电机学chap2.

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1、第一篇 变压器第二章 变压器的基本作用原理与理论分析本章的主要内容：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6、变压器的运行性能电力变压器v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。v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只有高电压能将电能输送到远方。 配电变压器配电变压器第一节 电力变压

2、器的基本结构和额定值一、变压器的主要类别一、变压器的主要类别变压器的主要分类：v一种静止的电机静止的电机v将一种电压的电能转换为另一种电压的电能一种电压的电能转换为另一种电压的电能。v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。v按电压分类：升压变压器、降压变压器；v按相数分类：单相变压器、三相变压器；v按绕组数分类：双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器；v按铁心结构分类：心式变压器和组式变压器；v按调压方式分类：无载调压变压器、有载调压变压器；v按冷却介质和冷却方式分类：油浸式变压

3、器和干式变压器等；v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。二、电力变压器的基本结构（主要结构部件）v铁芯铁芯 铁芯铁芯v带有绝缘的绕组绕组 绕组绕组v变压器油变压器油 油油v油箱油箱 油箱油箱v绝缘套管绝缘套管 套管（一)、铁芯变压器的磁路v电力变压器的铁心是由0.35mm厚的冷轧硅钢片叠成。减少涡流损耗，提高导磁系数。铁心柱铁轭铁芯的交叠装配v单相变压器铁心叠法，偶数层刚好压着奇数层的接缝，从而减少了磁路和磁阻，使磁路便于流通 接逢处气隙小v可以避免涡流在钢片之间流通v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 (二)绕组变压器的电路v变压

4、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。v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。v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 v基本型式：同芯式，交叠式同芯式，交叠式 单相芯式变压器铁心及绕组：v绕组同芯同芯套装在变压器铁心柱上，低压绕组在内层，高压绕组套装在低压绕组外层，以便于绝缘。 铁壳式变压器铁壳式变压器 v变压器的铁芯柱在中间，铁轭在两旁环绕，且把绕组包围起来 v结构比较坚固、制造工艺复杂，高压绕组与铁芯柱的距离较近，绝缘也比较困难 v通常应用于电压很低而电流很大的特殊场合，例如，电炉用变压器。这时巨大的电流流过绕组将使

5、绕组上受到巨大的电磁力，铁壳式结构可以加强对绕组的机械支撑，使能承受较大的电磁力。 (三)变压器油冷却、绝缘变压器油起两个作用：v绝缘：绕组与绕组、绕组与铁心及油箱之间v散热: (内部油泵强迫油循环，外部用变压器风扇吹风或用自来水冲淋变压器油箱)v(四)油箱主油箱：机械支撑、冷却散热油箱形式：平滑油箱 50kVA波形油箱管形油箱 200kVA散热器油箱25006300kVA(四)油箱主油箱：机械支撑、冷却散热 保护作用：1、当变压器出现故障时，产生的热量使变压器油汽化，气体继电器动作，发出报警信号或切断电源。2、如果事故严重，变压器油大量汽化，油气冲破安全气道管口的密封玻璃，冲出变压器油箱，避

6、免油箱爆裂。返回3、变压器运行时产生热量，使变压器油膨胀，储油柜中变压器油上升，温度低时下降。储油柜使变压器油与空气接触面较少， 减缓了变压器油的氧化过程及吸收空气中的水分的速度。呼吸呼吸(五)绝缘套管 v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。)v在瓷套和导电杆间留有一道充油层充油套管v套管外形常做成伞形，电压愈高、级数愈多电压愈高、级数愈多。返回三、变压器的额定值 v额定容量SN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三相变压器指三相的总容量量。v额定电压变压器在空载时额定分接

7、头上的电压在空载时额定分接头上的电压保证值保证值。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。）注：对三相变压器，铭牌上的额定电压指线电压铭牌上的额定电压指线电压v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。 v电力变压器的额定频率是50Hz 额定值的关系v单相变压器v三相变压器NNNNNNUSIUSI2211NNNNNNUSIUSI221133返回变压器电路理论及其运行特性版权所有， 2000 Southeast University Electrical Engineering Departmen

8、t .以单相双绕组电力变压器为例，分析其基本原理，导出基本方程式、等效电路和相量图。在此基础上分析其稳态特性。第二节 变压器空载运行空载运行：空载空载指一侧绕组接到电源（指一侧绕组接到电源（初级初级 1），另一），另一侧绕组（侧绕组（次级次级 2）开路）开路。1 电磁物理现象2 励磁电流 4 电路方程 等效电路 相量图3 励磁特性的电路模型一、电磁物理现象空载电流i0，i1i0。全部用以励磁全部用以励磁励磁电流励磁电流im，i0im励磁电流产生励磁磁势imN1，建立交变磁场磁场的磁通磁场的磁通v 与 1 都是交变磁通交变磁通v在绕组中感应交变电势交变电势 磁场的磁通：磁场的磁通：分为主磁通和漏

9、磁通两部分分为主磁通和漏磁通两部分磁路不同，因而磁阻不同磁路不同，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。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。功能不同功能不同。主磁通通过互感作用传递功率主磁通通过互感作用传递功率，漏磁通不传递功率。二、正方向的规定v箭头方向表示正方向箭头方向表示正方向v规定电流的正方向与该电流所产生的磁通正方向符规定电流的正方向与该电流所产生的磁通正方向符合合“右手螺旋右手螺旋”定则，规定磁通的正方向与其感应定则，规定磁通的正方向与其感应电势的正方向符合电势的正方向符合

10、“右手螺旋右手螺旋”定则。定则。v电流正方向与电势正方向一致电流正方向与电势正方向一致。v方向规定：电压u1与电流i0同方向，磁通正方向与电流正方向符合右手螺旋定则，e的正方向与电流同方向。这样e1=N1d/dt成立。v例如正在增加，d/dt为正，e1 N1d/dt0为负，若外电路能使e1产生电流，其电流方向必与i0正方向相反，该电流产生磁通，与方向相反，起阻止增加的作用，即符合楞次定律。三、感应电势，电压变比mmmmmmmmmmmmmmmmfNEEefNEEefNNEefNNEetNtNdtdNetNtNdtdNet22221111222211112222111122/22/22)90sin

11、(cos)90sin(cossin有效值有效值幅值幅值磁通幅值主磁通图2-8v变比变比初级电压初级电压与与次级次级空载时空载时端点电压端点电压之比之比。v电压变比电压变比k 决定于初级、次级绕组匝数比。v略去电阻压降和漏磁电势 2、电压变比四、励磁电流的三个分量v忽略电阻压降和漏磁电势，则U1U1E1E14.44fN4.44fN1 1 m m。mU1即：当外施电压U1为定值，主磁通m也为一定值v问题：一台结构已定的变压器当外施电压为已知，一台结构已定的变压器当外施电压为已知，需要电源提供多大的励磁电流呢需要电源提供多大的励磁电流呢? ?励磁电流包括哪励磁电流包括哪些成分呢些成分呢? ?v答：答