电机学电子教案、习题解答02第2章 变压器的基本理论
电机学第二章 变压器的基本作用原理与理论分析
2、减少紧固件 的使用。 铁轭
装配方式：交叠装配 铁芯柱：用于套线圈的部分
铁轭：用于闭合磁路的部分
铁芯
奇数层
偶数层
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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。
漏磁感应电动势
e1 d1 L1 2 I1 cos t L1 2 I1 sin(t 90) dt
用相量的形式表示为
E1 jL1 I1 jx1 I1
空载时的漏抗压降
E1 jx1 I1 jx1 I m jx1 I 0
其有效值形式为
E1 m E1 2fN 1 m 4.44 fN 1 m E N 2 1 1 k E2 N 2 E2m E2 2fN 2 m 4.44 fN 2 m 2
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略去电阻压降和漏电势，则
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思考题：
2、变压器的其它条件不变，仅将原、副边线圈匝数 增加10％，试问对x1σ和xm的影响怎样？如果仅将外 施电压升高10％，其影响怎样？如果仅将频率升高 10％，其影响又怎样？
x1 2fN 2 1Leabharlann E 4.44 fN m U
xm 2fN 2 m
由于尖顶波不能用相量表示，所以要用等效的正 弦波来替代实际的尖顶波。等效的原则是两者有相 同的有效值、相同的基波频率且同相位。该等效的 正弦量用 I 表示，称为磁化电流。
由于 I 与 m 同相位，而 E1 滞 后 m 90˚ ，所以 I 滞后 E1 90˚ ， 具有无功电流的性质。
电机与拖动第2章变压器1-3
¾基本部件（电磁部分）： 绕组和铁心 ¾其他部件： 1. 绕组 －－变压器的电路部分 －－铜或铝绝缘导线绕制而成 ¾ ¾ 一次绕组（原绕组）：输入电能 二次绕组（副绕组）：输出电能
变压器按绕组分类示意图
(a) 双绕组变压器；
(b) 自耦变压器；
(c) 三绕组变压器
铁心型式
单相壳式变压器
铁 轭
心式变压器
铁 铁 心1 柱 轭 铁 心 柱
1 2
铁 心 柱
1 2
铁 轭
21
2
21
12
铁
轭
低压绕组
高压绕组
(b) 单相心式变压器示意图
※ 变压器常用的结构型式有两种： 心式变压器、壳式变压器
按硅钢片的形状： “C”型和“Ш”字型铁心
环形变压器结构
Ш形铁心变压器结构
2.2 变压器的基本结构
电机与拖动
第2章 变压器
2.1 变压器的工作原理 2.2 变压器的基本结构 2.3 变压器的运行分析 2.4 变压器的参数测定 2.5 变压器的运行特性 2.6 三相变压器的联结组 2.7 三相变压器的并联运行 2.8 自耦变压器 2.9 三绕组变压器 2.10 仪用互感器
whh 制作
本章基本要求
P2
容量 SN ≠ 输出功率 P2 一次侧输入功率 P1 ≠ 输出功率 P2
η
效率
变压器运行时的功率取决于负载的性质
⑤ 变压器的型号
S J L 1000/10 高压绕组的额定电压(KV) 变压器额定容量(KVA) 铝线圈 J:油浸自冷式 冷却方式 F:风冷式 S:三相 相数 D:单相
2.2 变压器的基本结构
第2章 变压器的基本作用原理与理论分析
3、油枕 4、高低压绝缘套管 5、油标` 6、起吊孔
1、油箱
2、散热管
7、铭牌
18
大型电力变压器
19
五、变压器的额定值
1 额定容量S N (kVA) : 、
指铭牌规定的额定使用条件下所能输出的视在功率。
2 额定电流I1N 和I 2 N ( A) : 、
指在额定容量下，允许长期通过的额定电流。在三相 变压器中指的是线电流
铁轭
铁芯柱
铁芯叠片
装配实物
11
铁芯各种截面
充分利用空间
提高变压器容量
减小体积。
12
㈡、绕组
变压器的电路，一般用绝缘铜线或铝线绕制而成。
按照绕组在铁芯中的排列方法分为：铁芯式和铁壳式两类 按照变压器绕组的基本形式分为：同芯式和交叠式两种．
1、铁芯式:
（1）、每个铁芯柱上都套有
高压绕组和低乐绕组。为了绝
3 额定电压U1N 和U 2 N (kV ) : 、
指长期运行时所能承受的工作电压（ 线电压）
U1N是指加在一次侧的额定 电压,U 2 N 是指一次侧加 U1N时二次的开路电压对三相变压器指的是线 . 电压.
