第2章变压器的基本作用原理与理论分析讲解
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绕组Δ接法：I1N 3I1Nph , I2N 3I2Nph U1N U1Nph ,U 2N U 2Nph
此外，额定值还有额定频率、效率、温升等。 21
§ 2.2 变压器空载运行
一、电磁物理现象
Φm
I 0=I 1
Φ1σ
U1
E1
N1
N2
E1σ
E2 U 20
U1
I0
F0 I0 N1
m
E1 E 2
（2）、电力系统的各种变压 器都用铁芯式变压器
13
扁铜线与成形绕组
14
2﹑铁壳式
（1）、铁芯柱在中间，铁轭在两旁环绕，且把绕组包 围起来.高压绕组和低压绕组沿着铁芯柱的高度交错地 排列着。 (2)、常应用于电压较低而电流很大的持殊场合. 例如电炉用变压器。
15
铁壳式变压器
16
(三)变压器油
电力变压器的铁芯和绕组都需浸在变压器油中. 变压器油的作用是双重的:① 增强绝缘.②传递热量散热
交叠装配
铁轭
铁芯柱
铁芯叠片
11
装配实物
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 缘方便,低压在内，高压在外
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
N2
d0 dt
2f N2m sin(t 900 ) E2m sin(t 900 )
有效值: E2 4.44 fN 2m
相量: E2 j4.44 fN 2 m
24
⒉ E1﹑E2在时间相位上滞后于磁通 m 900. 其波形图和相量图如下图所示
u1
Φm
e1
e2
0
180°
(a)
U 1=-E1
ωt 360°
0
Φm
E2=U 20
E1 (b)
25
⒊ 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：
E k
1 4.44 fN1 m N1
E 2 4.44 fN2 m
N2
上式表明，变压器的变比等于原、副绕组的匝数比。
电机学多媒体课件系列
第一篇 变 压 器
第二章 变压器工作原理 和运行分析
电气工程与自动化学院 主讲 黄灿水
2012.2
目录
第二章 变压器工作原理和运行分析
2.1 变压器基本结构 2.2 变压器空载运行 2.3 变压器负载运行 2.4 标么值 2.5 变压器参数测定 2.6 变压器运行性能
2
§2.1 变压器基本结构
(四)油箱
油浸式变压器的器身浸在变压器油的油箱中。油箱 侧壁有冷却用的管子（散热器或冷却器）。
(五)绝缘套管
将线圈的高、低压引线引到箱外，是引线对地的绝缘， 担负着固定的作用。
17
电力变压器基本结构图
3、油枕 5、油标` 1、油箱 2、散热管
7、铭牌
4、高低压绝缘套管 6、起吊孔
18
大Hale Waihona Puke Baidu电力变压器
e1
N1
d dt
i1
U1
u1
e1
N1
N2
U2
e2
N2
d dt
i2 u1
e2 u2
ZL
u2
只要一、二次 绕组的匝数不 同，就能达到 改变电压目的
4
二、 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
压器、特种变压器。
➢ 按绕组数目分：单绕组（自耦）变压器、双绕组变
压器、三绕组变压器和多绕组变压器。
变压器的定义： 变压器是一种静止电器,它通过线圈间的电磁感应,将一
种电压等级的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的 交流电能.
3
一、 变压器的基本工作原理 主要部件是铁心和套在铁心上的两个绕组。两绕组只
有磁耦合没电联系。在一次绕组中加上交变电压，产生交链 一、二次绕组的交变磁通，在两绕组中分别感应电动势。
i与E参考正方向相同
23
三、感应电动势、电压变比
1、主磁通感应的电动势
--设 0 m sin t
则:
e1
N1
d0 dt
2f N1m sin(t 900 ) E1m sin(t 900 )
有效值: E1 4.44 fN1m
相量: E1 j4.44 fN1 m
可见:当主磁通按正弦规律变化时，所产生的一次侧感应
➢ 按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压器。 ➢ 按铁心结构分：心式变压器和壳式变压器。 ➢ 按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变压器
和充气式变压器。
***本课程主要讨论电力系统输配电用电力变压器
5
1、电力变压器
干式
油浸式
6
2、调压器
7
3、仪用互感器
4、电子变压器
8
5、特种变压器
当变压器空载运行时，由于U1≈E1 ，U20=E2 ，即
1
E1
I0r1 22
主磁通m :同时交链两绕组，沿铁芯闭合，磁阻较小 漏磁通1: 只交链一个绕组, 沿非磁性物质闭合,磁阻较大 主磁通与漏磁通的区别:
1）性质上：m与 I 0 成非线性关系；1 与 I 0 成线性关系；
2）数量上：m 占99%以上，1仅占1%以下； 3）作用上：m 起传递能量的作用，1 起漏抗压降作用。 二、各电磁量参考方向的规定 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
19
五、变压器的额定值
1、 额定容量 SN (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I2N ( 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
3、 额定电压 U1N和U2N (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
是指一次侧加
N
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 N U1N I1N U2N I2N 三相: S N 3U1N I1N 3U2N I2N
绕组Y接法：I1N I1Nph , I2N I2Nph U1N 3U1Nph ,U 2N 3U 2Nph
电炉变压器 整流变压器
电焊变压器
环型变压器（音响）
9
三、 变压器的基本结构 主要组成：铁芯、绕组、变压器油、油箱、绝缘套管
铁芯
铁芯
绕组 单相壳式变压器
绕组
三相芯式变压器
10
㈠、铁心:变压器的主磁路，为了提高导磁性能和减少
铁损，用0.35mm 0.5mm 0.65mm厚、表面涂有绝缘漆
的硅钢片叠成。
此外，额定值还有额定频率、效率、温升等。 21
§ 2.2 变压器空载运行
