第2章 变压器的基本作用原理与理论分析
第二章 电力变压器及运行
三、变压器的主要技术参数
• 1．额定容量SN • 变压器额定容量是指变压器额定情况下的视在功率，单位用VA、 kVA或MVA表示，并采用R8或R10容量系列。 • 2．额定电压U1N/U2N • U1N是一次侧额定电压。U2N是二次侧额定电压，即当一次侧施 加额定电压U1N时，二次侧开路时的电压。对三相变压器，额定电 压均指线电压，单位用V或kV表示。 • 3．额定电流I1N/I2N • 由发热条件决定的允许变压器一、二次绕组长期通过的最大电 流。对三相变压器，额定电流均指线电流，单位用A或kA。 • 4．短路阻抗Zk • 在额定频率及参考温度下，给变压器的一对绕组施加一短路 电压（即使得该绕组电流达到额定值时的电压），将另一个绕组短 路，其他绕组开路，此时所求得的该绕组端子之间的等效阻抗就是 变压器的短路阻抗。
• 主变压器型式及相关参数 • （1）变压器型式：三相式、强迫油循环、强迫风冷、双 线圈铜绕组无激磁调压油浸式低损耗升压变压器、户外式； • • • • • • • （2）型号：SFP10-780000/220； （3）系统最高工作电压(高压侧/低压侧)：252kV/23kV； （4）额定容量：780MVA； （5）额定电压(高压侧/低压侧)： 242/22kV； （6）额定电流(高压侧/低压侧)： 1861/20470A； （7）空载电流：≤0.2%； （8）阻抗电压：20%(允许偏差：＜±5％)；
• • • • • • • • •
四、变压器的连接组标号
• 1．三相绕组的连接方法 • （1）星形连接法；（2）顺序三角形连接； （3）逆序三 角形连接。
2．三相变压器的连接组标号
（1） Y，y0连接组标号
（2） Y，d11连接组标号
五、变压器的冷却方式
第二章 变压器的运行原理
Electric Machinery
本章节重点和难点： 重点: (1)变压器空载运行时磁动势、电动势平衡关系，等值电路和相 量图； (2)变压器负载运行时磁动势、电动势平衡关系，等值电路和相 量图； (3)绕组折算前后的电磁关系； (4)变压器空载实验和短路实验，变压器各参数的物理意义； (5)变压器的运行特性。 难点: (1)变压器绕组折算的概念和方法; (2)变压器的等值电路和相量图； (3)励磁阻抗Zm与漏阻抗Z1的区别； (4)励磁电流与铁芯饱和程度的关系； (5)参数测定、标么值。
空载损耗约占额定容量的（0.2~1）%，随 容量的增大而减小。这一数值并不大，但因为 电力变压器在电力系统中用量很大，且常年接 在电网上，因而减少空载损耗具有重要的经济 意义。工程上为减少空载损耗，改进设计结构 的方向是采用优质铁磁材料：优质硅钢片、激 光化硅钢片或应用非晶态合金。
Electric Machinery
漏电动势 : E1
2 2
fN 1 1
2 fN 1 1
Electric Machinery
E 1 j 2 f
N 1 1
I 0 j 2 fL 1 I 0 j I 0 x 1
I0
x 1 2 f
N1
2
为一次侧漏抗，反映漏磁通的作用。
变压器的基本原理与应用分析
变压器的基本原理与应用分析变压器是电力传输和配电系统中不可或缺的电气设备，它的基本原理与应用广泛。
本文将分析变压器的基本原理以及它在各个领域的应用。
一、基本原理变压器基本上由两个或更多个密封的线圈组成，通过共享磁场来传递电能。
主要原理是电磁感应。
当交流电流通过一个线圈，它将产生一个交变磁场。
这个磁场通过铁芯（通常是一个铁心闭合的磁路）传导给另一个线圈，从而在这个线圈上诱导出电压和电流。
变压器主要有两个线圈，即主线圈和副线圈。
主线圈连接到供电系统，副线圈连接到负载。
根据两个线圈的匝数比例，可以实现电压的升降。
当主线圈中的电压较高时，副线圈中的电压就会较低，并且电流也会相应的变化。
二、应用领域1. 电力传输和配电系统：变压器在电力传输和配电系统中的应用非常重要。
电压的升高或降低使输电更加高效。
电压升高可以减少输电线路中的电流损耗，降低能源消耗。
而电压降低则可以适应用户需求，保证电器设备的正常运行。
2. 电子设备：变压器也被广泛应用于各种电子设备中。
例如，电视机、计算机以及家庭电器等。
变压器将家庭用电的电压从220伏变为适用于这些设备的低电压。
