單相變壓器的供電運(yùn)行（變壓器運(yùn)行檢修）

磁路和電路的對比磁路和電路形式上的對應(yīng)關(guān)系1磁路與電路形式上的對應(yīng)關(guān)系磁路電路磁通勢F=NI電動勢

E磁通

電流

I磁感應(yīng)強(qiáng)度B電流密度

J磁阻電阻+_EIR

NI磁路的歐姆定律2磁路的歐姆定律電路的歐姆定律磁路的歐姆定律+_EIR

NI磁路與電路的區(qū)別3電路電動勢的方向與電流方向一致或相反電動勢電阻只要有電流就會引起損耗電阻在一定溫度下是常數(shù)疊加定理線性電路可應(yīng)用疊加定理損耗1234+_EIR磁路勵磁電流與磁動勢的正方向之間符合右手螺旋定則磁動勢磁阻只有交變磁通在磁路中引起損耗由于磁路的飽和性，磁阻不是常數(shù)疊加定理磁路飽和時不能應(yīng)用疊加定理損耗1234

NI磁路和電路的對比小結(jié)1.對應(yīng)關(guān)系2.歐姆定律3.不同之處電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容1法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容電磁感應(yīng)定律的實質(zhì)

把一線圈放在磁場中，不管是線圈本身運(yùn)動，還是磁場發(fā)生變化，當(dāng)線圈交鏈的磁通隨時間變化時，線圈內(nèi)部就會感應(yīng)電動勢。這個圖換成Flash動畫或是視頻形式。如果是視頻建議錄屏：磁鐵較慢速度向下移動，之后較慢速度向上移動（移動過程保證能看到指針動）；再以較快速度向下移動，以較快速度向上移動。錄完之后循環(huán)播放。法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容電磁感應(yīng)定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式感應(yīng)電動勢的大小與線圈匝數(shù)成正比，與單位時間內(nèi)磁通量的變化率成正比。變壓器電動勢和運(yùn)動電動勢2變壓器電動勢和運(yùn)動電動勢變壓器電動勢線圈與磁場相對靜止，與線圈相交鏈的磁通量本身隨時間變化，則線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。變壓器電動勢和運(yùn)動電動勢運(yùn)動電動勢若磁場恒定，線圈與恒定磁場之間在正交方向發(fā)生相對運(yùn)動（線圈不動，磁場沿線圈垂直方向運(yùn)動；或是磁場不動，線圈沿磁場垂直方向運(yùn)動），則線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，稱為運(yùn)動電動勢。自感電動勢和互感電動勢3自感電動勢和互感電動勢自感電動勢

當(dāng)線圈中流過交流電流時，該電流產(chǎn)生的磁通在線圈自身產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。

這種由于載流線圈中電流本身隨時間變化而在線圈內(nèi)感應(yīng)的電動勢稱為自感電動勢。自感電動勢和互感電動勢互感電動勢

線圈1的旁邊放置線圈2，當(dāng)線圈1通入交流電流i1時，它產(chǎn)生的磁通有一部分交鏈線圈2，當(dāng)i1變化時，通過線圈2的磁通也會交變，將在線圈2內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，此感應(yīng)電動勢稱為互感電動勢。電磁感應(yīng)定律小結(jié)1.電磁感應(yīng)定律在變壓器中的應(yīng)用2.電磁感應(yīng)定律在發(fā)電機(jī)中的應(yīng)用變壓器的初步認(rèn)知變壓器的作用1變壓器的作用什么是變壓器

