变压器空载运行
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1）性质上：与0 I成0 非线性关系； 与1 成线I 0 性关系；
2）数量上：占0 99%以上，1仅占1%以下； 3）作用上：起0 传递能量的作用，起1 漏抗压降作用。
二、各电磁量参考方向的规定
一次侧遵循电动机惯例，二次侧遵循发电机惯例。
强调：磁通与产生它的电流之间符合右手螺旋定则；电动势与感
应它的磁通之间符合右手螺旋定则。
即 耗P空Fe载和损绕耗组近铜似损为耗I0铁2R1损。耗由 。 于I0和R1均很小， 所以P0 PFe，
对于已制成变压器，铁损与磁通密度幅值的平方成正比，与 电流频率的1.3次方成正比，即
PFe Bm2 f 1.3
空载损耗约占额定容量的0.2%~1%，而且随变压器容量的 增大而下降。为减少空载损耗，改进设计结构的方向是采用优 质铁磁材料：优质硅钢片、激光化硅钢片或应用非晶态合金。
线性关系。
当磁通按正弦规律
t 变化时，空载电流呈尖
顶波形。
321
i0
1
当空载电流按正弦规律变
2
i0
化时，主磁通呈尖顶波形。
3
实际空载电流为非正弦波，但为了分析、计算和测量的方便，在 相量图和计算式中常用正弦的电流代替实际的空载电流。
变压器
第五讲 单相变压器的空载运行 （二）、空载损耗
变压器空载时一次侧从电源吸收少量有功功率P0 ,供给铁损
重要公式
则
Φm
E1 4.44 fN1
U1 4.44 fN1
可见，影响主磁通大小的因素有电源电压和频率，以及
一次线圈的匝数。
变压器
第五讲 单相变压器的空载运行 （2）二次侧电动势平衡方程
2、变比
U 20 E 2
定义
k E1 N1 U1 U1N E2 N 2 U 20 U 2 N
对三相变压器，变比为一、二次侧的相电动势之比，近似 为额定相电压之比，具体为
பைடு நூலகம்
变压器
第五讲 单相变压器的空载运行 三、感应电动势分析
1.主磁通感应的电动势——主电动势
设 Φ Φm sin ωt
则
e1
N1
dΦ dt
2 πfN1Φm sin(ωt
-900
)
E1m sin(ωt
900
)
有效值 E1 4.44 fN1Φm
相量 E1 j 4.44 fN1Φm 可见，当主磁通按正弦规律变化时，所产生的一次主电动
主讲：金献忠
变压器
第五讲 单相变压器的空载运行
电磁关系
一、物理情况
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。
0
U1 I0
(I2 )
u1
U 1
U2 U 1
E 1
E 1σ
I0
1
F0 I0 N1
E 2
U 20
u2
E 1
Φ0
E 2
Φ1σ
E I0
1σ
R1
变压器
第五讲 单相变压器的空载运行 主磁通与漏磁通的区别
势也按正弦规律变化，时间相位上滞后主磁通 90。0 主电动势的 大小与电源频率、绕组匝数及主磁通的最大值成正比。
同理，二次主电动势也有同样的结论。
变压器
第五讲 单相变压器的空载运行 2.漏磁通感应的电动势——漏电动势
根据主电动势的分析方法，同样有 E1σ 4.44 fN1Φ1σ E1σ j 4.44 fN Φ 1 1σm
2、相量图
根据前面所学的方程，可作 出变压器空载时的相量图：
jI0 X1
U 1
R1 I0
（1）以Φ m为参考相量 （2）I0r与Φ m同相，I0a 滞后 900，I0 I0r I0a
E 1
I0 I0a Φ m
（3）E 1 , E 2 滞后 Φ m 90，0 E1； （4） R1 I0 , jI0 X 1
漏电动势也可以用漏抗压降来表示，即
E1σ jωL1σ I0 jI0 X1
由于漏磁通主要经过非铁磁路径,磁路不饱和,故磁阻很大且为
常数,所以漏电抗 X很1 小且为常数,它不随电源电压负载情况而
变.
变压器
第五讲 单相变压器的空载运行
四、空载电流和空载损耗
（一）、空载电流
1. 作用与组成
空另载一电个流是铁I包0损含耗两分个量分量，，主I0一要a 个作是用励是磁供分铁量损耗I，0。r 作用是建立磁场，
E 2 I0r
（5） U 1
E 1
变压器
第五讲 单相变压器的空载运行
空载运行小结
（1）一次侧主电动势与漏阻抗压降总是与外施电压平衡,若忽 略漏阻抗压降，则一次主电势的大小由外施电压决定.
