变压器基本作用原理与理论分析
电机学-变压器
2、磁滞电流分量Ih ：Ih与-E1同相位，
是有功分量电流。
3、涡流电流分量Ie： Ie与-E1同相位
Ie由涡流引起的，与涡流损耗对应，
所以：又由于Ih和Ie同相位，合并称为铁耗电流分量，用IFe表示。
空载时励磁电流
❖ Iu——磁化电流，无功性质，为主要分量 ❖ Ife——铁耗电流，有功性质，产生磁滞（Ih）
e2有效值E2 E2m / 2 2f N2 m
图2-8
2、电压变比
❖ 变比——初级电压与次级空载时端点电压之比。 ❖ 电压变比k 决定于初级、次级绕组匝数比。 ❖ 略去电阻压降和漏磁电势
k U1 E1 N1 U 20 E2 N2
四、励磁电流的三个分量
❖ 忽略电阻压降和漏磁电势，则U1＝E1＝4.44fN1m。 m∝U1即：当外施电压U1为定值，主磁通m也 为一定值
k＝N1/N2＝1
一)次级电流的归算值
归算前后磁势应保持不变
I
' 2
N
' 2
I2N2
I
' 2
I2
N2
N
' 2
I2
N2 N1
I2 / k
❖ 物加理 了k意倍义。：为当保用持N磁2＝势N不1替变代。了次N级2电，流其归匝算数值增 减小到原来的1／k倍。
二)次级电势的归算值
归算前后次级边电磁功率应不变 ❖ E2I2＝E2I2
❖ 励磁电流的值决定于主磁通 m，即决
定于E1。
u1≈E1=4.44fN1Φm
电磁现象
返回
2、基本方程式
返回
3、归算
❖ 绕组归算——用一假想的绕组替代其中一个 绕组使成为k＝1的变压器。
变压器的电路理论
组匝数的不同。
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变压器的空载运行
实用公式U1/U2=W1/W2，就是设计制造变压器时， 实现变换电压的依据。 应当着重指出， 原绕组的
匝数并不是可以任意选定的， 它必须符合如下式:
W1
U1 4.44 fBmS
式中，U1为电源电压(V); Bm为磁通密度的最大值(T) 通常在采用热轧硅钢片时约取 1.1～1.47 T； 对冷
成尖顶波，见下图。饱和程度越高，磁化电流的波
形畸变的越厉害。
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变压器的空载运行
t o
o t1 t2 t3
o
t1
由于电流为尖顶波，所
t2
t3
以可分解为基波和一系
im1
列奇次谐波分量，以三 im3
次谐波最大。
t
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若设 i0 2I0sint
可用相量表示， 则
E1 jI0x1
漏电势可以写成电抗(这里是漏抗)压降的形式。
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变压器的空载运行
2. 电势平衡方程式 根据规定的各物理量的正方向，可以列出变压器
空载时的电势平衡方程式。应用基尔霍夫第二定
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变压器的空载运行
由于漏磁路主要经过空气隙，其磁导率μ0是常数， 所以电流增大， 漏磁链也成正比增加， L1σ为常数 而与电流大小无关， 故漏感电势可以如下表示:
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
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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
变压器原理
变压器原理§变压器基本工作原理、结构与额定数据一、理想变压器的运行原理：{2111eeiu→→→φ·变压器电动势：匝数为N的线圈环链φ，当φ变化时，线圈两端感生电动势e的大小与N及dd tφ成正比，方向由楞次定律决定。
·楞次定律：在变化磁场中线圈感应电动势的方向总是使它推动的电流产生另一个磁场，阻止原有磁场的变化。
U2＋－变压器的基本结构U1高U1+ e1=0一次侧等效电路(假定一次侧线圈电阻值为零)e22U2－e2=0二次侧等效电路·假设：1、一二次侧完全耦合无漏磁，忽略一二次侧线圈电阻；2、忽略铁心损耗；3、忽略铁心磁阻；4、1U为正弦电压。
·假定正向：电动势是箭头指向为高，电压是箭头指向为低。
·主磁通方向由一次侧励磁电流和绕组缠绕方向通过右手螺旋法则确定。
·一次侧感应电动势的符号：由它推动的电流应当与励磁电流方向相反，所以它的实际方向应当高电位在上，图中的假定正向与实际方向相反，故有dtd e 1Φ-=N 1 ·二次侧感应电动势的符号：由它推动的电流应当阻止主磁通的变化，即按右手螺旋法则应当产生与主磁通方向相反的磁通，按图中副方绕组的缠绕方向，它的实际方向也应当高电位在上，图中的假定正向与实际方向也相反，所以有dtd Ne 2Φ-=2，一二次侧感应电动势同相位。
而按照电路理论，有u e u e 1122=-=·变压器的电压变比21212121e U U E E N N e e K ====·因为假定铁心损耗为零，故有变压器一二次侧视在功率相等：2I =U I U 211,故e K I I 121= ·L e L LZ K I U Z , I U Z 21122===∧ ·变压器的功能是在实现对电压有效值变换的同时， 还实现了对电流有效值和阻抗大小的变换。
