第3章 变压器 单相变压器的空载运行

第四章变压器13.1变压器的基本工作原理和结构3.2单相变压器的空载运行3.3单相变压器的负载运行3.4变压器的参数测定变压器是一种静止电器,它通过线圈间的电磁感应,将一种电压等级的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的交流电能.第四章变压器23.1变压器的基本工作原理和结构3.1.1基本工作原理和分类一、基本工作原理变压器的主要部件是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。1u1e2e2u1i2i1U2U1u2uLZdtdNedtdNe2211只要一、二次绕组的匝数不同，就能达到改变压的目的。第四章变压器3KNNIIUUIUIUKNNEEUUdtdNeudtdNeu2112212211212121222111第四章变压器4•方向规定：•同一支路内，电压u1与电流i1正方向同方向•磁通正方向与电流正方向符合右手螺旋定则•e的正方向与电流正方向一致第四章变压器53.1变压器的基本工作原理和结构3.1.1基本工作原理和分类二、分类按用途分：电力变压器和特种变压器。按绕组数目分：单绕组（自耦）变压器、双绕组变压器、三绕组变压器和多绕组变压器。按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压器。按铁心结构分：心式变压器和壳式变压器。按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变压器和充气式变压器。第四章变压器63.1变压器的基本工作原理和结构3.1.2基本结构一、铁心变压器的主磁路，为了提高导磁性能和减少铁损，用0.35mm厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成。变压器的电路，一般用绝缘铜线或铝线绕制而成。高压绕组与低压绕组，同心地套在铁心柱上。饼式，高压绕组与低压绕组交叠地放置二、绕组同心式绕组交叠式绕组第四章变压器73.1变压器的基本工作原理和结构3.1.2基本结构油浸式变压器的器身浸在变压器油的油箱中。油是冷却介质，又是绝缘介质。油箱侧壁有冷却用的管子（散热器或冷却器）。将线圈的高、低压引线引到箱外，是引线对地的绝缘，担负着固定的作用。三、油箱四、绝缘套管第四章变压器8壳式变压器第四章变压器9心式变压器第四章变压器10油浸自冷第四章变压器11油浸风冷第四章变压器12强迫油循环冷第四章变压器133.1变压器的基本工作原理和结构3.1.3型号与额定值二、额定值三者关系：NNNNNNNNNNIUIUS:IUIUS:2211221133三相单相)kV(UUNN21和额定电压指长期运行时所能承受的工作电压..,U21N电压对三相变压器指的是线的开路电压是指二次侧电压是指加在一次侧的额定NU)kVA(SN额定容量指铭牌规定的额定使用条件下所能输出的视在功率)A(IINN21和额定电流指在额定容量下，允许长期通过的额定电流。在三相变压器中指的是线电流第四章变压器143.2单相变压器的空载运行3.2.1电磁关系一、空载运行时的物理情况第四章变压器153.2单相变压器的空载运行3.2.1电磁关系一、空载运行时的物理情况1U1E1E20U0I)(2I11U2U1u2u02E10RI1U0I100NIF1E011E2EAX第四章变压器16一二次绕组的电动势平衡方程式dtdNeudtdNdtdNrieeriumm22201111011101)()(第四章变压器173.2单相变压器的空载运行3.2.1电磁关系1、感应电动势分析tmsin0设)90sin()90sin(2)cos(01011011tEtfNtNdtdNemmmmmmmfNfNNEE1111144.42222mmfNjEfNjE221144.444.411111,eueri很小，第四章变压器183.2单相变压器的空载运行3.2.1电磁关系2、漏磁通感应的电动势——漏电动势漏电动势也可以用漏电抗压降来表示，即11144.4fNjE11144.4fNE111xIjILjEmmmIE11第四章变压器193.2单相变压器的空载运行3.2.2空载电流和空载损耗一、空载电流1、作用与组成2、性质和大小性质：由于空载电流的无功分量远大于有功分量，所以空载电流主要是感性无功性质——也称励磁电流；空载电流包含两个分量，一个是励磁分量，作用是建立磁场，产生主磁通——无功分量；另一个是铁损耗分量，作用是供变压器铁心损耗——有功分量。0IIFeI大小：FemIIII22011UpEpIFeFeFe第四章变压器203.2单相变压器的空载运行3.2.2空载电流和空载损耗二、空载损耗对于已制成变压器，铁损与磁通密度幅值的平方成正比，与电流频率的1.3次方成正比，即空载损耗约占额定容量的0.2%~1%，而且随变压器容量的增大而下降。变压器空载时，一次侧从电源吸收少量的功率，用来供给铁损和绕组铜损。由于和均很小，所以，即空载损耗近似等于铁损。0PFePP00I1RFeP120RI3.12fBPmFe第四章变压器213.2单相变压器的空载运行3.2.3空载时的电动势方程、等效电路和相量图一、电动势平衡方程和变比1、电动势平衡平衡方程（1）一次侧电动势平衡方程mmmmIZExIjrIErIEEU111111111mfNEU11144.4忽略很小的漏阻抗压降，并写成有效值形式，有1111444444fN.UfN.Em则可见，影响主磁通大小的因素有电源电压、电源频率和一次侧线圈匝数。m1U1f1N第四章变压器223.2单相变压器的空载运行3.2.3空载时的电动势方程、等效电路和相量图一、电动势平衡方程和变比1、电动势平衡平衡方程（2）二次侧电动势平衡方程220EU2、变比定义NNUUUUNNEEk212012121第四章变压器23二、空载时的等效电路和相量图mmmmmZIjxrIE)(1FemIIII220mmIEZ1mFemIpr222mmmrZx第四章变压器24122ExrrImmmFe122ExrxImmm第四章变压器25一次侧的电动势平衡方程为mmmmmIjxrIjxrZIEU)()(11111mmmmIZExIjrIErIEEU111111111mmmmmZIjxrIE)(11Emxmr1r1x1U0I第四章变压器26•作业•3-1，3-2，3-9•，