变压器的建模与特性分析

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1、第五章变压器的建模与特性分析变压器实物图片变压器实物图片变压器实物图片变压器实物图片平面式变压器电源变压器引言变压器——通过磁路耦合来改变电压、电流或相位的装置为什么学习变压器？变压器又被称为静止交流电机对照Ｐ１６１图５．１４Ｐ２３４图６．４０5.1变压器的基本工作原理与结构5.1.1变压器的基本工作原理电生磁磁生电电动机惯例发电机惯例变压器有隔直作用若主磁通按正弦规律变化，即，则各物理量的有效值满足下列关系：忽略绕组的电阻和铁心损耗，则原、副边功率守恒，有：从而有：由此可见，变压器在实现变压的同时实现了变流。此外，变压器还可以实现阻抗变换的功能。二次侧的负载阻抗为

2、：如果从一次侧来看，则其大小为：称为变压器的匝比或变比，，称为视在容量。变频？5.1.2变压器的结构单相变压器的结构1—铁心柱2—铁轭3—高压绕组4—低压绕组注意讲课和实际变压器间的区别三相变压器的结构1—铁心柱2—铁轭3—低压绕组4—高压绕组三相变压器高压绕组的分接头油浸式变压器的外形图1-铭牌2-温度计3-吸湿器4-油位计5-储油柜6-安全气道7-气体继电器8-高压油管9-低压油管10-分接开关11-油箱铁心12-放油阀门13-线圈14-接地板15-小车5.2变压器的额定值额定容量或视在容量；额定电压；额定电流；额定频率；额定效率；额定电压和额定电流均指线值（即线

3、电压或线电流）。额定数据之间存在如下关系：式中，表示变压器的相数；、分别表示额定电压和额定电流的相值。对于单相变压器：对于三相变压器：效率问题！Yor5.3变压器的空载运行分析定义：变压器的空载是指一次绕组外加交流电压、二次绕组开路即副方开路(即电流为零)的运行状态。漏磁通写成相量形式为：5.3.1变压器空载运行时的电磁关系结论：绕组内感应电势的大小分别正比于频率、绕组匝数以及磁通的幅值；在相位上，变压器绕组内的感应电势滞后于主磁通。当一次绕组施加额定电压时，规定二次侧绕组的开路电压即为二次侧的额定电压即。这样，便可获得变压器的变比为：5.3.2磁路的电参数等效基本

4、思路：将变压器内部所涉及的磁路问题转换为电路问题，然后按照统一的电路理论对变压器进行计算。对于漏磁通：则可用或反映漏磁路的情况。（为常数，为什么？）对于主磁通：首先引入等效正弦波电流的概念，用等效正弦波电流代替非正弦的空载电流。对于理想变压器结论：变压器空载运行时一次侧的功率因数较低。因此，变压器一般不允许空载或轻载运行。5.3.3变压器的空载电压平衡方程式、相量图及等值电路图功率因数意味着什么？5.4变压器的负载运行分析变压器负载后，二次侧的电流不再为零，从而导致铁心内部的电磁过程发生变化。5.4.1变压器负载运行时的磁势平衡方程式上式可以理解为：随着负载电流的增加

5、，一次侧必须增加相应的磁势（或电流），以抵消二次侧磁势，才能维持空载时的磁通或磁势不变。于是有：结论：变压器负载后，一次侧电流有所增加。二次侧所需的负载（电流）越大，一次侧供给的电流也就越大。即变压器可以看作为一种供需平衡关系。主磁通基本不变按规定的正方向5.4.2变压器负载后副边漏磁路的电参数等效可用或反映副边漏磁路的情况。5.4.3变压器负载运行时的电磁关系5.5变压器的基本方程式、等值电路与相量图5.5.1变压器的基本方程式综合前边的各种分析和参数等效，可得相量形式的变压器基本方程式具有一般性，空载与负载5.5.2变压器负载运行的等值电路根据前边的基本方程式可以

6、进行变压器的各种分析计算，但计算相对繁琐。工程中一般转换为等效电路，代替实际的变压器。等值电路原、副方在电气上是相互独立的。为了简化计算，通常将副方的绕组匝数由提升至，这样二次侧的各物理量均将发生相应的变化，这一过程又称为折算。折算的原则：折算前后要保证电磁关系不变，即：（1）折算前后的磁势应保持不变；（2）折算前后的电功率及损耗应保持不变。(一)电压折算(把折算的和一样)(二)电流折算(保证磁势不变)(三)阻抗折算(保证能量传递关系不变,包括有功和无功)有功无功“Γ”型等效电路简化等效电路“T”型等效电路例5-1折算后的等值电路?5.5.3变压器负载运行时的相量图相

7、量图不仅表明变压器的电磁关系,而且可以直观地看出变压器中各物理量的大小和相位关系。假定电路参数已知，且负载的大小和相位已给定，则可根据几个步骤画出其相量图。结论：变压器负载后其一次侧的功率因数角减小，功率因数得以提高。空载试验5.6变压器等值电路参数的试验测定利用等效电路可以对变压器的运行性能进行分析，首先要知道等值电路中的参数。短路试验5.7变压器稳态运行特性的计算5.7.1变压器的外特性和电压变化率外特性的定义（反映变压器对负载供电质量情况）在额定电源电压和一定负载功率因数的条件下，变压器二次侧的端电压与二次侧负载电流之间的关系曲线。各类性质的负