变压器的基本理论分析共32页
变压器的基本原理和结构
04
变压器的应用
电力系统中的变压器
01
02
03
电压转换
电力系统中的变压器主要 用于升高或降低电压，以 满足输电和配电的需求。
隔离
变压器可以隔离不同的电 压级，以保护操作人员和 设备的安全。
稳定性
变压器能够维持系统的电 压稳定，确保电力供应的 连续性和稳定性。
工业和商业中的变压器
负载匹配
工业和商业场所使用的变 压器能够匹配各种设备的 电力需求，确保设备的正 常运行。
铁芯的截面形状分为圆形和方形，其 中圆形截面的铁芯具有较高的磁性能 和机械强度。
铁芯的结构形式主要有心式和壳式两 种，心式铁芯的磁通方向与绕组轴线 垂直，而壳式铁芯的磁通方向与绕组 轴线平行。
铁芯的接缝形式分为直缝和斜缝两种， 直缝接缝的变压器具有较高的电气性 能和机械强度，而斜缝接缝的变压器 则具有较低的成本。
详细描述
单相变压器只有一个原边和一个副边，原边通过交变电流产生交变磁场，副边 通过电磁感应原理产生感应电动势，从而实现电压的转换。单相变压器通常用 于家庭和商业应用中的电压转换。
三相变压器
总结词
三相变压器主要用于三相交流电源的转换，其结构相对复杂，效率较高。
详细描述
三相变压器有三个原边和三个副边，原边通过三相交变电流产生旋转磁场，副边 通过电磁感应原理产生三相感应电动势，从而实现电压的转换。三相变压器通常 用于电力系统中的高压输电和配电。
04
变压器的绝缘系统对于变压器的安全运行至关重要，必须保证其电气 性能和机械性能的可靠性。
变压器的油箱和附件
01 02 03 04
油箱是变压器的外壳，通常由钢板焊接而成，内部装有变压器油。
变压器油的作用是冷却和绝缘，通过循环流动带走热量并起到散热的 作用；同时作为绝缘介质，能够隔绝不同电位的金属导体。
变压器的基本原理与应用分析
变压器的基本原理与应用分析变压器是电力传输和配电系统中不可或缺的电气设备，它的基本原理与应用广泛。
本文将分析变压器的基本原理以及它在各个领域的应用。
一、基本原理变压器基本上由两个或更多个密封的线圈组成，通过共享磁场来传递电能。
主要原理是电磁感应。
当交流电流通过一个线圈，它将产生一个交变磁场。
这个磁场通过铁芯（通常是一个铁心闭合的磁路）传导给另一个线圈，从而在这个线圈上诱导出电压和电流。
变压器主要有两个线圈，即主线圈和副线圈。
主线圈连接到供电系统，副线圈连接到负载。
根据两个线圈的匝数比例，可以实现电压的升降。
当主线圈中的电压较高时，副线圈中的电压就会较低，并且电流也会相应的变化。
二、应用领域1. 电力传输和配电系统：变压器在电力传输和配电系统中的应用非常重要。
电压的升高或降低使输电更加高效。
电压升高可以减少输电线路中的电流损耗，降低能源消耗。
而电压降低则可以适应用户需求，保证电器设备的正常运行。
2. 电子设备：变压器也被广泛应用于各种电子设备中。
例如，电视机、计算机以及家庭电器等。
变压器将家庭用电的电压从220伏变为适用于这些设备的低电压。
这样不仅可以保护设备免受过高电压的损坏，还可以降低能源消耗。
3. 电动机：变压器还在电动机中起着重要作用。
电动机通常需要较高的电流才能正常工作。
变压器提供了所需的电流，以保证电机的正常运行。
同时，变压器还可以调节电机的转速和扭矩，使其适应不同工作条件。
4. 电气焊接：在电气焊接过程中，变压器用于提供电弧所需的高电流。
变压器将低电压变为高电压，并将电流输出到焊枪，从而实现焊接过程。
5. 变频调速：变压器还用于变频调速系统中。
变频器通过改变电源频率来控制电机的转速。
变压器将电网电压从高频变为低频，以适应电机的工作要求。
总结：变压器作为一种基本电气设备，广泛应用于电力传输和配电系统、电子设备、电动机、焊接以及变频调速系统等各个领域。
它通过改变电压和电流的比例来满足不同应用的需求。
第二章变压器的基本工作原理与理论分析
I 0
0 I 2
E 1
a
U 1