二、基本结构〖阅读〗 三、额定数据·S N ：额定工况下输出视在功率保证值。
变压器 原理
变压器原理
变压器是一种电力传输和变换装置，可用来改变交流电压的大小。
它主要由两个线圈——主线圈和副线圈组成。
主线圈通常被称为高压线圈，而副线圈被称为低压线圈。
当交流电通过主线圈时，会在主线圈中产生变化的磁场。
这个磁场会切割副线圈，从而在副线圈中也产生电动势。
根据法拉第电磁感应定律，副线圈中的电动势与主线圈中的电动势成正比。
变压器的工作原理基于互感现象。
互感是指当两个线圈靠近时，它们之间会相互影响，从而导致一种电磁耦合。
在变压器中，通过改变主线圈和副线圈的匝数比，可以实现输入电压和输出电压之间的变换。
根据互感现象的原理，当主线圈的匝数比副线圈的匝数大时，输出电压将比输入电压小。
这被称为降压变压器。
相反，当主线圈的匝数比副线圈的匝数小时，输出电压将比输入电压大。
这被称为升压变压器。
为了减少能量损失和提高效率，变压器通常采用铁芯。
铁芯的存在可以集中和引导磁场，从而提高互感的效果。
除了用于改变电压，变压器还可以用于隔离电路和传送电能。
由于变压器没有机械部件，因此没有摩擦损耗，工作稳定可靠。
在实际应用中，变压器广泛用于电力系统、电子设备、通信系统等领域，为不同电器设备提供适合的电压供应。
第02章_变压器的基本理论
第 2 章 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。
，建立磁动势 F ，由其产生主磁通 Φ 和 答：空载时，原边接交流电源，原绕组中流过交流电流 I 0 0 0
负载： R L = 3Ω ， X L = 4Ω 。分别用 T 形等效电路、近似等效电路和简化等效电路计算 I 1 、 I 0 、 I 2 、
U 2 ，并比较三次计算的结果。
解:（1）用 T 形等效电路计算 根据已知参数可得: k =
U 1N 380 = = 1.7273 U 2 N 220
′ = k 2 R2 = 1.7273 2 × 0.035 = 0.104Ω R2 ′ = k 2 RL = 1.7273 2 × 3 = 8.951Ω RL
2.11 试说明变压器等效电路中各参数的物理意义，这些参数是否为常数？
′ 分别为副边一相绕组的电阻和漏电 ′和 X2 答： R1 和 X 1 分别为原边一相绕组的电阻和漏电抗， R2
′ 的大小分别反映了原、副绕组漏磁通的大小。 Rm 是 抗的折算值，上述四个参数为常数,其中 X 1 、 X 2
反映铁心损耗的等效电阻，称为励磁电阻， X m 是反映主磁通大小的电抗，称为励磁电抗，这两个参数 也是一相参数，当电源电压不变时， Rm 和 X m 近似为常数。 2.12 利用 T 形等效电路进行实际问题计算时，算出的一次和二次侧电压、电流、损耗、功率是否 均为实际值，为什么？ 答: 一次各物理量数值均为实际值,二次电压、电流是折算值，二次损耗、功率是实际值。因为对 二次绕组进行折算时，是以等效为原则，其中，折算前、后的二次侧损耗、功率是保持不变的。 2.13 变压器空载实验一般在哪侧进行？将电源加在低压侧或高压侧所测得的空载电流、空载电流 百分值、空载功率、励磁阻抗是否相等？ 答：空载实验一般在低压侧进行。空载电流不等，高压侧空载电流是低压侧的 1 / k ；空载电流百 分值相等；空载功率相等；励磁阻抗不等，高压侧励磁阻抗是低压侧的 k 倍。 2.14 变压器短路实验一般在哪侧进行？将电源加在低压侧或高压侧所测得的短路电压、短路电压 百分值、短路功率、短路阻抗是否相等？ 答：短路实验一般在高压侧进行。短路电压不等，高压侧短路电压是低压侧的 k 倍；短路电压百分 值相等；短路功率相等；短路阻抗不等，高压侧短路阻抗是低压侧的 k 倍。 2.15 为什么可以把变压器的空载损耗看作铁耗？短路损耗看作额定负载时的铜耗？ 答：空载试验时外加额定电压，空载损耗包括额定铁损耗和空载铜损耗，由于空载电流很小，空载 铜损耗远远小于额定铁损耗，可忽略，所以空载损耗可看作铁损耗。 短路试验时电流为额定电流，短路损耗包括额定铜损耗和短路时的铁损耗，由于短路电压很低，磁
变压器并列运行的电压差 -回复
变压器并列运行的电压差-回复【变压器并列运行的电压差】引言：变压器是电力系统中常用的电气设备，用于改变交流电的电压，实现电能的传输与分配。
在某些情况下，为了满足需要更大功率的要求，我们可能会将多个变压器进行并列运行。
然而，并列运行的变压器之间存在一定的电压差，本文将从理论分析、原因分析以及控制方法等角度，来深入探讨并列运行的变压器之间的电压差。
一、理论分析1. 并列变压器的基本原理在交流电路中，通过电压变压器可以实现电能从高压端向低压端的转换。
当两个变压器并列运行时，其高压侧或低压侧的电压可以通过控制变压器的变比来实现一定程度的调节。
但是，由于各个变压器的参数有所不同，例如变比、阻抗、电阻等，导致并列运行的变压器之间存在一定的电压差。
2. 并列运行的电压差分析并列运行的变压器之间存在电压差分为主要原因有以下几点：（1）变压器的短路阻抗不同：每个变压器的短路阻抗是其在短路状态下所表现出来的电阻-电抗比。
不同变压器的短路阻抗不同，导致其在并列运行时电流分配不均，进而引起电压差的产生。
（2）变压器的变比不同：变压器的变比是指其高压侧与低压侧的电压比值。
由于每个变压器的变比存在差异，使得并列运行的变压器之间在高压侧或低压侧的电压不同。
（3）磁路参数不同：变压器的磁路参数，如磁阻、漏感等，也会影响并列运行的变压器之间的电压差。