變壓器是利用電磁感應(yīng)原理，把一種電壓等級的交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)橥l率的另一種電壓等級交流電能的靜止電氣設(shè)備。變壓器的作用簡單的電力系統(tǒng)示意圖變壓器的作用變壓器的作用升壓：遠(yuǎn)距離經(jīng)濟(jì)輸電。降壓：用電需要。變壓器的基本工作原理2變壓器的基本工作原理變壓器的基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)：鐵心和繞組。鐵心由導(dǎo)磁性良好的硅鋼片做成；繞組由絕緣銅線或鋁線做成。兩個互相絕緣且匝數(shù)不等的繞組，套裝在閉合鐵心上。變壓器的基本工作原理變壓器的基本原理一次繞組接到交流電源時，一次繞組中流過交流電流，并在鐵心中產(chǎn)生交變磁通。交變磁通同時交鏈一、二次繞組，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，一、二次繞組中分別感應(yīng)出電動勢，二次繞組接通負(fù)載，便向負(fù)載供電，實現(xiàn)了電能的傳遞?！姶鸥袘?yīng)定律變壓器的分類3變壓器的分類按照用途分類電力變壓器特種變壓器儀用互感器升壓變壓器降壓變壓器配電變壓器聯(lián)絡(luò)變壓器電壓互感器電流互感器變壓器變壓器的分類按照繞組數(shù)目分類雙繞組變壓器自耦變壓器三繞組變壓器變壓器多繞組變壓器變壓器的分類按照電源相數(shù)分類單相變壓器三相變壓器多相變壓器變壓器單相變壓器三相變壓器變壓器的分類按照繞組與鐵心之間的相對位置分類心式變壓器殼式變壓器心式變壓器殼式變壓器變壓器變壓器的分類按照冷卻方式分類油浸式自冷變壓器干式變壓器強(qiáng)迫油循環(huán)電力變壓器油浸自冷油浸風(fēng)冷強(qiáng)迫油循環(huán)強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷強(qiáng)迫油循環(huán)水冷干式變壓器油浸式變壓器變壓器變壓器的分類按照容量大小分類

小型630kVA及以下

中型800~6300kVA

大型8000~63000kVA

特大型90000kVA及以上變壓器變壓器的初步認(rèn)知小結(jié)1.在電力系統(tǒng)中的作用2.基本結(jié)構(gòu)3.基本原理4.分類鐵磁材料的特點變壓器常用材料1導(dǎo)磁材料導(dǎo)電材料絕緣材料冷卻材料結(jié)構(gòu)材料變壓器常用材料鐵磁材料的特點2在一定的溫度范圍內(nèi)，鐵磁材料的磁導(dǎo)率很大，為真空磁導(dǎo)率的數(shù)千倍。鐵磁材料的特點高導(dǎo)磁性1非鐵磁材料磁化曲線為一條直線。由于鐵磁材料的磁飽和性，磁化曲線為非線性。鐵磁材料的特點磁飽和性2鐵磁材料的磁導(dǎo)率不是常數(shù)。磁路越飽和，磁導(dǎo)率越小。鐵磁材料的特點磁滯和剩磁現(xiàn)象3磁密B的變化落后于磁場強(qiáng)度H的變化，稱為磁滯現(xiàn)象。當(dāng)H下降到零時，B沒有下降到零而是下降到Br，稱為剩余磁通密度（剩磁）。軟磁材料剩磁小，且易磁化。鐵磁材料的特點磁滯損耗和渦流損耗4鐵磁材料置于交變磁場中時，材料被交變磁場反復(fù)磁化，引起磁疇的周期性轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)動摩擦引起的損耗就是磁滯損耗。磁滯損耗

