变压器原理和结构

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1、第三章变压器第一节变压器的工作原理分类及结构第一节变压器的工作原理分类及结构一.变压器的工作原理变压器---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是电力系统中生产，输送，分配和使用电能的重要装置。也是电力拖动系统和自动控制系统中 ，电能传递或作为信号传输的重要元件控制变压器第一节变压器的工作原理分类及结构1.变压器----静止的电磁装置变压器可将一种电压的交流电能变换为同频率的另一种电压的交流电能电压器的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组。变压器原理图（图3-

2、1）第一节变压器的工作原理分类及结构与电源相连的线圈，接收交流电能，称为一次绕组用U1，I1，E1，N1表示，与负载相连的线圈，送出交流电能，称为二次绕组  用U2，I2，E2，N2表示。同时交链一次，二次绕组的磁通量的相量为Fm,该磁通量称为主磁通请注意图3-1各物理量的参考方向确定。第一节变压器的工作原理分类及结构2.理想变压器不计一次、二次绕组的电阻和铁耗，其间耦合系数K=1的变压器称之为理想变压器描述理想变压器的电动势平衡方程式为第一节变压器的工作原理分类及结构若一次、二次绕组的电压、电

3、动势的瞬时值均按正弦规律变化，则有不计铁心损失，根据能量守恒原理可得由此得出一次、二次绕组电压和电流有效值的关系令K=N1/N2，称为匝比（亦称电压比），则第一节变压器的工作原理分类及结构二.变压器的分类1.变压器按用途一般分为电力变压器和特种变压器两大类电力变压器可分为:升压变压器、降压变压器、配电变压器、联络变压器等电力变压器外形第一节变压器的工作原理分类及结构特种变压器可分为:整流变压器、电炉变压器、高压试验变压器、控制变压器等第一节变压器的工作原理分类及结构2.变压器按相数可分为单相和三

4、相变压器三相变压器外观示意图第一节变压器的工作原理分类及结构三.变压器的结构简介1.铁心铁心是变压器中主要的磁路部分。通常由含硅量较高，厚度为0.35或0.5mm,表面涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成铁心分为铁心柱和铁轭俩部分，铁心柱套有绕组；铁轭闭合磁路之用铁心结构的基本形式有心式和壳式两种心式变压器结构示意图第一节变压器的工作原理分类及结构2.绕组绕组是变压器的电路部分，它是用纸包的绝缘扁线或圆线绕成。右图为交叠式绕组3.其他结构部件以典型的油侵式电力变压器为例，其他结构部件有:油箱、储

5、油柜、散热器、高压绝缘管套以及继电保护装置等外形如下图第一节变压器的工作原理分类及结构4.变压器的额定值(1).额定容量S变压器视在功率的惯用数值，以VA，KVA，MVA表示(2).额定电压U变压器各绕组在空载额定分接下端子间电压的保证值，对于三相变压器额定电压系指线电压，以V或KV表示(3).额定电流I变压器的额定容量除以各绕组的额定电压所计算出来的线电流值，以A表示单相变压器的一次、二次绕组的额定电流为I1N=SN/U1NI2N=SN/U2N三相变压器的一次、二次绕组的额定电流为I1N=SN

6、/U1NI2N=SN/U2N(4).额定频率我国工业用电频率为50HZ第二节单相变压器的空载运行什么是空载运行？变压器一次绕组加上交流电压，二次绕组开路的运行情况一.空载时的物理情况1.空载磁场空载电流i0产生一个交变磁通势i0N1，并建立交变磁场主磁通Øm通过铁心闭合的磁通量（占绝大部分）漏磁通Ø1ó通过油和空气闭合的磁通量（占少量）单相变压器空载运行时的各物理量（图3-2）单相变压器空载运行时的各物理量（图3-2）第二节单相变压器的空载运行2.主磁通感应电动势主磁通在一次绕组和二次绕组产生感

7、应电动势：e1(t)=-N1dFm/dte2(t)=-N2dFm/dt3.感生漏电动势交链一次绕组的漏磁通在一次绕组中感生漏电动势e1s(t)=-N1dF1s/dt列出一次、二次绕组的电动势平衡方程式u1=i0r1+(-e1s)+(-e1)=i0r1+N1dF1s/dt+N1dFm/dtu20=e2=-N2dFm/dt(一)感应电动势与主磁通1.变压器感应电势1)主磁通若u1随时间按正弦规律变化，则Øm也按正弦规律变化，设则对e1有：e1(t)=-N1dFm/dt=-wN1Fmcoswt=wN1

8、Fmsin(wt-90°)=E1msin(wt-90°)而对e2有：e2(t)=-N2dFm/dt=-wN2Fmcoswt=wN2Fmsin(wt-90°)=E2msin(wt-90°)所以e1和e2也按正弦规律变化磁通与电势的关系(图3-3）第二节单相变压器的空载运行2)感应电动势感应电动势e1、e2在相位上滞后于Øm的电角度是90°有效值是:3)相量表达式根据上述讨论，有E1、E2的相量表达式为磁通Fm与电势E1、E2的相量关系(图3-4)第二节单相变压器的空载运行2.变压器变比当一次绕组上