1、1 第 六 章 变压器 6.1变压器的用途、分类和基本结构 6.2变压器的空载运行、变压器的负载运行 6.3变压器的外特性、损耗和效率 6.4变压器的等效电路、理想变压器 2 6.1变压器的用途、分类和基本结构 6.1.1 变压器的基本概念 6.1.2 变压器的用途 6.1.3 变压器的分类 6.1.4 变压器的基本机构 3 6.1.1 变压器的基本 概念 变压器 是一种静止的 电磁装置 ，它利用 电感应原理 ，从一个电路向另一个传递能量或传输信号的一种电气装置。 常用来将一种 交流电压的电能 转换为同频率的另一种交流电压的电能。 4 6.1.2 变压器的 用途 电力系统中实现电能的远距离高效
2、输送、合理配电、安全用电。如：电力变压器、配电变压器。 供给 特殊电源 用的专用变压器。如：炼钢炉供电 的电炉变压器、大型电解电镀、直流电力机车供电的整流变压器， 测量用的仪用变压器。 控制系统实现信号的传输 控制变压器，直到仅传输信号的非常小的无线电变压器。 5 6.1.3 变压器的 分类 按功能分：压互感器、电流互感器） 、控制变压器及无线电变压器 按使用绕组数目 ：双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器。 按铁心结构： 芯式变压器、壳式变压器。 按冷却方式： 干式变压器、油浸式变压器。 按调压方式： 无载调压变压器、有载调压变压器。 变压器 电源变压器 电力变压器 环形变压器 接触调压
3、器 控制变压器 三相干式变压器 7 6.1.4 变压器的基本 机构 由铁心、绕组及附件组成。 （一）铁心 1、作用： 构成变压器的 磁路系统 ，且固定绕组。 2、构成： 由 0.27 0.35mm厚 的冷轧 硅钢片 叠成 ,每片硅钢片的两面涂绝缘漆膜，且冲压成一定形状。 铁心分铁心柱、铁轭两部分 3、装叠工艺： 采用交叠式，主要使叠缝相互交叠，以减少接逢间隙，从而减少磁路的磁阻。 三相芯式变压器 示意图 绕组 上铁轭 铁芯柱 下铁轭 （二）绕组 1、 作用： 构成变压器的电路系统 。 2、 构成： 绝缘铜线或铝线在绕线模上绕制而成。3、 结构形式： 同心式、交叠式。 谢谢！ 11 6.2变压器
4、的空载运行、变压器的负载运行 6.2.1 变压器的空载运行 6.2.2 变压器的负载运行 12 6.2.1 变压器的 空载运行 空载运行 时变压器 实际上就是一个含铁心的电感器线圈，即非线性电抗器 。 从能量传递看作为电源的负载，空载运行时变压器： （ 1）一方面从电源吸收无功功率，在铁心中建立磁场，产生主磁通。 （ 2）另一方面从电源吸收有功功率，供铁心损耗（磁滞、涡流）、绕组铜损使用。由于是不带负载，所以电源输入少量电功率 p0 13 6.2.1 变压器的 空载运行 一、表示单相变压器空载运行的示意图 二、变压器空载时各物理量产生的电磁关系为： 11 0 0 0 1 21101EU I F
5、 I N EEIR 1、主磁通产生的感应电动势： 设主磁通按正弦规律变化，即 =msint 根据电磁感应定律，一次绕组的感应电势的瞬时值为： 1 1 111( si n )c o s2 si n( 9 0 )mmmdtde N Nd t d tNtf N t 由此可知 ， 一次绕组感应电势 e1滞后主磁通90 ， 且一次绕组感应电势的有效值为 11124.442mmfNE f N1 14.4 4 mE j f N 一次绕组感应电势与主磁通的相量关系为 同理 22224.442mmfNE f N2 24 .4 4 mE j f N *结论： ，在相位上滞后 90 。 1 2 1 2( ) ( )
6、 mE E f N N m 2、漏磁通产生的感应电动势： 一次漏磁通 与一次漏电势 之间的关系，可以用一次绕组的漏电感 L1来处理。一次绕组的感应电势的瞬时值为： 101 1 1d d ie N Ld t d t 1 0 1 0 1E jI L jI X 1E1X1=L1为一次绕组的 漏电抗 ，一次漏电势 可表示为 由于漏磁通所通过的途径是非磁性物质，其磁导率是常数，所以漏磁通的大小与产生此漏磁通的绕组中的电流成正比关系，即 另： 故漏电感 L1为常数， X1=L1亦为常数 10I 211 11 1 0 1 1 100N NL N i Nii 谢谢！ 三、电压平衡方程式、变比 变压器空载运行时
7、，各物理量的正方向通常按下图标注： 根据 KVL定律，一次回路方程为： 1 1 1 0 1u e e i R 1 1 1 0 11 0 1 0 11 0 1U E E I RE jI X I RE I Z 在正弦稳态下， *结论： 影响主磁通大小的因素是：电源电压 U1、 电源频率 f 和一次侧线圈匝数 N1， （ 注意： 与铁芯材质及几何尺寸有关 。 ） 1 1 14 . 4 4 mU E f N 11114 . 4 4 4 . 4 4mEUf N f N 即 由于 且 很小，则 ,1 1 1, EE 01IR11UE 二次回路中，由于 ，无二次漏电势，则二次回路方程为 变压器的变比 ：一次
8、绕组电动势 E1 与二次绕组电动势 E2 之比，即 2 0I 2 0 2UE1122ENkEN又因 E1U1， E2=U20 ，有： 112 2 0EUkEU 若 N1N2，变压器起降压作用；若 N1 IFe 四、空载电流 空载运行时变压器实际上就是一个含铁心的电感器线圈，即非线性电抗器。 从能量传递看作为 电源的负载 ，空载运行时变压器： （ 1）一方面从电源吸收无功功率，在铁心中建立磁场，产生主磁通。 （ 2）另一方面从电源吸收有功功率，供铁心损耗（磁滞、涡流）、绕组铜损使用。由于是不带负载，所以电源输入少量电功率 p0 空载电流成分： 空载电流可认为是励磁电流，用 Im表示。 Im 中含有有功分量 IFe(损耗电流）和用以建立磁场的无功 Iu 分量 (磁化电流） ， Iu IFe 1）空载电流的波形 Im IFe Iu E1 磁通量 与电流 Im的关系 励磁电流有功无功分量的相量图 磁滞作用与涡流现象 使 (t)=fi(t)的关系复杂化 im=iu+iFe 2）激磁电流 产生主磁通所需要的电流 0 FeI I I 3）激磁阻抗 由于主磁路是由铁磁材料构成，且主磁通会引起铁耗，所以，主磁通与一次电势之间的关系，除用励磁电感 Lm以外，还应用励磁电阻 Rm来处理， Xm=Lm为励磁电抗。
