第二章变压器

平衡方程归纳
根据电路和磁路基尔霍夫定律可以得到电压和磁势平衡方程。 原边电压平衡方程：Ù1= (R1+jX1)İ1－Ė1=İ1Z1－Ė1 副边电压平衡方程：Ù2=Ė2－İ2(R2+jX2)=Ė2－İ2Z2 磁势平衡方程： F0 = F1 + F2 或 İ1 = İ0 + İ′1 ∵漏磁通的路径是空气，磁路不饱和。∴漏磁通产生的 感应电势大小与产生漏磁电流大小成正比，可用电抗与电流 乘积表示： Ėσ 1 = - j İ1Xσ 1 和 Ėσ 2 = - j İ2Xσ 2 。而 主磁通的路径是铁心，磁路易饱和，通常不用电抗表示。 注意： 平衡方程是分析、计算变压器的工具。
的去磁作用增大；这将使主磁通出现减少的趋势。但主磁通的这一 趋势，立即引起原边电势的减少，立即使其电流增加，从而使主磁 通保持基本不变，反之亦然（若副边电流减小，原边电流也会减 小）。也就是说，只要原边电压不变，主磁通是基本不变的。正是 主磁通能保持基本不变，原边电流才能随副边电流的增减而增减。
变压器的等效电路(补充)
等效电路的种类：
T形等 效电路
1.T形等效电路： 比较精确，但运算较复杂， 形状象T。 2.Γ形等效电路：运算较简单，但较不精确， 形状象Γ。 3.近似等效电路：运算最为简单，但也是最 不精确的，主要用来估算变压器的参数及定 性分析变压器。
Γ形
近似
[第二节要点]： 工作原理；作用（变压、流、阻抗和隔离）；平衡方程。
变压器的运行：—— 介绍变压器的主要Leabharlann 行特性。一、变压器绕组的极性
概念：所谓极性是指不同绕组工作时其端部的 相位关系。相位相同的端称为同极性端，或同名端； 相位相反的端称为异极性端，或异名端。 要求：两个以上绕组的变压器，连接（并联运 行）时都应该按照正确极性进行连接。 极性错误的危害：—— 一般将造成短路。从而 烧毁变压器。
主要有：照明变压器和控制变压器。要求安全、 可靠。
二、变压器的种类
分类的方法：
按用途、按相数、连接方 式、按结构形式等分类。 此外，还可按冷却方式进 行分类。
各种不同的分类
按用途分： 电力（包括照明）、电源、控制、 仪用、特殊（电解、电焊等）。 按相数分： 单相、三相。 按连接方式分：/、/、/、/等。 按结构形式分：线圈：——筒式、盘式， 铁心：——心式、壳式。 按冷却方式分：自冷、它冷，风冷、油冷等。
变压器的功能
变压器功能有四个，书上只讲三个： ①. 电压变换的功能； ②. 电流变换的功能； ③. 阻抗变换的功能； 此外（双绕组变压器）还有： ④. 电气隔离的功能。 电气隔离功能，可保证必要的安全。
二、电压和磁势平衡方程
电磁物理量的正方向 首先必须清楚：交流电量的 方向与直流电量方向的区别： 正方向只是一种参考方向， 实际上是有相位差的。
极性接错的危害
串联连接
并联连接
串联短路 并联短路
将两个线圈反向串联或者并联，如果两个线圈的 匝数相等，接上电源后，在铁心磁路中产生的磁通大 小相等方向相反，总体磁通Φ =0。因此两个线圈不会 感应电势，电源电压在没有电势平衡的情况下，将造 成短路。
极性的标记
极性与线圈的绕向有关，但一台造好的变压器，线 圈外面包有绝缘层，实际使用时不可能拆开绝缘层来查 看其绕向。为此，就必须采用记号来表示。
第二章 变压器
§2—1．变压器的应用与结构 §2—2．变压器的基本工作原理 §2—3．三相电压的变换 §2—4．特殊变压器
说
变压器:
明
是利用电磁感应原理进行工作的，所以将它 划在电机的范畴内。由于它没有转动部件，是静 止的，因而有人称之为“静止电机”。
学习本章目的：—— 学习变压器结构原理，
平衡方程，运行特性及参数；学习三相变压器极 性和判别方法；学习自耦变压器结构原理和互感 器使用注意事项。能够进行变压器的基本计算。 V/V连接是本章的难点。
变流原理
当İ2≠0，则原、副绕组产生磁势的矢量和为励
磁磁势，共同在磁路中产生磁通。
İ0N1= İ1N1+ İ2N2 —— 矢量和
∵İ0很小，∴İ1N1 ≈ - İ2N2 ，也就是：
İ1 ≈ - İ2N2 / N1 = - İ2k I，
其中，k I = N2 / N1 ，称为变压器的变流比。
阻抗变换原理
二、三相变压器的连接
连接方法：星形或三角形，即：Yy, Yd, Dy 和Dd。 连接组别：—— 连接组别的表示法了解即可
不同的连接副绕组电势相位不同, 副绕组与原绕 组相位上的不同关系可用连接组别表示。连接组别 以“时钟表示法”表示。 时钟表示法：—— 分针为原绕组线电势EAB向 量，时针为副绕组线电势Eab向量。
注意： 船用变压器为B级绝缘。
见——P.251.表16-1-3
船用变压器应该采用干式。
变压器的结构
组成：变压器由铁心和绕组组成。
铁心：构成磁路。 绕组：构成电路。位置：低压在里、在边。
绕组——按一定规律连接的线圈。
三、船舶变压器的使用和管理
1.铭牌
铭牌数据主要有：Sn、U1n/U2n、I1n/I2n、fn等。 额定容量Sn：注意：因为没有气隙，励磁功率小，没 有机械损耗(不动)。所以总损耗小，效率高，输出与输 入功率相差较小。因此，Sn既是输入额定值，也是输出 额定值。 三相额定电压/电流：注意：额定值都是“线”的量。 三相功率计算：不论是三角形还是星形，“线”量与 “相”量关系是电压或电流总有一个相等，一个相差 √3 。 所以不论是三角形还是星形其三相功率计算：用线电 压和线电流的乘积再在前面乘√3。
§2—3. 三相电压的变换
本节的主要内容有三大点： 变压器绕组的极性： 三相变压器的连接： 变压器的运行：
变压器的极性：—— 介绍极性正确连接的意义，及如何判断。
三相变压器的连接： —— 介绍三相连接的种类和电量的相位关 系。V/V连接是一种特殊的连接方式，是船用照明变压器的一种
应急工作方式。
变压原理
因原绕组导线电阻很小，且漏感电势e σ1 很小（∵漏磁磁路磁阻大，Φσ1很小），∴ U1 ≈E1 ， U2 = E2。根据4.44公式，空载（或副 边开路）时有： U1 / U2 ≈E1 / E2 = N1 / N2 = k 在U1相同时，选择不同的k，就可得到不 同的U2 。 —— k 称为变压器的变压比。简称变比。
同名端的判别(交流法)
交流法：
交流法接线如右图所示。电 压表两端电压 V = U1 －U2。 若1、3为同名端，因为U1、 U2 同相位，则V ＜ U1 ； 若1、3为异名端，因为U1、 U2 反向，则V ＞U1 。
主要判别方法有： 交流法和直流法。
同名端的判别(直流法)
直流法：
直流法接线如右图所示。 若1、3为同名端，开关S 闭合时，毫安表正偏；若为 异名端，则反偏。(因闭合时， 感应电势要阻碍电流流入， 注意：S断开时， 方向为1＋、2－ ) ；断开时 1-2之间可能感应较 指针偏转方向正好相反。 高的电压。
2.变压器的维护管理
维护管理：
外部保持清洁和干燥，防止漏电； 注意日常检查：温度、电流值、三相平衡情况； 大修过后投入运行前应做检查：绝缘、状态是否良 好（有无短路、断路）。
[第一节要点]：
要求（绕组位置，船用B级）；铭牌数据；冷却 方式；维护管理。
§2—2.变压器的基本工作原理
本节的主要内容有三大点：
变压器工作过程
原边接u1后，原绕组有 i0流过，在铁心中产生Φ并与原、 副绕组交链，副绕组将感应e2，产生u2 。接上负载后，副边 绕组有i2 流过。i2 建立负载磁势F2 ，对磁路中Φ有去磁性质。 为了保证Φ不变（才能平衡u1 ），原边电流将增大（从i0变 化到i1），i2 越大，i1增加越多。变压器就是这样通过磁路磁 通将原边的电能传输到副边而工作的。 P.14.复习与思考题（2-2-4）：副边电流增大时，副边磁势
§2—1．变压器的应用与结构


