变压器教学1

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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，有
e1
=
－N1
d1 dt
= －N11 cost = E1m sin(t－90)
E1 4.44 fN11
E1 j4.44 fN11
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《电机学》 第三章 变压器
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（四）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。（瓷质）
套管外形常做成伞形，电压愈高、级数愈多。
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《电机学》 第三章 变压器
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聚氨酯绝缘变压器套管
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《电机学》 第三章 变压器
△ 变压器简单工作原理
② E1 ∝ f、N1、Φm
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《电机学》 第三章 变压器
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同理,可得副边感应电势:
e2
N2
d
dt
N 2 m
cost
E2m
sin(t
90)
相量
E2
j
N2
2
m
j4.44
fN 2m
A
i0
u1
e1
e1
X
0 1
(i2 )
a
e2
u2
x
U1
m
E2
E1
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《电机学》 第三章 变压器
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《电机学》 第三章 变压器
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电力变压器
变压器的总容量大致相当于发电机容量的三倍。输电 过程中，通常将电压升高，通过高压输电线传送到远 方的城市，经过降压变压器降为10kv电压，再经过配 电降压变压器分配给用户。
输送同样的功率，电压低则电流大，一方面由于大电 流在输电线路上引起损耗，另一方面大电流在线路阻
三、变压器的额定值
1、额定容量SN：额定视在功率 S＝UI 双绕组变压器，一、二次侧额定容量S1N=S2N ； 三绕组变压器三侧容量不一定相等。 三相变压器指三相的总容量。 单位：VA、KVA、MVA。
容量在630kVA以下的为小型电力变压器； 800~6300kVA的为中型电力变压器； 8000~63000kVA为大型电力变压器； 90000kVA及以上的为特大型电力变压器。
－e = N d u dt
Φ
i
eN
Φ
i
ue
N
d e=N
dt
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《电机学》 第三章 变压器
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电路中（强调）：
1. 在同一支路内，电压降u的正方向与电流i的正方向 一致；
2. 磁通Φ的正方向与电流i的正方向之间遵循右手螺旋 定则；
3. 磁通Φ的正方向与它所感生的感应电势e正方向之间 遵循右手螺旋定则。
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《电机学》 第三章 变压器
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2、额定电压UN ① 一次侧额定电压U1N：根据变压器的绝缘强度和允许
发热等条件规定
② 二次侧额定电压U2N：一次侧外加额定电压U1N时的二 次侧空载电压。
额定电压均指线电压。 单位：V、KV
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3、额定电流IN：一次侧额定电流I1N，二次侧额定电流 I2N。
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三、感应电动势分析 1、主磁通感应的电动势——主电动势
设 m sin t
则
e1
N1
d dt
2f N1 m
sin(t
900 )
E1m
sin(t
900 )
有效值 E1 4.44 fN1m 相量 E1 j4.44 fN1m
① 当主磁通按正弦规律变化时，所产生的一次主电动势也按 正弦规律变化，时间相位上滞后主磁通90º。
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《电机学》 第三章 变压器
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（二）绕组
定义：变压器的电路部分，用纸包或纱包的绝缘扁线 或圆线绕成。
一次绕组——输入电能的绕组 二次绕组——输出电能的绕组 同异点：一次和二次绕组具有不同的匝数、电压和电
流，其中电压较高的绕组称为高压绕组，电压较低的 称为低压绕组。
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《电机学》 第三章 变压器
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从高低压绕组的相对位置来看，变压器绕组可以分为同 心式和交叠式两类。
同心式：高低压绕组同心的套在铁心柱上。为了便于 与铁心绝缘，一般低压绕组在里面高压绕组在外面。
交叠式：又称饼式，将高压绕组及低压绕组分成若干 个线饼，沿着铁心柱的高度交替排列着。为了便于绝 缘，最上层和最下层安放低压绕组。
生产日期
图 电力变压器铭牌示意图
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型号说明
SL7-630/10