X
E 1
U 1
1
E 2
U 20
x
I 0
I N F 0 0 1
1
E 1
E 2
E 1
R I 0 1
I 0
0 I 2
U 1
E 1
E 1
1
E 2
第一篇 变 压 器
第二章 变压器的基本作用原理与理论分析
第二章 变压器变压器的基本作用原理与理论分析
2.1 变压器的基本结构和额定值 2.2 变压器的空载运行 2.3 变压器的负载运行 2.4 标么值 2.5 参数测定 2.6 变压器的运行特性
第一节电力变压器的基本结构和额定值
变压器的分类
按用途分：电力变压器、调压器、仪用互感器、电子变
可见:当主磁通按正弦规律变化时，所产生的一次侧感应电 动势也按正弦规律变化，时间相位上滞后主磁通90o。 同理，二次侧感应电动势也有同样的结论。 则:
e2 N 2 d dt
0
2 fN 2
m
sin( t 90 0 ) E 2 m sin( t 90 0 )
有效值: E 2 4 . 44 fN 2 m 相量:
I
---- 滞后 E 1 90°(无功)
E1
I Fe
I0
m
I
Φ0
五、励磁特性的电路模型
A
I 0
0 I 2
E 1
1
+
U 1
X -
变压器原理及接线组别详解演示文稿
ax与BY同相
by与CZ同相
cz与AX同相
C
∴ Y, d3
1/4/2022 2第0三2十2/二1页/，4共32页。
《电机学》 第三章 变压器
EC
E A
X
C
AX-CZ-BY
10
绕组接法表示
10
①Y，y 或 YN，y 或 Y，yn ②Y，d 或 YN，d
③D，y 或 D，yn
④D，d
高压绕组接法大写，低压绕组接法小写，字母N、n是 星形接法的中点引出标志。
1/4/2022 2第0十2页2/，1共/342页。
《电机学》 第三章 变压器
11
联结组别：反映三相变压器连接方式及一、二次线电动 势（或线电压）的相位关系。
三相变压器的连接组别不仅与绕组的绕向和首末端标志 有关，而且还与三相绕组的连接方式有关。
理论和实践证明，无论采用怎样的连接方式，一、二次 侧线电动势（电压）的相位差总是30º的整数倍。
1/4/2022 2第0十2六2页/，1共/324页。
（二）联结组
11
1、高低压绕组中电势的相位
变压器的同一相高、低压绕组都是绕在同一铁芯柱上， 并被同一主磁通链绕，当主磁通交变时，在高、低压 绕组中感应的电势之间存在一定的极性关系。
1/4/2022 2第0十2一2页/，1/共432页。
同名端决于绕组的绕制方向
《电机学》 第三章 变压器
12
2、同名端
若高压绕组三相标志不变，低压绕组三相标志依次后移，可以 得到Yy4、Yy8连接组别。若异名端在对应端，可得到Yy6、Yy10 和Yy2连接组别。
※我国标准规定生产： Yyn0、YNy0、Yy0
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变压器的基本作用原理与理论分析
变压器的基本作用原理与理论分析变压器是一种通过电磁感应原理工作的电气设备，主要用于改变交流电的电压。
它是电力系统中不可或缺的装置之一，具有电压升降、电流传递和功率传输等重要功能。
变压器的基本作用原理是利用电磁感应现象，即在电路中有变化的磁场时，就会在电路中产生感应电动势。
变压器由两个密闭的线圈组成，其中一个线圈称为主线圈（也称为初级线圈），另一个线圈称为副线圈（也称为次级线圈）。
当交流电通过主线圈时，主线圈中的电流会产生变化的磁场。
这个变化的磁场将穿透到副线圈中，并在副线圈中感应出电动势。
根据法拉第电磁感应定律，副线圈中感应出的电动势与磁场变化的速率成正比。
由于主线圈和副线圈是密闭耦合的，所以副线圈中感应出的电动势可以用来驱动负载或供电。
根据电磁感应原理，主线圈中的变化磁场的大小和速率决定了副线圈中感应出的电动势的大小和频率。
