characteristic analysis一、设计目的和意义电力变压器是发电厂和变电所的主要设备之一。
单相变压器空载合闸励磁涌流特性的仿真建模及实验分析
铁芯漏磁通很小，X1σ 一般可忽略。不考虑铁芯饱和或在 铁芯饱和之前，式中 i1 和 就为线性关系，其关系如式（2）。
［Keywords］transformer; inrush current; closing angle of source voltage
当变压器空载合闸或掉电后恢复供电时，在变压器原方 绕组中会产生幅值很大的励磁涌流 [1]。励磁涌流一般峰值很大，
可达到一次侧额定电流的 4~8 倍，含有大量高次谐波，易引起 变压器继电保护装置误动 [2]。
目前为止励磁涌流主要有两个研究方向，一个是励磁涌 流识别技术 [3]，主要是正确识别电力变压器的励磁涌流。另一 个是励磁涌流抑制技术 [4]，主要是探索如何抑制和削弱励磁涌
流。本文针对单相变压器空载合闸暂态过程进行了仿真建模
和实验分析。
1 单相变压器空载合闸暂态分析 如图 1 所示，R1数据及分析利用录波仪记录励磁涌流的波形记下涌流峰值取其绝对值并用标幺值表示作出涌流峰值和电压合闸角之间的关系曲线具体见图5302515500201020406080100120140160180电压合闸角度励磁涌流峰值标幺值图5涌流峰值标幺值与电压合闸角的关系合闸角在0到90之间励磁涌流峰值随着合闸角增大而逐渐减小在90到180之间励磁涌流峰值随着合闸角增大而增大总体呈现一个v字形合闸角越靠近90则产生的励磁涌流越小越靠近0和180励磁涌流则越大
e
I
R
e
U
jXσ
e
Rm
E
变压器仿真原理
变压器仿真原理
变压器仿真原理是通过建立数学模型和物理模型，利用计算机技术模拟变压器的工作过程,从而对变压器的性能和行为进行预测和分析。
在仿真过程中。
需要建立变压器数学模型和物理模型，包括变压器磁路模型、绕组电阻和电感模型、铁芯损耗模型等。
这些模型能够描述变压器的工作原理和电磁场分布，从而为仿真提供基础。
仿真过程通常采用有限元法或有限差分法等数值方法，对变压器进行三维建模和分析。
这些方法能够对变压器的电磁场分布进行详细模拟和分析，包括磁通密度、磁场强度、电感电阻等参数的计算。
在仿真过程中。
还需要考虑变压器的材料特性、几何尺寸、工作频率等因素对仿真结果的影响。
这些参数的选择和设定需要根据实际情况进行调整和优化。
通过仿真，可以预测和分析变压器的性能和行为，包括变压器的电压比、电流比、效率、温升等参数。
这些参数的预测和分析可以为变压器的设计和优化提供依据。
从而提高变压器的性能和可靠性。
总之。
变压器仿真原理是通过对变压器进行数学建模和物理建模，利用计算机技术模拟变压器的工作过程，从而预测和分析变压器的性能和行为。
这种仿真方法可以为变压器的设计和优化提供重要的技术支持和依据。
第2章变压器
2.1 变压器的工作原理
1. 电压变换 一次侧电路 E1 =－j4.44 N1f Φm
+ i1
U1 = －E1 + (R1 + jX1) I1 = －E1 + Z1I1
※ R1 ：一次绕组电阻。
u1
－
－ e1 ＋
i2 ＋ ＋ e2 ZL u2 － －
图形符号表示的电路图
X1 ：一次绕组漏电抗。 Z1 ：一次绕组漏阻抗。 忽略 Z1 ，则 U1≈－E1
大连理工大学电气工程系
第 2 章 变压器
2.3 变压器的运行分析
一、等效电路
将匝数为N2的实际二次绕组用匝数为N1的等 效二次绕组来代替。代替时保持磁通势和功率不 变。
二次绕组的折算公式：
1. 折算后的二次绕组电流 磁通势不变： N1I2' = N2I2 N2 I2 I2' = N I2 = k 1
大连理工大学电气工程系
2.3 变压器的运行分析
2. 折算后的二次绕组电压和电动势 输出视在功率不变： U2'I2' = U2 I2 I2 U2' = U2 = kU2 I2' 匝数相同： E2'= E1 = kE2
大连理工大学电气工程系
2.3 变压器的运行分析
3. 折算后的二次绕组漏阻抗和负载阻抗 有功功率不变
大连理工大学电气工程系
2.2 变压器的基本结构
