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2005-5 第4章 交流绕组的基本理论 复习-----磁化曲线 复习-----磁滞与磁滞损耗 复习----- 自感和互感 复习-----电机的分类 变压器结构、空载及负载运行 3.1 概述一、变压器的分类 变压器可以按用途、绕组数目、相数、冷却方式分别进行分类。 按用途分类：电力变压器、互感器、特殊用途变压器 按绕组数目分类：双绕组变压器、三绕组变压器、自耦变压器； 按相数分类：单相变压器、三相变压器； 按冷却方式分类：以空气为冷却介质的干式变压器、以油为冷却介质的油浸变压器。 二、变压器的基本结构 心柱截面是内接于圆的多级矩形，铁轭与心柱截面相等。 2、绕组 绕组是变压器的电路部分，由包有绝缘材料的铜(或铝)导线绕制而成。装配时低压绕组靠着铁心，高压绕组套在低压绕组外面，高低压绕组间设置有油道(或气道)，以加强绝缘和散热。将绕组装配到铁心上成为器身。 3、油箱 除了干式变压器以外，电力变压器的器身都放在 油箱中，箱内充满变压器油，其目的是提高绝缘强度 (因变压器油绝缘性能比空气好)、加强散热。 4、套管 变压器的引线从油箱内穿过油箱盖时，必须经过 绝缘套管，以使高压引线和接地的油箱绝缘。绝缘套 管一般是瓷质的，为了增加爬电距离，套管外形做成 多级伞形，10kV～35kV套管采用充油结构，如图所示。 三、变压器的额定值 额定值是选用变压器的依据，主要有： (1)额定容量SN：是变压器的视在功率。由于变 压器效率高，设计规定一次侧、二次侧额定容量相 等。 (2)一次侧、二次侧额定电压U1N、U2N。二次侧额 定电压U2N是当变压器一次侧外加额定电压U1N时二次 侧的空载电压。对于三相变压器，额定电压指线电 压。 (3)一次侧、二次侧额定额定电流I1N、I2N。对于 三相变压器，额定电流指线电流。 3.2 变压器的空载运行一、空载运行时的磁通、感应电动势 变压器的一次侧绕组AX接在电源上、二次侧绕组 ax开路，此运行状态称为空载运行。 主磁通Φ：其磁力线沿铁心闭合，同时与一次侧绕组 、二次侧绕组相交链的磁通。 一次侧绕组的漏磁通Φ1σ：其磁力线主要沿非铁磁材料(油、空气)闭合，仅为一次侧绕组相交链的磁通。 二、电压方程式和变比 在假定正向下，根据基尔霍夫第二定律可得一、二次侧电压平衡方程式 u1= -e1-e1σ+i0R1 u2= e2 在正弦稳态下，写成复数形式 式中，Z1=R1+jX1σ 为一次绕组漏阻抗。 变比：一次绕组的电动势E1与二次绕组的电动势E2之比，用k表示： k = E1／E2 注意：1) 变比 k = E1／E2 ≈ U1／U20? ?，U20为二次绕组的空载电压。2) 在三相变压器中，k指相电动势之比；3) 变比k常用下式计算：单相变压器：k = U1N／U2N三相变压器：k = U1Nφ／U2Nφ 三、空载电流 1、空载电流的波形 电网电压为正弦波，铁心中主磁通亦为正 弦波。若铁心不饱和（ Bm1.3T），空载电流i0 也是正弦波。而对于电 力变压器，Bm=1.4T～ 1.73T，铁心都是饱和的 。由图可知，励磁电流 呈尖顶波，除基波外， 还有较强的三次谐波和 其它高次谐波。 2、空载电流与主磁通的相量关系 Rm和Xm都不是常数，随铁心饱和程度变化。当电压升高 时，铁心更加饱和。因此Rm和Xm都随外施电压的增加而减小 。实际上，当变压器接入的电网电压在额定值附近变化不 大时，可以认为Zm不变。 电压平衡方程式为 3.3 变压器的负载运行一、负载运行时的电磁过程 e、i 同方向, i的方向与Φ 的方向符合右手螺旋定则。二次侧采用如图假定方向。 二、磁动势平衡方程式 将上一页的第二个式子同除以N1 ,得 三、电压平衡方程式 类似于 ， 也可以看成一个漏抗压降，即 三、电压平衡方程式 类似于 ， 也可以看成一个漏抗压降，即 四、绕组折算 所谓把二次侧折算到一次侧，就是用一个匝数为N1 的等效绕组，去替代变压器匝数为N2二次侧绕组，折算后的变压器变比N1/ N1=1 。 折算前后变压器内部的电磁过程、能量传递完全等效，也就是说从一次侧看进去，各物理量不变，因为变压器二次侧绕组是通过F2来影响一次侧的，只要保证二次侧绕组磁动势F2不变，则铁心中合成磁动势F0不变，主磁通Φm 不变，Φm 在一次侧绕组中感应的电