这样不仅可以保护设备免受过高电压的损坏，还可以降低能源消耗。
3. 电动机：变压器还在电动机中起着重要作用。
电动机通常需要较高的电流才能正常工作。
变压器提供了所需的电流，以保证电机的正常运行。
同时，变压器还可以调节电机的转速和扭矩，使其适应不同工作条件。
4. 电气焊接：在电气焊接过程中，变压器用于提供电弧所需的高电流。
变压器将低电压变为高电压，并将电流输出到焊枪，从而实现焊接过程。
5. 变频调速：变压器还用于变频调速系统中。
变频器通过改变电源频率来控制电机的转速。
变压器将电网电压从高频变为低频，以适应电机的工作要求。
总结：变压器作为一种基本电气设备，广泛应用于电力传输和配电系统、电子设备、电动机、焊接以及变频调速系统等各个领域。
它通过改变电压和电流的比例来满足不同应用的需求。
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
11
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
第二篇变压器
第二篇变压器第一章电力变压器变压器是一种静止电器，它利用电磁感应原理，把一种电压、电流的交流电能，变换为同频率的另一种电压、电流的交流电能。
变压器的种类有许多，这里主要讲述在电力系统中作为输、配电用的电力变压器。
并结合我厂变压器的配置和使用情况，主要介绍变压器的基本工作原理、基本结构、试验、投运、停运及事故处理等一些情况。
第一节基本工作原理变压器基本工作原理可用下图说明：变压器是应用电磁感应原理来进行能量转换的，其结构部分主要是两个（或两个以上）互相绝缘，且匝数不等的绕组，套装在一个由良好导磁材料制成的闭合铁芯上；两个绕组之间通过磁场而耦合，但在电的方面没有直接联系（自耦变除外），能量的转换以磁场作媒介。
在两个绕组中，一个绕组接入交流电源，另一个绕组接负载。
接入交流电源的绕组称为原绕组，也称原边或一次侧；接负载的绕组，称为副绕组，也称副边或二次侧绕组。
当原绕组接入交流电源时，原绕组中将流过交流电流，并在闭合铁芯中产生交变磁通，其频率与电源频率相同。
闭合铁芯中的磁通同时交链原、副绕组，根据电磁感应定律，原、副绕组中分别感应出相同频率的电动势。
副绕组内感应出电动势，便向负载供电，实现了电能的传递。
原、副绕组中感应电动势的大小正比于各自的匝数，同时也近似等于各自侧的电压，只要原、副绕组匝数不等，便可使原、副边具有不同的电动势和电压，变压器就是利用原、副绕组匝数不等实现变压的。
变压器在传递电能的过程中，原、副边的电功率基本相等。
当两侧电压不等时，两侧电流势必不等，高压侧电流小，低压侧的电流大，故变压器在改变电压的同时，也改变了电流。
概括地说，变压器利用电磁感应原理，借助具有不同匝数的原、副绕组之间的磁耦合作用，从而改变原、副边的电流、电压的大小，而不改变频率，以实现交流电能传递的目的。
第二节变压器的型号及其技术数据每台变压器都在醒目位置上设有一个铭牌，上面标明了变压器的型号和额定值。
所谓额定值，是指制造厂按照国家标准，对变压器正常使用时有关参数所做的限额规定。
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
变压器的基本作用原理与理论分析
变压器的基本作用原理与理论分析变压器是一种通过电磁感应原理工作的电气设备，主要用于改变交流电的电压。
它是电力系统中不可或缺的装置之一，具有电压升降、电流传递和功率传输等重要功能。
变压器的基本作用原理是利用电磁感应现象，即在电路中有变化的磁场时，就会在电路中产生感应电动势。
变压器由两个密闭的线圈组成，其中一个线圈称为主线圈（也称为初级线圈），另一个线圈称为副线圈（也称为次级线圈）。
当交流电通过主线圈时，主线圈中的电流会产生变化的磁场。
这个变化的磁场将穿透到副线圈中，并在副线圈中感应出电动势。
根据法拉第电磁感应定律，副线圈中感应出的电动势与磁场变化的速率成正比。
由于主线圈和副线圈是密闭耦合的，所以副线圈中感应出的电动势可以用来驱动负载或供电。
根据电磁感应原理，主线圈中的变化磁场的大小和速率决定了副线圈中感应出的电动势的大小和频率。
根据变压器的基本公式：N₁/N₂=V₁/V₂=I₂/I₁=(n₂/n₁)²=(A₂/A₁)²其中，N₁和N₂分别是主线圈和副线圈的绕组匝数，V₁和V₂分别是主线圈和副线圈的电压，I₁和I₂分别是主线圈和副线圈的电流，n₁和n₂是主线圈和副线圈中铁心断面积的比例，A₁和A₂分别是主线圈和副线圈的绕组断面积的比例。
