电机学_变压器部分1
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E2 j4.44fN 2m
3.2.1 空载运行时的磁通、感应电动势
e1
N1
d1 dt
L1
di0 dt
E1 jI0L1 jI0 X 1
上式说明：在电路中，漏电动势
的压降
jI0 X
来代替。
1
E1可以用漏电抗
L1
N 11 i0
N1 i0
N 1i0 1
NLeabharlann Baidu
2 1
1
漏磁通 1 所经过路径的磁导率是常数，1 , L1
壳式变压器: 结构：铁心包围绕组的顶面、底面和侧面。 特点：壳式变压器的机械强度较好，常用于低 电压、大电流的变压器或小容量电讯变压器。
3.1.2 变压器的基本结构
2.绕组 一次绕组： 输入电能的绕组。 二次绕组： 输出电能的绕组。
高压绕组的匝数多,导线细；低压绕组的匝数少， 导线粗。
从高,低压绕组的相对位置来看,变压器的绕组可分 为同心式和交错式。
3.1.2 变压器的基本结构
2.绕组
同心式
结构： 同心式绕组的高、低压绕组同心地套装 在心柱上。
特点： 同心式绕组结构简单、制造方便，国产 电力变压器均采用这种结构。
交错式
结构： 交迭式绕组的高、低压绕组沿心柱高度 方向互相交错地放置。
特点： 交错式绕组用于特种变压器中。
3.1.2 变压器的基本结构
电机学
许加柱 湖南大学
第三章 变压器
1 变压器的分类、基本结构、额定值
2
变压器的空载运行
3
变压器的负载运行
4
变压器的等效电路
5
变压器的参数测定
6
变压器的标幺值
第三章 变压器
7
变压器的运行特性
8
变压器的并联运行
9
三绕组变压器
10
自耦变压器
11
电压互感器、电流互感器
3.1 变压器的分类、基本结构、额定值
3.2 变压器的空载运行
什么叫变压器的空载运行？ 变压器的一次绕组接交流电源,二次绕组开路,负载 电流为零(即空载)时的运行,称为空载运行。
3.2 变压器的空载运行
一、空载运行时的物理情况
i10
i2 0
u1 e1
N1
N2
e2 u20
变压器的空载运行
3.2.1 空载运行时的磁通、感应电动势
二、磁通和感应电动势
3.1 变压器的分类、基本结构、额定值
发电
输电
配电
用电
3.1 变压器的分类、基本结构、额定值
发电
输电
配电
用电
特高压换流变压器
3.1 变压器的分类、基本结构、额定值
3.1 变压器的分类、基本结构、额定值
发电
输电
配电
用电
1000kV、750kV交流变压器
3.1 变压器的分类、基本结构、额定值
3.1.1 变压器的分类
,
I2N
SN U2N
三相变压器：
I1N
SN , 3U1N
I2N
SN 3U 2N
额定频率 fN 我国的标准工频规定为50赫(Hz)。
3.1.3 变压器的额定值
一台Yd11连接（一次侧是 星形连接，二次侧是三角形 连接）的三相变压器，额定 容量
Sn=3150kVA,U1N/U2N=35/ 6.3kV。确定其一、二次侧 额定电流以及一次侧相电压 和二次侧相电流。
和漏电抗 X 1 亦是常数。
3.2.2 电压平衡方程式、变比
u1 e1 e1 i0 R1 U1 E1 E1 I0 R1
变压器的基本结构
铁心(变压器的磁路部分)
绕组(变压器的电路部分)
其他部件(油箱、冷却装 置、保护装置、套管)
3.1.2 变压器的基本结构
1. 变压器铁心
铁心是变压器的磁路，分为心柱和铁轭两部分
3.1.2 变压器的基本结构
3.1.2 变压器的基本结构
心式变压器: 结构：心柱被绕组所包围。 特点: 心式结构的绕组和绝缘装配比较容易， 所以电力变压器常常采用这种结构。
其它额定值： 额定频率(f) 额定运行时绕组温升(K) 连接组号 短路阻抗 空载损耗 短路损耗 空载电流
3.2 变压器的空载运行
规定正方向：一次电流i1的正方向与电源电 压U1的正方向一致；主磁通φ与一次电流i1 满足右手螺旋关系；一次和二次绕组感应电 动势e1/e2与电流i同向；二次电压U2的正方 向与流入负载阻抗ZL的电流的正方向一致。
除干式变压器外，电力变压器的器身都放在油箱中。
3.1.2 变压器的基本结构
变压器的引线从油箱内穿过油箱盖时，必须经过绝缘 的套管，使高压引线和接地的油箱绝缘