鐵磁材料的特點磁滯損耗和渦流損耗4由于鐵心是導(dǎo)體，所以交變磁通也能在鐵心中感應(yīng)電動勢，并引起環(huán)流，稱為渦流。

渦流損耗鐵磁材料的特點磁滯損耗和渦流損耗4磁滯損耗和渦流損耗，總稱為鐵損耗。變壓器的鐵心采用互相絕緣的薄硅鋼片疊成可有效減小鐵損耗。鐵損耗

變壓器各電磁量的正方向變壓器各電磁量的正方向變壓器在運(yùn)行中電壓、電動勢、電流和磁通等物理量都是交變的，為了正確表示它們之間的相位關(guān)系，必須規(guī)定它們的正方向。變壓器各電磁量的正方向若某一物理量與規(guī)定正方向一致，則為正；反之則為負(fù)。換言之，若所求出之值為正，則說明所求瞬間的實際方向與規(guī)定正方向一致；反之，若所求出之值為負(fù)，則說明所求瞬間的實際方向與規(guī)定正方向相反。變壓器各電磁量的正方向正方向可以任意規(guī)定，但由于電磁規(guī)律是一定的，因此不同的規(guī)定正方向，列出的方程式其正負(fù)號不相同，所以當(dāng)我們列方程式、畫相量圖之前必須規(guī)定正方向。變壓器各電磁量的正方向電動機(jī)慣例發(fā)電機(jī)慣例變壓器各電磁量的正方向小結(jié)1.正方向2.慣例磁通與電動勢之間的關(guān)系磁通與感應(yīng)電動勢之間的關(guān)系電磁感應(yīng)定律

只要線圈中的磁通變化，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。磁通與感應(yīng)電動勢之間的關(guān)系推導(dǎo)過程設(shè)則磁通與感應(yīng)電動勢之間的關(guān)系波形及相位關(guān)系波形圖：相量圖：磁通與感應(yīng)電動勢之間的關(guān)系大小關(guān)系磁通與感應(yīng)電動勢之間的關(guān)系實際應(yīng)用

對于制造好的變壓器，當(dāng)頻率不變時，主磁通的幅值大小與外加電壓成正比。若外施電壓不變，則主磁通幅值基本不變。φ

為正弦波時，e為正弦波波形上大小上e滯后

φ

90o相位上123磁通與感應(yīng)電動勢之間的關(guān)系小結(jié)相量形式空載電流空載電流空載電流的概念

變壓器空載運(yùn)行時，外加正弦交流額定電壓，一次繞組流過的電流稱為空載電流，用表示?？蛰d電流空載電流的作用及組成

空載電流，一是建立空載時的磁場，即建立主磁通和一次繞組漏磁通；二是從電力系統(tǒng)吸收有功功率補(bǔ)償空載時變壓器內(nèi)部的有功功率損耗（主要是鐵損耗）。

空載電流由無功分量和有功分量兩部分組成。無功分量用來產(chǎn)生空載時的磁場，稱為磁化電流；有功分量對應(yīng)于有功功率損耗，稱為鐵損電流?？蛰d電流空載電流的性質(zhì)在電力變壓器中，空載電流的無功分量遠(yuǎn)大于有功分量，因此空載電流基本上屬于感性無功性質(zhì)的電流，所以又稱為勵磁電流?？蛰d電流相量圖空載電流空載電流的大小當(dāng)忽略鐵損時，

空載電流的大小除了取決于電源電壓以外，還與一次繞組的匝數(shù)、電源頻率、鐵心尺寸、鐵心材料的性質(zhì)及鐵心飽和程度有關(guān)。空載電流空載電流的大小

由于變壓器的鐵心都是用導(dǎo)磁性能良好的硅鋼片疊成的，鐵心的磁阻很小，建立磁通所需的空載電流也很小，小型變壓器的空載電流一般為額定電流的1%～10%。變壓器的容量愈大，空載電流的百分?jǐn)?shù)愈小。大中型變壓器的空載電流百分比甚至低于1%?？蛰d電流的大小是變壓器的性能指標(biāo)之一，通常用百分值來表示?？蛰d電流空載電流的波形空載電流的波形與鐵心飽和程度有關(guān)，鐵心飽和程度與外加電壓幅值有關(guān)。磁路不飽和→空載電流為正弦波磁路飽和→空載電流為尖弦波