20
三者关系：
单相 : S 三相 : S
N N
U 1 N I1 N U 2 N I 2 N 3U1N I1N 3U 2 N I 2 N
同理，二次侧感应电动势也有同样的结论。
则:
e2 N 2 d 0 2fN 2 m sin(t 90 0 ) E2 m sin(t 90 0 ) dt
有效值: E2 4.44 fN2m
相量:
E2 j 4.44 fN2m
25
⒉ E1﹑E2在时间相位上滞后于磁通 0 900. 其波形图和相量图如图2—8所示
电机学上册复习重点——第2篇变压器电子教案
电机学上册复习重点——第2篇变压器第二篇 变压器一、填空：1. 一台单相变压器额定电压为380V/220V ，额定频率为50HZ ，如果误将低压侧接到380V 上，则此时m Φ ,0I ,m Z ,Fe p 。
（增加，减少或不变）答：m Φ增大，0I 增大，m Z 减小，Fe p 增大。
2. 一台额定频率为50Hz 的电力变压器接于60Hz ，电压为此变压器的6/5倍额定电压的电网上运行，此时变压器磁路饱和程度 ，励磁电流 ，励磁电抗 ，漏电抗 。
答：饱和程度不变，励磁电流不变，励磁电抗增大，漏电抗增大。
3. 三相变压器理想并联运行的条件是（1） ，（2） ，（3） 。
答：（1）空载时并联的变压器之间无环流；（2）负载时能按照各台变压器的容量合理地分担负载；（3）负载时各变压器分担的电流应为同相。
4. 变压器空载运行时功率因数很低，其原因为 。
答：激磁回路的无功损耗比有功损耗大很多，空载时主要由激磁回路消耗功率。
5. 一台变压器，原设计的频率为50Hz ，现将它接到60Hz 的电网上运行，额定电压不变，励磁电流将 ，铁耗将 。
答：减小，减小。
6. 引起变压器电压变化率变化的原因是 。
答：负载电流的变化。
7.如将额定电压为220/110V的变压器的低压边误接到220V电压，则激磁电流将，变压器将。
答：增大很多倍，烧毁。
8.联接组号不同的变压器不能并联运行，是因为。
答：若连接，将在变压器之间构成的回路中引起极大的环流，把变压器烧毁。
9.变压器副边的额定电压指。
答：原边为额定电压时副边的空载电压。
10.通过和实验可求取变压器的参数。
答：空载和短路。
11.变压器的结构参数包括，，，，。
答：激磁电阻，激磁电抗，绕组电阻，漏电抗，变比。
12.既和原边绕组交链又和副边绕组交链的磁通为，仅和一侧绕组交链的磁通为。
答：主磁通，漏磁通。
13.变压器的一次和二次绕组中有一部分是公共绕组的变压器是。
答：自耦变压器。
曾令全电力出版社出版 《电机学》习题解答答案
第二篇 变压器曾令全主编 电力出版社出版的《电机学》书后习题解答参考答案第一章 变压器的基本工作原理及结构1-1 易于绝缘散热，铁心：导磁，构成磁路、绕组：导电，构成电路、油箱：支撑变压器本体，起到绝缘散的作用、套管：电的导入和导出。
1-2 导磁，构成磁路，降低铁损。
1-3 额定电压，额定电流、额定容量，一次侧加额定电压二次侧的空载电压。
1-4 A 51N =I A 4.2172N =I1-5 A 5.161N N 1==I I φ A 65.912N =I A 91522N .=φI第二章 变压器的运行原理2-1 能量传递媒介的作用，漏磁压降的作用，激磁电抗和漏电抗。
2-2 激磁电抗、漏电抗、短路电抗；激磁电抗不相等，漏电抗和短路电抗相等；因电压不变，可以认为参数不变；短路阻抗影响短路电流、电压变化率。
2-3 不饱和，为正弦波；饱和为尖顶波，非线性的原因。
2-4 空载电流小，忽略了空载铜耗；短路时电压低，忽略铁耗；略有差别。
2-5 励磁电流下降、铁耗下降、漏抗增大、电压变化率增大。
2-6 一样但计算值差K 2倍。
2-7 去耦合、保持有无功功率（损耗）不变，磁势不变；低压到高压的折算为：电压乘K 、电流除K 、阻抗乘K 2；用标幺值表示时无需折算。
2-8（1）匝匝222 40721==N N（2）A 74.571N =I k VA 1000N =S（3）kW 10002=P kW 9002=P kW 8502=P2-9 （1）Ω=Ω=Ω=724.19 747.17 607.8k k k Z x r（2）Ω='Ω='Ω='029.0 02608.0 01265.0k k kZ x r （3）02458.0 0247.0 01191.0 012.02121====****x x r r0548.0 04928.0 02391.0k k k ===***Z x r（4）%928.4 %391.2 %48.5kx kr k ===u u u（5）2.39% 4.87% -1.046%2-10 36818kV 53.5A 0.77（滞后）2-11 （1）1.16Ω 3.83Ω 4Ω （2）389.7V2-12 10490 27151 000520 0528k m k m ....====****x x r r2-13 98.38% 0.5672-14 （1）0549.0 3.62 0032.0 69.4k m k m ====****x x r r（2）容性 0.998（超前） （3） 99.6%2-15（1）高压侧励磁参数和短路参数分别为： Ω=Ω=Ω=Ω=9823.0 1234 0574.0 3.104k m k m x x r r 0549.0 27.151 0052.0 05.28k m k m ====****x x r r（2） 99.45% 3.55%U% kV 076.62==∆=ηU（3）%51.99m ax =η第三章 三相变压器3-1（a ）Y ，y10 （b ）Y ，d3 （3）D ，y1 （d ）D ，d63-23-3 空载无环流、负载按各自的容量的比例分配负荷，各相的电流同相位；变比相同、组别一致、短路阻抗的标幺值相同（短路阻抗角相等）3-4 复合分配不合理，大的有利。