(2) 低压绕组额定线电流 SN I2NL = I2N = 3 U1N 500〓103 = A 26.24 A 3 1.732〓11〓10 因低压绕组为△形联结，额定相电流为 I2NL 26.24 = A 15.15 A I2NP = 3 1.732
变压器并列运行分析
安全性评估
效益分析
分析变压器并列运行对发电厂的安全性影 响，如短路电流水平、过载能力等。
评估变压器并列运行对发电厂的经济效益 ，如降低能源消耗、提高发电效率等。
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负载分配不均的影响
负载分配不均可能导致变压器过载，影响其使用 寿命，同时可能增加线损和能源浪费。
变压器并列运行时的短路电流
短路电流的产生
01
短路电流是在变压器并列运行时，某台变压器发生短路故障时，
其他变压器提供的短路电流。
短路电流的影响
02
短路电流的大小和流向对继电保护装置的动作和整定值有影响，
可能造成保护误动作或拒动。
03 变压器并列运行特性分析
变压器并列运行时的负载分配
1 2 3
理想情况下的负载分配
在理想情况下，变压器并列运行时各变压器所承 担的负载量应与其额定容量成正比，从而实现负 载的均匀分配。
实际运行中的负载分配
在实际运行中，由于变压器阻抗和电压等级的差 异，负载分配可能并不完全均匀，可能导致某些 变压器过载或欠载。
限制短路电流的方法
03
为减小短路电流的影响，可采取措施减小变压器阻抗，如采用
低阻抗变压器或采用电抗器。
变压器并列运行时的继电保护
继电保护的配置
变压器并列运行时，需要根据实际情况配置相应的继电保护装置， 如差动保护、过流保护、零序保护等。
继电保护的整定
继电保护装置的整定值需要根据变压器的参数、运行方式和短路 故障的类型进行计算和设定。
并列条件
评估变压器是否满足并列运行 的条件，如接线组别相同、电 压比相等、短路阻抗一致等。
经济效益
三相变压器和应涌流的仿真建模与特性分析
三相变压器和应涌流的仿真建模与特性分析摘要：在分析了变压器和应涌流的产生机理的基础上，利用matlab/simulink中的psb仿真模块集搭建了仿真模型并成功产生了和应涌流。
仿真结果验证了分析结论，为和应涌流导致变压器差动保护误动的分析以及认识合应涌流的本质奠定了基础。
关键词：变压器；和应涌流；仿真建模引言在电力系统实际运行中，我们知道当一台变压器空载合闸，由于铁芯磁通饱和，励磁电流激增，波形呈现一种特殊的形式，这种情况下的特殊电流称做励磁涌流。
而此时若有变压器与之并联或串联运行，并联或串联运行的变压器铁芯绕组中也会产生一种特殊的电流，这种电流被电力学术界称为和应涌流。
它的产生机理更复杂，产生后对电网正常运行影响和危害更大，是一种比励磁涌流复杂且难以对付的电气现象。
从国民经济正常生产来说，分析它和研究避免的方式，对电网正常运行和整个国民经济生产，有十分重要的意义。
本文将分析和应涌流产生机理，建立并联和应涌流产生的系统仿真模型，通过对仿真结果分析，总结和应涌流的波形特点、产生因素及其从对电网的运行影响入手，总结避免系统产生和应涌流的防范措施[1-3]。
1 电力变压器和应涌流产生机理[4]从电力系统实际运行总结，如下两种情况将产生和应涌流：（1）两台变压器并联运行，当其中一台变压器a空载合闸，另一台变压器b正常运行，在这种运行方式下， b将会产生和应涌流；（2）运行方式为两台变压器串联运行，当处于线路末端的变压器a空载合闸，靠近电源侧的变压器b将会产生和应涌流。
图1示出了并联运行变压器t1产生和应涌流情况的电气连接图，图中变压器t2处于正常运行状态，变压器空载合闸。
图2示出了串联运行变压器产生和应涌流情况的电气连接图，图中变压器t2处于正常运行状态，变压器t2空载合闸。
根据电力系统实际运行情况，本文以发生和应涌流最多的第一种情况为例，分析并联运行变压器产生和应涌流的机理。
如图2为并联运行变压器等效电路。
用MAST语言建立变压器模型免费全文阅读
考虑铁心饱和的电抗器模型
• 电抗器的结构简图 ，为了不 使整个程序过于复杂 ，在下 面所建立的电抗器模型没有 考虑线圈1 ，而只有一个线圈， 同时不考虑铁心中的涡流和 磁滞效益 ，只考虑铁心的饱 和效益 ， 同时对铁心的饱和 效益也作简单的考虑。
模板
错误和警告信息
