变压器的负载运行
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第三章 变压器
第三节 单相变压器的负载运行
1
问题讨论
问题：当变压器一次绕组匝数比设计值减少而其他条件不变时，铁心饱和 程度（主磁通）、空载电流大小、铁损耗、二次绕组感应电势和变比都将 如何变化？
分析：根据 U1 E1 4.44 fN1 m ，一次绕组匝数减少，主磁通增大；
根据
I0
U1 XZ
，X Z
对于电力变压器，由于 r1 rZ , X1 X Z 变压器空载电流的大小主要取决于
励磁阻抗的大小。 忽略变压器的铁耗，空载电流的大小 主要取决于励磁电抗的大小。
K E1 N1 E2 N2
三、等效电路
基本方程式
变压器各物理量之间的关系可以用 等效电路
向量图
1. 折算
将变压器的二次绕组用一次绕组来等效，
同时对该绕组的电磁量作相应的变换，
以保持变压器的电磁关系不变。
2. 等效折算的条件
① 折算前后二次侧的磁势不变；
② 折算前后二次侧的功率和损耗均应保持不变。
3. 等效折算的结果
① 电流类
I1
I0 (
N2 N1
) I2
I0 (
I2 k
)
I0
I1 L
表明：变压器的负载电流包括
另一个是负载分量 I ， 1L
两个分量：一个是励磁电流 它起平衡二次磁势的 作用
I0，
它用来
产生主磁通；
。
忽略励磁电流，可知一、二次电流大小与匝数成反比，相位相差1800（反相关系）。
即二次电流增加或减少必然引起一次电流的增加或减少.
二、负载运行时的电磁关系
一、二次电流之间的关系
空载时, 一次磁势F0产生主磁通 0 ; 负载时一次磁势F1和二次磁势F2 共同作用产生 0 . 0大小主要取决于U1,只要U1保持不变,由空载到负载, 0大小基本不变,因此有 :
F1 F2 F0
或
N1I1 N2 I2 N1I0
用电流形式表示：
XZ
励磁电抗（对应主磁通的电抗）
四、简化等效电路
一般电力变压器运行时，I0 I1 , 在工程可忽略I0不计
短路电阻—— 短路电抗—— 短路阻抗——
rd r1 r2'
Xd
X1
X
' 2
Zd rd jX d
阻抗电压 Ud IN Zd
五、空载时的等效电路
变压器空载运行时，I2 =0 , 二次绕组开路
负载电流 I 1 ； 3. 二次绕组的输出电压由空载电压U 20 变为负载电压 U 2 。（升高还是降
低决定于负载的性质）
二、负载运行时的电磁关系 用图示负载运行时的电磁过程
U 1 I1 U 2 I2
F1 N1I1 F2 N 2 I2
F0 N1I0
R1I1
1
E1
E1
0
E 2
2
ER22I2
I2
1 K
I2
② 电势、电压类 E2 KE2
U2 KU 2
③ 阻抗类 r2' K 2r2
X
' 2
K2X2
三种方式来表示
二、T型等效电路
r1
一次绕组的电阻
X1
一次绕组的漏电抗（等效代替一次绕组漏磁通 1 的作用）
ZZ rZ jX Z
励磁阻抗（等效代替主Φm的作用）
ຫໍສະໝຸດ BaidurZ
励磁电阻（铁耗等效电阻）；
N12，一次绕组匝数减少，励磁电抗减小，空
载电流增大；
根据 PFe B2 f 1.5 ，一次绕组匝数减少，主磁通增大，磁密增大， 铁耗增大；
根据 根据
E2 4.44 fN2 m ，一次绕组匝数减少，主磁通增大，二次绕组
感应电势增大； K E1 N1 ，一次绕组匝数减少，变比减小。
E2 N2
2020/10/16
一、变压器空载到负载的物理现象
变压器的空载运行时： 1. 流经一次绕组的空载电流I0 很小； 2. 二次绕组的输出电压为空载电压U 20 ； 3. 流经二次绕组的电流I 2 0 。
变压器从空载到负载运行时： 1. 变压器铁心中的主磁通Φ不变化；（ U1 E1 4.44 fN1 m ） 2. 一次绕组的电流 随二次绕组电流的增大而增大，由空载电流 I0 增大为
