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时间:2019-05-10
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1、变压器的电路理论4-1变压器的空载运行4-2变压器的负载运行4-3变压器的等效电路及相量图4-4标么值4-5空载实验和短路实验4-6变压器的运行特性变压器的电路理论4-1变压器的空载运行4-2变压器的负载运行4-3变压器的等效电路及相量图4-4标么值4-5空载实验和短路实验4-6变压器的运行特性8/25/20211山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作本章基本要求1.熟练掌握变压器的电磁关系、基本方程式、等效电路。2.熟练掌握变压器的参数计算、运行特性(电压变化率、效率)的计算,这是变压器计算的重点。3.了解变压器的折算方法、相量
2、图和标么值的概念。8/25/20212山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作4-1变压器的空载运行原边电流用i0表示,副边电流i2为零。空载运行比较简单,按照从简单到复杂、由浅入深的认识规律,我们先从变压器的空载运行开始分析。一、空载运行时的物理情况空载时,原绕组接到电源电压u1后将流过空载电流i0,电流产生相应的空载磁势F0=i0W1,在F0的作用下铁心内将建立磁通。变压器的原绕组接在交流电源上,副绕组开路时的运行就是变压器的空载运行。铁心内所建立的磁通可分为两个部分。8/25/20213山东理工大学电工电子教研室weipeiy
3、u制作+u2-e2e1e1+u1-i0i2=0Φ1原边绕组副边绕组施加:u1→i0→W1i01Φ→e1e1e2变压器的空载运行磁通是以闭合铁心为路径,同时匝链原、副绕组,是变压器传递信号(或能量)的主要因素,属于工作磁通,称它为主磁通Φ;主磁通:8/25/20214山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作变压器的空载运行特点:磁路为非线性,起能量传递作用。仅和本绕组相交链而不与另外绕组相交链,主要通过非磁性介质(空气)形成闭路,就称为原边绕组的漏磁通Φ1σ。漏磁通:特点:磁路为线性,不能传递能量,只起到电压降的作用。二、
4、各物理量参考方向的规定1.在作为负载的电路里,电压的正方向取的和电流的正方向一致,对纯电阻来说,就是正电压产生正电流。8/25/20215山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作变压器的空载运行2.当磁通和电流有交链时,磁通Φ的正方向与电流正方向符合右手螺旋法则,即正电流产生正磁通。3.在电磁感应中,若磁通的正方向和由它感应的电势的正方向符合右手螺旋关系,这时电磁感应定律的表达式是把2、3条规定结合起来便得:在电流产生磁通,磁通感应电势的情况下,电势的正方向与电流正方向取的一致。上图即是按照规定的参考方向画出的各物理量的参考方向。8
5、/25/20216山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作变压器的空载运行三、空载运行时的电势和电压平衡方程式1.电势表达式根据电磁感应定律,当线圈的磁通交变时,在原副边产生感应电动势:e1、e2、e1σ分别表示在原副绕组内产生的感应电动势和漏电势设:8/25/20217山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作变压器的空载运行e1和e2的相量表达式从以上两式可以看出,当主磁通按正弦规律交变时,它所产生的感应电势也按正弦规律交变,而且电势在时间相位上落后于主磁通90°。8/25/20218山东理工大学电工电子教研室weipeiy
6、u制作变压器的空载运行由于漏磁路主要经过空气隙,其磁导率μ0是常数,所以电流增大,漏磁链也成正比增加,L1σ为常数而与电流大小无关,故漏感电势可以如下表示:可用相量表示,则若设漏电势可以写成电抗(这里是漏抗)压降的形式。8/25/20219山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作变压器的空载运行2.电势平衡方程式根据规定的各物理量的正方向,可以列出变压器空载时的电势平衡方程式。应用基尔霍夫第二定律,便可列出原边的电势平衡方程式为电势平衡方程式的相量形式式中,Z1=r1+jx1σ为原绕组在空载时的漏阻抗。8/25/202110山东理工
7、大学电工电子教研室weipeiyu制作变压器的空载运行空载时由于副边没有电流,也就不存在副边阻抗压降,变压器的副边电压就等于副边电势。U1≈4.44fW1Φm通过分析计算和实测,得出变压器的漏阻抗压降很小,所以在定性分析时,即使在额定状态下运行,也是U1≈E1,故上式说明,在电源频率一定时,铁心中主磁通的幅值主要由电源电压有效值决定,近似成正比关系;或者说变压器的主磁通是由电源电压来控制的。8/25/202111山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作变压器的空载运行3.变压器的变比变压器原绕组与副绕组的感应电势之比称之为变比,用符
8、号k来表示,即上式表示的变比k等于原、副绕组的匝数比。当变压器空载运行时,由于U1≈E1,U20=E2,因此单相变压器的变比也近似等于电压比,即变压器之所以可以改变电压,根本原因就是两个绕组匝
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