二、原因分析1. 参数不匹配并列运行的变压器之间存在电压差的一个重要原因是参数不匹配。
每个变压器的制造过程中存在一定的误差，例如变压器变比、短路阻抗等参数可能存在差异，导致并列运行时电流分配不均，从而引起电压差的产生。
2. 负载差异并列运行的变压器所供应的负载可能存在差异，例如一个变压器负载较重，而另一个负载较轻。
由于负载差异，使得并列运行的变压器之间的电流分配不均，进而导致电压差的出现。
3. 外界干扰外界干扰也可能导致并列运行的变压器之间存在电压差。
例如，对于变压器短路测试时，会注入一定电流进行测试，而这个注入电流可能在各个变压器之间分配不均匀，从而导致电压差的产生。
变压器的基本理论
第6章变压器的基本理论1. 分析变压器内部的电磁过程。
2. 分析电压、电流、磁势、磁通、感应电势、功率、损耗等物理量之间的关系3. 建立变压器的等效电路模型和相量图。
4. 利用等效电路计算分析变压器的各种性能。
6-1变压器的空载运行一. 空载运行物理分析•一次侧接额定电压U N,二次侧开路的运行状态称为空载运行（i2=0）。
•空载时一次侧绕组中的电流i 0为空载（或叫激磁）电流，磁势F0=I 0N1叫励磁磁势。
•F o产生的磁通分为两部分，大部分以铁心为磁路（主磁路），同时与一次绕组N i和二次绕组N匝链，并在两个绕组中产生电势e i和e2,是传递能量的主要媒介，属于工作磁通，称为主磁通①。
•另一部分磁通仅与原方绕组匝链，通过油或空气形成闭路，属于非工作磁通，称为原方的漏磁通①i。
•铁心由高导磁硅钢片制成，导磁系数卩为空气的导磁系数的2000倍以上，所以大部分磁通都在铁心中流动，主磁通约占总磁通的99%以上，而漏磁通占总磁通的1%以下。
•问题6-1 :主磁通和漏磁通的性质和作用是什么？•规定正方向：电压U与电流10同方向，磁通①正方向与电流I 0正方向符合右手螺旋定则。
电势E 与I 0电流的正方向相同。
•由于磁通在交变，根据电磁感应定律：e1= -N 1 d ① /dte2= -N 2 d ① /dte1 尸-N 1 d ① 1 ./dt二. 电势公式及电势平衡方程式推导1 k=E i/E 2=(4.44fN i ① j/(4.44fN 2① m)=N i/N 22 变比k等于匝数比。
3 一次绕组的匝数必须符合一定条件：Ui ~ 4.44 f N i ① m ~ 4.44 f N i B m SNi ~U i/4.44fB m S三. 变压器的变比k和电压比Ka)变比k：指变压器i、2次绕组的电势之比4. B m的取值与变压器性能有密切相关。
B m~热轧硅钢片1.11〜1.5T ;冷轧硅钢片1.5~1.7Tb）电压比K:指三相变压器的线电压之比5. 在做三相变压器联结绕组试验时用到电压比K进行计算。
第二章 变压器的基本作用原理与理论分析
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Date:2013-7-14
第三节 变压器负载运行 一、物理现象
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Date:2013-7-14
二、基本方程式
磁动势平衡式： I1 N 1 I 2 N 2 I m N 1
电流表达式： I1 I m I 2 N 2 N1
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第四节
一、定义：
标幺值
某物理量实际值 标幺值 = 该物理量的基值 二、基值： 电压基值：额定电压。 容量基值：额定容量。 电流和阻抗基值：由电路基本规律算得。
S1b S N，U1b U1 N，I1b S1b U1b I1 N，Z1b U1b I1b 。
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。
高压 绕组 低压 绕组
铁芯式变压器
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铁壳式变压器
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3、变压器油：起绝缘和散热的作用。 4、油箱：
5、绝缘套管：由导电杆和瓷套等组成。
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设主磁通 m sin t ，则：
d e1 N 1 N 1 m cos t E1m sin(t 90) dt d e2 N 2 N 2 m cos t E 2 m sin(t 90) dt
其有效值形式为
I m ( gm jbm )( E1 )
化成阻抗的形式为： E1 I m ( rm jx m ) I m Z m
其中： rm
gm bm ，x m 2 2 2 2 gm bm gm bm
第五章 第一节变压器原理
(2)绕组 一般用绝缘扁铜线或圆铜线在绕线模上绕 制而成。 绕组套装在变压器铁心柱上，一般低压绕 组在内层，高压绕组套装在低压绕组外层， 以便于提高绝缘性能。
(3)油、油箱、冷却及安全装置 器身装在油箱内，油箱内充满变压器油。 变压器油是一种矿物油，具有很好的绝缘性能。 变压器油起两个作用：①在变压器绕组与绕组、 绕组与铁心及油箱之间起绝缘作用。②变压器油 受热后产生对流，对变压器铁心和绕组起散热作 用。 油箱有许多散热油管，以增大散热面积。 为了加快散热，有的大型变压器采用内部油泵强 迫油循环，外部用变压器风扇吹风或用自来水冲 淋变压器油箱。这些都是变压器的冷却装置。