第三节 单相变压器的负载运行
1
问题讨论
问题：当变压器一次绕组匝数比设计值减少而其他条件不变时，铁心饱和 程度（主磁通）、空载电流大小、铁损耗、二次绕组感应电势和变比都将 如何变化？
分析：根据 U1 E1 4.44 fN1 m ，一次绕组匝数减少，主磁通增大；
根据
I0
U1 XZ
，X Z
对于电力变压器，由于 r1 rZ , X1 X Z 变压器空载电流的大小主要取决于
励磁阻抗的大小。 忽略变压器的铁耗，空载电流的大小 主要取决于励磁电抗的大小。
K E1 N1 E2 N2
三、等效电路
基本方程式
变压器各物理量之间的关系可以用 等效电路
向量图
1. 折算
将变压器的二次绕组用一次绕组来等效，
同时对该绕组的电磁量作相应的变换，
以保持变压器的电磁关系不变。
2. 等效折算的条件
① 折算前后二次侧的磁势不变；
② 折算前后二次侧的功率和损耗均应保持不变。
3. 等效折算的结果
① 电流类
I1
I0 (
N2 N1
) I2
I0 (
I2 k
)
I0
I1 L
表明：变压器的负载电流包括
另一个是负载分量 I ， 1L
两个分量：一个是励磁电流 它起平衡二次磁势的 作用
I0，
它用来
产生主磁通；
。
忽略励磁电流，可知一、二次电流大小与匝数成反比，相位相差1800（反相关系）。
即二次电流增加或减少必然引起一次电流的增加或减少.
二、负载运行时的电磁关系
一、二次电流之间的关系
空载时, 一次磁势F0产生主磁通 0 ; 负载时一次磁势F1和二次磁势F2 共同作用产生 0 . 0大小主要取决于U1,只要U1保持不变,由空载到负载, 0大小基本不变,因此有 :
F1 F2 F0
或
N1I1 N2 I2 N1I0
用电流形式表示：
XZ
励磁电抗（对应主磁通的电抗）
四、简化等效电路
一般电力变压器运行时，I0 I1 , 在工程可忽略I0不计
短路电阻—— 短路电抗—— 短路阻抗——
rd r1 r2'
Xd
X1
X
' 2
Zd rd jX d
阻抗电压 Ud IN Zd
五、空载时的等效电路
变压器空载运行时，I2 =0 , 二次绕组开路
负载电流 I 1 ； 3. 二次绕组的输出电压由空载电压U 20 变为负载电压 U 2 。（升高还是降
低决定于负载的性质）
二、负载运行时的电磁关系 用图示负载运行时的电磁过程
U 1 I1 U 2 I2
F1 N1I1 F2 N 2 I2
F0 N1I0
R1I1
1
E1
E1
0
E 2
2
ER22I2
I2
1 K
I2
② 电势、电压类 E2 KE2
U2 KU 2
③ 阻抗类 r2' K 2r2
X
' 2
K2X2
三种方式来表示
二、T型等效电路
r1
一次绕组的电阻
X1
一次绕组的漏电抗（等效代替一次绕组漏磁通 1 的作用）
ZZ rZ jX Z
励磁阻抗（等效代替主Φm的作用）
ຫໍສະໝຸດ BaidurZ
励磁电阻（铁耗等效电阻）；
N12，一次绕组匝数减少，励磁电抗减小，空
载电流增大；
根据 PFe B2 f 1.5 ，一次绕组匝数减少，主磁通增大，磁密增大， 铁耗增大；
根据 根据
E2 4.44 fN2 m ，一次绕组匝数减少，主磁通增大，二次绕组
感应电势增大； K E1 N1 ，一次绕组匝数减少，变比减小。
E2 N2
2020/10/16
一、变压器空载到负载的物理现象
变压器的空载运行时： 1. 流经一次绕组的空载电流I0 很小； 2. 二次绕组的输出电压为空载电压U 20 ； 3. 流经二次绕组的电流I 2 0 。
变压器从空载到负载运行时： 1. 变压器铁心中的主磁通Φ不变化；（ U1 E1 4.44 fN1 m ） 2. 一次绕组的电流 随二次绕组电流的增大而增大，由空载电流 I0 增大为