變壓器的基本理論

1、電電 機機 學學主講教師：閻治安 1第第6 6章章 變壓器變壓器的基本理論的基本理論 內(nèi)內(nèi) 容容 簡簡 介介 v分析變壓器內(nèi)部的電磁分析變壓器內(nèi)部的電磁過程過程。v分析分析電壓、電流、磁勢、磁通、感應電勢、功率、損耗電壓、電流、磁勢、磁通、感應電勢、功率、損耗等等 物理量之間的關系。物理量之間的關系。v建立變壓器的建立變壓器的等效電路等效電路模型和模型和相量圖相量圖。v利用等效電路計算分析變壓器的各種利用等效電路計算分析變壓器的各種性能性能。電電 機機 學學主講教師：閻治安 26-1 6-1 變壓器的變壓器的空載空載運行運行 一一. .空載運行物理分析空載運行物理分析 X1uA0i1e1e12

2、e2uax1N2N變壓器的變壓器的空載空載運行運行 v一一次側接額定電壓次側接額定電壓u1N，二二次側次側開路的運行狀態(tài)稱為開路的運行狀態(tài)稱為空載空載運行運行（i2=0）。）。 v空載時空載時一一次側繞組中的電流次側繞組中的電流i0為為空載空載(或叫或叫激磁激磁)電流，磁勢電流，磁勢F0=I0N1叫叫勵磁勵磁磁勢。磁勢。 電電 機機 學學主講教師：閻治安 3f0產(chǎn)生的產(chǎn)生的磁通磁通分為兩部分，其中一部分以鐵心為磁路（分為兩部分，其中一部分以鐵心為磁路（主磁路主磁路），），同時同時與與一一次繞組次繞組N1和和二二次繞組次繞組N2相相匝鏈，并感應電勢匝鏈，并感應電勢e1和和e2，是傳遞能量的主要媒

3、介，是傳遞能量的主要媒介，屬于屬于工作磁通工作磁通，稱為，稱為主主磁通磁通；另一部分；另一部分磁通磁通只能只能單獨單獨匝鏈一邊的繞組，通匝鏈一邊的繞組，通過變壓器過變壓器油或空氣油或空氣形成閉路，屬于形成閉路，屬于非工作磁通非工作磁通，稱為，稱為一一次側的次側的漏漏磁通磁通1。鐵心由鐵心由高導磁高導磁硅鋼片制成，導磁系數(shù)硅鋼片制成，導磁系數(shù)為空氣的導為空氣的導磁系數(shù)磁系數(shù)的的20002000倍以上，所倍以上，所以大部分以大部分磁通磁通都在鐵心中流動，都在鐵心中流動，主磁通主磁通約占總磁通的約占總磁通的9999以上，而以上，而漏磁通漏磁通占占總磁通的總磁通的1 1以下。以下。 問題問題6-1：主

4、磁通和漏磁通：主磁通和漏磁通的性質(zhì)和作用是什么？的性質(zhì)和作用是什么？X1uA0i1e1e12e2uax1N2N變壓器的變壓器的空載空載運行運行 電電 機機 學學主講教師：閻治安 4v規(guī)定正方向規(guī)定正方向：電壓電壓U1與電流與電流i0同方向，磁通同方向，磁通正方向與電流正方向與電流i0正方向符正方向符合合右手螺旋右手螺旋定則，電勢定則，電勢e與與i0電流的正方向相同電流的正方向相同要符合慣例要符合慣例v由于磁通在由于磁通在交變交變，根據(jù)電磁感應定律：，根據(jù)電磁感應定律：1122111 ddeNeNdtdtdeNdt二、電勢二、電勢公式公式及電勢及電勢平衡方程式平衡方程式推導推導 v空載時，主磁通

5、空載時，主磁通在在一一次側產(chǎn)生感應電勢次側產(chǎn)生感應電勢E1，在在二二次側產(chǎn)生感應電勢次側產(chǎn)生感應電勢E2，一次側的漏磁通，一次側的漏磁通1 在在一一次側漏抗電勢次側漏抗電勢E1。 AX1U1I1E1E12E2Uax變壓器變壓器負載負載運行的運行的規(guī)定正方向規(guī)定正方向 2I22ELZ電電 機機 學學主講教師：閻治安 5111111(sin)cossin(90 )sin(90 )mmmmddeNNNdtdtNttttE其有效值其有效值 1111124.44222mmmmENfENfN假設磁通為正弦波假設磁通為正弦波=m sint 則則 v這就是電機學最重要的這就是電機學最重要的4.44公式。說明感