电机学课后答案
第二章 变压器2-1 什么叫变压器的主磁通，什么叫漏磁通？空载和负载时，主磁通的大小取决于哪些因素？答：变压器工作过程中，与原、副边同时交链的磁通叫主磁通，只与原边或副边绕组交链的磁通叫漏磁通。
由感应电动势公式Φ=1144.4fN E 可知，空载或负载情况下11E U ≈，主磁通的大小取决于外加电压1U 、频率f和绕组匝数1N 。
2-2 一台50Hz 的变压器接到60Hz 的电源上运行时，若额定电压不变，问激磁电流、铁耗、漏抗会怎样变化答：（1）额定电压不变，则'1'11144.444.4Φ=Φ=≈N f fN E U N又5060'=f f ⇒6050'=ΦΦ， 即Φ=Φ65'磁通降低，此时可认为磁路为线性的，磁阻s l R m μ=不变，励磁磁势m m R N I Φ=⋅1，∴m m I I 65'=；（2βα（3）'1x 2-3 电路；2-4 利用T 2-5 2-14 ，Y ,d 联结，试求：（1）一次、 解：（1）A A U S I N N N68.2881035000311=⨯==A A U S I N N N 21.4583.635000322=⨯==（2）原边Y 联结：kV kV U U N N 77.5310311===ΦA I I N N 68.28811==Φ副边∆联结：kV U U N N 3.611==ΦA A I I N N 55.264321.458311===Φ 2-16 有一台单相变压器，已知参数为：Ω=19.21R ，Ω=4.151σX ，Ω=15.02R ，Ω=964.02σX ，Ω=1250m R ，Ω=12600m X ，26087621=N N 。
当二次侧电压VU 60002=，电流A I 1802=，且8.0cos 2=ϕ（滞后）时：（1）画出归算到高压侧的T 型等效电路；（2）用T 型等效电路和简化等效电路求1∙U 和1∙I ，并比较其结果。
电机学第五版课后答案 -修订版
《电机学》（第五版）课后习题解答系别：电气工程系系授课教师： *** * 日期： 2017.05.2 0第一章 磁路1-1 磁路的磁阻如何计算？磁阻的单位是什么？答： 磁路的磁阻与磁路的几何形状（长度、面积）和材料的导磁性能有关，计算公式为AlR m μ=，单位：Wb A1-2 磁路的基本定律有那几条？当铁心磁路上有几个磁动势同时作用时，能否用叠加原理来计算磁路？为什么？答： 有安培环路定律，磁路的欧姆定律，磁路的串联定律和并联定律；不能，因为磁路是非线性的，存在饱和现象。
1-3 基本磁化曲线与初始磁化曲线有何区别？计算磁路时用的是哪一种磁化曲线？答： 起始磁化曲线是将一块从未磁化过的铁磁材料放入磁场中进行磁化，所得的)(H f B =曲线；基本磁化曲线是对同一铁磁材料，选择不同的磁场强度进行反复磁化，可得一系列大小不同的磁滞回线，再将各磁滞回线的顶点连接所得的曲线。
二者区别不大。
磁路计算时用的是基本磁化曲线。
1-4 铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的，它们各与哪些因素有关？答： 磁滞损耗：铁磁材料置于交变磁场中，被反复交变磁化，磁畴间相互摩擦引起的损耗。
经验公式V fB C p nmh h ≈。
与铁磁材料的磁滞损耗系数、磁场交变的频率、铁心的体积及磁化强度有关；涡流损耗：交变的磁场产生交变的电场，在铁心中形成环流（涡流），通过电阻产生的损耗。
经验公式G B f C p m Fe h 23.1≈。
与材料的铁心损耗系数、频率、磁通及铁心重量有关。
1-5 说明交流磁路和直流磁路的不同点。
答： 直流磁路中的磁通是不随时间变化的，故没有磁滞、涡流损耗，也不会在无相对运动的线圈中感应产生电动势，而交流磁路中的磁通是随时间而变化的，会在铁心中产生磁滞、涡流损耗，并在其所匝链的线圈中产生电动势，另外其饱和现象也会导致励磁电流、磁通，感应电动势波形的畸变，交流磁路的计算就瞬时而言，遵循磁路的基本定律。
1-6 电机和变压器的磁路通常采用什么材料构成？这些材料有什么特点？答：磁路：硅钢片。
电机学电子教案、习题解答02第2章 变压器的基本理论
一个是负载分量磁动势 F?1L ? ? F?2 ，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。
第2章 变压器的基本理论
磁动势平衡方程式可用电流表达为
I?0 N1 ? I?1N1 ? I?2 N 2
I?1
?