二、变压器的基本工作原理
图5.1 双绕组变压器的工作原理示意图 (1)原理图 一个铁心：提供磁通的闭合路径。 两个绕组：一次侧绕组(原边)N1,二次侧绕组(副边)N2。 (2)工作原理 当一次绕组接交流电压后，就有激磁电流i存在，该电流在铁心中可产生一个 交变的主磁通Φ。 Ф在两个绕组中分别产生感应电势e1和e2
I 0 I m I 0 I 0a
图5.9给出了对应主磁路的相量图和等效电路。
（5-12）
图5.9 变压器主磁路的相量图和等效电路
由图5.9b得：
E1 (rm jxm )I m zm I m
2
（5-13）
r 式中，m 为激磁电阻，它反映了铁心内部的损耗即： pFe I m rm ；xm Lm 为激磁电 抗，它表征了主磁路铁心的磁化性能，其中，激磁电感 Lm 可由下式给出：
，称 S U1 I1 U 2 I 2 为视在容量。
由此可见，变压器在实现变压的同时也实现了变流。此外，变压器还可以实现阻抗变 换的功能。可以看出，若固定U1，只要改变匝数比即可达到改变电压的目的了，即: 若使 N2>N1，则为升压变压器(step-up transformer)； 若使 N2<N1，则为降压变压器(step-down transformer)。 图5.1中，二次侧的负载阻抗为：
第2章变压器的基本理论
第2章 变压器的基本理论[内容]本章以单相变压器为例，介绍变压器的基本理论。
首先分析变压器空载运行和负载运行时的电磁过程，进而得出定量描述变压器电磁关系的基本方程式、等效电路和相量图。
然后介绍变压器的参数测定方法和标么值的概念。
所得结论完全适用于对称运行的三相变压器。
[要求]● 掌握变压器空载、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。
● 掌握变压器负载运行时的基本方程式、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、缺点。
2.1单相变压器的空载运行变压器空载运行是指一次绕组接额定频率、额定电压的交流电源，二次绕组开路（不带负载）时的运行状态。
一、空载运行时的电磁过程 1．空载时的电磁过程图 2.1.1为单相变压器空载运行示意图，图中各正弦量用相量表示。
当一次绕组接到电压为1U 的交流电源后，一次绕组便流过空载电流0I ，建立空载磁动势100N I F =，并产生交变的空载磁通。
空载磁通可分为两部分，一部分称为主磁通0Φ ，它沿主磁路(铁心)闭合,同时交链一、二次绕组；另一部分称为漏磁通σΦ1 ，它沿漏磁路(空气、油)闭合、只交链一次绕组本身。
根据电磁感应原理，主磁通0Φ 分别在一、二次绕组内产生感应电动势1E 和2E ；漏磁通σΦ1 仅在一次绕组内产生漏磁感应电动势σ1E 。
另外空载电流0I 流过一次绕组时，将在一次绕组的电阻1R 上产生电压降10R I 。
变压器空载运行时的电磁过程可用图2.1.2表示。
变压器空载时，一次绕组中的1E 、σ1E 、10R I 三者与外加电压1U 相平衡；因二次绕组开路，02=I ，故2E 与空载电压20U 相平衡，即2E =20U 。
2．主磁通和漏磁通主磁通和漏磁通的磁路、大小、性质和作用都是不同的，表2.1.1给出了二者的比较。
表2.1.1 主磁通和漏磁通的比较3．各电磁量参考方向的规定变压器中的电压、电流、磁通和电动势等都是随时间变化的物理量，通常是时间的正弦量。
《探究变压器的电压与匝数的关系》 讲义
《探究变压器的电压与匝数的关系》讲义一、变压器的基本原理在我们的日常生活和工业生产中，变压器是一种非常常见且重要的电气设备。
它能够改变交流电压的大小，实现电能的传输和分配。
那么，变压器是如何实现这一功能的呢？变压器的基本原理是电磁感应。
当一个交流电流通过变压器的初级线圈（也称为原线圈）时，会在铁芯中产生一个交变的磁场。
这个交变磁场会穿过次级线圈（也称为副线圈），由于电磁感应的作用，在次级线圈中就会产生感应电动势。
二、电压与匝数的关系接下来，我们重点来探究一下变压器的电压与匝数之间的关系。
通过大量的实验和理论分析，我们得出了一个重要的结论：在理想变压器中，电压与匝数成正比。
具体来说，如果初级线圈的匝数为$N_1$，电压为$U_1$；次级线圈的匝数为$N_2$，电压为$U_2$，那么它们之间的关系可以用以下公式表示：＄＼frac{U_1}｛U_2} ＝＼frac{N_1}｛N_2}＄这个公式告诉我们，如果我们想要增加次级线圈的输出电压，就需要增加次级线圈的匝数；反之，如果想要降低输出电压，就需要减少次级线圈的匝数。
为了更好地理解这个关系，我们可以通过一个简单的例子来说明。
假设一个变压器的初级线圈匝数为 100 匝，输入电压为 220V，次级线圈匝数为 50 匝。
那么根据上述公式，我们可以计算出次级线圈的输出电压：＄＼frac{220}｛U_2} ＝＼frac{100}｛50}＄＄U_2 ＝ 110V$从这个例子可以看出，匝数的比例决定了电压的比例。
三、影响电压与匝数关系的因素在实际应用中，变压器的电压与匝数关系并非完全理想，还会受到一些因素的影响。
首先是铁芯的材质和磁导率。
不同的铁芯材料具有不同的磁导率，这会影响磁场的强度和分布，从而对电压与匝数的关系产生一定的影响。
其次是线圈的电阻和漏磁。