变压器的应用 变压器的种类 变压器的结构 变压器的铭牌数据 变压器的维护管理
一、变压器的应用
在陆上：
变压器广泛应用于电力传输、电气控制、电气检 测等方面。
电力传输：
升、降压。原因减小损耗。电气控制：提供合适 的电源。电气检测：得到所需的信号。
在船上：
惯例正方向：原边以电压为参考，电流与电压相 同，磁通与电流符合右螺旋定则，电势与磁通满足电 磁感应定律——注意电势方向为：从低电位指向高电 位。由于电磁感应定律中有个负号，所以变成从高电 位指向低电位。副边则以电势为参考。
电压平衡方程 原边电压平衡方程根据基尔霍夫电压定律直接列 出——P.14.式（2-2-6），其中： Ėσ 1 = - j İ1Xσ 1 —— 满足电磁感应定律 绕组电势Ė1不采用电 抗表示是因为带铁心线圈 的电抗为非线性的，不是 常数，只有进行小范围线 性处理后才能采用电抗X1 小范围线性处理：在工 作点附近进行。 表示。

变压器的基本变换功能：
电压和磁势平衡方程：

变压器的等效电路（补充）：
—— 实际是归纳后的补充
一、变压器的基本变换功能
变压器原理：
原边绕组N1通入交流 电，有电流流过原绕组， 在磁路中产生交变磁通。 交变磁通分别在原、副绕 组感应电势e1和e2。 感应电势公式： （4.44公式） E1 = 4.44 f N1Φ1m； E2 = 4.44 f N2Φ1m。
变压器负载后对原边的影响 变压器副边接上负载后，副边绕组有电流流过。 负载电流是由穿过副绕组交变磁通感应副边电势产生 的，根据电磁感应定律负载电流也会建立负载磁势， 具有去磁性质（阻碍穿过副边绕组磁通变化）。 [结论]：虽然正方向已经设定，但是负载磁势与 励磁磁势的实际方向相反。 ∵负载磁势具有去磁性质，为了保证磁路中的磁 通不变（才能平衡电源电压），原绕组中将增大电流 （电流从I0变化到I1）。