6、應電勢公式。說明感應電勢E1與磁通與磁通m、頻率、頻率 f、繞繞組匝數(shù)組匝數(shù) N成正比成正比。 11 4.44 jfEN 電電 機機 學學主講教師：閻治安 6224.44mEfN1114.44EfNv同樣可以推出同樣可以推出e2和和e1的的公式：公式： v由于漏磁路的由于漏磁路的磁導率磁導率o為常數(shù)，為常數(shù)，1m=L1II0，故，故 E1=4.44fN12L1I0=X1I0，即，即E1可用可用漏抗壓降漏抗壓降的形式表示。的形式表示。v以上推導涉及到的電磁量均為以上推導涉及到的電磁量均為正弦正弦變化，可以用變化，可以用相量相量來表示。用來表示。用相量相量時時可同時表示可同時表示有效值有效值和和相

7、位相位。 v感應電勢在相位上永遠滯后于它所匝鏈的磁通感應電勢在相位上永遠滯后于它所匝鏈的磁通90o。 101 Ej I Xv考慮到考慮到一一次側繞組的電阻壓降后，其電勢平衡方程為次側繞組的電阻壓降后，其電勢平衡方程為 1111101011011101()() () rUEEEEjI XI REIRjXEI Z v二二次側無電流次側無電流22EU11 4.44 jfEN 222 Ej I X若帶負載時電電 機機 學學主講教師：閻治安 7v對于對于一一次側來說，電阻壓降和漏抗壓降都很小。所以次側來說，電阻壓降和漏抗壓降都很小。所以U1-E1=4.44 fN1m，可見變壓器的磁通主要由電源電壓可見變

8、壓器的磁通主要由電源電壓U1、頻率、頻率f和和一一次側繞組的匝數(shù)次側繞組的匝數(shù)N1決定。決定。在設計時，若電壓在設計時，若電壓U1和頻率和頻率 f給定，則變壓器磁通由匝數(shù)給定，則變壓器磁通由匝數(shù)N1決定。對于制決定。對于制成運行的變壓器，其磁通成運行的變壓器，其磁通可以由電壓可以由電壓U1和頻率和頻率f 控制?？刂?。 問題問題6-2：220V、50Hz的變壓器空載接到的變壓器空載接到440V、50Hz的電源上，后果如何？的電源上，后果如何？問題問題6-3：220V、50Hz的變壓器空載接到的變壓器空載接到220直流電源上，后果如何？直流電源上，后果如何？ 三、變壓器的變比三、變壓器的變比k 和

9、電壓比和電壓比K (1) 變比變比 k：指變壓器指變壓器1、2次繞組的電勢之比次繞組的電勢之比 ；v一一次繞組的匝數(shù)必須符合一定條件：次繞組的匝數(shù)必須符合一定條件： 1112224.44 4.44 mmf NENkEf NN1111114.444.444.44mmmUUUEfNNffB S電電 機機 學學主講教師：閻治安 8vBm的取值與變壓器性能有密切相關；熱軋硅鋼片的取值與變壓器性能有密切相關；熱軋硅鋼片Bm1.111.5T；冷；冷軋硅鋼片軋硅鋼片1.51.7T 。(2) 電壓比電壓比K：指三相變壓器的線電壓之比：指三相變壓器的線電壓之比 在做三相在做三相變壓器聯(lián)結繞組變壓器聯(lián)結繞組實驗時

10、用到電壓比實驗時用到電壓比K進行計算。進行計算。 13BCCAABabbccaUUUKUUU+四、空載運行時的等效電路和相量圖四、空載運行時的等效電路和相量圖 (1) 鐵耗的影響、勵磁阻抗鐵耗的影響、勵磁阻抗 v空載運行時，電流空載運行時，電流 i0分為兩部分分為兩部分，一部分一部分 i0w純粹用來產(chǎn)生純粹用來產(chǎn)生磁通磁通，稱，稱為為 磁化電流磁化電流，與電勢與電勢E1 之間的相位差是之間的相位差是90，是一個純粹的，是一個純粹的無功無功電流。電流。另一部分另一部分 i0y 用來供給用來供給損耗損耗，是一個有功電流，是一個有功電流。 000m()ywIIII電電 機機 學學主講教師：閻治安 9