根据变压器的基本公式：N₁/N₂=V₁/V₂=I₂/I₁=(n₂/n₁)²=(A₂/A₁)²其中，N₁和N₂分别是主线圈和副线圈的绕组匝数，V₁和V₂分别是主线圈和副线圈的电压，I₁和I₂分别是主线圈和副线圈的电流，n₁和n₂是主线圈和副线圈中铁心断面积的比例，A₁和A₂分别是主线圈和副线圈的绕组断面积的比例。
从上述公式可以看出，当主线圈和副线圈匝数比例相等时，主线圈和副线圈的电压和电流也是成比例的。
这就是变压器可以改变交流电压的基本原理。
此外，变压器还具有功率传输的重要功能。
根据功率守恒定律，变压器的输入功率等于输出功率。
由于功率等于电压乘以电流，所以输入电压乘以输入电流等于输出电压乘以输出电流。
根据基本公式可知，当主线圈和副线圈匝数的比例不等于1时，电压降和电流升会造成主线圈和副线圈之间有功率损耗。
因此，变压器通过改变电压比例来实现电能的传输，并通过缩小线路损耗和提高电网的电压稳定性。
在理论分析方面，变压器可以用理想变压器模型来近似描述。
理想变压器模型假设变压器没有损耗，主线圈和副线圈的匝数比例为理论值，主线圈和副线圈之间没有电阻和电感。
变压器的基本理论
第6章变压器的基本理论1. 分析变压器内部的电磁过程。
2. 分析电压、电流、磁势、磁通、感应电势、功率、损耗等物理量之间的关系3. 建立变压器的等效电路模型和相量图。
4. 利用等效电路计算分析变压器的各种性能。
6-1变压器的空载运行一. 空载运行物理分析•一次侧接额定电压U N,二次侧开路的运行状态称为空载运行（i2=0）。
•空载时一次侧绕组中的电流i 0为空载（或叫激磁）电流，磁势F0=I 0N1叫励磁磁势。
•F o产生的磁通分为两部分，大部分以铁心为磁路（主磁路），同时与一次绕组N i和二次绕组N匝链，并在两个绕组中产生电势e i和e2,是传递能量的主要媒介，属于工作磁通，称为主磁通①。
•另一部分磁通仅与原方绕组匝链，通过油或空气形成闭路，属于非工作磁通，称为原方的漏磁通①i。
•铁心由高导磁硅钢片制成，导磁系数卩为空气的导磁系数的2000倍以上，所以大部分磁通都在铁心中流动，主磁通约占总磁通的99%以上，而漏磁通占总磁通的1%以下。
•问题6-1 :主磁通和漏磁通的性质和作用是什么？•规定正方向：电压U与电流10同方向，磁通①正方向与电流I 0正方向符合右手螺旋定则。
电势E 与I 0电流的正方向相同。
•由于磁通在交变，根据电磁感应定律：e1= -N 1 d ① /dte2= -N 2 d ① /dte1 尸-N 1 d ① 1 ./dt二. 电势公式及电势平衡方程式推导1 k=E i/E 2=(4.44fN i ① j/(4.44fN 2① m)=N i/N 22 变比k等于匝数比。
3 一次绕组的匝数必须符合一定条件：Ui ~ 4.44 f N i ① m ~ 4.44 f N i B m SNi ~U i/4.44fB m S三. 变压器的变比k和电压比Ka)变比k：指变压器i、2次绕组的电势之比4. B m的取值与变压器性能有密切相关。
B m~热轧硅钢片1.11〜1.5T ;冷轧硅钢片1.5~1.7Tb）电压比K:指三相变压器的线电压之比5. 在做三相变压器联结绕组试验时用到电压比K进行计算。
第二章 变压器的基本作用原理与理论分析
Page: 18
Date:2013-7-14
第三节 变压器负载运行 一、物理现象
Page: 19
Date:2013-7-14
二、基本方程式
磁动势平衡式： I1 N 1 I 2 N 2 I m N 1
电流表达式： I1 I m I 2 N 2 N1
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第四节
一、定义：
标幺值
某物理量实际值 标幺值 = 该物理量的基值 二、基值： 电压基值：额定电压。 容量基值：额定容量。 电流和阻抗基值：由电路基本规律算得。
S1b S N，U1b U1 N，I1b S1b U1b I1 N，Z1b U1b I1b 。
