[信息与通信]电机 第三章.ppt

第三章 变压器 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 1、变压器的简化结构 铁芯+一次绕组+二次绕组 2、特点 两绕组只有磁耦合没电联系。 3、作用 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。 忽略铁心损耗，根据能量守恒定律，有 由此知：变压器是利用电磁感应原理从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器。 二、变压器的分类 按用途分：电力变压器和特种变压器。 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：芯式变压器和壳式变压器。 按调压方式分：无励磁调压变压器和有载调压变压器。 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。 三、变压器的结构简介 器身（铁芯+绕组）+油箱+绝缘套管+分接开关等 1、铁芯 ①作用：变压器中主要的磁路部分 ②构成：铁心柱+铁轭 ③结构形式：芯式or壳式 2、绕组 ①作用：变压器中的电路部分 ②构成：纸包的绝缘扁线或圆线 ③结构形式：同心式or交叠式 注：电力变压器大多用同心式，电炉变压器采用交叠式 3、其他结构部件 如上图 4、变压器的额定值 ①额定容量：为变压器视在功率的惯用数值，用SN表示，单位 kV·A ，V·A ②额定电压：变压器各绕组在空载分接下端子间额定电压的保证值， U1N 和U2N ，单位V, kV ③额定电流：额定容量除以额定电压得到的线电流， I1N 和I2N ，单位 A , kA ④额定频率：我国规定为50Hz， fN [例3-1]一台三相变压器型号为S7-16000/110，额定电压为110/11kV，YNd-1接法，试求高低压额定电流、变压器变比。 解：（1）计算高低压额定电流 额定视在功率为 SN=16000kVA 高压侧额定电流为 低压侧额定电流为 （2）计算变压器变比 第二节 单相变压器的空载运行 一、空载运行时的物理情况 1、空载运行 ①定义：变压器匝数为N1的一次绕组加上交流电压，变压器匝数为N2的二次绕组开路运行状态。 ②物理变化： 2、感应电动势与主磁通 空载运行时，忽略i1R1和e1σ，u1≈e1 设：φ=Φmsinωt，则 ①感应电动势：e1和e2均滞后于φ的电角度90o，其有效值为 ②E1和E2的相量表达式 ③二次侧额定电压：一次侧 额定电压，二次侧开路 ④变比： 通常k 1 3、空载电流 ①定义 ②作用：主要是建立磁场，产生主磁通 ③电流构成：两个部分 A.磁化分量Iμ：建立磁场，产生主磁通，无功分量，磁化电流； B. 铁耗分量IFe：供变压器铁心损耗，有功分量，损耗电流 ④波形和等效电流：实际电流非正弦，分析时等效正弦电流 ⑤性质：由于Iμ远大于IFe，所以i0主要是感性无功性质，故也称励磁电流Im； ⑥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，用额定电流百分数I0%来表示： ⑦空载损耗：p0 ≈pFe 4、漏磁通和漏电抗 ①漏磁通：仅有少量，与一次绕组交链，交变，路径为非磁性物质 ②漏电抗：描述漏磁通而引入的物理量 漏电抗X1 是一次绕组的一个参数 二、空载运行时的电动势平衡方程式、相量图及等效电路 第三节 单相变压器的基本方程式 负载运行：变压器一次侧接在额定频率、额定电压的交流电源上，二次侧接上负载的运行状态。 一、负载运行时的物理情况 1、运行图 2、物理变化 由于U1=常数，则E1≈常数，Фm≈常数，因此，达到新的电动势平衡的条件是使一次绕组的电流增量所产生的磁动势与二次绕组电流所产生的磁动势相抵消，以维持主磁通基本不变，以及由主磁通所感应产生的电动势基本不变。 公式含义：电磁感应作用，电能传输 二、负载运行时的基本方程式 1、磁动势平衡方程式 2、电动势平衡方程式 第四节 变压器的等效电路及相量图 一、绕组归算 1、定义 将变压器的二次（或一次）绕组用另一个绕组来等效，同时，对该绕组的电磁量作相应的变换，以保持两侧的电磁关系不变。 2、归算原因 ①匝数不等； ②两绕组间无电联系，仅有磁的联系。 3、归算原则 ①保持二次侧磁动势不变； ②保持二次侧各功率或损耗不变。 4、归算符号 归算值采用原值符号加“′”来表示 （一）电动势和电压的归算 二次绕组归算后，变压器一次和二次绕组具有同样的匝数，即 （二）电流的归算 （三）阻抗的归算 归算前后电阻铜耗及漏感中无功功率不变。 归算后变压器负载运行时的基本方程式变为如下形式： 二 、等效电路 1、形成示意图 上图中，二次绕组各量均已经归算到一次绕组，即 2、T形等效电路 图中a、b