从上述公式可以看出，当主线圈和副线圈匝数比例相等时，主线圈和副线圈的电压和电流也是成比例的。
这就是变压器可以改变交流电压的基本原理。
此外，变压器还具有功率传输的重要功能。
根据功率守恒定律，变压器的输入功率等于输出功率。
由于功率等于电压乘以电流，所以输入电压乘以输入电流等于输出电压乘以输出电流。
根据基本公式可知，当主线圈和副线圈匝数的比例不等于1时，电压降和电流升会造成主线圈和副线圈之间有功率损耗。
因此，变压器通过改变电压比例来实现电能的传输，并通过缩小线路损耗和提高电网的电压稳定性。
在理论分析方面，变压器可以用理想变压器模型来近似描述。
理想变压器模型假设变压器没有损耗，主线圈和副线圈的匝数比例为理论值，主线圈和副线圈之间没有电阻和电感。
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
Date:2013-7-14
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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Date:2013-7-14
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
第二章 变压器 电机学原理
E 10 jL 1 I 0 jI 0 X 1 作为I 0的电抗压降， 1 2fLσ1为漏磁电抗 X
C、原绕组回路的电压方程：
u1 e10 e 10 i 0 R1
U1 I 0 R 1 (-E 10 ) (-E10 ) I 0 (R1 jX 1 ) (-E10 ) -E10 U1 E10 4.44fN 0 m 1
23
i1
i2
e1
u1
e
N1
1
2
e2 u e 2
Z
N2
原边的电压方程：
u1 e1 e 1 i1R1
副边的电压方程：
设
m sin t d 2fN1 m sin(t 900 ) E1m sin(t 900 ) 则 e1 N1 dt d e2 N 2 2fN 2 m sin(t 900 ) E 2 m sin(t 900 ) dt 有效值 E1 4.44 fN1 m 有效值 E2 4.44 fN 2 m
U1 I1 (R1 jX 1 ) (-E1 ) -E1 4.44fN m 1
U1为外加电源，空载与负载均相同，所以 4.44fN 0m 4.44fN m 1 1
0m m 由于磁通近似相等，磁阻不变，所以空载与负载磁动势近似相等。 i 0 N 1 R m 0 i1 N1 i 2 N 2 R m
当原边电压和负载功率因数一 定时, 副边电压随负载电流 的变化关系曲线 即U 2 f(I2 ), 称为为变压器的外特 . , 性
RS
I1
I2
RS ~ ES
~ E
S
R
变压器的基本作用原理与理论分析剖析课件
变压器的效率分析
变压器的效率是指变压器输出功率与输入功率之比，是衡 量变压器性能的重要指标之一。
效率越高，说明变压器的能量转换效率越高，损耗越小。 在实际应用中，需要根据实际需求选择高效率的变压器， 以降低能源消耗和运行成本。
变压器的等效电路模型
等效电路模型是用来描述变压器电气 特性的电路模型，它可以等效地表示 变压器的电压、电流和阻抗之间的关 系。
变压器的维护与故障处理
变压器的维护与故障处理
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06
变压器的发展趋势与未来展望
变压器技术的创新与发展
01
02
03
高效能
通过改进材料和优化设计 ，提高变压器的效率，减 少能源损失。
智能化
结合现代传感器和通信技 术，实现变压器的远程监 控和智能管理。
环保化
采用环保材料和节能技术 ，降低变压器对环境的影 响。
通过改变初级线圈的匝数或次级线圈 的匝数，可以改变输出电压的大小和 方向，实现电压的升高或降低。
02
变压器的基本作用
电压变换
变压器能够改变输入电压的大小。
变压器通过改变一次侧和二次侧线圈的匝数比，将输入的高电压降低为低电压或 反之，以满足不同设备对电压的需求。
电流变换
变压器能够改变输入电流的大小。
