10
油浸自冷
第四章 变压器
油浸风冷
11
第四章 变压器
12
强 迫 油 循 环 冷
第四章 变压器
3.1 变压器的基本工作原理和结构
3.1.3 型号与额定值
二、额定值 额定容量 S N ( kVA )
额定电流 I 1 N 和 I 2 N ( A )
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指铭牌规定的额定使用条 指在额定容量下，允许长期通过的额定 件下所能输出的视在功率 电流。在三相变压器中指的是线电流 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
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∝ Φ
1σ
∝ I
m
E 1 σ = 4 . 44 fN 1 Φ & E 1 σ = − j 4 . 44 fN
1σ
1
& Φ
1σ
漏电动势也可以用漏电抗压降来表示，即
& E1σ = − j ω L1σ I&m = − j I&m x1
第四章 变压器
3.2 单相变压器的空载运行
3.2.2 空载电流和空载损耗
第四章 变压器
• 方向规定： 方向规定： • 同一支路内，电压 1与电流 1正方向同 同一支路内，电压u 与电流i 方向 • 磁通正方向与电流正方向符合右手螺旋 定则 • e的正方向与电流正方向一致 的正方向与电流正方向一致
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第四章 变压器
3.1 变压器的基本工作原理和结构
3.1.1 基本 1、电动势平衡平衡方程 （2）二次侧电动势平衡方程
22
& U& 20 = E 2
2、变比 定义
E1 N1 U1 U1N k= = ≈ = E2 N2 U20 U2N
第四章 变压器
二、空载时的等效电路和相量图
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I0 ≈ I m = I µ + I
2
2
Fe
& & & E1 = − I m ( rm + jx m ) = − I m Z m
3.1.2 基本结构
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三、油箱 油浸式变压器的器身浸在变压器油的油箱中。油是冷却介质， 又是绝缘介质。油箱侧壁有冷却用的管子（散热器或冷却器）。 四、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。
第四章 变压器
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壳式变压器
第四章 变压器
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心式变压器
第四章 变压器
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& & & E1 = − I m (rm + jxm ) = − I m Z m
一次侧的电动势平衡方程为
r1
•
x
1
& & & U1 = −E1 + ImZ1 • U1 & & = (r + jx )I + (r + jx )I
m m m 1 1 m
I0
•
rm
xm
E1
第四章 变压器
• 作业 • 3-1，3-2，3-9
I0 ≈ I m = I µ + I
2
2
Fe
I Fe =
E1
≈
U1
第四章 变压器
3.2 单相变压器的空载运行
3.2.2 空载电流和空载损耗
二、空载损耗
20
变压器空载时， 一次侧从电源吸收少量的 功率P0 ，用来供 给铁损PFe和绕组铜损I 02 R1。由于I 0 和 R1均很小，所以P0 ≈ PFe，即 空载损耗近似等于铁损。 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
& E1 = I& m
p Fe = 2 I m
Zm
rm
xm =
2 Z m − rm2
第四章 变压器
I
Fe
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=
rm
2
rm E1 2 + xm
xm E1 2 + xm
Iµ =
r m2
第四章 变压器
& & & & & & & & & U1 = −E1 − E1σ + Imr1 = −E1 + Imr1 + jImx1 = −E1 + Z1Im
& E1σ & I 0 R1
第四章 变压器 一二次绕组的电动势平衡方程式
dΦ1σ dΦm u1 = i0r1 + (−e1σ ) + (−e1 ) = i0r1 + N1 + N1 dt dt dΦm u20 = e2 = − N2 dt
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第四章 变压器
3.2 单相变压器的空载运行
3.2.1 电磁关系
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一、空载电流 1、作用与组成 空载电流 I&0 包含两个分量，一个是励磁分量，作用是建立磁场， & Iµ 产生主磁通——无功分量 ；另一个是铁损耗分量，作用是供 变压器铁心损耗——有功分量 。I&Fe 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： pFe pFe
E1 = E 1m ϖ N 1Φ = 2 2
m
=
2 π fN 1 Φ 2
m
= 4 . 44 fN 1 Φ
m
& & & & E1 = − j4.44 fN1Φm E2 = − j 4.44 fN2Φm
第四章 变压器
3.2 单相变压器的空载运行
3.2.1 电磁关系
2、漏磁通感应的电动势——漏电动势
E
1σ
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。 Φ
U1
2
i1
e1
dΦ e1 = − N 1 dt dΦ e2 = − N 2 dt
i2
e2 u 2
u1
ZL
u1
U2
u2
第四章 变压器
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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.
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
第四章 变压器
3.1 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
1、感应电动势分析 设
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i1r1 , e1σ 很小，u1 ≈ e1
Φ 0 = Φ m sin ω t dΦ 0 = − ϖ N 1 Φ m cos( ω t ) e1 = − N 1 dt = 2 π fN 1 Φ m sin( ω t − 90 0 ) = E 1 m sin( ω t − 90 0 )
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U 1 ≈ E1 = 4.44 fN 1Φ m
则
E1 U1 Φm = ≈ 4.44 fN1 4.44 fN1
可见，影响主磁通Φ m大小的因素有电源电压 U 1、电源频率 f1 和 一次侧线圈匝数 N1 。
第四章 变压器
3.2 单相变压器的空载运行
3.2.3 空载时的电动势方程、等效电路和相量图
2 PFe ∝ Bm ⋅ f 1.3
空载损耗约占额定容量的0.2%~1%，而且随变压器容量的增大而 下降。
第四章 变压器
3.2 单相变压器的空载运行
3.2.3 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 & & & & & & & & & U 1 = − E1 − E1σ + I m r1 = − E1 + I m r1 + j I m x1 = − E1 + Z 1 I m 忽略很小的漏阻抗压降，并写成有效值形式，有
一、空载运行时的物理情况
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第四章 变压器
3.2 单相变压器的空载运行
3.2.1 电磁关系
一、空载运行时的物理情况
AU 1
15
& Φ0
& I0
& E1
& Φ1σ
& (I2 )
u1
& U20
u2
& U1
X
& E2
& E1σ
U2
& U1
& I0
& & F0 = I0 N1
& Φ0
& Φ1σ
& E1
& E2
二、分类 按用途分：电力变压器和特种变压器。
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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：心式变压器和壳式变压器。 按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变压器和 充气式变压器。
第四章 变压器
3.1 变压器的基本工作原理和结构
3.1.2 基本结构
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一、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。 二、绕组 变压器的电路，一般用绝缘铜线或铝线绕制而成。 同心式绕组
高压绕组与低压绕组，同心地套在铁心柱上。
交叠式绕组
饼式，高压绕组与低压绕组交叠地放置
第四章 变压器
3.1 变压器的基本工作原理和结构
U1N是指加在一次侧的额定 电压, U 2 N 是指二次侧 的开路电压.对三相变压器指的是线 电压. 三者关系： 单相 : S N = U1N I1N = U 2 N I 2 N