• 在MAST语言中有一系列函数用来发送模 板参数错误的信息 ， 以此来提示用户改 正错误 。这些函数通常返回一个包含模 板实例的全路径名 ， 并且描述发生错误 的情况 。其中主要包括错误信息和警告 信息 。错误信息将报告模板不能工作的 条件 ，而警告信息报告的是模板的非正 常情况。
网表
线性变压器模板
• element template xformer p1 m1 p2 m2 = l1, l2, k • electrical p1, m1, p2, m2 • number l1, l2, k = 1 • { # start body of template • number m # local declaration • parameters { # start parameters section • if (k < -1 | k > 1) { • error ("% :coupling factor must be between - 1 and 1:k=%", • instance(), k) # if error, display message • # and terminate simulation •}
线性变压器模板（1）
• else { • m = k * sqrt(abs(l1 * l2)) • # otherwise, compute mutual
变压器线圈建模方法
变压器线圈建模方法变压器是工业和家庭用电的重要设备之一，而变压器线圈则是变压器中最核心的零部件之一。
为了更好地研究、设计、制造和维护变压器，需要建立一种可靠的变压器线圈建模方法，以预测其电性能和热行为。
本文将分步骤阐述一种可行的变压器线圈建模方法。
步骤一：采集测试数据任何一个建模过程都源自于实验数据，并对数据进行分析和处理。
因此第一步我们需要采集变压器线圈测试数据，如电阻、电感、电容、直流电阻、交流电阻等各种参数。
可以通过仪器测试或者仿真模拟来获取这些参数数据。
步骤二：建立电磁场模型建立电磁场模型是建模的重要一步。
要建立准确的模型，需要考虑变压器线圈的几何形状、材料特性、电气特性、内部搭配以及边界条件等多种因素，并采用有限元方法（FEM）进行数值计算。
最终可以得到联合电场和磁场的三维分布图。
步骤三：确定电性能参数电性能参数对于变压器线圈建模是至关重要的。
参数的确定需要考虑变压器的额定功率、额定电压、额定电流等重要因素，并根据电性能参数分析电路的特性曲线。
这一步要求对电路理论有一定的了解。
步骤四：建立热学模型变压器线圈除了电性能参数外，还需要评估其热学行为。
要建立准确的热学模型，需要考虑线圈的材料热特性、线圈表面或内部的散热条件、周围环境条件等因素，并分析变压器的升温曲线和热分布图。
最终可以得出变压器工作状态下的温度分布等热学参数。
步骤五：模型验证和优化建立模型是实现模拟仿真的前提，但模型的最终准确性需要验证。
因此需要通过实验数据对模型进行验证，并进行模型优化。
在模型优化过程中，可以改变材料性质、电路结构、热传导条件等参数。
最后，基于上述步骤，我们可以建立一个准确的变压器线圈模型，并通过模拟仿真进一步分析和预测电性能和热学行为。
这一方法具有较高的可靠性和实用性，可以为变压器的研究和设计提供重要的参考和支持。
基于MatlabSimulink的电力变压器仿真建模及特性分析-(文献综述)
基于MatlabSimulink的电力变压器仿真建模及特性分析-(文献综述)基于Matlab/Simulink的电力变压器仿真建模及特性分析二O一四年三月前言额定容量是一个表现功率的惯用值，它是表征传输电能的大小，以k·V A或M·V A表示，当对变压器施加额定电压时，根据它来确定在规定条件下不超过温升限值的额定电流。
较为节能的电力变压器是非晶合金铁心配电变压器，其最大优点是，空载损耗值特低。
最终能否确保空载损耗值，是整个设计过程中所要考虑的核心问题。
当在产品结构布置时，除要考虑非晶合金铁心本身不受外力的作用外，同时在计算时还须精确合理选取非晶合金的特性参数。
国内生产电力变压器较大的厂家有一开投资集团，中电电气，保变天威，西电集团，山东明大电器，山东电力设备厂等。
[2]当一次绕组通以交流电时，就产生交变的磁通，交变的磁通通过铁芯导磁作用，就在二次绕组中感应出交流电动势。
