第一节 变压器的工作原理、分类及结构
一、变压器的工作原理
❖ 原绕组：原边、初级、 一次绕组
❖ 副绕组：副边、次级、
原绕组 铁心
W1
二次绕组
❖ 铁心
❖ 电源：交流电源，在铁 电源 心中的磁通是交变的， 在副边感应出电动势，
提供给负载。
负载
W2 副绕组
工作原理
当原绕组外加电压U1时，原边就有电流I1流 过，并在铁芯中产生与U1同频率的交变主磁通Φ ，主磁通同时链绕原、副绕组，根据电磁感应定 律，会在原、副绕组中产生感应电势E1、E2，副 边在E2的作用下产生负载电流I2，向负载输出电 能。
e1

N1
dm
dt
N1m sin(90 t)

E1m sin(t
π / 2)
e2
N2
dm
dt

N2m sin(90 t)来自E2m sin(t π / 2)
感应电动势e1 和e2 均滞后于φm 90°电角度，其有效值为
E1

E1m 2

N1 m
SN 3U1N
160103 A 2.64A
3 35103
I2N
SN 3U 2N
160103 A 230.9A
3 0.4103
第二节 单相变压器的空载运行
变压器空载运行也称无载运行，它是指原边加电源
一电压、，空副载边开运路行的的运行物状理况情。况
i2=0,磁通由i0建立
❖ 3.熟悉三相变压器的联接组别，并能根据绕组接线 图判别其联接组别或按照已知的联接组别画出绕组 的接线图。
本章教学重点和难点
❖ 重点： ❖ 1.理解在不同运行状态下I0、I1和I2等参数的物理
意义； ❖ 2.变压器的基本方程式、等值电路、相量图； ❖ 3.三相变压器的联接组别。 ❖ 难点：负载运行时各量之间的关系。
漏磁通的磁路是线性的
原边漏磁通Φs1与原边匝链 ，感应电动势为es1
1 主磁通和漏磁通
主磁通Φ与原边匝链，感应
电动势为e1
主磁通Φ与副边匝链，感应
电动势为e2
主磁通Φ是传递能量的媒介
单相变压器的空载运行
u1

i0

i0 N1



F0

m


e1 e2
2、空载电流
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；另一个是铁耗分量，作用 是供变压器铁心损耗——有功分量。
若忽略绕组内阻和漏磁通，原、副绕组端电压近似为：
U1 U2

E1 E2

U1 E1 N1 k U2 E2 N2
忽略铁心中的损耗，根据能量守恒定律，有： U1I1 U 2 I 2
电力变压器
控制变压器
电源变压器
三相干式变压器
接触调压器
三、变压器的结构简介
1 铁心 2 绕组 3 油箱 4 绝缘套管 5 其它附件
第三章 变压器
本章教学基本要求 ❖ 1.了解变压器的主要结构、基本工作原理及主要额
定值的意义；
❖ 2.通过变压器的负载运行分析，深入理解负载运行 时变压器各物理量之间的关系，绕组折算的物理意 义及其计算方法，掌握负载运行时的等值电路、相 量图、参数测定及求解电压变化率和效率，学会分 析变压器的运行性能；
2 正方向的规定
原边电动势的正方向与电 流I1的正方向相同（由上 指向下）。
E2的正方向： 原副绕组由同一磁通交链，故电动势E2的正方向
亦由上指向下（与原边电动势方向相同）。
Ù2正方向与 E2 的正方向相反
即原边电流方向就是电动势方向(从上而下)
一、空载运行时的物理情况
一次绕组和二次绕组的电动势
由漆包线或铜条绕制而成， 它构成变压器的电路部分。
油浸式电力变压器
油箱、绝缘套管、其它附件
1—信号式温度计 2—吸湿器 3—储油柜 4—油位计 5—安全气道 6—气体继电器 7—高压套管 8—低压套管 9—分接开关 10—油箱 11—铁心 12—线圈 13—放油阀门
油箱 是装变压器油的，为了便于散热，有的箱壁
2

2πfN 1 m
2
4.44
fN 1 m
E2

E2m 2
N2m
2

2πfN 2m
2
4.44
fN 2m
E1和E2的相量表达式 E1 j4.44 fN1m
E2 j4.44 fN 2m
可见，感应电势的大小与匝数和主磁通幅值成正比，相 位滞后于主磁通相量90°。
平衡方程式
u1 i0r1 (e1 ) (e1)

i0r1

N1
d1
dt

N1
dm
dt
u20

e2

N2
dm
dt
其中，i0— 空载电流；u20— 二次绕组的空载电压；r1— 一次绕组 的电阻。φm— 主磁通；φ1σ — 一次绕组漏磁通。
1、感应电动势与主磁通
空载运行时，忽略i0r1和e1σ u1 e1 设： m m sin t

N1
d dt
d N2 dt

u20
1
e1


N1
d1 dt
2 正方向的规定
电压的正方向是指电位降低的方向。 I1 的正方向:
由电压的正方向决定，为从AX “正电压产生正电流”
Φ的正方向： 根据电流I1的正方向，用右手螺旋法则规定
磁通Φ的正方向。“正电流产生正磁通”
上焊有散热管。 变压器油的作用是绝缘和冷却。
不论是Y接还是Δ接。
，根据额定容量和额定电压计算出来的线电流。
[例3-1] 有一台三相油浸自冷式铝线电力变压器，
SN 160 kV A
Y, yn0联结 U1N /U2N 35kV / 0.4kV
试求一次、二次绕组的额定电流。
解：
I1N
铁心——变压器中主要的磁路部分， 分为铁心柱与铁轭两部分。
三相芯式变压器
1—铁心柱 2—铁轭 3—高压线圈 4—低压线圈
单相芯式变压器
1—铁心柱 2—铁轭
3—高压线圈 4—低压线圈
绕组——变压器中的电路部分。
交叠式绕组
1—低压绕组 2—高压绕组
单相壳式变压器
1—铁心柱 2—铁轭 3—绕组
绕组
变压器的主要部件—— 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。
原理
根据电磁感应定律则有：
e1

N1
d
dt

e2

N2
d

dt
E1 N1 k E2 N2
式中k为变压器变比（匝比）。