线圈本身存在电阻，会导致一部分电能转化为热能，从而影响输出电压的大小。
同时，由于变压器的结构不可能完全完美，会存在一定的漏磁现象，这也会使实际的电压与匝数关系偏离理想情况。
《电机学》变压器的基本作用原理与理论分析-练习题
《电机学》变压器的基本作用原理与理论分析-练习题一、填空：1. ★如将变压器误接到等电压的直流电源上时，由于 E = ，U = ，空载电流 ，空载损耗 。
2. 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 。
3. ★一台三相电力变压器N S =560kV A ，1N 2N U U =10000V/400V ，Dy 接法(高压侧三角形连接、低压侧星形连接)，负载时忽略励磁电流，低压边相电流为808.3A 时，则高压边的相电流为 ，线电流为 。
4. ★★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 电源上，则此时m ，0I ，m Z ，Fe p 。
（增加，减少或不变）5. ★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 。
6. ★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 。
二、选择填空1. ★★假设磁路不饱和，变压器的其它条件不变，外加电压增加10%，则原边漏抗1x ，副边漏抗2x 和励磁电抗m x 将 。
（如果磁路饱和，原边漏抗1x ，副边漏抗2x 不变，励磁电抗m x 减少）Ａ 不变 Ｂ 增加10% Ｃ 减少10%2. 电压与频率都增加5%时，穿过铁芯线圈的主磁通 。
A 增加B 减少C 基本不变3. 升压变压器，一次绕组的每匝电势 二次绕组的每匝电势。
A 等于B 大于C 小于4. 三相变压器二次侧的额定电压是指原边加额定电压时二次侧的 电压。
A 空载线B 空载相C 额定负载时的线 C 额定负载时的相5． ★★变压器的其它条件不变，若原副边的匝数同时减少10%，则1x ，2x 及m x 的大小将 。
A 1x 和2x 同时减少10%，m x 增大 B 1x 和2x 同时减少到原来的0.81，m x 减少 C 1x 和2x 同时减少10%，m x 减少 D 1x 和2x 同时减少到原来的0.81，m x 增加6． ★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 。
电机学第二章
磁滞现象的影响
(三)涡流对激磁电流的影响
交变磁通在铁芯中感应电势，在铁芯中产生涡流及 涡流损耗。涡流电流分量 涡流电流分量Ie由涡流引起的，与涡流 涡流电流分量 损耗对应，Ie与-E1同相位。 由于磁路饱和、磁滞和涡流三者同时存在，激磁电 流实际包含Iµ、Ih 和Ie三个分量；又由于Ih 和Ie同相 位，合并称为铁耗电流分量 铁耗电流分量，用IFe表示。 I 铁耗电流分量
五、近似等效电路和简化等效电路 一）近似等效电路 把激磁支路移至端点处。 把激磁支路移至端点处。计算时引起的误差不 大：变压器的激磁电流(即空载电流)为额定电流 的3％-8％，（大型变压器不到1％）。
相量图
•U2（参考方向） 、E2 •E1与U2方向一致 •Φm超前E1 90度 •Im超前Φm 一个 角度 •U1
第三节 变压器的负载运行
一、负载时的电磁物理现象
负载运行是指一侧绕组接电源， 负载运行是指一侧绕组接电源，另一侧绕组 接负载运行。 接负载运行
N2 N1
变压器的初级、次级绕组没有电的联系，功率传递依靠互感。 在功率传递过程中应满足能量守恒， 在功率传递过程中应满足能量守恒，在电路上需满足电压平 磁路上需满足磁势平衡。 衡、磁路上需满足磁势平衡
x
' 2
I = I
2 ' 2
2
x
2
= k
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2
x
2
物理意义：绕组的电抗和绕组的匝数平方成正 比。由于归算后次级匝数增加了k倍，故漏抗 应增加到k2倍。
四、归算后的基本方程、等效电路和相量图 一）归算后基本方程式：
.' = I m + − I2
变压器的基本理论
N1ω Φmcosω t
N1ωΦ msin(ω t 900 ) E1msin(ω t 900 )
m：主磁通的幅值；
E1m：原边绕组感应电动势的幅值。
6
（3）原边电动势的大小
e1 E1m sin( t 900 )
原边电动势幅值： E1m N1ω Φm
有效值： E1 E1m / 2 4.44f1N1Φm
-E1 I0
+Z1 =Zm
+Z1
式中Zm
=
-E1 I0
=R m
+jx m
称为变压器的激磁阻抗
E1 就可以看作 I 0 在Zm上的电压降。其中I0Rm 有功 分量， jI0 xm 无功分量。
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）
参数xm是对应于主磁路磁导的电抗，称激磁电抗
j4.44f1N1 Φ1σσ
9
2. 电动势平衡方程式
按上面规定的正方向，可得空载时的原边电势方程式
E1 E1 U 1 I 0 R1
U1 (E1 E1 ) I0R1
漏感电势 E1 jI0L1 jI0 x1
L1σ——原绕组的漏电感，为常数 x1σ＝ωL1σ——原绕组的漏电抗，常数
变压器的电动势方程变为
U1 E1 I0Z1 I0 (Zm Z1)
等效电路 . I0 R1 jx1σ
. U1
.