高压绕组额定电压为10kV 额定容量为630kV•A 设计序号 铝导线
三相变压器
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注意下面几个公式：
Y形：I相＝I线 形：3I相＝I线
3U 相＝U 线 U 相＝U 线
电力变压器
产品型号 SL7－315/10 产品编号
额定容量 315kV·A 使用条件 户外式
额定电压 10000/400V 冷却条件 ONAN
额定电流 18.2/454.7A 短路电压 4%
额定频率 50 Hz
器身吊重 765kg
相 数 三相
油 重 380kg
联接组别 Yyno
总 重 1525kg
制造厂
0
A
i0
u1
e1
e1
X
1
N1
(i2 )
a
e2
u2
x
N2
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《电机学》 第三章 变压器
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3. 作用：Φ0起传递能量的作用，Φ1σ起漏抗压降作用。
4. 数量：变压器铁心由高导磁材料硅钢片制成（导磁 系数μ>2000μ0)，大部分磁通都在铁心中流动， Φ0约占总磁通的99％强，Φ1σ占总磁通的1％弱。
1
第三章 变压器
3-1 变压器的分类、基本结构、额定值 3-2 变压器的空载运行 3-3 变压器负载运行 3-4 变压器的等效电路 3-5 变压器的参数测定 3-6 标幺值 3-7 变压器的运行特性 ……
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《电机学》 第三章 变压器
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学习目标
熟悉变压器的作用、基本结构及工作原理 掌握变压器的运行原理、等效电路及平衡方程式 熟悉变压器空载和短路试验的目的、线路、试验方法
0
A
i0
u1
e1
1
e1
X
N1
(i2 )
a
e2
u2
x
N2
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《电机学》 第三章 变压器
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二、变压器各电磁量正方向
变压器中的电压、电流、磁通和感应电势的大小和方 向都是随时间变化的，正方向原则是可以任意选择的， 但变压器内部电磁规律却是一定的，表示电磁规律的 方程式必须与选定的正方向相配合。
A
i0
(i2 )
a
u1
e1
e1
X
u1
i0
1
F0 i0N1
e2
u2
x
0
1
e1
e2
e1
i0 R1
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《电机学》 第三章 变压器
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※ 主磁通与漏磁通的区别
1.性质：Φ0与i0成非线性关系；Φ1σ与i0成线性关系；
2.路径： Φ0流径闭合铁心，磁阻小，同时匝链了原边 和副边绕组,并感应出电势e1和e2；Ф1σ与原边绕组匝 链，通过变压器油或空气形成闭路，磁阻大。
20
e1
N1
d dt
e2
N2
d dt
变压器的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。 只要一、二次绕组的匝数不同，就能达到改变压的目的。
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《电机学》 第三章 变压器
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《电机学》 第三章 变压器
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变压器类别-线圈数目
双绕组变压器，在铁芯中有两个绕组，一个为初级绕 组，一个为次级绕组
自耦变压器，初级、次级绕组合为一个 三绕组变压器，三个绕组连接三种不同电压的线路 多绕组变压器，如分裂变压器
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《电机学》 第三章 变压器
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变压器类别-冷却方式
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《电机学》 第三章 变压器
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（三）油箱
油浸式变压器的器身浸在变压器油的油箱中。油是冷 却介质，又是绝缘介质。油箱侧壁有冷却用的管子 （散热器或冷却器）。
机械支撑、冷却散热
① 当变压器出现故障时， 产生的热量使变压器油 汽化，气体继电器动作， 发出报警信号或切断电 源。
② 如果事故严重，变压器 油大量汽化，油气冲破 安全气道管口的密封玻 璃，冲出变压器油箱， 避免油箱爆裂。
A
i0
u1
e1
e1
X
0 1
(i2 )
a
e2
u2
x
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《电机学》 第三章 变压器
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1. 一次侧：电动机惯例 i0按u1正向流入一次侧 2. 二次侧：发电机惯例 i2与u2方向相同 3. i、交链，与i成右手关系；感应e，e与成右手
关系。
e1 =-N1d/dt e2 =-N2d/dt e1σ=-N1dФ1σ/dt
和技巧 掌握变压器同名端的判定方法及三相变压器连接组别
和时钟表示法的判定 了解自耦变压器、电流互感器、电压互感器的特点及
使用注意事项
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《电机学》 第三章 变压器
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3.1 变压器的分类、基本结构、额定值
一、变压器的分类 一种静止的电机将一种电压的电能转换为另一种电压
