变压器的空载运行优秀课件

分，
•
I
滞后
•
E1 900
43 2 1 1 2
3 4
(二)磁滞现象对励磁电 流的影响
实际中磁化曲线呈磁滞
现象，使激磁电流 i0 变为不对称尖顶波。
不对称尖顶波可以分
解为对称尖顶波
•
I
和磁
滞电流分量
•
I
h
，I•
h
与
•
E
1
同相位，是有
功电流分量。
(二)涡流现象对励磁电流的影响
涡流引起涡流电流分量
•
I
A i0
u1
e1
e1σ
X
φ
N1 N2
φ1σ
i2=0 a
e2 u20
x
2.2.3 感应电动势、电压变比
（1）电动势与磁通的关系 假定磁通按正弦规律变化，即
φ＝Φm sinωt φ1σ=Φ1σmsinωt
Φm —— 主磁通的最大值 Φ1σm——原边漏磁通的最大值
根据电磁感应定律和正方向的规定，可得
e 1 N 1 d d t N 1 m c o st2 E 1 s in (t 9 0 0 ) e 2 N 2 d d t N 2 m c o st2 E 2 s in (t 9 0 0 )
e 1 N 1 d d t 1 N 1 1 m c o st 2 E 1 s i n (t 9 0 0 )
E1、E2、E1σ－－各电
势有效值
E1 N12 m4.44fN1 m
N1、N2－－原、副绕组
的匝数
E2 N2 2 m4.44fN2 m
f－－电源的频率
E 1 N 1 21m4.44fN 1 1m
E1jL1I1jx1I1jx1I0
注： L1σ—— 一次绕组的漏电感，为常数
x1＝ωL1σ—— 一次原绕组的漏电抗，常数
2.2.7 电路方程、等效电路和相量图
按上面规定的正方向，可得空载时的原方电势方程式
e1e1u1i0r1 A I0
或
u1(e1e1)i0r1 U1
E1 E1σ
X
Ф
Ν1 Ν2
Ф1
σ
变压器的空载运行优秀课件
2.2.1 电磁物理现象
当变压器的原绕组接交流电源 ，原绕组中流过交流电流。
因副绕组开路，一次侧的电流为空载电流，用 i0 （im励磁 电流）表示。空载电流全部用以激磁，产生交变磁势
f0=i0N1 ，建立交变磁通
交变主磁通φ的作用下，在绕
组的原、副边中都感应出感应
i0
电动势 e1、e2。交变漏磁通 X
•
I jbm ( E 1 )
式中：gm ——励磁电导 bm ——励磁电纳
Ymgmjbm ——励磁导纳
Im
g m bm
E1
•
•
I Fe I
励磁等效导纳电路
将并联的导纳参数换成串联的阻抗参数
•
E1
•
Im
1 g m jbm
gm
g
2 m
bm2
j
bm
g
2 m
bm2
rm jxm Z m
•
φ1σ将在原边绕组中感应出感 应电动势 e1σ。此外，空载电
u1
流还在原边绕组中产生电阻压
e1
e 1
降 i0R1。
A
N1 N2
1
i2
a
e2 u 2
x
e1 φ
u1
i0
F0=i0N1
e2
φ1σ
e1σ
将磁通分为两部分
i0R1
主磁通Φ：沿铁心闭合，同时与原副线圈相交链，是变压 器传递能量的媒介
漏磁通Φ1σ ：主要沿非铁磁材料（变压器油或空气）闭 合，仅与原线圈相交链。
2.2.4 励磁电流
空载时，空载电流建立了主磁通，所以空载电流就是激磁
电流（或励磁电流）。励磁电流的大小和波形受磁路饱和、
磁滞及涡流的影响。
激磁电流
磁化电流Iμ——起磁化作用，为无 功分量
铁耗电流IFe——对应磁滞和涡流损耗， 为有功分量
（一）磁路饱和对励磁电流的影响
（1）Bm 0.8T 磁路处于不饱和状态，磁化曲线为直线，当磁 通按正弦规律变化，励磁电流也按正弦规律变化。
I2 a E2 U2
x
当上述各物理量均为正弦量时，
可用复数形式
U 1(E 1E 1)I0r1
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U 1 E 1 I 0 r 1 jI 0 x 1 E 1 I 0 Z 1
(2)Bm0.8T 时，磁路饱和。 当外加电压u1为正弦波 时，和它相平衡的电势
e1和磁通Φ也为正弦波。 由于铁磁材料的磁化曲
线非线性化，铁心的饱
和使激磁电流 i0 畸变 为尖顶波
尖顶波可以分解为基 波和3、5、7，‥‥谐 波。谐波中以3次谐波 最为显著。
磁化电流
•
I
和
•
同
相位，为无功电流，
是励磁电流的主要成
2.2.2 正方向的规定
按习惯的方式规定正方向称惯例，原则为：
（1）先确定电源的正方向，电流的正方向与电源取关联参考
方向。在负载支路，电流的正方向和电压降的正方向一致；而
在电源支路，电流的正方向和电势的正方向一致。
（2）磁通的正方向与 产生它的电流的正方向 符合右手螺旋定则。
（3）感应电动势的正 方向与产生它的磁通符合 右手螺旋定则。
•
E1 I m Zm
注：参数rm是对应铁耗的等效电 阻，称为激磁电阻（或励磁电阻
I0
rm
E1
xm
）
参数xm是对应于主磁路磁导的电 抗，称励磁电抗
励磁等效阻抗电路
Zm称励磁阻抗
2.2.6 漏抗 漏抗是用来描述漏磁电动势的电路参数。
设： i1 2I1sint
则： 1 1msint
L1
N11 m 2I1
（2）变压器的变比 变压器变比——变压器原方电势与副方电势之比，用符 号 k 表示，即
kE1 4.44fN1mN1 E2 4.44fN2m N2
当变压器空载时，由于U1≈E1， U2=E2 ，故可近似用原、副
电压之比作为变压器的变比
k E1 U1 U1N E2 U20 U2N
注：在三相变压器中，变比是指相电压之比。将三相变压 器的线电压之比，称线电压比
e
，
•
Ie
与
•
E
1
同相位，也是有
功电流分量。
•
•
•
I Fe I h I e
I0 I I Fe
•
I Fe
——铁耗电流分量
2.2.5 励磁特性的电路模型
•
I F e与
•
E
1 同相位，
•
I
•
滞后 E
1
900。引入电路参数gm和bm，
将•
I Fe
、I•
和
•
E
1
联系起来。
•
•
I Fe g m ( E 1)
注：因磁导率的差异，主磁通占总磁通的绝大部分，漏 磁通只占很小的一部分，约0.1～0.2％。
主磁通和漏磁通在性质上的差异
由于铁心材料存在饱和现象，主磁通与建立它的电流 之间呈非线性关系，即与i不是正比关系。而漏磁通 由于沿非铁磁材料闭合，与i呈线性关系
在电磁关系上，主磁通在原副绕组中感应电势，副方 如果有负载，可传递电磁功率，起传递能量的媒介场 的作用。而漏磁通只交链原绕组，不能传递能量，只 起到电压降的作用