11、1mmmmmmEI RjI XI ZvIm勵磁過程必須的電流勵磁過程必須的電流 ( 包括磁化電流包括磁化電流/有功電流有功電流 ) ，稱為，稱為勵磁電流勵磁電流。 Xm的物理意義是：的物理意義是：勵磁電抗勵磁電抗Xm是對應于主磁通是對應于主磁通的電抗的電抗，反映了變壓器鐵，反映了變壓器鐵心的導磁性能，代表了主磁通對電路的電磁效應。心的導磁性能，代表了主磁通對電路的電磁效應。 Rm是用來代表是用來代表鐵耗鐵耗的等效（虛擬的）的等效（虛擬的）電阻，稱為電阻，稱為勵磁勵磁電阻。電阻。Rm+jXm= Zm則稱為則稱為勵磁阻抗勵磁阻抗。 owIoyImImmI RmmjI X1E考慮鐵耗時變壓器的考慮鐵

12、耗時變壓器的空載相量圖空載相量圖電電 機機 學學主講教師：閻治安 10(2) 空載時的等效電路空載時的等效電路 v用阻抗用阻抗(Rm+jXm)表示主磁通表示主磁通對變壓器的作用，用另一個阻抗對變壓器的作用，用另一個阻抗(R1+jX1)表示一次側電阻表示一次側電阻R1和漏抗和漏抗X1的作用，即可得到空載時變壓器的等效電路。的作用，即可得到空載時變壓器的等效電路。vR1和和X1受受飽和飽和程度的影響很小，基本上保持不變。程度的影響很小，基本上保持不變。 v vRm和和Xm隨著飽和程度的增大而減小隨著飽和程度的增大而減小，在實際應用中要注意到這個結論。在實際應用中要注意到這個結論。 證明如下：v變壓

13、器變壓器正常工作正常工作時，由于電源時，由于電源電壓變化范圍電壓變化范圍小，鐵心中小，鐵心中主磁通主磁通的變化不大，勵磁阻抗的變化不大，勵磁阻抗Z Zm m也也基本不變?；静蛔儭?1UmI1E1R1jXmRmjX變壓器的變壓器的空載等效電路空載等效電路202200000 FememmmFURKXzUIIpI RpKU電電 機機 學學主講教師：閻治安 116-2 變壓器的變壓器的負載負載運行運行 一、負載運行一、負載運行 的物理過程的物理過程v一一次側接電源次側接電源U1，二二次側接負載次側接負載ZL，此時，此時二二次側流過電流次側流過電流I2。一一次側電流次側電流不再是不再是I0，而是變?yōu)椋?/p>

14、而是變?yōu)镮1，這就是變壓器的，這就是變壓器的負載負載運行情況。運行情況。 v負載后，負載后，二二次側電流產(chǎn)生磁勢次側電流產(chǎn)生磁勢F2=N2I2，該磁勢將力圖改變磁通，該磁勢將力圖改變磁通，而磁通，而磁通是由電源電壓決定的是由電源電壓決定的，也就是說，也就是說基本不變。基本不變。 v要維持要維持不變，不變，一一次繞組的次繞組的電流將由原來的電流將由原來的 I0 變?yōu)樽優(yōu)?I1 。I1 產(chǎn)生磁勢產(chǎn)生磁勢 F1=I1N1，F(xiàn)1與與F2共同作用產(chǎn)生共同作用產(chǎn)生，F(xiàn)1+F2 的的作用相當于空載磁勢作用相當于空載磁勢 F0 ，也即激磁磁勢也即激磁磁勢Fm。 AX1U1I1E1E12E2Uax變壓器的變壓器

15、的負載負載運行運行 2I22ELZ電電 機機 學學主講教師：閻治安 12二、二、磁勢平衡磁勢平衡方程式方程式 120112210121001mmLFFFFI NI NI NI NIIIIIk v負載后，負載后，一一次側次側繞組中的電流由兩個分量組成，一個是其繞組中的電流由兩個分量組成，一個是其負載負載分量分量I1L，另一個是產(chǎn)生磁通的另一個是產(chǎn)生磁通的勵磁勵磁分量分量I0，I1L產(chǎn)生的磁勢與產(chǎn)生的磁勢與二二次側電流產(chǎn)生的磁勢大次側電流產(chǎn)生的磁勢大小相等，方向相反，互相抵消。小相等，方向相反，互相抵消。 v在在滿載滿載時，時，I0只占只占I1L的（的（28），有時可將，有時可將I0忽略，即：忽略