I?0
?
(?
N2 N1
I?2 )
?
I?0
?
(?
1 k
I?2 ) ?
I?0
?
I?1L
E?1? ? ? jI?1X1
E?2? ? ? jI?2 X 2 Z 1 ? R1 ? jX 1 Z 2 ? R2 ? jX 2
X1 、X2 是一、二次绕组漏电抗， 反映了一、二次绕组漏磁通大小。
第2章 变压器的基本理论
2.磁动势平衡方程式
由电磁过程分析可知，当 U?1 不变时，空载和负载时的主磁通 ?? 0 基本不变。 空载时 ?? 0 由 F?0 ? I?0 N 1 产生
? 1沿? 空气闭合， ?与1? 成I 0线性。 数量不同：主磁路磁阻小，? 0多；漏磁路磁阻大， ? 1很? 少。
性质不同： ? 0 是互感磁通；同时交链一、二此绕组。 ? 1? 是自感磁通；只交链自身绕组。
作用不同：? 0起传递能量作用， ?只1? 在绕组上产生漏 变压器的基本理论
2．等效电路和相量图 仿照 E?1? ? ? jI?0 X 1 可将主电动势表示为以下形式： E?1 ? ? I?0 Z m ? ? I?0( Rm ? jX m )
Rm 称为励磁电阻，反映铁心损耗的等效电阻，即 pFe ? I 02 Rm
X m 称为励磁电抗，是反映主磁通大小的电抗。
第2章 变压器的基本理论
综合空载和负载电磁过程分析，可归纳出变压器负载运行时的基本方程式
电机学：第二章 变压器
此时产生磁通的电流不但包括纯无功电流i，还包括有功电流
电动势滞后磁通90，磁通与电流不同相位，因此电流与电动势相位差不是90
此时 i
变为
im ，且 im 与 不同相位，im 超前
一
角度，即前一章所
Fe
述的磁通要滞后电流。
：铁耗角
Fe
im 为实线所示，i 为虚线所示
此时 im 中除无功分量 i 外，还有有功分量 iFe
当原方接到交流电源时，在外施电压作用下，原绕组中有交流电流过， 并在铁心中产生交变磁通，且这一磁通同时交链原、副方绕组，根据电磁感
应定律，原、副方绕组分别感应电势 e1 e2
e1
d 1 dt
N1
d dt
e2
d 2 dt
N2
d dt
副方有了电势便向负载供电，实现了能量传递。
上图中如不计原、副绕组电阻，不考虑漏磁通，则变压器为理想变压器， 可写出原、副方电压、电势方程式：
波形相同
如果磁路饱和（工作于非线形磁化曲线段），则电流 iu与磁通
波形不相同
当磁路饱和时： 由于磁路的饱和关系
当 为正弦 时, i 为尖顶波。 当 i 为正弦 时， 为平顶波
插入动态图2-7(2)
由于磁路的饱和关系
当 为正弦 时, i 为尖顶波。 当 i 为正弦 时， 为平顶波
插入动态图2-33
（3）感应电势的正方向与产生该电动势的磁通的正方向之间符合右 手螺旋关系，所以感应电动势的正方向与电流的正方向一致；
二次侧：（1）二次绕组感应电动势的正方向与产生该电动势的磁通的正方向 符合右手螺旋关系；
（2）二次绕组内电流的正方向与二次绕组电动势的正方向一致；
（3）二次绕组端电压的正方向与电流正方向一致；
电机学第2章变压器的基本理论思考题与习题参考答案
第2章变压器的基本理论思考题与习题参考答案2.1 试述变压器空载和负载运行时的电磁过程。
答：空载时，原边接交流电源，原绕组中流过交流电流0I ，建立磁动势0F ，由其产生主磁通0Φ 和少量的漏磁通σ1Φ ，主磁通在原绕组中产生电动势1E 、在副绕组中产生电动势2E ，漏磁通只在原绕组中产生漏感电动势σ1E ，同时，电流0I 在原绕组电阻1R 上产生电压降10R I 。
负载时，原绕组流过电流1I ，产生磁动势1F ；副绕组流过电流2I ，产生磁动势2F ，由原、副绕组的合成磁动势021F F F =+产生主磁通0Φ ，并分别在原、副绕组中产生电动势1E 和2E ；1F 还产生只交链原绕组的漏磁通σ1Φ ，它在原绕组中产生漏感电动势σ1E ，2F 还产生只交链副绕组的漏磁通σ2Φ ，它在副绕组中产生漏感电动势σ2E ；同时，电流1I 在原绕组电阻1R 上产生电压降11R I ，电流2I 在副绕组电阻2R 上产生电压降22R I 。
2.2 在变压器中，主磁通和一、二次绕组漏磁通的作用有什么不同？它们各是由什么磁动势产生的？在等效电路中如何反映它们的作用？答:主磁通同时交链原、副绕组，并分别在原、副绕组中产生电动势1E 和2E ，起传递能量的作用；漏磁通只交链自身绕组，只在自身绕组中产生漏感电动势，仅起电抗压降的作用。
在等效电路中，主磁通的作用由励磁参数反映，漏磁通的作用由漏抗参数反映。