通过改变变压器一次侧和二次侧线圈的匝数比，变压器能够将输入的大电流减小为小电流或反之，以适应不同设备对电流的 要求。
阻抗匹配
变压器能够实现阻抗匹配，提高功率 传输效率。
通过变压器，可以改变电路的阻抗， 使得输出端负载的阻抗与源端的阻抗 相匹配，从而减少能量损失，提高功 率传输效率。
电气隔离
变压器能够实现电气隔离，保护设备和人身安全。
第2章变压器
2.1 变压器的工作原理
1. 电压变换 一次侧电路 E1 =－j4.44 N1f Φm
+ i1
U1 = －E1 + (R1 + jX1) I1 = －E1 + Z1I1
※ R1 ：一次绕组电阻。
u1
－
－ e1 ＋
i2 ＋ ＋ e2 ZL u2 － －
图形符号表示的电路图
X1 ：一次绕组漏电抗。 Z1 ：一次绕组漏阻抗。 忽略 Z1 ，则 U1≈－E1
大连理工大学电气工程系
第 2 章 变压器
2.3 变压器的运行分析
一、等效电路
将匝数为N2的实际二次绕组用匝数为N1的等 效二次绕组来代替。代替时保持磁通势和功率不 变。
二次绕组的折算公式：
1. 折算后的二次绕组电流 磁通势不变： N1I2' = N2I2 N2 I2 I2' = N I2 = k 1
大连理工大学电气工程系
2.3 变压器的运行分析
2. 折算后的二次绕组电压和电动势 输出视在功率不变： U2'I2' = U2 I2 I2 U2' = U2 = kU2 I2' 匝数相同： E2'= E1 = kE2
大连理工大学电气工程系
2.3 变压器的运行分析
3. 折算后的二次绕组漏阻抗和负载阻抗 有功功率不变
大连理工大学电气工程系
2.2 变压器的基本结构
(2) 低压绕组额定线电流 SN I2NL = I2N = 3 U1N 500〓103 = A 26.24 A 3 1.732〓11〓10 因低压绕组为△形联结，额定相电流为 I2NL 26.24 = A 15.15 A I2NP = 3 1.732
变压器的原理和作用
变压器的原理和作用变压器是一种重要的电力设备，广泛应用于电力系统、电子设备和工业生产中。
它的作用是将电能进行有效转换和传输。
本文将详细介绍变压器的原理和作用，以帮助读者更好地理解和运用这一关键设备。
一、变压器的原理变压器是基于法拉第电磁感应原理工作的。
根据法拉第电磁感应定律，当变压器的一侧通有交流电流时，会在其另一侧产生电动势。
变压器主要由两个线圈组成，一个被称为“主线圈”或“一次线圈”，另一个被称为“副线圈”或“二次线圈”。
当主线圈通有交流电流时，会在副线圈中感应出电流，两个线圈之间通过磁感应耦合来传递能量。
这是因为主线圈通电产生的磁场穿透到副线圈中，并导致其中的载流子运动。
这种电磁感应的原理使得变压器能够将电压和电流进行有效转换。
在变压器中，主线圈的电压称为“输入电压”或“一次电压”，副线圈的电压称为“输出电压”或“二次电压”。
根据电磁感应原理，输出电压与输入电压之间的比例取决于两个线圈的匝数比。
如果副线圈的匝数比主线圈大，输出电压将较高；如果副线圈的匝数比主线圈小，输出电压将较低。
二、变压器的作用变压器作为一种能量转换设备，具有以下几个重要的作用：1. 电压转换：变压器能够将高电压转换为低电压，或将低电压转换为高电压。
这在电力系统中非常有用，使得电能能够更高效地传输和分配。
例如，发电厂产生的高电压电能可以通过变压器转换为适合家庭和工业使用的低电压。
2. 电流转换：变压器还能够将大电流转换为小电流，或将小电流转换为大电流。
这在电子设备和工业生产中非常重要。
例如，电子设备通常需要稳定的低电压和小电流进行工作，而变压器能够将来自电源的高电压和大电流转换为适合设备使用的低电压和小电流。
3. 电能传输：变压器通过传递能量实现电能的远距离传输。
在电力系统中，通过使用变压器将电能从发电厂传输到各个用户。
变压器不仅可以提供电压转换，还可以减少输电过程中的能量损失。
4. 绝缘：变压器在一定程度上能够提供电气绝缘作用。
电机学(第二章)变压器
漏磁感应电动势
一次绕组漏磁通在一次绕组中感应的漏磁电动势 的瞬时值 d
e 1 N1
1
dt
E 1 j4.44fN1Φ 1m
有效值为 E 1＝4.44f N11m
电压方程式
根据基尔霍夫电压定律
U1 E1 E 1 I10 R1 A U E
空载运行时的电磁关系
U1 E1 E 1 I 0 R1