的电能。
用途分类： 电力变压器，电力系统传输电能 电炉变压器，专给炼钢炉供电 整流变压器，直流电力机车供电 仪用变压器、控制变压器 无线电变压器，仅传输信号。
油浸式变压器——铁芯和绕组都一起浸入灌满了变压 器油的油箱中，可以加强绝缘和改善冷却散热条件
干式变压器 ，能满足特殊要求，如安全
油浸风冷变压器、强迫油循环变压器、充气式变压器 等
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《电机学》 第三章 变压器
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变压器类别-相数 单相变压器 三相变压器
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《电机学》 第三章 变压器
对于三相对称电路，无论何种接法：
P＝3U相I相 cos＝ 3U线I线 cos Q = 3U相I相 sin ＝ 3U线I线 sin
S = 3U相I相＝ 3U线I线
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《电机学》 第三章 变压器
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A
《电机学》 第三章 变压器
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3-2 变压器的空载运行 电磁关系
e与i同方向：e1与i0同方向；e2与i2同方向。
A
i0
0
(i2 )
a
u1
e1
1
e1
X
e2
u2
x
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《电机学》 第三章 变压器
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※ 完整的变压器空载电磁关系
u1
i0
i0 N1
F0
0
e1 e2
N1
d0 dt
N2
d0 dt
u2
1
e1
N1
d1 dt
i0R1(忽略不计 )
额定电流均指线电流。
单位：A 单相变压器
I1N
SN U1N
I2N
SN U2N
三相变压器
I1N
SN 3U1N
I2N
SN 3U 2N
4、额定频率fN ：我国规定为50HZ。
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《电机学》 第三章 变压器
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了解：变压器铭牌数据——正确地使用变压器的依据
每台变压器都有一铭牌，上面标注着型号、额定值及 其它数据，便于用户了解变压器的运行性能。
0
A
i0
u1
e1
1
e1
X
N1
(i2 )
a
e2
u2
x
N2
图3-7 单相变压器的空载运行
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《电机学》 第三章 变压器
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一、空载运行时的物理情况
N1、N2分别为原、副绕组匝数；U1为电源电压；i0为原边 空载电流；Φ0、Φ1σ分别为主磁通和漏磁通；
e1、e1σ、e2分别为原边感应电势、漏感电势和副边感应 电势；u2为副边空载电压。0
抗上产生大的压降，受电端电压很低，电能传送不出 去。只有高电压能将电能输送到远方。
P = UI ⇒(1)P = U ↑I ↓⇒p ↓↓I=↑2 R ⇒(2)u ↑=I ↑R
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《电机学》 第三章 变压器
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升压
电能
输电
降压、分配
用户
（中间一般要经过4～5次， 甚至是8～9次变压器的升 降压）
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二、电力变压器的基本结构
基本结构：油浸式变压器的主要结构部件：铁心、绕 组、油箱、绝缘套管等。
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《电机学》 第三章 变压器
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（一）铁心
由心柱和铁轭两部分组成，心柱用来套装绕组，铁 轭将心柱连接 起来，使之形成闭合磁路为减少铁心 损耗，铁心用厚0.30～0.50mm的硅钢片叠成，片上涂 以绝缘漆，以避免片间短路。
心柱
铁轭
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《电机学》 第三章 变压器
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1、心式 心柱被绕组所包围
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。
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《电机学》 第三章 变压器
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2、壳式 铁心包围绕组的顶面、底面和侧面。
特点 壳式变压器的机械强度较好，常用于低压、 大电流的变压器或小容量电讯变压器。
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《电机学》 第三章 变压器
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输电变压器
源自文库配电变压器
《电机学》 第三章 变压器
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变压器类别-变压方式
升压变压器——升高电压的变压器 降压变压器——降低电压的变压器 特殊变压器 ，如试验用高压变压器、电炉用变压器、
电焊用变压器、晶闸管线路中的变压器、用于测量 仪表的电压互感器和电流互感器等等