2、绕组
同心式：高低压绕组同心，低压绕组靠近铁芯。
交叠式：高低压绕组交叠，低压绕组靠近铁轭。
高压 绕组 低压 绕组
铁芯式变压器
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铁壳式变压器
Date:2013-7-14
3、变压器油：起绝缘和散热的作用。 4、油箱：
5、绝缘套管：由导电杆和瓷套等组成。
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Date:2013-7-14
设主磁通 m sin t ，则：
d e1 N 1 N 1 m cos t E1m sin(t 90) dt d e2 N 2 N 2 m cos t E 2 m sin(t 90) dt
其有效值形式为
I m ( gm jbm )( E1 )
化成阻抗的形式为： E1 I m ( rm jx m ) I m Z m
其中： rm
gm bm ，x m 2 2 2 2 gm bm gm bm
第2章变压器的基本理论
第2章 变压器的基本理论[内容]本章以单相变压器为例，介绍变压器的基本理论。
首先分析变压器空载运行和负载运行时的电磁过程，进而得出定量描述变压器电磁关系的基本方程式、等效电路和相量图。
然后介绍变压器的参数测定方法和标么值的概念。
所得结论完全适用于对称运行的三相变压器。
[要求]● 掌握变压器空载、负载运行时的电磁过程。
● 掌握变压器绕组折算的目的和方法。
● 掌握变压器负载运行时的基本方程式、等效电路和相量图。
● 掌握变压器空载试验和负载试验的方法。
●掌握标么值的概念，理解采用标么值的优、缺点。
2.1单相变压器的空载运行变压器空载运行是指一次绕组接额定频率、额定电压的交流电源，二次绕组开路（不带负载）时的运行状态。
一、空载运行时的电磁过程 1．空载时的电磁过程图 2.1.1为单相变压器空载运行示意图，图中各正弦量用相量表示。
当一次绕组接到电压为1U 的交流电源后，一次绕组便流过空载电流0I ，建立空载磁动势100N I F =，并产生交变的空载磁通。
空载磁通可分为两部分，一部分称为主磁通0Φ ，它沿主磁路(铁心)闭合,同时交链一、二次绕组；另一部分称为漏磁通σΦ1 ，它沿漏磁路(空气、油)闭合、只交链一次绕组本身。
根据电磁感应原理，主磁通0Φ 分别在一、二次绕组内产生感应电动势1E 和2E ；漏磁通σΦ1 仅在一次绕组内产生漏磁感应电动势σ1E 。
另外空载电流0I 流过一次绕组时，将在一次绕组的电阻1R 上产生电压降10R I 。
变压器空载运行时的电磁过程可用图2.1.2表示。
变压器空载时，一次绕组中的1E 、σ1E 、10R I 三者与外加电压1U 相平衡；因二次绕组开路，02=I ，故2E 与空载电压20U 相平衡，即2E =20U 。
2．主磁通和漏磁通主磁通和漏磁通的磁路、大小、性质和作用都是不同的，表2.1.1给出了二者的比较。
表2.1.1 主磁通和漏磁通的比较3．各电磁量参考方向的规定变压器中的电压、电流、磁通和电动势等都是随时间变化的物理量，通常是时间的正弦量。
变压器的基本作用原理与理论分析剖析课件
变压器的效率分析
变压器的效率是指变压器输出功率与输入功率之比，是衡 量变压器性能的重要指标之一。
效率越高，说明变压器的能量转换效率越高，损耗越小。 在实际应用中，需要根据实际需求选择高效率的变压器， 以降低能源消耗和运行成本。
变压器的等效电路模型
等效电路模型是用来描述变压器电气 特性的电路模型，它可以等效地表示 变压器的电压、电流和阻抗之间的关 系。
变压器的维护与故障处理
变压器的维护与故障处理
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06
变压器的发展趋势与未来展望
变压器技术的创新与发展
01
02
03
高效能