當(dāng)外加電壓為正弦波形時，鐵心中的磁通也為正弦波形。小結(jié)空載電流的概念、作用、組成、性質(zhì)、大小及波形。主磁通與漏磁通主磁通與漏磁通主磁通漏磁通主磁通與漏磁通主磁通與漏磁通的區(qū)別路徑不同主磁通沿鐵心閉合，漏磁通沿非鐵磁材料（變壓器油或空氣）閉合。數(shù)量不同主磁通占99%以上，漏磁通占1%以下。性質(zhì)不同主磁通與勵磁電流為非線性關(guān)系，漏磁通與勵磁電流為線性關(guān)系。作用不同主磁通起傳遞能量的作用；漏磁通只起漏抗壓降的作用。主磁通漏磁通主磁通與漏磁通主磁通與漏磁通的表達(dá)化場為路主磁通→勵磁電抗xm漏磁通→漏電抗xσ主磁通與漏磁通電抗電感電抗電抗與電源頻率成正比，與繞組匝數(shù)的平方成正比，與磁路的磁阻成反比。x主磁通與漏磁通勵磁電抗與漏電抗

漏電抗對應(yīng)漏磁通，由于漏磁通沿非鐵磁材料閉合，磁路的磁導(dǎo)率很小且是常數(shù)，所以漏電抗很小而且是常數(shù)；勵磁電抗對應(yīng)主磁通，由于主磁通沿鐵心閉合，磁路的磁導(dǎo)率很大不是常數(shù)（隨磁路飽和程度變化），所以勵磁電抗很大而且不是常數(shù)。小結(jié)1.主磁通與漏磁通2.勵磁電抗與漏電抗標(biāo)幺值標(biāo)幺值標(biāo)幺值的概念標(biāo)幺值：在變壓器和電機(jī)的工程計算中，常以額定值為基值，各物理量的實際值與相應(yīng)基值的比值稱為各量的標(biāo)幺值。由來：標(biāo)幺值實質(zhì)上是將某一物理量的額定值標(biāo)為一（幺即一）時，該物理量實際值與其相比之值。表示方法：某物理量的標(biāo)幺值以該量符號右上角加“*”表示。如、。標(biāo)幺值基值的選擇線電流、線電壓的基值為額定線值；相電流、相電壓的基值為額定相值。電阻、電抗、阻抗共用一個基值。阻抗的基值是額定相電壓與額定相電流之比。標(biāo)幺值基值的選擇變壓器有高、低壓側(cè)之分，各物理量的基值，應(yīng)選擇各自側(cè)的額定值。變壓器空載損耗和負(fù)載損耗功率的標(biāo)幺值為

有功功率、無功功率、視在功率共用一個基值，以額定視在功率為基值。變壓器一、二次繞組容量的標(biāo)幺值為標(biāo)幺值標(biāo)幺值的優(yōu)點1.無論變壓器容量及電壓等級差別有多大，采用標(biāo)幺值表示時，各個參數(shù)及重要的性能指標(biāo)數(shù)據(jù)通常都在一定范圍內(nèi)，因此便于比較和分析。標(biāo)幺值標(biāo)幺值的優(yōu)點2.折算前后標(biāo)幺值相等，所以采用標(biāo)幺值表示參數(shù)時，不必進(jìn)行折算。標(biāo)幺值標(biāo)幺值的優(yōu)點3.某些物理量有相同的標(biāo)幺值。在工程上，往往將短路阻抗和阻抗電壓的標(biāo)幺值看成同性質(zhì)的物理量。標(biāo)幺值標(biāo)幺值的優(yōu)點例如：額定值的標(biāo)幺值等于1、短路電阻的標(biāo)幺值等于短路損耗的標(biāo)幺值、短路阻抗的標(biāo)幺值等于阻抗電壓的標(biāo)幺值等等。二次電壓低于額定值變壓器已過載10%4.采用標(biāo)幺值可使計算簡化。5.采用標(biāo)幺值表示電壓和電流可直觀反映變壓器的運(yùn)行狀況。例如：標(biāo)幺值標(biāo)幺值的缺點標(biāo)幺值沒有量綱，物理概念不清晰，也無法用量綱來檢查計算結(jié)果是否正確。變壓器的等效電路變壓器的等效電路在變壓器中，既有電路問題，也有磁路問題，且相互聯(lián)系。為了簡化變壓器的分析和計算，采用了折算法，將這種相互交織的電磁關(guān)系用純電路形式表示出來，即等效電路。等效電路1等效電路折算前的基本方程式x1反映了一次側(cè)漏磁場的存在和該漏磁場對一次電路的影響，稱為一次漏電抗。等效電路折算前的基本方程式變壓器主磁通感應(yīng)的反電動勢