16、，即： 211210LIIIkIkv這就是變壓器的變流作用，只有在較大負載時才基本成立，用此原理這就是變壓器的變流作用，只有在較大負載時才基本成立，用此原理可以設計出可以設計出電流互感器電流互感器。 電電 機機 學學主講教師：閻治安 13三、三、電勢電勢平衡方程式平衡方程式 v負載后變壓器電路中的各種電勢及壓降：負載后變壓器電路中的各種電勢及壓降： v根據(jù)規(guī)定的正方向可以寫出電壓平衡方程根據(jù)規(guī)定的正方向可以寫出電壓平衡方程 11112222UEI ZUEI Z1I11111112222222 4.444.44 I REjI XEjN fEjN fEjI XI R 11I N12I22I N20

17、1I N電電 機機 學學主講教師：閻治安 146-3 變壓器的變壓器的等效電路等效電路和和相量圖相量圖 v根據(jù)電勢平衡方程根據(jù)電勢平衡方程可以畫出變壓器可以畫出變壓器的的一一次側和次側和二二次次側的側的等效電路等效電路 ：1U1I1E1R1jXmRmjX一次側一次側等效電路等效電路2E2R2jX二次側二次側等效電路等效電路2I2Uv由于由于一一、二二次側繞組次側繞組匝數(shù)匝數(shù)不同，其電勢不同，其電勢E1和和E2也不同，難以將兩側的等也不同，難以將兩側的等效電路合并成一個完整的等效電路。效電路合并成一個完整的等效電路。 v通過通過折算折算法，我們可以將法，我們可以將二二次側等繞為用一個與次側等繞為

18、用一個與一一次側匝數(shù)次側匝數(shù)N1相同的繞相同的繞組來等效替代。折算以后，兩側匝數(shù)相等，組來等效替代。折算以后，兩側匝數(shù)相等， ，k=1，原來的磁勢原來的磁勢平衡方程平衡方程I1N1+I2N2=ImN1變成了變成了I1+I2=Im，兩側的等效電路就可以合并了。，兩側的等效電路就可以合并了。 12EE電電 機機 學學主講教師：閻治安 15一、變壓器的一、變壓器的折算折算法法 v將變壓器的將變壓器的二二次側繞組折算到次側繞組折算到一一次側，就是用一個與次側，就是用一個與一一次側繞組匝數(shù)次側繞組匝數(shù)N1相同的繞組，去代替匝數(shù)為相同的繞組，去代替匝數(shù)為N2的的二二次側繞組，在代替的過程中，保持次側繞組，

19、在代替的過程中，保持二二次次側繞組的側繞組的電磁關系電磁關系及及功率關系功率關系不變。也就是說折算前后，不變。也就是說折算前后，二二次側的次側的磁勢磁勢、功率功率和和損耗損耗應保持不變。應保持不變。 二、參數(shù)折算二、參數(shù)折算 N2、U2、I2、E2、R2、X2、RL、 XL 為折算值為折算值 二次側 N1、U1、I1、E1、 R1、X1 （同折算前）（同折算前） 一次側折算后折算后 N2、U2、I2、E2、R2、X2、RL、XL 為實際值為實際值 二次側 N1、U1、I1、E1、R1、X1 一次側 折算前折算前 1、 電勢、電壓電勢、電壓折算折算 21122224.444.44EN fEEN

20、fEkE 22UkU 電電 機機 學學主講教師：閻治安 162、 電流電流折算折算 1 22222/N IN IIIk 3、 阻抗阻抗折算折算 阻抗折算要保持阻抗折算要保持功率功率/損耗損耗不變不變 。2222222222222222222 LLI RI RRk RIXIXXk XZk Z 三、變壓器的三、變壓器的等效電路等效電路 1、 折算后的方程折算后的方程 11111222221212 mmmmUEIRjXUEIRjXIIIEEIRjX電電 機機 學學主講教師：閻治安 172、 T型型等效電路等效電路 v如果知道效電路中各個如果知道效電路中各個參數(shù)參數(shù)、負載阻抗負載阻抗和和電源電壓電源電