Rm
E1 jxm
6.2 变压器的负载运行
一次绕组接交流电源，二次绕组接负载的运行状态。 电磁关系 正方向规定 磁动势平衡关系 能量传递 漏磁通与漏磁电抗 变压器基本方程式
变压器详细讲解
变压器详细讲解变压器是一种电气设备，主要用于将交流电能从一种电压等级转换为另一种电压等级。
变压器的工作原理基于电磁感应现象，利用两个或多个线圈之间的磁场变化来实现电压的转换。
以下是变压器详细讲解：1. 基本结构：变压器主要由磁性材料制成的铁芯和绕组组成。
铁芯用于传递磁场，绕组则用于承载电流。
绕组通常用导线绕制，并分为高压绕组和低压绕组。
2. 原理：当交流电流通过高压绕组时，会在铁芯上产生磁场。
磁场的变化进而在低压绕组中产生电动势，从而实现电压的转换。
电压转换的大小取决于绕组之间的匝数比例。
3. 分类：根据用途和结构，变压器可分为以下几类：a. 配电变压器：用于配电系统，将高压电能转换为低压电能供给用户。
b. 电力变压器：用于发电、输电和配电系统中，实现电压的升高和降低。
c. 仪用变压器：用于电气测量和控制设备，提供标准电压信号。
d. 特殊变压器：如电炉变压器、整流变压器等，用于特殊场合的电压转换。
4. 参数：变压器的主要参数包括：a. 额定容量：表示变压器能承载的最大功率。
b. 额定电压：表示变压器输入和输出的电压等级。
c. 电压比：高压绕组与低压绕组之间的匝数比例，决定了电压转换效果。
d. 效率：表示变压器将电能转换为磁能和磁能转换为电能的能力。
5. 应用：变压器广泛应用于电力系统、工业生产、家电产品等领域。
例如，在家用电器中，变压器用于调节电源电压，以适应不同设备的电压需求。
6. 变压器的维护与安全：为确保变压器正常运行，需要定期进行检修和维护。
同时，应注意防止变压器过载、短路等事故，确保使用安全。
总之，变压器是一种重要的电气设备，它通过电磁感应实现电压的转换。
了解变压器的工作原理、分类和应用，有助于我们更好地在实际工程中选择和使用合适的变压器。
开关变压器第一讲 变压器基本概念与工作原理
开关变压器第一讲变压器基本概念与工作原理现代电子设备对电源的工作效率、体积以及安全要求等技术性能指标越来越高，在开关电源中决定这些技术性能指标的诸多因素中，基本上都与开关变压器的技术指标有关。
开关电源变压器是开关电源中的关键器件，因此，在这一节中我们将非常详细地对与开关电源变压器相关的诸多技术参数进行理论分析。
在分析开关变压器的工作原理的时候，必然会涉及磁场强度H和磁感应强度B以及磁通量等概念，为此，这里我们首先简单介绍它们的定义和概念。
在自然界中无处不存在电场和磁场，在带电物体的周围必然会存在电场，在电场的作用下，周围的物体都会感应带电；同样在带磁物体的周围必然会存在磁场，在磁场的作用下，周围的物体也都会被感应产生磁通。
现代磁学研究表明：一切磁现象都起源于电流。
磁性材料或磁感应也不例外，铁磁现象的起源是由于材料内部原子核外电子运动形成的微电流，亦称分子电流，这些微电流的集合效应使得材料对外呈现各种各样的宏观磁特性。
因为每一个微电流都产生磁效应，所以把一个单位微电流称为一个磁偶极子。
因此，磁场强度的大小与磁偶极子的分布有关。
在宏观条件下，磁场强度可以定义为空间某处磁场的大小。
我们知道，电场强度的概念是用单位电荷在电场中所产生的作用力来定义的，而在磁场中就很难找到一个类似于“单位电荷”或“单位磁场”的带磁物质来定义磁场强度，为此，电场强度的定义只好借用流过单位长度导体电流的概念来定义磁场强度，但这个概念本应该是用来定义电磁感应强度的，因为电磁场是可以互相产生感应的。
幸好，电磁感应强度不但与流过单位长度导体的电流大小相关，而且还与介质的属性有关。
所以，电磁感应强度可以在磁场强度的基础上再乘以一个代表介质属性的系数来表示。
这个代表介质属性的系数人们把它称为导磁率。
在电磁场理论中，磁场强度H的定义为：在真空中垂直于磁场方向的通电直导线，受到的磁场的作用力F跟电流I和导线长度的乘积I 的比值，称为通电直导线所在处的磁场强度。
网络变压器的作用、原理及主要参数
前言图1所示的网络变压器(EthernetTransformer，也称数据汞/网络隔离变压器)模块是网卡电路中不可或缺的部分，它主要包含中间抽头电容、变压器、自耦变压器、共模电感。
该变压器一般都安装在网卡的输入端附近。
工作时，由收发器送出的上行数据信号从络变压器的Pin16-Pin15进入，由Pin10-Pin11输出，经RJ45型转接头，再通过非屏蔽双绞线送往服务器;服务器送来的下行数据信号经另一对非屏蔽双绞线和RJ45型转接头，由Pin7-Pin6进入，由Pin1-Pin2输出，然后送到网卡的收发器上。
本文将主要分析网络变压器的原理、主要参数及实现的功能。