一、电磁物理现象
Φm
I 0=I 1
Φ1σ
U1
E1
N1
N2
E1σ
E2 U 20
U1
I0
F0 I0 N1
m
E1 E 2
（2）、电力系统的各种变压 器都用铁芯式变压器
13
扁铜线与成形绕组
14
2﹑铁壳式
（1）、铁芯柱在中间，铁轭在两旁环绕，且把绕组包 围起来.高压绕组和低压绕组沿着铁芯柱的高度交错地 排列着。 (2)、常应用于电压较低而电流很大的持殊场合. 例如电炉用变压器。
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铁壳式变压器
16
(三)变压器油
电力变压器的铁芯和绕组都需浸在变压器油中. 变压器油的作用是双重的:① 增强绝缘.②传递热量散热
交叠装配
铁轭
铁芯柱
铁芯叠片
11
装配实物
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 缘方便,低压在内，高压在外
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
N2
d0 dt
2f N2m sin(t 900 ) E2m sin(t 900 )
有效值: E2 4.44 fN 2m
相量: E2 j4.44 fN 2 m
24
⒉ E1﹑E2在时间相位上滞后于磁通 m 900. 其波形图和相量图如下图所示
u1
Φm
e1
e2
0
180°
(a)
U 1=-E1
ωt 360°
0
Φm
E2=U 20
E1 (b)
25
⒊ 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：
E k
1 4.44 fN1 m N1
E 2 4.44 fN2 m
N2
上式表明，变压器的变比等于原、副绕组的匝数比。
电机学多媒体课件系列
第一篇 变 压 器
第二章 变压器工作原理 和运行分析
电气工程与自动化学院 主讲 黄灿水
2012.2
目录
第二章 变压器工作原理和运行分析
2.1 变压器基本结构 2.2 变压器空载运行 2.3 变压器负载运行 2.4 标么值 2.5 变压器参数测定 2.6 变压器运行性能
2
§2.1 变压器基本结构
(四)油箱
油浸式变压器的器身浸在变压器油的油箱中。油箱 侧壁有冷却用的管子（散热器或冷却器）。
(五)绝缘套管
将线圈的高、低压引线引到箱外，是引线对地的绝缘， 担负着固定的作用。
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电力变压器基本结构图
3、油枕 5、油标` 1、油箱 2、散热管
7、铭牌
4、高低压绝缘套管 6、起吊孔
18
大Hale Waihona Puke Baidu电力变压器
e1
N1
d dt
i1
U1
u1
e1
N1
N2
U2
e2
N2
d dt
i2 u1
e2 u2
ZL
u2
只要一、二次 绕组的匝数不 同，就能达到 改变电压目的
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二、 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
压器、特种变压器。
➢ 按绕组数目分：单绕组（自耦）变压器、双绕组变
压器、三绕组变压器和多绕组变压器。
变压器的定义： 变压器是一种静止电器,它通过线圈间的电磁感应,将一
种电压等级的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的 交流电能.
3
一、 变压器的基本工作原理 主要部件是铁心和套在铁心上的两个绕组。两绕组只
有磁耦合没电联系。在一次绕组中加上交变电压，产生交链 一、二次绕组的交变磁通，在两绕组中分别感应电动势。
i与E参考正方向相同
23
三、感应电动势、电压变比
1、主磁通感应的电动势
--设 0 m sin t
则:
e1
N1
d0 dt
2f N1m sin(t 900 ) E1m sin(t 900 )
有效值: E1 4.44 fN1m
相量: E1 j4.44 fN1 m
可见:当主磁通按正弦规律变化时，所产生的一次侧感应
➢ 按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压器。 ➢ 按铁心结构分：心式变压器和壳式变压器。 ➢ 按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变压器
和充气式变压器。
***本课程主要讨论电力系统输配电用电力变压器
5
1、电力变压器
干式
油浸式
6
2、调压器
7
3、仪用互感器
4、电子变压器
8
5、特种变压器
当变压器空载运行时，由于U1≈E1 ，U20=E2 ，即
1
E1
I0r1 22
主磁通m :同时交链两绕组，沿铁芯闭合，磁阻较小 漏磁通1: 只交链一个绕组, 沿非磁性物质闭合,磁阻较大 主磁通与漏磁通的区别:
1）性质上：m与 I 0 成非线性关系；1 与 I 0 成线性关系；
2）数量上：m 占99%以上，1仅占1%以下； 3）作用上：m 起传递能量的作用，1 起漏抗压降作用。 二、各电磁量参考方向的规定 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
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五、变压器的额定值
1、 额定容量 SN (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I2N ( 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
3、 额定电压 U1N和U2N (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
是指一次侧加
N
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 N U1N I1N U2N I2N 三相: S N 3U1N I1N 3U2N I2N
绕组Y接法：I1N I1Nph , I2N I2Nph U1N 3U1Nph ,U 2N 3U 2Nph
电炉变压器 整流变压器
电焊变压器
环型变压器（音响）
9
三、 变压器的基本结构 主要组成：铁芯、绕组、变压器油、油箱、绝缘套管
铁芯
铁芯
绕组 单相壳式变压器
绕组
三相芯式变压器
10
㈠、铁心:变压器的主磁路，为了提高导磁性能和减少
铁损，用0.35mm 0.5mm 0.65mm厚、表面涂有绝缘漆
的硅钢片叠成。