3.1 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3.5 变压器的运行特性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.隐形专家改编于2009-053.1 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。
1u 1e 2e 2u 1i 2i Φ1U 2U 1u 2u LZ 1212d Φe =-N dt d Φe =-N dt只要(1)磁通有变化量;(2)一、二次绕组的匝数不同，就能达到改变压的目的。
二、分类按用途分：电力变压器和电子变压器。
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、壳式变压器、环形变压器。
按工作频率分：低频（工频）与高频变压器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，用厚为0.35-0.5mm 、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成或卷绕而成。
变压器的电路，一般用绝缘铜线或铝线绕制而成。
胶心也可称骨架，用塑料压制而成，用来固定线圈。
二、绕组三、胶心四、固定夹固定夹也可称牛夹，用铁板冲压而成，用来将变压器固定在底板上。
电源变压器环形变压器控制变压器3.2 单相变压器的空载运行3.2.1电磁关系一、物理情况1U 1E σE 1 20U 0I 2(I )1σΦ1U 2U 1u 2u 0Φ2E 10R I 1U 0I 100N I F =σ1E 0Φ1σΦ1E 2E二、各电磁量参考方向的规定1）性质上：与成非线性关系；与成线性关系；2）数量上：占99%以上，仅占1%以下；3）作用上：起传递能量的作用，起漏抗压降作用。
0Φ0Φ0Φ0I 0I 1σΦ1σΦ1σΦ主磁通与漏磁通的区别一次侧遵循电动机惯例，二次侧遵循发电机惯例。
强调：磁通与产生它的电流之间符合右手螺旋定则；电动势与感应它的磁通之间符合右手螺旋定则。
三、感应电动势分析1.主磁通感应的电动势——主电动势ωtsin ΦΦm =设0011112-9090m m d Φe N πfN Φsin(ωt )E sin(ω)dtt =-==-则11 4.44mE fN Φ=有效值同理，二次主电动势也有同样的结论。
可见，当主磁通按正弦规律变化时，所产生的一次主电动势也按正弦规律变化，时间相位上滞后主磁通。
主电动势的大小与电源频率、绕组匝数及主磁通的最大值成正比。
902.漏磁通感应的电动势——漏电动势根据主电动势的分析方法，同样有1114.44σσmE j fN Φ=-1114.44σσE fN Φ=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；大小：与电源电压和频率、线圈匝数、磁路材质及几何尺寸有关。
空载电流包含两个分量，一个是励磁分量，作用是建立磁场，另一个是铁损耗分量，主要作用是供铁损耗。
0I aI 0 r I 0t0i 32112 30 i3、空载电流波形由于磁路饱和，空载电流与由它产生的主磁通呈非线性关系。
当磁通按正弦规律变化时，空载电流呈尖顶波形。
当空载电流按正弦规律变化时，主磁通呈尖顶波形。
实际空载电流为非正弦波，但为了分析、计算和测量的方便，在相量图和计算式中常用正弦的电流代替实际的空载电流。
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，即为减少空载损耗，将硅钢片退火（俗称黑片）或采用取向硅钢（Z11)。
2 1.3mFe P B f∝⋅。
，P P ，R I 。
R I P ,P Fe Fe 耗即空载损耗近似为铁损所以均很小和由于和绕组铜损耗耗供给铁损电源吸收少量有功功率变压器空载时一次侧从≈01012003.2.3 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1110110101110σU E E I R E I R jI X E Z I =--+=-++=-+1114.44mU E fN Φ≈=忽略很小的漏阻抗压降，并写成有效值形式，有11114.44 4.44m E U ΦfN fN =≈则可见，影响主磁通大小的因素有电源电压和频率，以及一次线圈的匝数。
