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一次绕组
二次绕组
接交流电源
接负载
闭合铁芯
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2、工作原理
当原边绕组接到交流电源时，绕组中便有交流电流流过，并在铁心中产生与外加电压频率相同的磁通(主磁通)，这个交变磁通同时交链着原边绕组和副边绕组。并且在一、二次绕组中分别产生感应电动势。
铁心
+
u1
–
一次绕组
i1
+–e2e+–2u+–2 Z N2
u1 i1 ( i1N1)
1
dΦ 有载时，铁心中

e1 N1 dt
主磁通是由一
次、二次绕组磁
e2

N2
dΦ dt
通势共同产生的合成磁通。
eσ1

Lσ1
di1 dt
i2 ( i2N2)
2
eσ2
Lσ2
di2 dt
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4. 电压变换（设加正弦交流电压）
(1) 一次、二次侧主磁通感应电动势
主磁通按正弦规律变化，设为 msi nt,则
e1N 1d d tN 1d dt(m sin t)
N 1m co ts E 1m si( nt90 )
有效值:
E1 E12m
2fN1m
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功率损耗
交流铁心线圈的功率损耗主要有铜损和铁损两种。
1. 铜损(Pcu)
i
在交流铁心线圈中, 线圈电阻R +
上的功率损耗称铜损，用Pcu 表示。 Pcu = RI2
u –

式中：R是线圈的电阻；I 是线圈中电流的有效值。
2. 铁损(PFe) 在交流铁心线圈中，处于交变磁通下的铁心内
e2
由于漏磁通不经过
N2 dt
铁心线圈
铁心，所是一个非
以励磁电线性电感
空载时，铁心中主
磁通是由
一次绕组磁通势产生的。
流与漏磁
元件，所章目录上一页下一页返回退出
(2) 带负载运行情况
i1

一次侧接交流电源， +
二次侧接负载。
u
–
1
e+–σe
– 11+
2 1
N1
i2
发电厂 10.5kV
输电线 220kV
变电站 10kV
升压
降压
降压
…
实验室
380 / 220V
降压
仪器 36V
降压
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二、变压器的分类
变压器的种类很多，可按其用途、相数、结构、调压方式、冷却方式等不同来进行分类。
按用途分类：电力变压器（升压、降压）、仪用变压器（电压互感器、电流互感器）、整流变压器；按相数分类：单相变压器和三相变压器；按线圈数分类：双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器；按铁心结构分类：心式变压器和壳式变压器；按调压方式分类：无载调压变压器、有载调压变压器；
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(2)涡流损耗（Pe）

涡流：交变磁通在铁心内产生
感应电动势和电流，称为涡流。涡
流在垂直于磁通的平面内环流。
涡流损耗: 由涡流所产生的功率损耗。涡流损耗转化为热能，引起铁心发热。减少涡流损耗措施：
提高铁心的电阻率（通常由于
硅钢片）。铁心用彼此绝缘的钢片叠成，把涡流限制在较小的截面内。
Φ
N1
变压器原理图
i2
+
u 2 Z
– N2 二次
绕组
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其感应电动势大小可分别表示为：
e1

N1
d
dt
e2

N2
d
dt
式中 N 2、N 2 —— 一、二次绕组的匝数;
d ——磁通变化率。 dt
一次、二次绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合。
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• 由分析显而易见，变压器能够改变电压等级的条件是：（1）由铁芯闭合同时交链于一、二次绕组的磁通必须交变；（2）一、二次绕组的匝数应不相等。
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四、变压器的结构
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图9-3 油浸式电力变压器结构图 1-绕组；2-铁芯；3-油箱；4-分接开关；5-低压套管； 6-高压套管；7-气体继电器；8-安全气道；9-油位计； 10-储油柜；11-呼吸器；12-铭牌；13-信号式温度计； 14-放油阀门
的功率损耗称铁损，用PFe 表示。铁损由磁滞和涡流产生。
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（1）磁滞损耗（Ph）磁滞性：磁性材料中磁感应强度B的变化总是滞后于
外磁场变化H（磁场强度）的性质。由磁滞所产生的能量损耗称为磁滞损耗(Ph ) 。
磁滞损耗转化为热能，引起铁心发热。减少磁滞损耗的措施：变压器和电机中选用硅钢等材料制作铁心，降低磁滞损耗。
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2、绕组：绕组是变压器的电路部分，它由铜或铝绝缘导线绕制而成。
一次绕组（原绕组）：输入电能二次绕组（副绕组）：输出电能它们通常套装在同一个心柱上，一次和二次绕组具有不同的匝数，通过电磁感应作用，一次绕组的电能就可传递到二次绕组，且使一、二次绕组具有不同的电压和电流。其中，两个绕组中，电压较高的我们称为高压绕组，相应的电压较低的称为低压绕组。
5. 电流变换 (一次、二次侧电流关系)
有载运行 Z
I2