I 0 R1
U1 U2
I0
F0 N1I 0
1m
E 1 E1
m
E2
E1 k E2
U 2 E2
小结
既有电路的问题，也有磁路的问题，电与磁之 间又有密切的联系。
心式变压器: 结构 心柱被绕组所包围，如图2—1所示。 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。
壳式变压器:
结构 铁心包围绕组的顶面、底面和侧面， 如图2—2所示。 特点 壳式变压器的机械强度较好，常用于低 电压、大电流的变压器或小容量电讯变压器。
2.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（铜或铝）绕成。 一次绕组 : 输入电能的绕组。 二次绕组: 输出电能的绕组。 高压绕组的匝数多,导线细；低压绕组的匝数少， 导线粗。 从高,低压绕组的相对位置来看,变压器的绕组可分 为同心式和交迭式。
U1 E1 j4.44fN1Φm
在频率f 和一次绕组匝数N1一定时，空载运行时主磁 通m（励磁磁动势产生）的大小和波形取决于一次 绕组电压的大小和波形。
变比
E1 N1 k E2 N 2
比值 k 称为变压器的变比，是一、二次绕组相电动势有效 值之比，等于每相一、二次绕组匝数比。
变压器PPT课件
I0
E1
rm
xm
I0
r1
U1
x1 rm
E1
xm
§2－2 变压器的负载运行
变压器原边接在电源上， 副边接上负载的运行情况，称为负载运行。
i1 E
~
i2
•
E 2
电路、磁路的工作情况：
I1
F1
Fm
E1
原边的电势平衡
I2
F2
E2 副边的电势平衡
§2－2 变压器的负载运行 磁势平衡方程式
磁滞损耗（
空载损耗p0
铁耗p
Fe
涡流损耗（
附加损耗（
约占p0的80% ~ 85%） 约占p0的5% ~ 以下） 约占p0的10% ~ 15%）
铜耗pc u
I
2 0
r1
,
约占p0的2%
p0 U1I Fe U1 (I 0 sin m) U1I 0 cos(90 m )
U1I 0 cos0
折算法:把二次绕组的匝数用一个假想的绕组替代,这个假想 绕组的磁势和消耗功率与原来绕组一样,从而对一次侧绕组 的影响不变.这种保持磁势不变而假想改变它的匝数与电流 的方法，称折算法。
参数折算的原则是等效。参数在折算前后必须保持作用的
磁势相等，传递能量（包括有功和无功）相等,一次侧所有
参数不变。 根据需要,同样可把一次
§2－1 变压器空载运行空载电流(忽略空载损耗)
空载运行时， 原边绕组中流过的电流 ，
称为空载电流i0 。
空载电流I 0
建立空载运行时的磁场 I 主要部分 引起铁损耗 I FE
变压器中磁性材料的磁化曲线为非线性， 在一定电 压下， 空载电流大小、波形取决于饱和度。
变压器的基本作用原理与理论分析
e 2 幅值 E 2 m N 2 m 2 fN 2 m
e1 有效值 E 1 E 1 m / 2 2 fN 1 m
e 2 有效值 E 2 E 2 m / 2 2 fN 2 m
E1 N1 k E2 N2
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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
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三、感应电动势、电压变比
1、感应电势
主磁通 m sin t ( m 磁通幅值 )
e1
N1
d dt
N 1 m
cos
t
N 1 m
sin(
t 90 )
e2
N2
d dt
N 2 m
cos
t
N 2 m
sin(
t 90
)
e1幅值 E 1 m N 1 m 2 fN 1 m
精选ppt
➢ 三相芯式变压器的铁心排列法，主要使叠缝相 互交叠，从而减少磁路的磁阻。
精选ppt
变压器铁心柱的横切面
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2、绕组——变压器的电路
➢ 变压器绕组一般为绝缘扁铜线或绝缘圆铜线在 绕线模上绕制而成。
➢ 为便于制造、在电磁力作用下受力均匀以及机 械性能良好，绕组线圈作成圈形。
➢ 按照绕组在铁芯中的排列方法分类，变压器可 分为铁芯式和铁壳式两类 。