，也可以引入一個電抗參數(shù)來表示?？紤]到主磁通在鐵心中會引起鐵損耗，故不能單純地引入一個電抗，而應(yīng)引入一個阻抗。Zm—勵磁阻抗;rm—勵磁電阻，是對應(yīng)于鐵損耗的等效電阻;xm—勵磁電抗，對應(yīng)于主磁通的等值電抗。等效電路折算前的基本方程式等效電路折算后的基本方程式折算后等效電路T型等效電路等效電路各參數(shù)的物理意義r1：一次繞組的電阻；x1：一次漏電抗，對應(yīng)一次漏磁通；r2：二次繞組的電阻；x2：二次漏電抗，對應(yīng)一次漏磁通；rm：勵磁電阻，反應(yīng)鐵損耗的等效電阻；xm：勵磁電抗，對應(yīng)主磁通。等效電路近似等效電路Γ型等效電路可以大大簡化計算過程。T型等效電路Γ型等效電路實際變壓器中，在一定電壓下，I0基本不隨負(fù)載而變，等效電路簡化等效電路T型等效電路簡化等效電路在簡化等值電路中，一、二次繞組的漏阻抗合并為一個阻抗，稱為短路阻抗，用Zk表示。rk—短路電阻；xk—短路電抗變壓器的電壓、電流關(guān)系問題導(dǎo)入一臺制造好的變壓器，匝數(shù)比恒定，是不是只要電源電壓不變，二次側(cè)的電壓就保持恒定不變？一、二次的電流之間的關(guān)系是不是嚴(yán)格按照變比的關(guān)系變化？電壓關(guān)系1電壓關(guān)系電壓關(guān)系由于一次繞組存在漏阻抗壓降，電源電壓與一次繞組感應(yīng)電動勢之間的關(guān)系為：由于二次繞組存在漏阻抗壓降，二次電壓與二次繞組感應(yīng)電動勢之間的關(guān)系為：（大小近似相等，相位近似相反）（大小近似相等，相位近似相同）電壓關(guān)系一臺制造好的變壓器，匝數(shù)比恒定。即使電源電壓不變，負(fù)載波動時，二次側(cè)的電壓也會隨著變化。電流關(guān)系變壓器負(fù)載運(yùn)行時，一次電流與二次電流之間的關(guān)系：電流關(guān)系電流互感器只要測量出二次的小電流就可以獲知一次大電流的數(shù)值。測量誤差是由于勵磁電流引起的。變壓器的效率及效率特性變壓器的損耗1變壓器的損耗變壓器運(yùn)行時，鐵心和繞組中會產(chǎn)生熱量，引起損耗。變壓器的損耗磁滯損耗渦流損耗鐵損

變壓的鐵損基本等于變壓器的空載損耗，變壓器的鐵損為不變損耗，與負(fù)載的大小和性質(zhì)無關(guān)。鐵損

變壓器的損耗銅損銅損是電流通過變壓器原副繞組時，在原副繞組的電阻上所消耗的功率。銅損與電流的平方成正比，所以隨負(fù)載大小變化，稱為可變損耗。變壓器的效率效率的定義

———變壓器內(nèi)部損耗之和；———變壓器輸出的有功功率。式中變壓器的效率效率的影響因素所以上式表明：變壓器的效率與負(fù)載的大小及功率因數(shù)有關(guān)。變壓器的效率特性定義

數(shù)學(xué)分析可以證明，在某一負(fù)載系數(shù)時，變壓器的效率達(dá)到最大值，然后隨著負(fù)載增加，銅損耗增加，效率又開始降低。

即變壓器的效率特性令何時變壓器效率最大？即可變損耗與不變損耗相等時，效率最高。效率最高時對應(yīng)的負(fù)載系數(shù)為一般取變壓器鐵耗小些對全年的平均效率有利，一般磁動勢平衡磁動勢平衡空載負(fù)載磁動勢平衡

