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第二章 变压器 1.变压器的定义：它是一种静止的电机，通过线圈间的电磁感应关系，将某一等级的交流电压转换为同频率的另一等级的交流电压。 2.变压器的用途： 3.电力变压器：用于电力系统升、降电压的变压器。 2.1 变压器的基本结构和额定值 基本结构 1.铁心：构成主磁路，机械骨架，由硅钢片迭成 ①材料：0.35mm厚涂有绝缘漆膜的硅钢片，导磁性能好，可减少铁损； ②铁心结构：心式和壳式； ③迭片方式：交迭式迭装 2.线圈：导电部分，铜线或铝线 *为便于线圈和铁心绝缘，低压靠近铁心柱在里面，高压在外面； 线圈在铁心上排列方式： 同心式 交迭式 3.油箱和冷却装置： 变压器油的作用：绝缘和冷却 4.绝缘套管：用于引线 5.保护装置和其他 二、变压器的分类 用途分：升压变压器、降压变压器； 相数分：单相变压器和三相变压器； 线圈数：双线圈变压器、三线圈变压器和自耦变压器； 铁心结构：心式变压器和组式变压器； 冷却介质和冷却方式：油浸式变压器和干式变压器等； 容量大小：小型变压器、中型变压器、大型变压器和特大型变压器。 三、变压器的型号和额定值 型号：表示一台变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方式等内容。 例如：SL-500/10：表示三相油浸自冷双线圈铝线，额定容量为500kVA，高压侧额定电压为10kV级的电力变压器。 额定值： ：铭牌规定在额定使用条件下所输出的视在功率。 ：指变压器长时间运行所承受的工作电压。（三相为线电压） ：规定加在一次侧的电压； ：一次侧加额定电压，二次侧空载时的端电压。 ：变压器额定容量下允许长期通过的电流有和（三相为线电流）。 ：我国工频：50Hz； 还有额定效率、温升等额定值。 单相变压器的关系式： 三相变压器的关系式： 对于双线圈变压器一、二次侧的额定容量相等。（由于其效率高） 四、基本工作原理 基本原理： 其中： ； 若 可见，只要改变线圈的匝数，就能达到改变电压的目的。 2.2 单相变压器的空载运行 从空载和负载运行时的电磁关系出发，导出基本方程式、等效电路和相量图； 分析稳态运行性能（电压变化率、损耗和效率） 适用于三相变压器的对称运行。 一、一次和二次绕组的感应电动势 1. 空载定义： 2. 物理过程： 正方向的确定： 4.主磁通感应的电动势 设，则 同理可得： 结论：，在相位上滞后90°。 5.一次漏感电动势： 设，则 又可得： 式中：=常数， 为一次绕组的漏电抗。 6.电动势平衡方程： ①一次侧： 忽略I0Z1，则有： 即 * 结论：影响主磁通大小的因素是: 电源电压U1、电源频率f和一次侧线圈匝数N1，与铁心材质及几何尺寸基本无关。 ②二次侧： 7. 变压器的变比k和电压比K (1) 变比k:指变压器一、二次绕组的电势之比 k=E1/E2=(4.44fN1Φm)/(4.44fN2Φm)=N1/N2 变比k等于匝数比。 1次绕组的匝数必须符合一定条件： U1≈4.44fN1Φm≈4.44fN1BmA N1≈U1/4.44fBmA Bm的取值与变压器性能有密切相关。 Bm≈热轧硅钢片1.11∽1.5T；冷轧硅钢片1.5∽1.7T (2)电压比K:指三相变压器的线电压之比 在做三相变压器联结绕组试验时用到电压比K进行计算。 K=(UAB/uab+UBC/ubc+UCA/uca)/3 三相变压器：Y，d接线： D，y接线： Y，y和D，d接线： 二、主磁通与激磁电流 主磁通与漏磁通 ①在性质上：Φ0与I0非线性关系；Φ1σ与I0线性关系； ②在数量上：Φ0占99%以上；Φ1σ占1%以下； ③在作用上：Φ0传递能量的媒介；Φ1σ漏抗压降。 2.激磁电流： 作用：一是用来激磁，产生主磁通；二是供空载损耗。 波形：磁路饱和：尖顶波；磁路不饱和：正弦波。 实际需要：将尖顶波的空载电流等效为正弦波。 空载损耗 空载损耗约占（0.2～1）%，随容量的增大而减小。 变压器空载运行时，很低，一般在0.1～0.2之间。 2.3 单相变压器的负载运行 一、正方向的规定（同空载运行） 二、负载运行时的物理情况 负载运行定义：在、下，二次线圈接以负载的运行状态。 负载时的电磁过程 单相变压器负载运行示意图