21、壓，則可計算出各支，則可計算出各支路電流路電流I1、I2、Im、輸出電壓、輸出電壓U2、損耗、效率等，通過、損耗、效率等，通過反折算反折算就就能計能計算出二次側實際電流算出二次側實際電流I2=kI2v和實際電壓和實際電壓U2=U2/k。 3、 近似、近似、簡化簡化等效電路等效電路 v由于由于勵磁阻抗勵磁阻抗很大，很大，Im很很小，有時就將勵磁支路舍小，有時就將勵磁支路舍掉，得到所謂掉，得到所謂簡化簡化等效電等效電路。路。 近似和簡化近似和簡化 等效電路等效電路KjX2U LZ KR1U12II T 形形 等效電路等效電路1U1I1E1R1jX2R2jX2I2ULZmRmjX2E0I1U1I1R

22、1jX2R2jX2I2ULZmRmjX2E0I電電 機機 學學主講教師：閻治安 18v簡化簡化等效電路中等效電路中,Zk=Rk+jXk，Rk與與Xk構成變壓器的構成變壓器的漏阻抗漏阻抗，也叫，也叫短路短路阻抗阻抗，即變壓器的副邊短路時呈現(xiàn)的阻抗。，即變壓器的副邊短路時呈現(xiàn)的阻抗。Rk為為短路電阻短路電阻，Xk為為短路電短路電抗抗。ZL為折算到為折算到一一次側的負載阻抗。次側的負載阻抗。 v用簡化等效電路計算的結果也能夠滿足工程精度要求。用簡化等效電路計算的結果也能夠滿足工程精度要求。 v當需要在當需要在二二次側基礎上分析問題時，可將次側基礎上分析問題時，可將一一次側折算到次側折算到二二次側，當

23、用次側，當用歐歐姆姆數(shù)說明阻抗大小時，必須指明是從哪邊看進去的阻抗。數(shù)說明阻抗大小時，必須指明是從哪邊看進去的阻抗。v從從一一次側看進去的阻抗是從次側看進去的阻抗是從二二次側看進去的阻抗的次側看進去的阻抗的k2倍。倍。 四、變壓器負載運行時的四、變壓器負載運行時的相量圖相量圖 v根據(jù)根據(jù)方程式方程式或者或者等效電路等效電路，可以畫出，可以畫出相量圖相量圖，從而了解變壓器中，從而了解變壓器中電電壓壓、電流電流、磁通等量磁通等量之間的之間的相位和大小相位和大小關系。關系。 v等效電路，方程式和相量圖是用來研究分析變壓器的三種基本手段，是等效電路，方程式和相量圖是用來研究分析變壓器的三種基本手段，是

24、對一個問題的三種表述，對一個問題的三種表述，相量圖相量圖對各物理量的相位更直觀顯現(xiàn)出來。定性對各物理量的相位更直觀顯現(xiàn)出來。定性分析時，用相量圖較為清楚；定量計算時，則用等效電路。分析時，用相量圖較為清楚；定量計算時，則用等效電路。 電電 機機 學學主講教師：閻治安 19v相量圖作法的思路相量圖作法的思路v 已知已知: U2 、 I2 、 2 、 k等；等；v 畫出畫出: U1 1等等v 根據(jù)根據(jù): 方程式。方程式。v v在水平方向做出在水平方向做出v滯后滯后 90做出做出12EEv滯后滯后E2 做出做出2Iv超前超前 某一角度某一角度做出做出0Iv依據(jù)方程式做出依據(jù)方程式做出v依據(jù)方程式做出

25、依據(jù)方程式做出1I1U12EE22 IU0I1I2I1E11I R11jI X1U變壓器感性負載時的變壓器感性負載時的相量圖相量圖22I R 22jI X 2 1 電電 機機 學學主講教師：閻治安 206-4 變壓器的變壓器的參數(shù)測量參數(shù)測量和和標幺值標幺值 等效電路中的各種等效電路中的各種 R1、R2、X1、X2、Rm、Xm等，對變壓器運行等，對變壓器運行性能有重大影響。這些參數(shù)通常通過空載試驗和穩(wěn)態(tài)短路試驗來求得。性能有重大影響。這些參數(shù)通常通過空載試驗和穩(wěn)態(tài)短路試驗來求得。一、變壓器一、變壓器空載試驗空載試驗 （測取 ）v一一次側加額定電壓次側加額定電壓UN，二二次側開路次側開路, 讀出