功能Ethernet Transformer主要实现以下三个功能：1.满足IEEE 802.3电气隔离要求2.无失真传输以太网信号3.辐射发射的抑制电气隔离任何CMOS制程的芯片工作的时候产生的信号电平总是大于0V的(取决于芯片的制程和设计需求)，PHY输出信号送到100米甚至更长的地方会有很大的直流分量的损失。
而且如果外部网线直接和芯片相连的话，电磁感应(打雷)和静电，很容易造成芯片的损坏。
再就是设备接地方法不同，电网环境不同会导致双方的0V电平不一致，这样信号从A传到B，由于A设备的0V电平和B点的0V电平不一样，这样可能会导致很大的电流从电势高的设备流向电势低的设备。
网络变压器把PHY送出来的差分信号用差模耦合的线圈耦合滤波以增强信号，并且通过电磁场的转换耦合到连接网线的另外一端。
这样不但使网线和PHY之间没有物理上的连接而换传递了信号，隔断了信号中的直流分量，还可以在不同0V电平的设备中传送数据。
网络变压器本身就是设计为耐2KV~3KV的电压的。
也起到了防雷保护作用。
有些朋友的网络设备在雷雨天气时容易被烧坏，大都是PCB设计不合理造成的，而且大都烧毁了设备的接口，很少有芯片被烧毁的，就是变压器起到了保护作用。
隔离变压器可满足IEEE802.3的绝缘要求，但不能抑制EMI。
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二、基本方程式
I 1r1
I1
E1
U1
I1
I 1N 1
E1
I mN 1
Im
I2
I 2N 2
E2
I2
E2
I 2r2
图2-16 变压器负载运行时的电磁关系
三、绕组归算
➢ （一）次级电流的归算值 ➢ （二）次级电动势和电压的归算值 ➢ （三）次级电阻的归算值 ➢ （四）次级漏抗的归算值（包括负载阻抗）
四、归算后的基本方程式、 等效电路和相量图
2-1电力变压器的基本结构和额定值
一、电力变压器的基本结构
• 电力变压器 • 50Hz • 容量可达几十万KVA • 电压可达几十万V • 按电压分：升压变压器和降压变压器
• 按绕组分 • 双绕组变压器：一个初级绕组，一个次级绕组 • 三绕组变压器：容量较大，三种不同电压 • 自耦变压器：初次级绕组合二为一 • 按冷却方式分 • 油浸式变压器：采用变压器油用于加强绝缘和散热 • 干式变压器：在不允许用油处使用，容量相对较小
V
X
x
AW
C
c
(a) 单相
(b) 三相
图2-23 变压器短路试验接线图
rk
xk
Ik Uk
图2-24 变压器短路试验等效电路
[例2-6] SCL-1000/10型干式铝线电力变压器的额定数据为：SN = 1000 kVA，U1N / U2N = 10 / 0.4 kV，D,y 联接。在低压侧进行空载试验，测得U0 = 400 V，I0 = 36 A，P0 = 2800 W；在高压侧进行短路试验，测得Uk = 600 V，Ik = I1N，Pk = 7530 W，环境温度为20 C。试求变压器的参数。
2-5 等效电路参数的测定
一、空载试验
A
*
* W
A
a
A
*
* W
A
a
~V
VV
3~
A
B
b
V
X
x
A
C W
c
(a) 单相
(b) 三相
图2-21 变压器空载试验接线图
r1
x1
I0 U0
r'2
x'2
rm xm
图2-22 变压器空载试验等效电路
二、短路试验
A
*
* W
A
a
A
*
* W
A
a
~
V
3~ A
VV B
b
I
r1 x1
r'2
x'2
Im rm U1
xm
I 1L = -I ' E1 E' 2
I'
U
' 2
Z'L
图2-19 变压器 形近似等效电路
rk xk
U1
I 1 = -I '
-U
' 2
Z'L
图2-20 变压器一字形简化等效电路
[例2-4] 一台三相电力变压器的额定容量SN = 800 kVA，额定电压U1N / U2N = 10 / 0.4 kV，已知初级绕组 每相电阻r1 = 0.73 ，漏电抗x1 = 3.5 ，次级绕组每相电阻r2 = 0.0013 ，漏电抗x2 = 0.0062 ，励磁支路rm = 81.2 ，xm = 2505 。变压器Yy0联接，次级侧接三相对称负载运行，每相负载阻抗ZL = 0.17 + j 0.08 。试 计算：(1) 变压器初、次级侧电流和励磁电流；(2) 负载端电压；(3) 输入及输出的有功功率和无功功率。
2-4 标幺值
一、标幺值的定义 二、基值 三、标幺值的优点
[例2-5] 一台三相电力变压器的额定容量SN = 800 kVA，额定电压U1N / U2N = 10 / 0.4 kV，已知初级绕组每相 电阻r1 = 0.73 ，漏电抗x1 = 3.5 ，次级绕组每相电阻r2 = 0.0013 ，漏电抗x2 = 0.0062 ，励磁支路rm = 81.2 ，xm = 2505 。变压器Y,y0联接，次级侧接三相对称负载运行，每相负载阻抗ZL = 0.17 + j 0.08 。试用 标幺值计算：(1) 变压器初、次级侧电流和励磁电流；(2) 负载端电压；(3) 输入及输出的有功功率。
