A
I 0

0 I 2
E 1
a
U 1
X
E 1
U 1
1
E 2
U 20
x
I 0
I N F 0 0 1

1
E 1
E 2
E 1
R I 0 1
I 0

0 I 2
U 1
E 1
E 1
1
E 2
第一篇 变 压 器
第二章 变压器的基本作用原理与理论分析
第二章 变压器变压器的基本作用原理与理论分析
2.1 变压器的基本结构和额定值 2.2 变压器的空载运行 2.3 变压器的负载运行 2.4 标么值 2.5 参数测定 2.6 变压器的运行特性
第一节电力变压器的基本结构和额定值
变压器的分类
按用途分：电力变压器、调压器、仪用互感器、电子变
可见:当主磁通按正弦规律变化时，所产生的一次侧感应电 动势也按正弦规律变化，时间相位上滞后主磁通90o。 同理，二次侧感应电动势也有同样的结论。 则:
e2 N 2 d dt
0
2 fN 2
m
sin( t 90 0 ) E 2 m sin( t 90 0 )
有效值: E 2 4 . 44 fN 2 m 相量:

I

---- 滞后 E 1 90°(无功)


E1
I Fe
I0
m
I
Φ0
五、励磁特性的电路模型
A
I 0

0 I 2
E 1
1
+
U 1
X -
+
-
+
E 1
E 2
+
a
U 20
x
U 1
I0 Im I Fe I
g (E ) I Fe m 1 jb (E ) I
ie
﹑

也是一有功分量
结论：励磁电流的组成
1) 励磁电流实际包含

i
ih
﹑
ie
2)同相位合并:
I Fe I h I e 称铁耗电流分量
3）当考虑铁耗电流分量时，励磁电流不再与 主磁通同相,而是超前一个磁滞角αm (铁耗角)


I0 Im I Fe I
励磁电流为： I Fe ---- 与 E 1 同相位 (有功）

m 1




五、励磁特性的电路模型
强调：rm 并非实质电阻、 是 为计算铁耗引进的 模拟电阻。 由于磁化曲线呈非线性， 参 数 Zm 随电压而变化，不是常 数。但变压器正常运行时，外 施电压等于或近似等于额定 电压，且变动范围不大,可把 Zm 看成常数。
U 1
即有：
E1 I 0 Zm I 0 (rm jxm )
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．
㈡、绕组
1、铁芯式:
（1）、每个铁芯柱上都套有 高压绕组和低压绕组。为了绝 缘方便,低压在内，高压在外 （2）、电力系统的各种变压 器都用铁芯式变压器
-

0 I 2
E 1
-
a
U 1
X


+
E 1

1
+
E 2
-
U 20
x
+
U 1 I 0 r1 E1 E1 I 0 r1 E1 j I 0 x1 U 20 E 2 E1 I m (rm jxm ) I 0 I m I Fe I
j 4 .44 fN m E 2 2
⒉ E1﹑E2在时间相位上滞后于磁通Φ0 900， 其波形图和相量图如图2—8所示
1
图2-8
⒊ 变压器的变比： 在变压器中，原、副绕组的感应电动势E1 和 E2之比称为变压器的变比，用 k 表示，即：
k
E E
1 2
4 . 44 4 . 44
1、铁芯式:
扁铜线与成形绕组
三相芯式变压器
2﹑铁壳式
（1）、铁芯柱在中间，铁轭在两旁环绕，且把绕组包围起 来.高压绕组和低压绕组沿着铁芯柱的高度交错地排列着。 (2)、常应用于电压较低而电流很大的持殊场合. 例如电炉用变压器。
单相壳式变压器
铁壳式变压器
(三)变压器油
电力变压器的铁芯和绕组都需浸在变压器油中. 变压器油的作用是双重的:① 增强绝缘.②传递热量散热
(四)油箱
油浸式变压器的器身浸在变压器油的油箱中。油箱侧 壁有冷却用的管子（散热器或冷却器）。
(五)绝缘套管
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。
一、电力变压器的基本结构
一、电力变压器的基本结构
一、电力变压器的基本结构
一、电力变压器的基本结构
一、电力变压器的基本结构

第三节 变压器的负载运行
变压器一次侧接在额定电压的 交流电源上，二次接上负载的 运行状态，称为负载运行。
U 1
I 0
E 1
1

I 2
E 2
E 1
ZL U 2
一、 负载运行时的电磁物理现象
1
U 1 U 2
1、主磁通感应的电动势 则:
e1 N 1
--设 0 m sin t
d 0 2 fN 1 m sin( t 90 0 ) E1m sin( t 90 0 ) dt
有效值: E 1 4 . 44 fN 1 m 相量:
j 4 .44 fN m E 1 1
1、电力变压器
干式
油浸式
2、调压器
一、 电力变压器的基本结构 主要组成：铁芯、绕组、变压器油、油箱、绝缘套管
铁芯 铁芯
绕组 单相壳式变压器
绕组 三相芯式变压器
㈠、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。
交叠装配
铁轭
铁芯柱
三相变压器 单相变压器
U 20
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 漏磁通Ф1σ，仅与原边绕组匝链，通过变压器油或空气形 成闭合磁路，磁阻大，不传递功率
二、正方向的规定
A +
I 0
-

0 I 2
E 1
-
a
U 1
Φm取决于U1的大小
即:
N I NI N1 I 1 2 2 1 m
N I 2 I ( ) I I ( 2 ) I I 用电流形式表示 I 1 m 2 m m 1L N1 k N2 I1L ( )I2 N1 负载分量 ,用来抵消二次磁动势的作用。 N I NI


图2-10
(二)磁滞现象对励磁电流的影响 交流磁场作用下，受磁滞影响。其励磁电流是 不对称尖顶波。
其一为: 纯磁化电流分量 i ， 对称的尖顶波 建立磁场,无功分量 另一为: 磁滞电流分量

ih
.
ih与 E 1 同相位, 是有功分量电流
(三)涡流对励磁电流的影响
交变磁通在铁芯中产生涡流及涡流损耗。 涡流损耗的电流分量
1 1L 2 2
1. 磁势平衡
I1
F 1
I2
F2
Fm m
E1
原边的电势平衡 副边的电势平衡
E2
N I N F I N I 1 1 2 2 m m 1
Im激磁电流分量， 固定不变
N2 I I 负载分量随负载不同而变化。 I1 I m (I 2 ) I m 1L L N1
大型电力变压器
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 I1 N 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
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
用漏感应电势来表示，即：
j L I jx I E 1 1 0 1 0
也可以用漏抗压降来表示，即：
j L I jx I E 1 1 0 1 0
总结：
U 1 E 1 4 . 44 fN 1 m E 1 4 . 44 fN 1 1 m
I1N 3I1 , I 2 N 3I 2 绕组Δ接法： U1N U1 ,U 2 N U 2
此外，额定值还有额定频率、效率、温升等。
• 第二节 变压器空载运行
空载运行：原边接额定电压u1n的电源，副 边开路。 原边绕组电流i0为空载电流，空载电流全 部用以励磁，空载电流即励磁电流， i0= im， F0=N1Im
R1 I 1 E
1
I 1
I 2
NI F 1 1 1 N I F 2 2 2
NI F m 1 m

E 1
E 2
E 2 RI
2
2 2
1. 磁势平衡
F 空载时： F 1 m 0
负载时： F F F 1 2 m 0
装配实物