26、讀出U1、U20、I0、p0和和I0/很小，由很小，由I0在繞組中引起的銅耗忽略不計，在繞組中引起的銅耗忽略不計，p0全部為鐵耗全部為鐵耗p0=pFe=RmI0200mUZI020mPRI22mmmXZRvZm與飽和程度有關，與飽和程度有關，應取額定電壓時的數(shù)據(jù)。應取額定電壓時的數(shù)據(jù)?？蛰d試驗也可以在空載試驗也可以在二二次側次側做，但應注意折算到做，但應注意折算到一一次側，即結果要乘以次側，即結果要乘以k2AVV*單相變壓器空載試驗線路單相變壓器空載試驗線路W接可調(diào)電壓AXxa0 mmF eRXIk p電電 機機 學學主講教師：閻治安 21二、變壓器穩(wěn)二、變壓器穩(wěn)態(tài)短路試驗態(tài)短路試驗 ( )v

27、二二次側直接短路時的運行方式為短路次側直接短路時的運行方式為短路運行。如果運行。如果一一次側在額定電壓時次側在額定電壓時二二次次側發(fā)生短路，則會產(chǎn)生很大的短路電側發(fā)生短路，則會產(chǎn)生很大的短路電流，這是一種故障短路。流，這是一種故障短路。 v穩(wěn)態(tài)短路時，穩(wěn)態(tài)短路時，一一次側加很小的電次側加很小的電壓壓(額定電壓的額定電壓的10%以下以下)，并在繞組，并在繞組電流為額定值時讀取數(shù)據(jù)電流為額定值時讀取數(shù)據(jù)Ik、Uk、pk，并記錄室溫，并記錄室溫。 KKKUZI2KKKPRI22KKKXZR75234.575234.5KKRR227575KKKZRXv阻抗電壓：阻抗電壓：短路電壓短路電壓Uk的實際值和

28、額定電壓的實際值和額定電壓U1N的的比值的百分數(shù)稱為比值的百分數(shù)稱為阻抗電阻抗電壓壓uk。 uk=(Uk/U1N)100% 接可調(diào)低電壓A*單相變壓器短路試驗線路單相變壓器短路試驗線路VWxXaA KKKC uRXUp電電 機機 學學主講教師：閻治安 22穩(wěn)態(tài)短路時，電壓很低，所以磁通很小，鐵耗可以忽略。穩(wěn)態(tài)短路時，電壓很低，所以磁通很小，鐵耗可以忽略。p pk k全部為銅耗。全部為銅耗。 阻抗電壓阻抗電壓u uk k是變壓器的重要參數(shù)，其大小主要取決于變壓器的設計尺寸。是變壓器的重要參數(shù)，其大小主要取決于變壓器的設計尺寸。 uk的選擇涉及到變壓器的選擇涉及到變壓器成本成本、效率效率、電壓穩(wěn)定

29、性電壓穩(wěn)定性和和短路電流大小短路電流大小等因素。等因素。 正常運行時，希望正常運行時，希望u uk k小些，使得端電壓隨負載波動較小。但發(fā)生突然短路小些，使得端電壓隨負載波動較小。但發(fā)生突然短路時，希望時，希望u uk k大些以降低短路電流。大些以降低短路電流。 三、標幺值三、標幺值 (1) 標幺值就是實際值與某標幺值就是實際值與某基值基值的比值。的比值。 基值就取基值就取額定值。額定值。*111111111111111111 /FeFeNNNpNNpNNpXXUIRRUIpRXUISZUIZUI電電 機機 學學主講教師：閻治安 23*22222222222222222222 /NNNpNpN

30、XXUIPRRUIPRXUISZUIZUI(2) 優(yōu)點優(yōu)點 v比實際值更能說明問題比實際值更能說明問題。例如例如 I1*= I2* = 1.5 說明過載了。說明過載了。 v計算方便，便于性能比較。不論變壓器大小、形狀，其兩個主要性能計算方便，便于性能比較。不論變壓器大小、形狀，其兩個主要性能指標的大小一般為指標的大小一般為I0*=0.020.08， Uk*=0.050.175v使用標幺值后，折算前后各量標幺值相同，無需折算：使用標幺值后，折算前后各量標幺值相同，無需折算：vR2*=R2*， I2*=I2*， U2*=U2* 電電 機機 學學主講教師：閻治安 246-5 變壓器運行時變壓器運行時