3.1.3 变压器的额定值
变压器的额定值
额定容量 SN 在铭牌规定的额定状态下变压器输出
视在功率的保证值 ，单位为VA或kVA或MVA。 三相变压器指三相容量之和。
1）按用途分类：电力变压器、互感器、特殊用途变压器 2）按绕组数目分类：双绕组变压器、三绕组变压器、
自耦变压器、多绕组变压器 3）按相数分类：单相变压器、三相变压器、多相变压器 4）按冷却方式分类：空冷干式变压器、油浸变压器、
蒸发冷却变压器 5) 按铁心结构分类：心式变压器和壳式变压器
3.1.2 变压器的基本结构
发电
输电
配电
传输距离（km） 电压（ kV ）
用电
电压等级
15～20 50
10；6.6 35
中压 中压
100 200～300 500～1000
800～
110
高压
220
500(DC)or750(AC)
超高压Extra-high Voltage (EHV)
800(DC)or1000(AC)
特高压Ultra-High Voltage (UHV)
绕组是变压器的电路部分，由包有绝缘材料的铜（铝） 导线绕制而成，装配时低压绕组靠近铁心，高压绕组套 在低压绕组外面。
3.1.2 变压器的基本结构
3.其他部件
典型的油浸 电力变压器
油箱
变压器油 散热器 绝缘套管 分接开关 继电保护装置等部件
除干式变压器外，电力变压器的器身都放在油箱中。
3.1.2 变压器的基本结构
额接开定关电位压置U下N 的铭端牌电规压定，的单各位个为绕V组或在kV空。载、指定分
三相变压器指线电压。
额定电流 I N 根据额定容量和额定电压算出的电流
称为额定电流，单位为A或kA。 三相变压器指线电流。
3.1.3 变压器的额定值
设计时规定变压器一次侧和二次侧的额定容量相等。
单相变压器：
I1N
SN U1N
空载磁动势： F0 N 1i0
主磁通 ：磁力线与一次侧
和二次侧绕组交链的磁通。
漏磁通 1 :磁力线仅与一次侧
绕组相交链的磁通。
3.2.1 空载运行时的磁通、感应电动势
感应电动势：
e1
N1
d dt
e2
N2
d dt
在正弦稳态情况下：
m sint E1 j 2fN1m j4.44fN1m
3.2.1 空载运行时的磁通、感应电动势
e1
N1
d1 dt
L1
di0 dt
E1 jI0L1 jI0 X 1
上式说明：在电路中，漏电动势
的压降
jI0 X
来代替。
1
E1可以用漏电抗
L1
N 11 i0
N1 i0
N 1i0 1
NLeabharlann Baidu
2 1
1
漏磁通 1 所经过路径的磁导率是常数，1 , L1
壳式变压器: 结构：铁心包围绕组的顶面、底面和侧面。 特点：壳式变压器的机械强度较好，常用于低 电压、大电流的变压器或小容量电讯变压器。
3.1.2 变压器的基本结构
2.绕组 一次绕组： 输入电能的绕组。 二次绕组： 输出电能的绕组。
高压绕组的匝数多,导线细；低压绕组的匝数少， 导线粗。
从高,低压绕组的相对位置来看,变压器的绕组可分 为同心式和交错式。
3.1.2 变压器的基本结构
2.绕组
同心式
结构： 同心式绕组的高、低压绕组同心地套装 在心柱上。
特点： 同心式绕组结构简单、制造方便，国产 电力变压器均采用这种结构。
交错式
结构： 交迭式绕组的高、低压绕组沿心柱高度 方向互相交错地放置。
特点： 交错式绕组用于特种变压器中。
3.1.2 变压器的基本结构
电机学
许加柱 湖南大学
第三章 变压器
1 变压器的分类、基本结构、额定值
2
变压器的空载运行
3
变压器的负载运行
4
变压器的等效电路
5
变压器的参数测定
6
变压器的标幺值
第三章 变压器
7
变压器的运行特性
8
变压器的并联运行
9
三绕组变压器
10
自耦变压器
11
电压互感器、电流互感器
3.1 变压器的分类、基本结构、额定值
3.2 变压器的空载运行
什么叫变压器的空载运行？ 变压器的一次绕组接交流电源,二次绕组开路,负载 电流为零(即空载)时的运行,称为空载运行。
3.2 变压器的空载运行
一、空载运行时的物理情况
i10
i2 0
u1 e1
N1
N2
e2 u20
变压器的空载运行
3.2.1 空载运行时的磁通、感应电动势
二、磁通和感应电动势