二次感应电动势的高低与一二次绕组匝数的多少有关，即电压大小与匝数成正比。
主要作用是传输电能，因此，额定容量是它的主要参数。
[1]电力变压器是一种静止的电气设备，是用来将某一数值的交流电压（电流）变成频率相同的另一种或几种数值不同的电压（电流）的设备在电力系统传送电能的过程中，必然会产生电压和功率两部分损耗，在输送同一功率时电压损耗与电压成反比，功率损耗与电压的平方成反比。
利用变压器提高电压，减少了送电损失。
[3]电力变压器是发电厂和变电所的主要设备之一。
变压器的作用是多方面的不仅能升高电压把电能送到用电地区，还能把电压降低为各级使用电压，以满足用电的需要。
总之，升压与降压都必须由变压器来完成在过去十年的发展中，我国电力建设快速发展，成绩斐然。
其中，发电装机容量高速增长，电网建设速度突飞猛进，电源结构调整不断优化，技术装备水平大幅提升，节能减排降耗效果显著，电力建设实现了跨越式发展。
这为我国经济社会平稳较快发展提供了强大动力，对改善人民生活起到了重要支撑和保障作用。
20(10)KV双电压变压器特性参数分析
U102 R0＋ΔR
，P10″=
U102 R0-ΔR
平均损耗为：
P10=
1 2
×（ U102 R0＋ΔR
transformer
高压绕组 10kV 时， 高压绕组 1 和高压绕组 2
并联，则：
R10=
R0 2
，
I10=2I0
高压绕组 20kV 时， 高压绕组 1 和高压绕组 2
串联，则：
R20=2R0， I20=I0
（注：上式中下标 10 表示 10kV 电压 时 参 数 ，下 标 20 表
示 20kV 电压时参数，下标 0 表示无误差时单个绕组的值，下
P20 =98.04% P10
即 P20=0.98P10
则： Ur20=0.98Ur10
（10）
Ux10=Ux20
（11）
假设 Ux=kUr，k 为系数，则：
Ux10=k10Ur10，Ux20=k20Ur20
由式（10）和式（11）可得，k10=0.98k20。
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U1I1 U2I2
从而有：
U1 I2 N1 U2 I1 N2
称 k 为N 变1 压器的匝比或变比，
，
称
N2
为视在容量。
k U1 I2 U2 I1
SU 1I1U 2I2
由此可见，变压器在实现变压的同时实现了变流。此外，变压器还可以实现阻抗变换的功能。
二次侧的负载阻抗为：
ZL 如果从一次侧来看 ，则其大小Z为L：
变压器建模与特性分 析
变压器实物图片 2
变压器实物图片 3
变压器实物图片 4
变压器实物图片 平面式变压器
电源变压器 5
引言
变压器——通过磁路耦合来改变电压、电流或相位的装置
为什么学习变压器？ 对照 Ｐ１６１图５．１４ Ｐ２３４图６．４０
变压器又被称为静止交流电机 6
5.1 变压器的基本工作原理与结构 5.1.1变压器的基本工作原理
U U
1 2
E 1 z 1 I1 E 2 z 2 I 2
E 1
N E
1 1
E 2
I1
zm N N1 N2
I
2
m
I
2
k
N 1 I m
具有一般性，空载与负载
25
5.5.2变压器负载运行的器 的各种分析计算，但计算相对繁琐。工程中 一般转换为等效电路，代替实际的变压器。
16
E j4.44 f N m
结论： 绕组内感应电势的大小分别正比于频率、绕组匝数以及磁通的幅值；在相位上，变压器绕
组内的感应电势滞后于主磁通 。
m 90
U U 当一次绕组施加额定电压
时，规定二次侧绕组的开路电压即为二次侧的额定电压
即
。这样，便可获得变压器的变比为：
1
1N
U2 0 U2N
kN1 E1 U1N U1N N2 E2 U2N U20
21
5.4 变压器的负载运行分析 变压器负载后，二次侧的电流不再为零，从而导致铁心内部的电磁过程发生变化。
22
5.4.1变压器负载运行时的磁势平衡方程式
主磁通基本不 变
N1i0 Φ m N1i1N2i2 Φ m
E14.44 fN 1Φ m
U 1E 1z1I1， z1小
空载 负 载 N1i1N2i2N1i0
大。 即变压器可以看作为一种供需平衡关系。
23
5.4.2变压器负载后副边漏磁路的电参数等效