31、二二次側次側電壓的變化電壓的變化 對于負載的變壓器來說，其對于負載的變壓器來說，其二二次側的方程為次側的方程為E2=4.44f N2m, 由由一一次側次側( (電源電源) )電壓電壓U U1 1等量決定，所以等量決定，所以U U2 2會隨負載電流的變化而變會隨負載電流的變化而變化。這種變化反映了變壓器輸出電壓的穩(wěn)定與否，一般用化。這種變化反映了變壓器輸出電壓的穩(wěn)定與否，一般用電壓調(diào)整率電壓調(diào)整率來描述。來描述。 22222UEIRjX一、電壓調(diào)整率一、電壓調(diào)整率 U v當當一一次側電壓不變時，變壓器從空載到負載其次側電壓不變時，變壓器從空載到負載其二二次側電壓變化的數(shù)值與負載次側電壓變化的數(shù)值

32、與負載電流電流的的大小大小和負載的和負載的性質(zhì)性質(zhì)(即負載的功率因數(shù)即負載的功率因數(shù)cos )以及變壓器本身的以及變壓器本身的參數(shù)參數(shù)有關。有關。 v一一次側加次側加額定電壓額定電壓U1N時，變壓器時，變壓器空載空載時的時的二二次側電壓次側電壓U20(即是即是U2N)與與額定負載額定負載時時的的二二次側電壓次側電壓U2之差值之差值(U20-U2)與與二二次側額定電壓次側額定電壓U2N之比值定義為之比值定義為電壓調(diào)整率電壓調(diào)整率。 *202222202100% 100%(1)*100%NNUUUUUUUUU20212201()100%100%()NNk UUUUUk UU2電電 機機 學學主講教

33、師：閻治安 25v實用公式實用公式 *11NODOAU*1212*122221cossincossincossinKKKKKKNUODOCCFFDI RI XIRXRXI*111NIIIvU是變壓器的重要性能指標。它與是變壓器的重要性能指標。它與3個因素有關個因素有關: (1) 負載大小負載大小，用負載系數(shù)，用負載系數(shù)來反映；來反映； (2) 負載性質(zhì)負載性質(zhì)，用，用cos 來表示；來表示； (3) 變壓器本身的變壓器本身的短路阻抗短路阻抗，Rk*和和Xk*來表示。來表示。 當為感性負載時，當為感性負載時， 2為正，為正，U0。 當為容性負載時，當為容性負載時， 2為負，為負，U 通常為負或者

34、通常為負或者0(個別情況為正個別情況為正)。 *11NU*2U*2I2*1KI R*1KjI XOABCDFE22電電 機機 學學主講教師：閻治安 26二、外特性二、外特性 v一一次側電壓為額定電壓，負載功率因數(shù)次側電壓為額定電壓，負載功率因數(shù)cos 2為常數(shù)時，為常數(shù)時，二二次側電壓次側電壓(一一般用標幺值般用標幺值)隨負載系數(shù)隨負載系數(shù)(負載電流標幺值負載電流標幺值)的變化曲線。的變化曲線。 22NUU22NIIU2cos0.8cos12cos0.800.750.50.51.01.0（滯后）（超前）電電 機機 學學主講教師：閻治安 276-6 變壓器變壓器損耗損耗和和效率效率 一、變壓器一

35、、變壓器損耗損耗 變壓器的損耗可以分為變壓器的損耗可以分為兩兩大類：大類：鐵耗鐵耗和和銅耗銅耗(鋁線變壓器稱之為鋁線變壓器稱之為鋁耗鋁耗)。每。每類當中又有類當中又有基本基本損耗和損耗和附加附加損耗之分。損耗之分。變壓器的變壓器的空載空載損耗主要為損耗主要為鐵耗鐵耗，穩(wěn)態(tài)短路負載穩(wěn)態(tài)短路負載損耗主要為損耗主要為銅耗銅耗。 1、 鐵耗鐵耗 pFe=mI02Rm v鐵耗分鐵耗分基本鐵耗基本鐵耗和和附加鐵耗附加鐵耗?；净捐F耗鐵耗主要是主要是磁滯磁滯和和渦流渦流損耗。損耗。渦流渦流損耗通過損耗通過采用疊片鐵心而大大降低，所以總鐵耗中采用疊片鐵心而大大降低，所以總鐵耗中磁滯磁滯損耗份額較大約占（損耗份額較大約占（60 70）%。 v附加附加鐵耗主要有：鐵耗主要有：在鐵心接縫等處由于磁通密度分布不均勻所引起的損耗在鐵心接縫