第六章变压器(2)共33页

e1和e2均比主磁通滞后900，它们的最大值为
E1m2f N1m
E2m2fN2m
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有效值为
E 1E 1 2 m22fN 1 m4.4f4N 1 m
E 2E 2 2 m2 2fN 2 m4.4f4N 2 m
4.e1与1之间的e关 1系 N1dd 1tL1dd0it
L 1
N1 1
影响，从而维持主磁通的最大值不变。
4.二次侧的电势平衡方程式
定电压以为单位。对于三相变压器，额定电压是指线电压。
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3.额定电流I1N和I2N
根据额定容量和额定电压计算出的线电流称为额定电流，以A为
单位。 对于单相变压器
I1N
U S1NN；I2N
SN U2N
对于三相变压器
I1N
3SU N1N； I2N
SN 3U2N
4.额定频率 f N
我国规定工业频率为 fN 50Hz。
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i1N1i2N2i0N1
.
.
.
I1N 1 I2N 2 I0N 1
(6 1)2
一般，I0 2.500IN
.
.
.
忽略 I 0 N 1 ，则 I1N 1I2N 2
由上式可知，一次、二次绕组的电流关系为
(61)3
I1N21 I2 N 1 K
Biblioteka Baidu(61)4
式（6—14）表明变压器一次、二次侧绕组的电流有效值之比与
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故 U 1 E 1 4 .4 f1 4 N m
( 6 1 )0
.
.
二次侧： U 20 E2
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6、变比：
U U 1 2E E1 24 4.4.f4 f4N N 1 24m mN N 1 2K
K称为变压器的变比，亦即原、副绕组的匝数 之比。可见，当电源电压一定时，只要改变匝数比， 就可得到不同的输出电压。
1. 变压器的分类、基本结构、额定值 2. 变压器的工作原理 3. 变压器的外特性及效率 4. 三相变压器 5. 特殊变压器
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§6.1 变压器的分类、结构与额定值
◆ 什么是变压器？
变压器是利用电磁感应原理进行能量转换的一种装置。
◆ 用途
（1） 在电力系统中用来传输和分配电能； （2） 在电子线路中用作电源变压器，实现阻抗匹配； （3） 在仪表测量电路中广泛使用的电压、电流互感器。 ◆ 分类
2.绕组：绕组是变压器的电路部份，它由绝缘扁导线或圆 导线绕制而成。为绝缘方便，低压绕组紧靠铁心，高压绕组 则套在低压绕组的外边，两个绕组之间留有油道，一方面作 为绕组间绝缘，另一方面冷却绕组。
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根据铁心与绕组的结构，变压器可分为心式变压器和壳式变 压器。
图6—1心式变压器
(a)单相心式变压器 (b)三相 心式变压器
图6—2 壳式变压器
（a）单相壳式变压器 (b)三 相壳式变压器
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3. 油箱及其附件
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二、变压器的额定值
制造厂在设计变压器时，根据所选用的导体截面、铁心尺寸、绝缘材料以及 冷却方式等，规定了变压器的正常运行状态，称为额定运行工况。表征额定 运行情况下各物理量的数值称为额定值。额定值通常标在变压器的铭牌上， 主要有：
i0
•
•
如果电流随时间 . 按规 正律 .弦变化，则E1 jI0 X1
式中X，1 2fL1称为原绕组的漏。磁电抗
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5、电压平衡方程式
根据KVL可以列出一、二次侧的电压平衡方程式
一次侧：
.
.
.
.
U1 E1E1I0 R1
.
.
E1I0(R1 j X1)
.
.
E1I0 Z1
.
一般 I0 Z1 0.400U1
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图 6-4 变压器的空载运行
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3、e1、e2与φ的大小相位关系 :根据电磁感应定律可得，并设
msint
e1N 1d d t N 1d(md sit nt)N 1m cots 2fN 1msi nt (900 )E1msi nt (900 )
e2N 2d d tN 2d(m d si tn t)N 2mc o ts 2fN 2msi nt(900 )E2msi nt(900 )
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二、 变压器的负载运行
1.定义：变压器一次绕组接电源，二次绕组接负载的运行方式，称为负载运
行
2.负载运行的物理过程
i2 0 i2 N 2
2
i1 N 1
e 2
e1 e2
1
e 1
3.磁势平衡方程式 根据前面分析可知
U 1E 14.4f4N 1m
m
U1 4.44 fN1
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§6.2变压器的工作原理
（一）空载运行
1、定义：
变压器一次绕组加额定电压，二次绕组开路的运行方式。图6—4所示是变压器空载 运行的原理图。
在空载时，当原绕组接通交流电压u1时，就有空载电流i0通过原绕组并在原绕组中产 生磁通势i0N1(N1为原绕组的匝数)。在磁通势i0N1的作用下产生主磁通Φ，它通过铁心构成 闭合回路，它的方向与电流i0的方向符合右螺旋定则。由于主磁通同时与原绕组和副绕组 相交链，必然在原、副绕组中产生感应电动势e1和e2。
1. 额定容量 S N
额定容量S N 是变压器额定运行时的视在功率。以 VA 、kV或 AMV 为 A
单位。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U1N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 U 1 N 。二 次侧的额定电压 U 2 N 是指变压器一次侧加额定电压时二次侧的空载电压。额
它们的匝数成反比。这是变压器另一个基本关系，说明变压器还
有变换电流的作用。
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注意：变压器中的电流大小取决于负载，但是一次、
二次侧绕组中电流的比值是近似不变的；因为当负载
增加时 I2 和 I2N2 随着增大，而I1和I1N1也必须相应 增大，以抵偿二次侧绕组的电流和磁动势对主磁通的
单相变压器 按相数分 三相变压器
双绕组变压器 按绕组数分 三绕组变压器
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一、变压器的结构
主要由铁心、绕组、绝缘及其他一些零部件构成
1.铁心：为减少交变磁通在铁心中引起的损耗，变压器 的铁心都是由厚度为0.35mm—0.5mm的硅钢片迭成的。
减少钢片厚度是为减小涡流损耗，美国在部分电力变压 器中采用0.2mm的硅钢片，俄罗斯在中高频电机中采用 0.1mm的硅钢片。