2.3 试述变压器空载电流的大小和性质。
答：由于变压器铁心采用薄硅钢片叠成，磁导率高，导磁性能好，因此空载电流很小，一般为额定电流的2%—10%。
在空载电流0I 中，用来建立主磁通的无功分量r I 0 远大于对应铁心损耗的有功分量aI 0 ，所以空载电流基本属于无功性质，空载电流也因此常被称为励磁电流。
2.4 当变压器空载运行时，一次绕组加额定电压，虽然一次绕组电阻很小，但流过的空载电流却不大，这是为什么？答：变压器空载运行时，虽然一次绕组的电阻很小，但是由于铁心硅钢片的磁导率大，导磁性能好，主磁通大，所以励磁电抗大，因此空载电流不大。
电机学(第二章)变压器
漏磁感应电动势
一次绕组漏磁通在一次绕组中感应的漏磁电动势 的瞬时值 d
e 1 N1
1
dt
E 1 j4.44fN1Φ 1m
有效值为 E 1＝4.44f N11m
电压方程式
根据基尔霍夫电压定律
U1 E1 E 1 I10 R1 A U E
空载运行时的电磁关系
U1 E1 E 1 I 0 R1
I 0 R1
U1 U2
I0
F0 N1I 0
1m
E 1 E1
m
E2
E1 k E2
U 2 E2
小结
既有电路的问题，也有磁路的问题，电与磁之 间又有密切的联系。
心式变压器: 结构 心柱被绕组所包围，如图2—1所示。 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。
壳式变压器:
结构 铁心包围绕组的顶面、底面和侧面， 如图2—2所示。 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。
2.绕组 定义 变压器的电路部分，用纸包或纱包的绝缘扁 线或圆线（铜或铝）绕成。 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 为同心式和交迭式。
U1 E1 j4.44fN1Φm
在频率f 和一次绕组匝数N1一定时，空载运行时主磁 通m（励磁磁动势产生）的大小和波形取决于一次 绕组电压的大小和波形。
变比
E1 N1 k E2 N 2
比值 k 称为变压器的变比，是一、二次绕组相电动势有效 值之比，等于每相一、二次绕组匝数比。
【精品】电机学习题与解答变压器
第一部分：变压器第一章 变压器基本工作原理和结构1—1从物理意义上说明变压器为什么能变压，而不能变频率？答：变压器原副绕组套在同一个铁芯上,原边接上电源后，流过激磁电流I 0，产生励磁磁动势F 0,在铁芯中产生交变主磁通ф0，其频率与电源电压的频率相同，根据电磁感应定律，原副边因交链该磁通而分别产生同频率的感应电动势e 1和e 2，且有dt d N e 011φ-=,dt d N e 022φ-=，显然，由于原副边匝数不等，即N 1≠N 2，原副边的感应电动势也就不等,即e 1≠e 2,而绕组的电压近似等于绕组电动势,即U 1≈E 1,U 2≈E 2,故原副边电压不等，即U 1≠U 2，但频率相等。
1—2试从物理意义上分析，若减少变压器一次侧线圈匝数（二次线圈匝数不变)二次线圈的电压将如何变化?答:由dt d N e 011φ-=，dt d N e 022φ-=，可知，2211N e N e =，所以变压器原、副两边每匝感应电动势相等.又U 1E 1,U 2≈E 2，因此，2211N U N U ≈,当U 1不变时，若N 1减少，则每匝电压11N U 增大，所以1122N U N U =将增大。
或者根据m fN E U Φ=≈11144.4,若N 1减小，则m Φ增大，又m fN U Φ=2244.4,故U 2增大。
1—3变压器一次线圈若接在直流电源上，二次线圈会有稳定直流电压吗？为什么？答：不会。
因为接直流电源,稳定的直流电流在铁心中产生恒定不变的磁通，其变化率为零，不会在绕组中产生感应电动势。
1-4变压器铁芯的作用是什么，为什么它要用0。
35毫米厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片迭成?答：变压器的铁心构成变压器的磁路，同时又起着器身的骨架作用.为了铁心损耗，采用0.35mm厚、表面涂的绝缘漆的硅钢片迭成.1—5变压器有哪些主要部件，它们的主要作用是什么？答：铁心：构成变压器的磁路，同时又起着器身的骨架作用。
第2章 变压器 《电机学(第2版)》王秀和、孙雨萍(习题解答)
7. 两台电压比相同的三相变压器，一次侧额定电压也相同、联结组标号分别为 Yyn0 和 Yyn8，
如何使它们并联运行?