E 2 jL 2 I 2 j2 x I 2
可用 或 x反2映副边L 漏2 磁路的情况。
5.4.3变压器负载运行时的电磁关系
24
5.5 变压器的基本方程式、等值电路与相量图
5.5.1变压器的基本方程式 综合前边的各种分析和参数等效，可得相量形式的变压器基本方程式
则可用 或 反x1映 漏磁路L1的 情况。（为常数，为什么？）
18
对于主磁通： 首先引入等效正弦波电流的概念，用等效正弦波电流代替非正弦的空载电流。
u1
e1
N1
d dt
19
对于理想变压器
i0 im
ImI0 I0a
Im II0 0 a 有 无功 功分 分 I0a量 量 I0
E 1 (r m jm x )I m zm I mpFe Im2rm
变压器有隔直作用
电动机惯例
发电机惯例
u1 i1N 1(磁)势 Φ
电生磁
Φ
u1
u2
e1 N1
e2 N2
磁生电
d
dt d
dt
7
若主磁通按正弦规律变化，即
，则各物理 量(的t)有效 值满m足s下i列n关t系：
U1 E1 N1 U2 E2 N2
忽略绕组的电阻和铁心损耗，则原、副边功率守恒，有：
xm Lm
Lm im mN12mN12
FS e lFe
20
5.3.3变压器的空载电压平衡方程式、相量图及等值电路图
U U120(rE120jx1)I0 E1 z1I0 E1 E1 (rmjxm)Im zmIm
功率因数意味着什么？
结论： 变压器空载运行时一次侧的功率因数较低。因此，变压器一般不允许空载或轻载运行。
➢ 额定效率
；
IN
fN
N
额定电压和额定电流均指线值（即线电压或线电流）。
SN
效率问题！
额定数据之间存在如下关系：
SNm1 U NI1N
式中、，分表别m 示表变示压额器定的电相压数和；额定电流的相值。
U 1N
I1N
对于单相变压器： 对于三相变压器：
SNU 1N I1NU 2N I2N
SN3 U 1N I1N3 U 2N I2N Y or
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5.3.2磁路的电参数等效
基本思路： 将变压器内部所涉及的磁路问题转换为电路问题，然后按照统一的电路理论对变压器
进行计算。
对于漏磁通：
E 1 jL 1 I 0 j1 x I 0 x1L12fL 1 L 1 i1 1 N 1 N 2 1 i1 1 N R 1 2N 1 2 N 1 2l1 0 S
按规定的正方向
上式可以理解为：随着负载电流的增加，一次侧必须增加相应的磁势（或电流），以抵消二次侧磁势，
才能维持空载时的磁通或磁势不变。于是有：
N1i1N2i20 N 1(i0 i1) N 2 i2N 1 i0 i1 i0 i1
结论： 变压器负载后，一次侧电流有所增加。二次侧所需的负载（电流）越大，一次侧供给的电流也就越
14
5.3 变压器的空载运行分析 定义：
变压器的空载是指一次绕组外加交流电压、二次绕组开路即副方开路(即电流为零)的运行状态。
漏磁通 15
5.3.1变压器空载运行时的电磁关系
uu120 r1ie02e1 e1
(t)msi nt
e1
N1
d(t) dt
e2
N2
d(t) dt
写成相量形式为：
E 1 j 2 N 1 m j2 2 fN 1 m j4 .4f4 1 N m E 2 j 2 N 2 m j2 2 fN 2 m j4 .4f4 2 N m
U2 I2
ZL
U1 I1
k2U2 I2
k2ZL
变频？ 8
5.1.2变压器的结构 注意 讲课 和实 际变 压器 间的 区别
单相变压器的结构 1—铁心柱 2—铁轭 3—高压绕组 4—低压绕组
9
三相变压器的结构 1—铁心柱 2—铁轭 3—低压绕组 4—高压绕组
三相变压器高压绕组的分接头
10
11
油浸式变压器的外形图
1-铭牌 2-温度计 3-吸湿器 4-油位计 5-储油柜 6-安全气道 7-气体继电器 8-高压油管 9-低压油管 10-分接开关 11-油箱铁心 12-放油阀门 13-线圈 14-接地板 15-小车
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5.2 变压器的额定值 13
➢ 额定容量或视在容量 ；
➢ 额定电压 ；
➢ 额定电流 ；
UN
➢ 额定频率 ；