电拖课程设计(变压器原副边电压变化)

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1、电拖课程设计(变压器原副边电压变化)　　变压器原副边电压变化情况　　摘要　　主要分析变压器运行时原副边电压变化情况，分为空载运行与负载运行。先分析两种情况下的工作原理，再设计电路和参数，用Matlab连出电路仿真，得出原副边电压的波形，根据波形得出变压器工作时，原副边电压幅值按变比变化，周期和相位都不变的结论。　　一、引言　　变压器是一种静止电气设备，它是通过磁路耦合来改变电压、电流或相位，将一种交流电压的能量转换成同频率的另一种交流电压的电能的装置。在电力系统中，变压器对电能的经济传输、灵活分配和安全使用具有重要意义。　　为了适

2、应不同的使用目的和工作条件，不同类型的变压器在结构和性能上有很大的差异。通常变压器可以按用途、相数、绕组数目、冷却方式等分别进行分类。　　按用途分类：电力变压器、特殊变压器、仪用变压器、试验用变压器；按相数分类：单相变压器、三相变压器、多相变压器；　　按绕组数目分类：双绕组变压器、自耦变压器、三绕组变压器、多绕组变压器；　　按冷却方式分类：以空气为冷却介质的干式变压器、以变压器油为冷却介质的油浸式变压器。　　主要研究变压器原边与副边电压幅值、相位变化情况。　　二、原理分析　　变压器的主要部件是铁芯和绕组，它们构成了变压器的器身。　

3、　在原理图中，与电网一侧相连的线圈称为原边，与负载端相连的线圈称为副边。　　在分析原理之前，先规定正方向：　　一次侧电流的正方向与电源电压正方向一致；二次侧电流的正方向与绕组的感应电势的正方向一致，二次侧端电压与输出电流同方向；　　磁势FNi与磁通之间符合右手螺旋关系；　　感应电势e与磁通之间符合右手螺旋关系。此可见，e与i的正方向相同。　　Ⅰ、变压器的空载运行　　变压器空载运行的原理图如下：　　变压器一次绕组接电源，二次绕组开路，负载电流i2为零，这种情况即为变压器的空载运行。空载运行时通过一次侧的电流称为空载电流，用i0表示。

4、因为空载时变压器的磁通完全是空载电流产生的磁动势所建立，所以空载电流也成为励磁电流，空载电流产生的空载磁势F0N1i0。　　通常把沿铁芯闭合，且同时交链一次和二次绕组的那部分磁通称为主磁通，它是变压器进行能量转换的媒介；把沿非铁磁材料闭合，只交链一次绕组的那部分磁通1称为一次绕组的漏磁通。于副边绕组开路，因而不存在副边漏磁通。一般情况下，漏磁通仅为主磁通的千分之一左右。主磁通分别在原边和副边绕组中产生感应电势e1和e2。而原边绕组中漏磁通存在感应漏电势e1。考虑到一次绕组的电阻压降，可列出一次侧和二次侧电压方程　　u1ri10e1

5、e1…………………………………………………(1)ue220式中，r1为一次绕组的漏电阻，u20为二次绕组的空载电压。对于实际的变压器，于一次侧的漏电阻和漏电势很小，故可认为u1e1。　　给一次侧加正弦电压，可认为感应电势和磁通也按正弦变化。设　　(t)msint，N1和N2分别为一、二次绕组的匝数，则　　e1N1dd,e2N2…………………………………………………(2)dtdtd(msint)e1N1N1mcost　　dt因为2f,e12fN1msin(t90)，故有效值　　E12fN1m2m用相量形式表示为：E1m………(3)　

6、　则E2m……………………………………………………………(4)故变压器空载运行时，原、副边电压为：　　U1E1mU2E2m当一次绕组施加额定电压U1U1N时，规定二次侧绕组的开路电压即为二次侧的额定电压即U20U2N。这样，规定变压器的变比为kN1E1U1N……(5)N2E2U2N综上可以看出，变压器空载运行时，原边电压与副边电压幅值之比为变比k，频率相同，相位一致。　　Ⅱ、变压器负载运行　　变压器的负载运行是指变压器的一次侧接到交流电源上，二次侧连接电器负载ZL时的运行情况。变压器负载后，二次侧的电流不再为零，从而导致铁芯内部的

7、电磁过程与空载运行时有所不同。　　变压器负载运行的原理图如下：　　考虑到负载运行时，一次侧绕组的电势平衡方程式为：　　UE1z1I1(z1为一次绕组的漏阻抗)………………………　　二次侧电流对应的磁势除了对主磁通有贡献外，还会在变压器副边产生漏磁通2，该漏磁通仅与副边绕组交链，设副边漏电感为L2，则副边漏电势为　　E2jL2I2jx2I2……………………………………　　根据基尔霍夫定律及变压器负载运行示意图中正方向的规定，可列出一次与二次侧绕组电压平衡方程如下：　　U1E1I1r1E1E1I1z1……………………………(8)U2E

8、2I2r2E2E2I2z2归纳起来，变压器的基本方程式为：　　U1E1I1z1U2E2I2z2E1kE2U2I2zL一般变压器工作时，原边与副边漏电抗很小，近似忽略。所以　　U1E1U1E1所以kU2E2U2E2综上可以看出，变压器负载运行时，原边