➢ 3、额定电流——额定容量除以各绕组的额定电压所计 算出来的线电流值。单位用A或kA。
➢ 电力变压器的额定频率是50Hz
精选ppt
额定值的关系
➢ 单相变压器 ➢ 三相变压器
I1NU S1N N
I1N
SN 3U1N
电机学第五版课件汤蕴璆编著 第2章变压器
变压器
第2.1节 变压器的工作原理和基本结构
1、变压器的工作原理
二次 绕组 一次 绕组
U 2 I 2 E2
U 1 I 1 E1 u1 i1 e1
u2 i2 e2
变压器的主要部件——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。
u1 N1 k u2 N2
e1 N1 k e2 N2
k——匝数比、电压比、变比
F N1i1 N2i2 RmFe 0
i1 N2 1 i2 N1 k
N1 N 2 u1i1 u2 i2 u2i2 N 2 N1
SN 160 10 3 I1N A 2.64 A 3 3U 1N 3 35 10
I 2N
SN 160103 A 230.9A 3 3U 2N 3 0.4 10
15
2-2 变压器的空载运行
变压器的一次绕组接交流电源,二次绕组开路,负载 电流为零(即空载)时的运行,称为空载运行。 一、一次和二次绕组的感应电动势，电压比: 1.物理情况
又： 1 1 I m I I Fe E1 ( ) RFe jX 所以有铁心线圈的并联等效电路。
I m
I Fe
I
RFe
U
E
X
Im
2.激磁电抗与激磁电阻
Xm
U
E
Rm
26
激磁电抗：是表征铁心的磁化性能的一个等效参数;
R Xm X 2 2 RFe X
第2章单相变压器的运行原理
近于90°。因此，变压器空载时的功率因数很低，一般
cosφ0≈0.1~0.2，故应尽量避免空载运行。
第2章 单相变压器的运行原理
【例2-1】 一台三相变压器, SN=31 500 kV·A，U1N=110 kV, U2N=10.5 kV，Y、d 接法，原边绕组每相的电阻r1=1.21Ω， x1=14.45Ω，rm=1439.3 Ω，xm=14 161.3 Ω，试求：
即 Y, d 连接
k U1N 3U 2N
(2-18)
D, y 连接 Y, y连接
k 3U1N U 2N
k U1N U2N
(2-19) (2-20)
第2章 单相变压器的运行原理
2.1.4 空载时的等值电路和相量图 1. 空载时的等值电路 变压器空载运行时，既有电路，又有电和磁的相互联系，如
功功率，用来补偿铁芯中的铁损耗pFe以及极小量绕组的铜损耗
pCu
r1I
2 0
。由于空载电流I0很小，且r1也很小，故空载损耗近似
等于铁损耗，即P0≈pFe。
铁损耗pFe是交变磁通 在铁芯中造成的磁滞损耗和涡流损
耗的总和，它的测定将在2.3.1空载试验一节中进行叙述。
空载损耗一般约占变压器额定容量的0.2%~1%，由于电力变
m 一个角αFe。
第2章 单相变压器的运行原理
(4) 根据式(2-14)，在 E1 上加画与 I0 平行的 I0r1 和与 I0 垂直的 jI0 x1 ，叠加 E1、I0r1 jI0 x1 相量即得 U1 。由于 I0r1和 jI0 x1 很小，为了看清楚，图中有意将其放大了许多倍。
从例2-1
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(一)磁路饱和影响
当Bm＜0.8T， 磁路末饱和状 态、磁化曲线 ＝f(i)呈线 性，导磁率是 常数。
电力变压器类别-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
电力变压器类别-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
漏磁通1只交链初级绕组，称初级侧漏磁 通，它所行经的路径大部分为非磁性物质，磁 阻较大。
②功能不同。主磁通通过互感作用传递功率，漏 磁通不传递功率。
2、感应电势
箭头方向表示正方向
规定电流的正方向与该电流所产生的磁通 正方向符合“右手螺旋”定则，规定磁通 的正方向与其感应电势的正方向符合“右 手螺旋”定则。
❖ 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
电力变压器类别-冷却方式