（2）主磁通大小由电源电压、电源频率和一次线圈匝数决定， 与磁路所用的材质及几何尺寸基本无关。
Rm 等
效PFe
,即
E1 I0 (Rm jX m ) I0 Zm
一次侧的电动势平衡方程为
U1 E1 I0 (Rm jXm )
ZI01
(R1
jX1
) I0
空载时等效电路为
变压器
第五讲 单相变压器的空载运行 Rm , X m , Zm 励磁电阻、励磁电抗、励磁阻抗。由于磁路具有饱 和特性，所以Zm Rm 不jX是m常数，随磁路饱和程度增大而减小。
2、性质和大小
性质：由于空载电流的无功分量远大于有功分量，所以空载电 流主要是感性无功性质——也称励磁电流；
大小：与电源电压和频率、线圈匝数、磁路材质及几何尺寸有
关，用空载电流百分数I0%来表示：
I0 %
I0 IN
100%
变压器
第五讲 单相变压器的空载运行
3、空载电流波形
由于磁路饱和，空载电流
与由它产生的主磁通呈非
由于 Rm R1 , Xm，所X以1 有时忽略漏阻抗，空载等效电路只是一个 元件的电Z路m 。在 一定的情U况1 下， 大小取决于I0 的大小。从Z运m 行角度讲，希望 越小越好，所I以0 变压器常采用高导磁材料，增 大 ，减小 ，提高Z运m 行效率I和0 功率因数。
变压器
第五讲 单相变压器的空载运行
Y，d接线 k U1N 3 U2N
D，y接线 k 3 U1N U2N
变压器
第五讲 单相变压器的空载运行 （二）、空载时的等效电路和相量图
1、等效电路
基 于E 1 降 表 示,由
于 jI在 0 X铁 1表心示中法引,起感铁应损的PF电e ,所动以势E还1也要用引电入抗一压个
电
阻Rm
,用I
2 0
变压器
第五讲 单相变压器的空载运行
五、空载时的电动势方程、等效电路和相量图
（一）、电动势平衡方程和变比
1、电动势平衡平衡方程 （1）一次侧电动势平衡方程
U1 E1 E1σ I0 R1 E1 I0 R1 jI0 X1 E1 Z1 I0
忽略很小的漏阻抗压降，并写成有效值形式，有
U1 E1 4.44 fN1Φm
2）数量上：占0 99%以上，1仅占1%以下； 3）作用上：起0 传递能量的作用，起1 漏抗压降作用。
二、各电磁量参考方向的规定
一次侧遵循电动机惯例，二次侧遵循发电机惯例。
强调：磁通与产生它的电流之间符合右手螺旋定则；电动势与感
应它的磁通之间符合右手螺旋定则。
即 耗P空Fe载和损绕耗组近铜似损为耗I0铁2R1损。耗由 。 于I0和R1均很小， 所以P0 PFe，
对于已制成变压器，铁损与磁通密度幅值的平方成正比，与 电流频率的1.3次方成正比，即
PFe Bm2 f 1.3
空载损耗约占额定容量的0.2%~1%，而且随变压器容量的 增大而下降。为减少空载损耗，改进设计结构的方向是采用优 质铁磁材料：优质硅钢片、激光化硅钢片或应用非晶态合金。
线性关系。
当磁通按正弦规律
t 变化时，空载电流呈尖
顶波形。
321
i0
1
当空载电流按正弦规律变
2
i0
化时，主磁通呈尖顶波形。
3
实际空载电流为非正弦波，但为了分析、计算和测量的方便，在 相量图和计算式中常用正弦的电流代替实际的空载电流。
变压器
第五讲 单相变压器的空载运行 （二）、空载损耗
变压器空载时一次侧从电源吸收少量有功功率P0 ,供给铁损
重要公式
则
Φm
E1 4.44 fN1
U1 4.44 fN1
可见，影响主磁通大小的因素有电源电压和频率，以及
一次线圈的匝数。
变压器
第五讲 单相变压器的空载运行 （2）二次侧电动势平衡方程
2、变比
U 20 E 2
定义
k E1 N1 U1 U1N E2 N 2 U 20 U 2 N
对三相变压器，变比为一、二次侧的相电动势之比，近似 为额定相电压之比，具体为
பைடு நூலகம்
变压器
第五讲 单相变压器的空载运行 三、感应电动势分析
1.主磁通感应的电动势——主电动势
设 Φ Φm sin ωt
则
e1
N1
dΦ dt
2 πfN1Φm sin(ωt
-900
)
E1m sin(ωt
900
)
有效值 E1 4.44 fN1Φm