答：只要将 Yyn8 变压器的二次绕组标志 a、b、c 分别改为 c、a、b 即可，因为这时已改为
Yyn0 的变压器了。
8. 一台单相变压器的额定容量为 SN 3200kV A ，额定电压为 35 kV／10.5kV，一、二次绕组 分别为星形、三角形联结，求：
磁电流 Im E / Zm 0 ，即忽略了励磁电流 I0 的情况下得到的。T 型等效电路适合一次绕组加 交流额定电压时各种运行情况，而简化等效电路只适合变压器负载运行时计算一、二次电流
和二次电压的场合，例如计算电压调整率和并联运行时负载分配等。
5. 变压器做空载和短路试验时，从电源输入的有功功率主要消耗在什么地方？在一、二次侧
m 110 N1 1
m
220
1 2 N1
即主磁通没有变，因此励磁磁动势 F0 F0 也不变，
F0
I0
1 2
N1
，
F0 I0 N1
I
0
2I0
即励磁电流为原来的 2 倍。
|
Z
m
| U Aa
I
0
110 ， 2I0
|
Z
m
|
110
I0
1
| Zm | 220 2I0 4
即励磁阻抗为原来的 1 。 4Rk 7源自 C235 75 235 k
Rk
235 75 5.21 235 15
6.46()
| Zk 75 C |
R2 k 75 C
X
2 k
6.462 58.442 58.8()
R1
电机与变压器教案变压器的工作原理精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版电机与变压器教案变压器的工作原理(总5页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除技工学校文化理论课教案编号： 0707-03 流水号：一、教学回顾及导入课题变压器的工作原理变压器---利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器是电力系统中生产，输送，分配和使用电能的重要装置。
也是电力拖动系统和自动控制系统中，电能传递或作为信号传输的重要元件与电源相连的线圈，接收交流电能，称为一次绕组用U1 ，I1，E1，N1表示，与负载相连的线圈，送出交流电能，称为二次绕组用U2，I2，E2 ，N2表示。
同时交链一次，二次绕组的磁通量的相量为 Fm ,该磁通量称为主磁通二、新课讲授什么是空载运行变压器一次绕组加上交流电压，二次绕组开路的运行情况一.空载时的物理情况1.空载磁场空载电流 i0 产生一个交变磁通势 i0N1 ，并建立交变磁场主磁通Øm通过铁心闭合的磁通量（占绝大部分）漏磁通Ø1ó通过油和空气闭合的磁通量（占少量）2.主磁通感应电动势主磁通在一次绕组和二次绕组产生感应电动势：e1(t) = -N1 dFm/dte2(t) = -N2 dFm/dt3. 感生漏电动势交链一次绕组的漏磁通在一次绕组中感生漏电动势e1s(t) = -N1 dF1s/dt列出一次、二次绕组的电动势平衡方程式u1 = i0r1+(-e1s)+(-e1) = i0r1+ N1dF1s/dt + N1dFm/dtu20 = e2 = - N2 dFm/dt1.变压器感应电势1)主磁通若 u1 随时间按正弦规律变化，则Øm 也按正弦规律变化，设❖所以 e1 和 e2 也按正弦规律变化2.变压器变比当一次绕组上加上额定电压 U1N 时，一般规定此时二次绕组开路电压将是额定电压 U2N ，因此可以认为，变压器的电压比就是匝数比在三相变压器中，电压比规定为高压绕组的线电压与低压绕组的线电压之比二) 空载电流1）空载电流主要作用是在铁心中建立磁场，产生主磁通2）空载时的变压器实际上就是一个非线性电感器三、课堂小结四、布置作业。
电机与变压器教案变压器的工作原理
电机与变压器教案之变压器的工作原理教学目标：1. 理解变压器的基本概念和工作原理。
2. 掌握变压器的构造和主要部件。
3. 了解变压器的分类和特点。
4. 能够分析变压器的工作过程和性能指标。
教学内容：第一章：变压器的基本概念1.1 什么是变压器1.2 变压器的作用和应用领域第二章：变压器的工作原理2.1 变压器的工作原理概述2.2 变压器的电磁感应原理2.3 变压器的能量转换过程第三章：变压器的构造和主要部件3.1 变压器的构造简介3.2 铁芯（磁芯）的作用和类型3.3 线圈的作用和结构3.4 绝缘材料的作用和选择第四章：变压器的分类和特点4.1 按冷却方式分类：自冷变压器、油冷变压器、空气冷却变压器等4.2 按结构形式分类：壳式变压器、芯式变压器等4.3 按相数分类：单相变压器、三相变压器等4.4 变压器的特点和适用范围第五章：变压器的工作过程和性能指标5.1 变压器的工作过程分析5.2 变压器的电压比和变比5.3 变压器的效率和损耗5.4 变压器的短路阻抗和负载损耗教学方法：1. 采用讲授法，讲解变压器的基本概念、工作原理、构造和分类等内容。
2. 采用演示法，展示变压器的实物图和示意图，帮助学生直观理解变压器的构造和工作过程。
3. 采用案例分析法，分析实际工作中的变压器应用案例，提高学生的实际应用能力。
教学评估：1. 课堂问答：检查学生对变压器基本概念和分类的理解。