通过改进材料和优化设计 ，提高变压器的效率，减 少能源损失。
智能化
结合现代传感器和通信技 术，实现变压器的远程监 控和智能管理。
环保化
采用环保材料和节能技术 ，降低变压器对环境的影 响。
通过改变初级线圈的匝数或次级线圈 的匝数，可以改变输出电压的大小和 方向，实现电压的升高或降低。
02
变压器的基本作用
电压变换
变压器能够改变输入电压的大小。
变压器通过改变一次侧和二次侧线圈的匝数比，将输入的高电压降低为低电压或 反之，以满足不同设备对电压的需求。
电流变换
变压器能够改变输入电流的大小。
通过改变变压器一次侧和二次侧线圈的匝数比，变压器能够将输入的大电流减小为小电流或反之，以适应不同设备对电流的 要求。
阻抗匹配
变压器能够实现阻抗匹配，提高功率 传输效率。
通过变压器，可以改变电路的阻抗， 使得输出端负载的阻抗与源端的阻抗 相匹配，从而减少能量损失，提高功 率传输效率。
电气隔离
变压器能够实现电气隔离，保护设备和人身安全。
变压器的基本理论
0 基本不变。
因此可得磁动势平衡方程式
F0 F1 F2 F1 F0 (F2 ) F0 F1L
上式表明，变压器负载运行时，一次绕组磁动势 F1 由两个分量组成：
一个是励磁磁动势 F0 ，用来产生负载时的主磁通 0
一个是负载分量磁动势 F1L F2 ，用以抵消二次绕组磁动势对主磁通
的影响，以保持主磁通不变。
I22 R2
I
2 2
R2
I22 X 2
I
2 2
X
2
R2
( I2 I 2
)2
R2
k 2 R2
X 2
( I2 I 2
)2
X2
k2X2
Z2
R22 X22 k 2
R22
X
2 2
k2Z2
U 2
I2 Z2
I2 k
k2ZL
kI2 ZL
kU2
第20页/共39页
I 2
1 k
I2
E2 kE2
R2 k 2 R2 X 2 k 2 X 2
一次电动势方程式变为
U1 E 1 I0 Z1 I0 Zm I0 Z1
于是可得出空载时的等效电路：
第10页/共39页
根据空载时的方程式，可以画出相量图。
U1 E 1 I0 ( R1 jX1 ) U 20 E 2
E1 j4.44 fN1 m
E 2 j4.44 fN2 m
侧 E1 I1(R1 jX1)
E1 I1Z1
漏磁通感应电动势 用漏电抗压降表示
一、二次绕组漏阻抗
E1 jI1X1 E 2 jI2 X 2 Z1 R1 jX1
Z2 R2 jX2
U 2 E 2 E 2 I2 R2
变压器原理分析
变压器原理分析变压器原理分析可以从以下几个方面展开：一、构造和工作原理：变压器主要由铁心和线圈组成。
铁心由上下两个部分组成，中间隔以绝缘层。
有两个线圈，分别为初级线圈和次级线圈。
两个线圈都绕在铁心上。
在变压器中，首先将交流电输入到初级线圈中，当通过初级线圈的电流变化时，产生的交变磁场就会通过铁心传导到次级线圈中。
次级线圈中的磁场会导致电动势的产生，从而形成次级线圈上的输出电压。
二、工作原理分析：1.根据法拉第电磁感应定律，当磁通量的变化通过线圈时，会在线圈中产生感应电动势。
2.根据楞次定律，感应电动势会反向抵消产生它的变化磁场的磁通量变化。
3.在变压器中，当交流电通过初级线圈时，交变磁场就会通过铁心传导到次级线圈中。
该交变磁场会导致次级线圈中的感应电动势。
4.由于铁心的存在，使得绝大部分的磁场都通过次级线圈，从而产生了输出电压。
三、变压器的原理特点：1.变压器可以实现电压的升降，通过改变初/次级线圈的匝数比例，可以得到不同等级的电压输出。
2.变压器工作的关键在于磁场的传导和感应电动势的产生。
3.变压器的效率较高，能够实现电能的有效转移。
四、应用领域：1.电力系统：变压器广泛应用于输电和配电系统中，用于升压和降压，以及电能的传输和分配。
2.电子设备：变压器也用于各种电子设备中，如电视机、计算机、手机充电器等，用于提供适当的电压和电流供应。
3.工业生产：变压器在工业生产中也有广泛应用，例如用于焊接设备、电机控制等。