3.1 变压器的分类、基本结构、额定值
发电
输电
配电
用电
3.1 变压器的分类、基本结构、额定值
发电
输电
配电
用电
特高压换流变压器
3.1 变压器的分类、基本结构、额定值
3.1 变压器的分类、基本结构、额定值
发电
输电
配电
用电
1000kV、750kV交流变压器
3.1 变压器的分类、基本结构、额定值
3.1.1 变压器的分类
,
I2N
SN U2N
三相变压器：
I1N
SN , 3U1N
I2N
SN 3U 2N
额定频率 fN 我国的标准工频规定为50赫(Hz)。
3.1.3 变压器的额定值
一台Yd11连接（一次侧是 星形连接，二次侧是三角形 连接）的三相变压器，额定 容量
Sn=3150kVA,U1N/U2N=35/ 6.3kV。确定其一、二次侧 额定电流以及一次侧相电压 和二次侧相电流。
和漏电抗 X 1 亦是常数。
3.2.2 电压平衡方程式、变比
u1 e1 e1 i0 R1 U1 E1 E1 I0 R1
变压器的基本结构
铁心(变压器的磁路部分)
绕组(变压器的电路部分)
其他部件(油箱、冷却装 置、保护装置、套管)
3.1.2 变压器的基本结构
1. 变压器铁心
铁心是变压器的磁路，分为心柱和铁轭两部分
3.1.2 变压器的基本结构
3.1.2 变压器的基本结构
心式变压器: 结构：心柱被绕组所包围。 特点: 心式结构的绕组和绝缘装配比较容易， 所以电力变压器常常采用这种结构。
其它额定值： 额定频率(f) 额定运行时绕组温升(K) 连接组号 短路阻抗 空载损耗 短路损耗 空载电流
3.2 变压器的空载运行
规定正方向：一次电流i1的正方向与电源电 压U1的正方向一致；主磁通φ与一次电流i1 满足右手螺旋关系；一次和二次绕组感应电 动势e1/e2与电流i同向；二次电压U2的正方 向与流入负载阻抗ZL的电流的正方向一致。
除干式变压器外，电力变压器的器身都放在油箱中。
3.1.2 变压器的基本结构
变压器的引线从油箱内穿过油箱盖时，必须经过绝缘 的套管，使高压引线和接地的油箱绝缘
3.1.3 变压器的额定值
变压器的额定值
额定容量 SN 在铭牌规定的额定状态下变压器输出
视在功率的保证值 ，单位为VA或kVA或MVA。 三相变压器指三相容量之和。
1）按用途分类：电力变压器、互感器、特殊用途变压器 2）按绕组数目分类：双绕组变压器、三绕组变压器、
自耦变压器、多绕组变压器 3）按相数分类：单相变压器、三相变压器、多相变压器 4）按冷却方式分类：空冷干式变压器、油浸变压器、
蒸发冷却变压器 5) 按铁心结构分类：心式变压器和壳式变压器
3.1.2 变压器的基本结构
发电
输电
配电
传输距离（km） 电压（ kV ）
用电
电压等级
15～20 50
10；6.6 35
中压 中压
100 200～300 500～1000
800～
110
高压
220
500(DC)or750(AC)
超高压Extra-high Voltage (EHV)
800(DC)or1000(AC)
特高压Ultra-High Voltage (UHV)
绕组是变压器的电路部分，由包有绝缘材料的铜（铝） 导线绕制而成，装配时低压绕组靠近铁心，高压绕组套 在低压绕组外面。
3.1.2 变压器的基本结构
3.其他部件
典型的油浸 电力变压器
油箱
变压器油 散热器 绝缘套管 分接开关 继电保护装置等部件
除干式变压器外，电力变压器的器身都放在油箱中。
3.1.2 变压器的基本结构
额接开定关电位压置U下N 的铭端牌电规压定，的单各位个为绕V组或在kV空。载、指定分
三相变压器指线电压。
额定电流 I N 根据额定容量和额定电压算出的电流
称为额定电流，单位为A或kA。 三相变压器指线电流。
3.1.3 变压器的额定值
设计时规定变压器一次侧和二次侧的额定容量相等。
单相变压器：
I1N
SN U1N
空载磁动势： F0 N 1i0
主磁通 ：磁力线与一次侧
和二次侧绕组交链的磁通。
漏磁通 1 :磁力线仅与一次侧
绕组相交链的磁通。
3.2.1 空载运行时的磁通、感应电动势
感应电动势：
e1
N1
d dt
e2
N2
d dt
在正弦稳态情况下：
m sint E1 j 2fN1m j4.44fN1m