第四章变压器剖析

用相量表示
第4章
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6.励磁阻抗、主磁电动势
仿照漏磁电动势的处理方法，引入励磁阻抗，反映主磁电动势 与励磁电流之间的关系。
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•
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E1 I0 Zm I0(,Rmi0 jXm )
X 励磁电抗 是表征铁心磁化性能的参数 m
X m Lm N12m
t
R 励磁电阻 是对应铁心损耗的虚拟电阻 m
所有变压器的基本原理都相同
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2、变压器的基本结构
1）铁心： • 组成部分 • 每部分作用 • 材料
心柱
铁轭
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2）绕组：
• 组成部分 • 作用
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②散热器
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③套管 • 瓷质 • 引出导线，使其对地绝缘 • 做成多级伞形
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3、变压器的额定数据
额定值：电机设计、制造时的确定数值，其值规定为指定的工作 条件下，电机的发热、绝缘情况所允许的最大值。在额定状态下 运行时，电机能长期可靠稳定工作，且性能优越。
1
i0
N11
i0
N12i01
i0
N121
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e1
N1
d1
dt
L1
di0 dt
, i0
为了便于计算，通常用一
个有效值与之相等的等
t
效正弦波电流来代替非正 弦激磁电流。
i0 2I0 sint
i0
αFe
e1 I0L1 sin t 90 I0L1 sin t 90
变压器的电源电压不变，仅改变副边 匝数，主磁通是否改变？为什么？
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5.漏阻抗、漏磁电动势
I1
U1 N1
1
N2
电感的 定义？
漏感
L1
1
I1
11 21
I1
N11
I1
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i0
u1
1
N1 N2
e1 e2
i2=0 u20
e1
1
N1i0 R1
N1i01
常数 L1
i1
u1
1
m
N1 N2 e1 e2
e1
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i2 2 ZL
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3）绕组和铁心的结构关系：
• 心式和壳式的区别 • 三相和单相的区别
低压
高压
同心式绕组 饼式绕组
心式变压器
第4章
壳式变压器
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4）其它部件：
①变压器油 • 增强绝缘漆程度 • 改善散热效果 • 防潮
E1/E2 = N1/N2 = k
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u1 e1
u20 e2
E1 U1 E2 U20
理想变压 器的变比 等于多少？
k N1 / N2 E1 / E2 U1 /U20
变压器的电压比和变比是否近似相等？
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E1m N1m U1 E1 E1m / 2 2 fN1m 4.44 fN1m
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电力电子技术
高压直流输电系统（HVDC）
1952 瑞典哥特兰岛 96km电缆 100kV 20MW 1990 葛洲坝—上海 1000km架空线 500kV 1200MW
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二、变压器的分类、结构及额定值 1、变压器分类
按相数分 单相、三相 按冷却方式分 干式、油浸式 按用途分 电力、特殊 按结构分 双绕组、三绕组、自耦 按材料分 铜线、铝线
• 额定容量 （VA） • 一次绕组额定电压（线值） • 二次绕组额定电压（线值） • 额定电流（线值） • 额定频率 50赫(Hz)
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电压比 =U1N/U2N
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4.2 变压器的空载运行
1.空载运行时的电磁物理现象
i0
e1
u1
N1
1
N2
e1
i2 0
e2
u20
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i1
m
u1
1
N1 N2
e1 e2
e1
第4章
i2 2 ZL
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变压器负载时电磁关系
U1 I1 I1N1
1
+
ImN1
m
I2 I2N2
2
I1 r1
E1 E1 E2 E2 I2 r2
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2.电压平衡方程式
i2=0 u20
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3.电压平衡方程
i0
u1
1
N1 N2
e1 e2
i2=0 u20
e1
原边 u1 i0R1 e1 e1 副边 u20 e2
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4.变压器的变比
k N1 / N2
变压器电阻压降和漏电势很小，可忽略。
u1 e1
m sint
e1 N1d / dt N1m cost E1m sin(t 900) e2 N2d / dt N2m cost E2m sin(t 900)
电磁关系
u1
i0 (im)
1 i0N1
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i0r1 e1 e1
e2=u20
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2.正方向规定
正电流与正磁通 成右手螺旋定则
Li
正磁通与感应电势 成右手螺旋定则
e d / dt
第4章
i
e 遵循惯例
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i0
u1
1
e1
N1 N2 e1 e2
• u1与i0取关联方向 • i0与Φ、Φ1σ符合右手螺旋定则 • Φ与e1、e2符合右手螺旋定则 • e2与u20方向相反
pFe I02 Rm
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7.基本方程式及等效电路
•
•
•
•
U1 I0 R1 E1 E1
•
•
I0 (R1 jX1 ) I0 (Rm jX m )
•
•
I0 Z1 I0 Zm
•
•
•
U20 E2 E1/ k
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8.相量图
磁化电流分量激励铁心中的主
•
第四章
4.1 变压器的类别、基本结构、额定值 4.2 变压器的空载运行 4.3 变压器的负载运行 4.4 变压器的等效电路及相量图 4.5 变压器的参数测定 4.6 标幺值 4.7 变压器的运行特性 4.8 三相变压器 4.9 特种变压器
第4章
4.1 变压器的类别、基本结构和额定值
一、概述
1882 远距离直流输电系统 交流输电的关键设备—变压器（二次发电机）
磁通，是无功分量；
m
铁耗电流分量是从电源吸收铁 耗功率的反映，是有功分量。
变压器空 载运行时 功率因数 是高还是
低？
•
jI0 X1
•
U1
•
I0 R1 • E1
•
I0
•Leabharlann Baidu
I
0
•
•
E2
E1
•
I Fe
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4.3 变压器的负载运行
1.负载运行时的电磁物理现象
变压器的一次绕组接到交流电源，二次绕组接到负载阻抗时， 二次绕组中便有电流流过，这种情况称为变压器的负载运行。