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
电力变压器类别-相数
磁通-感应电动势的关系公式推导
主磁通 m sin t
m 磁通幅值e1源自 N1d dtN1 m
cos t
N1 m
sin(t
90)
e2
N2
d dt
N 2 m
cos t
N 2 m
sin(t
90)
e1幅值E1m N1m 2 fN1m
e2幅值E2m N2m 2 fN2m
e1有效值E1 E1m / 2 2 fN1m 4.44 fN1m
1、电磁物理现象
方向规定问题
空载电流i0，i1＝i0，全部用以激磁——激磁电流im，i0＝im 激磁电流产生激磁磁势imN1，建立交变磁场
磁通分为两部分
主磁通Φ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。是变压器传 递能量的主要媒介
原边绕组漏磁通Ф1σ，仅与原边绕组匝链，
额定频率——电力变压器的是50Hz
有功功率, W
def
P UI cos
无功功率, var
def
Q UI sin
视在功率, VA
def
S UI
变压器的额定值
额定电压——由制造厂所规定的变压器在空载 时额定分接头上的电压保证值。单位为V或kV。 当变压器初级侧在额定分接头处接有额定电压 U1N，次级侧空载电压即为次级侧额定电压U2N。 对三相变压器，铭牌上的额定电压指线电压
当 按正弦变 化，i亦按正 弦变化。
磁路饱和影响
如Bm＞0.8T，磁路开始饱和，＝f(i)呈 非线性，随i增大导磁率逐渐变小。磁通 为正弦波，i为尖顶波，尖顶的大小取 决于饱和程度。
e2有效值E2 E2m / 2 2 fN2m 4.44 fN2m
3、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
4、激磁电流的三个分量
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
单相变压器 三相变压器
电力变压器的基本结构
铁芯 带有绝缘的绕组 变压器油 油箱 绝缘套管
绝缘套管
绝缘套管由中心导电杆与瓷套组成。导电杆穿过 变压器油箱、在油箱内的一端与线圈的端点联接， 在外面的一端与外线路联接。
在瓷套和导电杆间留有一道充油层——充油套管 当电压等级更高时，在瓷套内腔中常环绕着导电
额定电流——额定容量除以各绕组的额定电压 所计算出来的线电流值。单位用A或kA。
额定值的关系
单相变压器
I1N
SN U1N
I2N
SN U2N
返回
三相变压器
I1N
SN 3U1N
I1N
SN 3U1N
I 2N
SN 3U 2N
I2N
SN 3U 2N
二、空载运行
空载指一侧绕组接到电源（初级 1）， 另一侧绕组（次级 2）开路。
变压器的基本作用原理与 理论分析
1 变压器的类别和结构 2 变压器的空载运行 3 变压器的负载运行 4 标幺值 5 参数的测定
一、变压器的类别和结构
变压器的主要类别
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，大型电解电镀、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。
通过变压器油或空气形成闭路，磁阻大，不传递 功率
变压器铁心由高导磁材料硅钢片制成（导磁系 数μr>10000)，大部分磁通都在铁心中流动，主磁 通约占总磁通的99％强，漏磁通占总磁通的1％弱。
进一步说明磁场的磁通
分为主磁通和漏磁通两部分 ①磁路不同，因而磁阻不同。
主磁通同时交链初级、次级绕组，又称为 互磁通，路径为沿铁芯而闭合的磁路，磁阻较 小。
杆包上几层绝缘纸简，在每个绝缘纸简上贴附有 一层铝箔，则沿着套管的径向距离，绝缘层和铝 箔层构成串联电容器，使资套与导电杆间的电场 分布均匀 套管外形常做成伞形，电压愈高、级数愈多。
返回
变压器的额定值
额定容量SN——制造厂所规定的在额定 条件下使用时输出能力的保证值。单位 为VA或kVA。对三相变压器指三相的总 容量。
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。
配电变压器
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。