重要公式（2）二次侧电动势平衡方程220E U =2、变比定义112112022NNU U E N k E N U U ===≈空载运行小结（1）一次主电势的大小由外施电压决定.（2）主磁通大小由电源电压、电源频率和一次线圈匝数决定，与磁路所用的材质及几何尺寸基本无关。
（3）空载电流大小与主磁通、线圈匝数及磁路的磁阻有关，铁心所用材料的导磁性能越好，空载电流越小。
3.3 单相变压器的负载运行3.3.1负载运行时的电磁关系变压器一次侧接在额定频率、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。
1U 1E σ1E 2U 1I 2I σ1Φm2E AXaxLZ σ2Φσ2E3.3.2基本方程一、磁动势平衡方程120F F F +=或112210N I N I N I +=电磁关系将一、二次联系起来,二次电流增加或减少必然引起一次电流的增加或减少.:,,,U ,U .F F ;F ,因此有磁动势平衡方程大小基本不变由空载到负载不变保持只要大小主要取决于共同作用产生次磁动势和二负载时一次磁动势产生主磁通一次磁动势空载时011002100ΦΦΦΦ 用电流形式表示LI I )kI (I I )N N (I I 102021201 +=-+=-+=。
,I ;,I ::L作用它起平衡二次磁动势的另一个是负载分量产生主磁通它用来一个是励磁电流两个分量变压器的负载电流包括表明10负载运行时,忽略空载电流有:1221211或N N k I I k I I =≈-≈ 表明，一、二次电流比近似与匝数成反比。
可见，匝数不同，不仅能改变电压，同时也能改变电流。
3.4 变压器的参数测定3.4.1空载实验一、目的：通过测量空载电流和一、二次电压及空载功率来计算变比、空载电流百分数、铁损和励磁阻抗。
二、接线图三、要求及分析Fep P ,X R )≈0113即和忽略WAVV~**1）低压侧加电压，高压侧开路；曲线和画出和测出向调节范围内单方在电压)U (f P )U (f I ,P I ,U ,U .~U )N 1010002012102==3.5 变压器的运行特性3.5.1 电压调整率定义：是指一次侧加50Hz 额定电压、二次空载电压与带负载后在某功率因数下的二次电压之差，与二次额定电压的比值，即电压调整率是表征变压器运行性能的重要指标之一,它大小反映了供电电压的稳定性。
2022222N N NU U U U ΔU U U --==由表达式可知，电压调整率的大小与负载大小、性质及变压器的本身参数有关。
3.6.3损耗、效率及效率特性铁损耗与外加电压大小有关，而与负载大小基本无关，故也称为不变损耗。
一、变压器的损耗铜损耗分基本铜损耗和附加铜损耗。
基本铜损耗是在电流在一、二次绕组直流电阻上的损耗；附加损耗包括因集肤效应引起的损耗以及漏磁场在结构部件中引起的涡流损耗等。
变压器的损耗主要是铁损耗和铜损耗两种。
铁损耗包括基本铁损耗和附加铁损耗。
基本铁损耗为磁滞损耗和涡流损耗。
附加损耗包括由铁心叠片间绝缘损伤引起的局部涡流损耗、主磁通在结构部件中引起的涡流损耗等。
铜损耗大小与负载电流平方成正比，故也称为可变损耗。
二、效率及效率特性效率是指变压器的输出功率与输入功率的比值。
2 1100P=%Pη⨯效率大小反映变压器运行的经济性能的好坏，是表征变压器运行性能的重要指标之一。
即当铜损耗等于铁损耗(可变损耗等于不变损耗)时,变压器效率最大：2m SN 0P =P β或0SNP =P m β1002120max m N 20P =(-)%S cos +P ηβϕ⨯为了提高变压器的运行效益，设计时应使变压器的铁损耗小些。
0d d ηβ=令,则三、单相变压器绕组的极性*1U U 1u 2u *1U 2U 1u 2u 1U 2U 1u 2u )I ,I (I /I 012-连接组别为)I ,I (I /I 66-连接组别为一、二次绕组的同极性端同标志时，一、二次绕组的电动势同相位。
**1u 2u 1U 2U 1u 2u **1U U **1U 2U 1u 2u 一、二次绕组的同极性端异标志时，一、二次绕组的电动势反相位。