從空載到負(fù)載，由于電源電壓U1不變，所以鐵心中的主磁通不變。磁動勢平衡

NI

從空載到負(fù)載，產(chǎn)生主磁通的磁動勢不變。磁動勢平衡空載負(fù)載磁動勢平衡磁動勢平衡N2N1N1N1磁動勢平衡勵磁分量，作用是產(chǎn)生主磁通。負(fù)載分量，作用是產(chǎn)生磁動勢與二次磁動勢抵消。磁動勢平衡負(fù)載運(yùn)行的物理過程磁動勢平衡思考1變壓器負(fù)載運(yùn)行時，一次電流跟隨二次電流變化還是二次電流跟隨一次電流變化？變壓器負(fù)載運(yùn)行時，一次電流跟隨二次電流變化。磁動勢平衡思考2二次電流增大，一次電流是否會減??？一次電流跟與二次電流的關(guān)系：大小上：相位上：變壓器負(fù)載運(yùn)行時，二次電流增大，一次電流也隨之增大。磁動勢平衡小結(jié)1.磁動勢平衡2.一次電流與二次電流的關(guān)系變壓器的外特性及電壓變化率在變壓器帶負(fù)載運(yùn)行時，一次側(cè)施加額定電壓，二次電壓會發(fā)生變化嗎？問題導(dǎo)入在變壓器帶負(fù)載運(yùn)行時，一次側(cè)施加額定電壓，二次電壓會發(fā)生變化嗎？問題導(dǎo)入

變壓器一次側(cè)接上額定電壓、二次側(cè)開路時，二次側(cè)空載電壓即為二次側(cè)的額定電壓。在變壓器帶負(fù)載運(yùn)行時，二次電壓會隨負(fù)載發(fā)生變化。二次電壓的變化程度用電壓變化率來表示，用來反映變壓器供電電壓質(zhì)量。問題導(dǎo)入電壓變化率的概念1電壓變化率的概念

電壓變化率是指當(dāng)一次側(cè)接在額定電壓、額定頻率的電源上，二次側(cè)的空載電壓與給定負(fù)載大小和功率因數(shù)下二次側(cè)電壓的算術(shù)差，與二次側(cè)額定電壓比值的百分比。電壓變化率的影響因素2電壓變化率的影響因素定義式?jīng)Q定式——負(fù)載系數(shù)，反映負(fù)載的大小——短路阻抗，反映變壓器內(nèi)阻抗的大小——負(fù)載功率因數(shù)，由負(fù)載的性質(zhì)決定結(jié)論：變壓器帶負(fù)載運(yùn)行時，電壓變化率的大?。ǘ坞妷旱拇笮。┡c負(fù)載的大小、負(fù)載的性質(zhì)及變壓器的內(nèi)部阻抗有關(guān)。電壓變化率的影響因素定義式?jīng)Q定式負(fù)載增大時，電壓變化率ΔU會增大；內(nèi)阻抗越大，電壓變化率ΔU也越大；負(fù)載性質(zhì)不同，電壓變化率變化規(guī)律不同帶阻性負(fù)載，ΔU大于0；帶感性負(fù)載，ΔU大于0，而且比阻性負(fù)載變化率更大；帶容性負(fù)載，ΔU可能大于0、可能小于0、也可能等于0。變壓器的外特性3變壓器的外特性變壓器的外特性當(dāng)電源電壓和負(fù)載的功率因數(shù)為常數(shù)時，變壓器二次端電壓隨負(fù)載電流的變化規(guī)律稱為變壓器的外特性，即。變壓器的外特性

變壓器帶負(fù)載運(yùn)行時，二次側(cè)電壓將隨負(fù)載的變化而變化。通常電力變壓器的額定電壓變化率在5%左右，如果變化范圍太大，將給用戶帶來不利影響。為了保證