2. 小组讨论：让学生探讨变压器的工作原理和构造，加强团队合作能力。
3. 课后作业：布置有关变压器性能指标计算和应用的题目，巩固所学知识。
教学资源：1. PPT课件：展示变压器的基本概念、工作原理、构造和分类等内容。
2. 实物模型：展示变压器的实物模型，帮助学生直观理解变压器的构造。
3. 相关文献：提供关于变压器性能指标和应用的文献，供学生进一步学习。
教学建议：1. 在讲解变压器的工作原理时，重点解释电磁感应原理和能量转换过程。
2. 在介绍变压器的构造和主要部件时，结合实物图和示意图进行讲解，帮助学生理解。
电机学_第2章_变压器
2019/10/30
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三、电力变压器的基本结构
2.绕组
低压绕组靠近铁芯——为绝缘方便 绕组的基本形式：
▪ 同芯式：高低压绕组均做成圆筒形，同心地套 在铁芯上
▪ 交叠式（饼式绕组）：做成线饼，交错排列。
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三、电力变压器的基本结构
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序
变压器类型很种，本课程主要分析电力变压器 电力变压器的作用：
直接作用：改变电压等级 电力系统用变压器的根本作用：高压输电、减小线
路损耗
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2.1 变压器的工作原理、分类和结构
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常用的冷却介质：油、空气 油浸式变压器：自冷、油浸风冷、强迫油循环
7500kVA及以下：油浸自冷 10000kVA以上：油浸风冷式（风扇） 大容量变压器：强迫油循环冷却（油泵）
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2.2 变压器的空载运行
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不饱和
20194/10./3i00产生电阻压降：河海i大0学r1 电气学院
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二、电磁物理现象
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三、参考方向
u,i,e等均交变，应规定参考正方向。
正方向任意假定，但一般约定俗成如下：
U1：参考方向，任意假定， 注意：电压从高电位指向低电位。 U :
4
一、电力变压器的基本原理
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第2章 变压器的基本理论
四、空载时的电动势方程、等效电路和相量图
1．电动势平衡方程式
I?0
?? 0
一次: U?1 ? ? E?1 ? E?1? ? I?0 R1 ? ? E?1 ? jI?0 X 1 ? I?0 R1
U?1
? ? E?1 ? I?0 Z1
E?1
E?1σ
? 1?
I?2 ? 0 E?2 U?20
作用不同：? 0起传递能量作用， ?只1? 在绕组上产生漏抗压降。
第2章 变压器的基本理论
3.各电磁量参考方向的规定
● 一次侧遵循电动机惯例，
I?1
二次侧遵循发电机惯例；
U?1
● 磁通与产生它的电流之
E?1
E?1σ
间符合右手螺旋定则；
?? 0
? 1?
I?2
E?2 U?2
● 电动势与感应它的磁通之间符合右手螺旋定则。
3.变比 变比 k的定义是：一、二次绕组的主电动势之比，即 k ? E1 ? N1 ? U1 ? U1N E 2 N 2 U20 U 2N
变比等于一、二次绕组匝数比，近似等于一、二次额定电压比。 注意：三相变压器的变比等于一、二次绕组额定 相电压之比。
第2章 变压器的基本理论
三、空载电流和空载损耗
2．等效电路和相量图 仿照 E?1? ? ? jI?0 X 1 可将主电动势表示为以下形式： E?1 ? ? I?0 Z m ? ? I?0( Rm ? jX m )
Rm 称为励磁电阻，反映铁心损耗的等效电阻，即 pFe ? I 02 Rm
X m 称为励磁电抗，是反映主磁通大小的电抗。
Z m ? Rm ? jX m ，称为励磁阻抗。
第2章 变压器的基本理论
[ 内容] 2.1 单相变压器的空载运行
2.2 单相变压器的负载运行 2.3 变压器参数的测定 2.4 标么值及其应用
[要求] 掌握变压器空载和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点。
大小： 变压器的空载电流通常为额定电流的 2％～10％。
第2章 变压器的基本理论
2.空载损耗
空载时电源输入的功率为空载损耗，包括： 铁 心 损 耗
一次绕组铜耗
空载损耗为
p0
?