U 2 Z
+
不论变压器空载还是有载，一次绕组上的阻
u– 1
i1
–
e1
+
Φ
N1 N2
i2
++
e 2 u 2 |Z|
––
抗压降均可忽略，故有
U 1E 14.4f4m N 1
当U1、 f 不变，则 m 基本不变，近于常数。
即：铁心中主磁通的最大值m在变压器空载和
电力变压器
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一、变压器概述
变压器是一种常见的电气设备，在电力系统和电子线路中应用广泛。它是一种静止的电气设备，利用电磁感应原理将一种电压、电流的交流电能转换成同频率的另一种电压、电流的电能。换句话说，变压器就是实现电能在不同等级之间进行转换。
在能量传输过程中，当输送功率P =UI cos 及负载功率因数cos 一定时：
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• 为了绝缘布置方便，通常低压绕组装得靠近铁芯，高压绕组则套在低压绕组的外面，低压绕组与高压绕组之间，以及低压绕组与铁芯之间都留有一定的绝缘间隙和散热油道，并用绝缘纸筒隔开，使绕组有效地散热。
• 从高、低压绕组的相对位置来看，变压器的绕组又可分为同心式、交迭式。由于同心式绕组结构简单，制造方便，所以，国产的均采用这种结构，交迭式主要用于特种变压器中。
变压器空载时: I 2 0 ,U 2 U 2 0 E 2 4 .4f4 m N 2
式中U20为变压器空载电压。
故有
U1 E1 N1 K U20 E2 N2
K为变比（匝比）
结论：一次、二次侧电压与匝数成正比。
改变匝数比，就能改变输出电压。章目录上一页下一页返回退出
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• 3.呼吸器作用：内装硅胶的干燥器，与油枕连通，为了
使潮气不能进入油枕使油劣化。
• 硅胶对空气中水份具有很强的吸附作用，干燥状态状态为兰色，吸潮饱和后变为粉红色。吸潮的硅胶可以再生。
• 4.冷却器作用：加强散热。
• 装配在变压器油箱壁上，对于强迫油循环风冷变压器，电动泵从油箱顶部抽出热油送入散热器管簇中，这些管簇的外表受到来自风扇的冷空气吹拂，使热量散失到空气中去，经过冷却后的油从变压器油箱底部重新回到变压器油箱内。
2
E 14.4f4m N 1
同理： e2E 2m si( n t9)0
E 24.4f4 m N 2
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(2) 一次、二次侧电压变压器一次侧等效电路如图
根据KVL：
U 1 R R1 1II1 1 E jX σ11 I1E 1E 1
3. 电磁关系（1）空载运行情况
i0

一二次次侧侧接开交路流。电源，u+– 1
e+–σe
– 1+
1
1
N1
i2 0
++
–e 2
u 20
–
N2
u1
漏磁通主要经过空气或其他非导磁性物质而闭合。
磁动势
i0 ( i0N1)