相量 E1 j 4.44 fN1Φm 可见，当主磁通按正弦规律变化时，所产生的一次主电动
主讲：金献忠
变压器
第五讲 单相变压器的空载运行
电磁关系
一、物理情况
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。
0
U1 I0
(I2 )
u1
U 1
U2 U 1
E 1
E 1σ
I0
1
F0 I0 N1
E 2
U 20
u2
E 1
Φ0
E 2
Φ1σ
E I0
1σ
R1
变压器
第五讲 单相变压器的空载运行 主磁通与漏磁通的区别
势也按正弦规律变化，时间相位上滞后主磁通 90。0 主电动势的 大小与电源频率、绕组匝数及主磁通的最大值成正比。
同理，二次主电动势也有同样的结论。
变压器
第五讲 单相变压器的空载运行 2.漏磁通感应的电动势——漏电动势
根据主电动势的分析方法，同样有 E1σ 4.44 fN1Φ1σ E1σ j 4.44 fN Φ 1 1σm
2、相量图
根据前面所学的方程，可作 出变压器空载时的相量图：
jI0 X1
U 1
R1 I0
（1）以Φ m为参考相量 （2）I0r与Φ m同相，I0a 滞后 900，I0 I0r I0a
E 1
I0 I0a Φ m
（3）E 1 , E 2 滞后 Φ m 90，0 E1； （4） R1 I0 , jI0 X 1
漏电动势也可以用漏抗压降来表示，即
E1σ jωL1σ I0 jI0 X1
由于漏磁通主要经过非铁磁路径,磁路不饱和,故磁阻很大且为
常数,所以漏电抗 X很1 小且为常数,它不随电源电压负载情况而
变.
变压器
第五讲 单相变压器的空载运行
四、空载电流和空载损耗
（一）、空载电流
1. 作用与组成
空另载一电个流是铁I包0损含耗两分个量分量，，主I0一要a 个作是用励是磁供分铁量损耗I，0。r 作用是建立磁场，
E 2 I0r
（5） U 1
E 1
变压器
第五讲 单相变压器的空载运行
空载运行小结
（1）一次侧主电动势与漏阻抗压降总是与外施电压平衡,若忽 略漏阻抗压降，则一次主电势的大小由外施电压决定.
（2）主磁通大小由电源电压、电源频率和一次线圈匝数决定， 与磁路所用的材质及几何尺寸基本无关。
Rm 等
效PFe
,即
E1 I0 (Rm jX m ) I0 Zm
一次侧的电动势平衡方程为
U1 E1 I0 (Rm jXm )
ZI01
(R1
jX1
) I0
空载时等效电路为
变压器
第五讲 单相变压器的空载运行 Rm , X m , Zm 励磁电阻、励磁电抗、励磁阻抗。由于磁路具有饱 和特性，所以Zm Rm 不jX是m常数，随磁路饱和程度增大而减小。
2、性质和大小
性质：由于空载电流的无功分量远大于有功分量，所以空载电 流主要是感性无功性质——也称励磁电流；
大小：与电源电压和频率、线圈匝数、磁路材质及几何尺寸有
关，用空载电流百分数I0%来表示：
I0 %
I0 IN
100%
变压器
第五讲 单相变压器的空载运行
3、空载电流波形
由于磁路饱和，空载电流
与由它产生的主磁通呈非
由于 Rm R1 , Xm，所X以1 有时忽略漏阻抗，空载等效电路只是一个 元件的电Z路m 。在 一定的情U况1 下， 大小取决于I0 的大小。从Z运m 行角度讲，希望 越小越好，所I以0 变压器常采用高导磁材料，增 大 ，减小 ，提高Z运m 行效率I和0 功率因数。
变压器
第五讲 单相变压器的空载运行
Y，d接线 k U1N 3 U2N
D，y接线 k 3 U1N U2N
变压器
第五讲 单相变压器的空载运行 （二）、空载时的等效电路和相量图
1、等效电路
基 于E 1 降 表 示,由
于 jI在 0 X铁 1表心示中法引,起感铁应损的PF电e ,所动以势E还1也要用引电入抗一压个
电
阻Rm
,用I
2 0
变压器
第五讲 单相变压器的空载运行
五、空载时的电动势方程、等效电路和相量图
（一）、电动势平衡方程和变比
1、电动势平衡平衡方程 （1）一次侧电动势平衡方程
U1 E1 E1σ I0 R1 E1 I0 R1 jI0 X1 E1 Z1 I0
忽略很小的漏阻抗压降，并写成有效值形式，有
U1 E1 4.44 fN1Φm