综上所述，变压器通过磁场的传导和感应电动势的产生，实现了电压的升降和电能的传输，具有重要的应用价值。
变压器原理分析
变压器原理分析引言变压器是电力系统中常见的一种电力设备，广泛应用于电力系统的输配电中。
变压器通过变换电压和电流大小，实现电能的传输和分配，是电力系统的重要组成部分。
本文将从变压器的结构、工作原理和应用方面进行分析，帮助读者深入了解变压器。
变压器的结构变压器主要由铁心、绕组和外壳等部分组成。
其中，铁心是变压器的重要组成部分，是由层叠的硅钢片组成的。
铁心的作用是增强磁场，使得电能可以高效地传输。
绕组则是将铁心上绕制的导线，通常分为一次绕组和二次绕组，用于变换电压和电流。
变压器的工作原理当在变压器的一次绕组中加入直流电源时，会产生磁通量，从而产生交流电感电势。
这个电势会在铁心中产生一定大小的磁场强度，从而使磁通量在铁心中形成一个周期性的变化。
当二次绕组在这一磁场中运动时，就会感应出电动势。
由于二次绕组的匝数不同于一次绕组，因此产生的电动势大小也不同。
在这个过程中，变压器会将电能从一次绕组传输到二次绕组。
变压器的工作原理可以用公式表示：U2/U1=n2/n1其中，U1是一次绕组的电压，U2是二次绕组的电压，n1和n2分别是一次绕组和二次绕组的匝数。
变压器的应用变压器在电力系统中应用非常广泛。
它们可以被用于：1.高压输电：将发电厂发出的高电压变压为较小的电压，在输送的过程中减小能量损失。
2.低压配电：将高电压至低电压的改变通过变压器实现，使得电能可以按需分配到家庭、企业等用电单位。
3.稳压：通过变压器，可以保持电压的稳定，以确保设备准确工作。
4.电力变换和计算：可将直流电转换为交流电，或将电流大小进行增减。
通过本文，我们可以了解到变压器是电力系统中非常重要的设备，它通过变换电压和电流大小，实现电能的传输和分配。
变压器的结构、工作原理和应用都非常复杂，需要不断研究和改进。
变压器原理分析
U 1 E1
在副方，由于电流为零，则副方的感应电动势等于 副方的空载电压，即： U 20 E 2
3）变压器的变比： 在变压器中，原、副绕组的感应电动势 E1和E2之比称为变压器的变比，用 k 表示， 即：
k
E E
1 2
4.44 fN1 m N1 4.44 fN 2 m N2
1、额定容量SN 额定容量是指额定运行时的视在功率。以 VA、kVA 或 MVA 表示。由于变压器的效率很 高，通常一、二次侧的额定容量设计成相 等。 2、额定电压U2N和U2N 正常运行时规定加在一次侧的端电压称为 变压器一次侧的额定电压 U2N。二次侧的额 定电压U2N 是指变压器一次侧加额定电压时 二次侧的空载电压。额定电压以V或kV表示。 对三相变压器，额定电压是指线电压。 3、 额定电流I2N和I2N
上式表明，变压器的变比等于原、副绕组的 匝数比。当变压器空载运行时，由于 U1≈E1 ，U20≈E2，故可近似地用空载运行 时原、副方的电压比来作为变压器的变比， 即 U1 U1 N
k U 2O U2N
对于三相变压器，变比是指原、副方相 电动势之比，也就是额定相电压之比。 4、空载电流： 变压器空载运行时原绕组中的电流 i 0主要用 来产生磁场，又称为励磁电流，所以对于 这个电流我们要重点看一下： 1 ）当不考虑铁心损耗时，励磁电流是纯磁 i 来表示。由于磁路有饱和现 化电流，用 i 象，磁化电流 与产生它的磁通 φ 之间的 关系是非线性的。当磁通按正弦
6、电力变压器按容量大小通常分为小型变 压器（容量为 10 ～ 630kVA）、中型变压器 （ 容 量 为 8 0 0 ～ 6 3 0 0 kVA）、 大 型 变 压 器 （容量为 8000 ～ 63000kVA）和特大型变压 器（容量在90000kVA及以上）。 三、额定值： 额定值是制造厂对变压器在指定工作条件 下运行时所规定的一些量值。额定值通常 标注在变压器的铭牌上。变压器的额定值 主要有：