dΦ e1 N1 dt
dΦ
1
eσ1

Lσ1
di0 dt
P = I²r 电能损耗小
U I
I S 节省金属材料（经济）
所以远距离输电采用高电压是最为经济的。
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•发电机的输出电压一般有3.15kV、6.3kV、10.5 kV、 15.75 kV、18 kV、20 kV等几种，因此必须用升压变压器将电压升高才能实现远距离经济输送。电力工业中常采用高压输电低压配电，实现节能并保证用电安全。目前，我国交流输电的电压最高已达750kV。
有载时基本是恒定的。
空载：i0N1m 有载：i1N 1i2N2 m
章目录上一页下一页返i0N1
有载磁势
或：i1N1i0N1i2N2
空载磁势
一般情况下：I0 (2~3)%I1N 很小可忽略。
所以 i1N 1i2N 2 或 I1N1I2N2
I1 R 1
+ ––
U 1
E 1 E 1
– ++
式中 R1 为一次侧绕组的电阻;
X1=L1 为一次侧绕组的感抗(漏磁感抗，由漏
磁产生)。
由于电阻 R1 和感抗 X1 (或漏磁通)较小,其两端的电压也较小,与主磁电动势 E1比较可忽略不计，
则 U 1 E 1 U 1 E 1 4 .4f4 m N 1
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2.变压器的效率()
变压器的损耗包括两部分：铜损 (PCu) ：绕组导线电阻的损耗。与负载大小（正比于电流平方）有关。
磁滞损耗铁损(PFe )：
涡流损耗
输出功率
变压器的效率为
输入功率
P P12 P2ΔPP C2uΔPFe
一般 95% ,负载为额定负载的(50~75)%时,最大。
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变压器的结构
铁心
+
i1
Φ
u1
一– 次 N1
绕组
i2
+
u 2 Z
– N2 二次
绕组
变压器结构示意图
一次绕组绕组：二次绕组
变压器的电路
由高导磁硅钢片叠成
铁厚0.35mm 或 0.5mm 心变压器的磁路
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变压器的结构
铁心和绕组是变压器中最主要的部件，他们构成了变压器的器身。 1、铁心：构成了变压器的磁路，同时又是套装绕组的骨架。铁心由铁心柱和铁轭两部分构成。铁心柱上套绕组，铁轭将铁心柱连接起来形成闭合磁路。铁心材料：为了提高磁路的导磁性能，减少铁心中的磁滞、涡流损耗，铁心一般用高磁导率的磁性材料——硅钢片叠成。其厚度为0.35～0.5mm，两面涂以厚0.02～0.23mm的漆膜，使片与片之间绝缘。
所以 I1N 1I2N 2
I1 N2 1 I2 N1 K
结论：一次、二次侧电流与匝数成反比。
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• 一般情况下，由于 N2 N1 ，所以e2 e1 ，如果忽略一、二次绕组本身的阻抗压降这个次要因素时，e1 u1，e2 u2。则 u2 u1 。这就实现了改变电压等级的目的。若二次绕组接上负载，就有电流流过，变压器就向负载输出电能，从而实现了不同电压等级的电能传递。
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对二次侧，根据KVL：
E 2 R R2 2II2 2 E jX σ22 I2U 2U 2
式中 R2 为二次绕组的电阻;
i1
u+– 1e+–σe+–11

X2=L2 为二次绕组的感抗；N
U 2 为二次绕组的端电压。
1
i2 +–ee+–22u+–2 N2
按冷却介质和冷却方式分类：油浸式变压器和干式变压器等；
按容量大小分类：小型变压器、中型变压器、大型变压器和特大型变压器。
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三、变压器的工作原理
1、变压器的原理模型接交流电源的绕组称为原绕
组或称一次绕组，该侧是通入交流电流侧，即吸收电能侧，输入电能侧,也称一次侧。接负载的绕组称为副绕组或称二次绕组，该侧是接负载侧，即输出电能侧，也称二次侧。
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• 三、油箱及其他附件 • 1.油箱
变压器油的作用：加强变压器内部绝缘强度和散热作用。 • 要求：用质量好的钢板焊接而成，能承受一定压力。 • 形式：大型变压器油箱均采用了钟罩式结构；小型变压器采用吊器身式。 • 2.储油柜
作用：减少油与外界空气的接触面积，减小变压器受潮和氧化的概率。 • 在大型电力变压器的储油柜内还安放一个特殊的空气胶囊，它通过呼吸器与外界相通，空气胶囊阻止了储油柜中变压器油与外界空气接触。