• 铁芯： • 铁芯即为磁路，通过交变磁通； • 电工钢片迭成，0.35mm，之间涂有绝缘漆； • • 绕组： • 铁芯式和铁壳式，电力系统用铁芯式； • 单相：高低压绕组分成两部分分别套在两边的铁芯柱上； • 三相：每个柱上有一相高低压绕组； • 低压绕组靠近铁芯，高压绕组套在低压外面
二、额定值
r1 x1
r'2
x'2
I U1
Im
rm xm
E1
I' E' 2
U
' 2
Z'L
图2-17 变压器T形等效电路
Im I1
I 1r1 jI 1x1
-I '2 -E1
Im I
1 2
I Fe
E'2 = E1
j I '2x'2 U 2' I '2r'2
I '2
U1
图2-18 变压器感性负载时的相量图
五、近似等效电路和 简化等效电路
（一）额定容量SN （二）额定电压UN （三）额定电流IN （四）额定频率fN
[例2-1] 一台DJ-240/6型单相油浸自冷式变压器的额定容量SN = 240 kVA，额定电压U1N / U2N = 6.3 kV / 0.23 kV。求变压器一、二次绕组的额定电流。
[例2-2] 一台SCL-800/10型环氧树脂浇注三相铝线干式变压器的额定容量SN = 800 kVA，额定电压U1N / U2N = 10 kV / 0.4 kV。求变压器一、二次绕组的额定电流。
E1
(b)
四、励磁电流
（一）磁路饱和对励磁电流大小的影响 （二）磁路材料性质对励磁电流大小的影响
a b
c
d
o im1
im2
im
图2-6 变压器磁路饱和对励磁电流的影响
o im3
im4
im
图2-7 变压器铁心材料对励磁电流的影响
（三）磁路饱和对励磁电流波形的影响
磁通波形（正弦波）
磁化曲线（磁路未饱和）
0
t
360
图2-10 尖顶波的分解
（四）磁滞现象对励磁电流的影响
磁通波形（正弦波）
磁滞回线
0tBiblioteka 90 180图2-11 有磁滞现象时的励磁电流 （磁路饱和，忽略涡流损耗）
0
i0
0
i0
90
180
励磁电流波形 （不对称尖顶波）
t
i0
0
t
180
360
图2-12 不对称尖顶波的分解
（五）涡流对励磁电流的影响
（1）励磁电流及其与额定电流的比值； （2）空载损耗； （3）一次绕组相电压、相感应电动势及漏阻抗压降。
（一）分析方法 （二）重点
2-3 变压器负载运行
I1
U1
1
m
N1
N2
E1
E2
I2
U 2
2
ZL
图2-15 单相双绕组变压器负载运行示意图
一、负载运行时的电磁物理现象
➢ （一）磁动势平衡方程式 ➢ （二）电压平衡方程式
所有变压器的基本原理都是相同的
各种专用变压器： 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； 测量用电压互感器和电流互感器
Y
Y
C
CC
C
C
Y
Y
(a)
(b)
图2-1 变压器的铁心平面
(a) 单相变压器；(b) 三相变压器
基本结构 铁芯，带有绝缘的绕组，变压器油，油箱，绝缘套管
[例2-3] 一台三相电力变压器，Y,y0接法，额定容量SN = 100 kVA，额定电压U1N / U2N = 6 kV / 0.4 kV，每 相参数：一次绕组漏阻抗Z1 = r1 + jx1 = ( 4.2 + j9 ) ，励磁阻抗Zm = rm + jxm = ( 514 + j5526 ) 。试计算：
(%)
100
cos 2=const
80
60
40
20
m
o 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 图2-27 变压器效率特性
[例2-7] 例2-6中 SCL-1000/10型干式铝线电力变压器，额定数据为：SN = 1000 kVA，U1N / U2N = 10 / 0.4 kV， D,y联接。已知变压器在额定电压下的空载损耗p0 = 2800 W，短路电压有功分量ua* = 0.0092，短路电压无功分量ur* = 0.0595。试求：（1）额定负载及cos2 = 0.8、cos(2) = 0.8 时的电压变化率、负载端电压和效率；（2）cos2 = 0.8情况下产生最高效率时的负载系数m及最高效率m。
五、励磁特性的电路模型
Im E1
rm
xm 图2-13 励磁等效电路
六、漏磁通与漏电抗
七、电路方程、等效电路 和相量图
U1
jI 0x1
r1 x1
I 0r1 -E1
U1
Im
0
I E1
E2 U 20
0 Im
I0
I Fe
I
E2
m
U1
r1 x1
Im
0
I
rm
E1
xm
E1 图2-14 变压器空载运行时的相量图和等效电路