I
2 0
R1
?
pFe
?
I
2 0
R1
??
pFe
? p0 ? pFe
对于已制成变压器：
pFe ?
2 m
f
1.3
空载损耗占额定容量的0.2%~1% ，随变压器容量增大而下降。
m
相量 E?1 ? ? j4.44 fN 1?? m 同理 E?2 ? ? j4.44 fN 2?? m
结论：主电动势大小与匝数、频率、 主磁通成正比，相位滞后主磁通900。
第2章 变压器的基本理论
2.漏磁通感应电动势
与主电动势推导相同，漏电动势相量为
E?1?
? ? j 2? 2
fN 1?? 1? m
? ? j2?f
N1?? 1? m 2 I?0
I?0 ? ? j2? fL1? I?0
? ? j? L1? I?0 ? ? jX 1I?0
L1?
?
N 1? 1? m 2I 0
?
N 1? 1? I0
?
? 1? I0
为一次绕组的漏感系数；
X 1 ? ? L1? ? 2?fL1?
为一次绕组漏电抗。
第2章 变压器的基本理论
1.空载电流
性质：空载时，一次绕组就是一个
带铁心的电感线圈，故 I?0 滞后于 U?1 近90o，所以空载电流主要是
感性无功性质的电流。
组成： I?0 ? I?0r ? I?0a
I?0r 无功分量，用来建立磁场，称为励磁电流； I?0a 有功分量，用来供给铁耗，称为铁耗电流。
? I?0r ?? I?0a ? I?0 ? I?0r 故常把空载电流直接称为励磁电流。
第2章 变压器的基本理论
2.1 单相变压器的空载运行
空载运行：二次侧不带负载， I?2 ? 0
一、空载时的电磁过程
I?0
?? 0
1.电磁过程
(示意图)
U?1
E?1
E?1σ
? 1?
I?2 ? 0 E?2 U?20
(关系图)
I?0 R1
?? 1? E?1? 与 U?1平衡
U?1 ?
I?0 ?
F0 ? I?0 N 1 ?
第2章 变压器的基本理论
二、感应电动势与变比
1.主磁通感应电动势
设 Φ ? Φ m sin ? t
? ? ? d Φ
则 e1 ? ? N 1 dt ? N 1? m co t ? sE 1m sin( t ? 90 ?)
? ? 有效值
E1 ?
E 1m 2
?
N1
? 2
m
?
2 2
fN 1?
m
? 4.44 fN 1?
一、负载时的电磁过程
I?1
U?1
E?1
E?1σ
?? 0 ?? 1? ?? 2?
I?2
E?2
E?2σ
U?2
?? 0 ?
?? E?1
? ??
E?2
? U?20
第2章 变压器的基本理论
2. 主磁通和漏磁通比较 磁路不同： ? 沿0 铁心闭合， ?与0 成I 0非线性。
? 1沿? 空气闭合， ?与1? 成I 0线性。 数量不同：主磁路磁阻小，? 0多；漏磁路磁阻大， ? 1很? 少。
性质不同： ? 0 是互感磁通；同时交链一、二此绕组。 ? 1? 是自感磁通；只交链自身绕组。
? ?
E?2 ? ? j4.44 fN 2?? m
? ?
I?0 ? ? E?1 / Z m
??
空载运行时 ? 0 ? 90? ，功率因数很低， cos ? 0 ? 0.1 ~ 0.2
第2章 变压器的基本理论
2.2 单相变压器的负载运行
负载运行：变压器一次侧接在额定频率、额定电压的交流 电源上，二次侧接上负载的运行状态。
一次电动势方程式变为
U?1 ? ? E?1 ? I?0 Z 1 ? I?0 Z m ? I?0 Z 1
于是可得出空载时的等效电路：
第2章 变压器的基本理论
根据空载时的方程式，可以画出相量图。
U?1 ? ? E?1 ? I?0 (R1 ? jX 1 ) ?
U?20 ? E?2
? ?
E?1 ? ? j4.44 fN 1?? m
Z1 ? R1 ? jX 1 为一次绕组漏阻抗. 二次：U?20 ? E?2
? I 0 Z 1 ?? E1 ? U1 ? E1 ? 4.44 fN 1? m
?
m
?
U1 4.44 fN
1
可见，主磁通大小与电源电压、频率、一次匝数有关， 对于制成的变压器，当电压不变时，主磁通大小是不变的。
第2章 变压器的基本理论