船舶电气设备及系统-大连海事大学第02章变压器

《船舶电气设备及系统-大连海事大学第02章变压器》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第2章变压器§2.1变压器的基本结构和铭牌数据§2.2变压器的工作原理及运行特性§2.3三相变压器§2.4自耦变压器及仪用互感器内容简介本章主要介绍变压器的基本结构和基本工作原理,通过对变压器的变压、变流和变换阻抗的分析，以获得有关变压器的运行和应用方面的基本理论和知识。发电厂1.05万伏输电线22万伏升压变电站1万伏降压实验室380/220伏降压仪器36伏降压变压器应用§2.1变压器的基本结构和铭牌数据变压器的结构铁芯原边绕组副边绕组a.心式变压器b.壳式变压器三相变压器额定容量传送功率的最大能力。（额定视在功率）（理想单相双绕组

2、）变压器的铭牌数据（理想三相双绕组）额定电压变压器副边开路（空载）时，原、副边绕组允许的电压值。额定电流变压器满载运行时，原、副边绕组允许的电流值。变压器几个功率的关系:效率负载功率因数原边输入功率：输出功率：容量：容量SN输出功率P2原边输入功率P1输出功率P2注意：接上交流电源u1原边电流i1等于励磁电流i10i10产生磁通（交变）§2.2变压器的工作原理及运行特性2.2.1变压器的空载运行及变压原理产生感应电动势（e、方向符合右手定则）根据交流磁路的分析可得：时U1≈E1,U2≈E2结论：改变匝数比，就能改变输出电压。K

3、为变比,Ku变压比上述分析忽略了次要因素，作定量分析和计算时，还需考虑如下因素：(1)原副边绕组的导线电阻r1、r2引起的压降。由于其阻值较小，在要求不高的场合，可忽略。漏磁通的存在。主要穿过空气等，其磁导率为常数。因而，Φ1σ与空载励磁电流I0成正比，其比例系数为漏磁电感L1σ，设其感抗为X1，由于感应电势电流均为正弦量，以相量表示为：：主磁通：漏磁通u1i引入X1的目的，可把漏磁感应电势E1σ用电抗压降得形式在电路中反映出来。铁心的磁滞和涡流损失。为电流I0在励磁过程中的一部份有功分量。E1用电压降的形式来表示：：主磁通：漏磁通u

4、1iXm励磁电抗，表征铁心磁化性能的集中参数rm励磁电阻，反映磁滞和涡流引起的有功损耗由于铁磁材料的饱和特性，其磁导率不为常数，因此Xm、rm不是常数，随饱和程度的增大而减小。一般情况下，原边电压基本恒定，可以认为Xm、rm的值基本不变。综合上述因素，变压器原边的电压方程为：变压器励磁阻抗，通常Xm>>rm故Zm主要取决Xm。原边绕组的漏阻抗，为一数值较小的常数，若忽略则E1≈U12.2.2变压器的负载运行及磁势平衡关系原边接电源电压，副边接负载时，在副边感应电动势的作用下，副边绕组中存在负载电流，负载电流随负载的变化而变化。此时称变

5、压器为负载运行。1）磁势平衡关系变压器运行时，副边电流也产生的磁势，并作用在同一铁心，因此在负载运行时，铁心中的磁通由原边磁势和副边磁势共同产生。忽略次要因素，E1≈U1，当U1不变时，其铁心主磁通Φm近似为定值。空载磁势I1由两部分组成；1、维持主磁通的空载电流分量I02、(N2/N1)I2，随负载变化，用于抵消副边电流的去磁作用。当副边电流增大时，原边电流也随之增大，通过电磁作用，变压器把功率从原边传递到了副边。2）等效电路及电压平衡关系综合变压器负载运行的物理过程，可得出变压器负载运行时的一组基本方程及相应的原副边绕组的等效电路

6、。2）等效电路及电压平衡关系虽然方程组和等效电路综合反映了变压器负载运行时内部的电磁关系。但是，由于变压器原副边之间没有直接电的联系，因而等效电路是两个独立的电回路，它们之间的各个量是通过磁势平衡方程式联系起来的，这给分析、计算带来了不便。2）变压器的折算及简化等效电路变压器的折算就是在保证变压器中磁势平衡关系、能量传递等物理过程不变的前提下对副边各个量进行等效变换(也可将原边各个量变换到副边)到原边，便于分析计算。2）变压器的折算及简化等效电路当I1>>I0，一般情况下可以忽略I0，即可认为Zm为无穷大而开路，可化为右图。利用该电路

7、进行变压器的运行分析、计算将显得简便和直观。2.2.3变压器的运行特性变压器的效率由于变压器中无转动部分，在能量传递过程中的损耗主要为铜损和铁损两部分，一般效率都很高，大多数在95%以上，大型变压器的效率可达99％以上。变压器的外特性原边加额定电压，副边负载功率因数cosφ2一定时，副边端电压随负载电流变化的关系，即U2=ƒ(I2)电压变化率变压器的电压变化率一般很小，为4%～6%左右。变压器的短路电压及短路阻抗短路阻抗可通过变压器的短路试验测得副边绕组短接，原边绕组加电压，由零逐渐升高，直到绕组中的电流达到额定值为止(副边电流也达额

8、定值)。测量各量。Uk为试验中电流达额定值时原边电压值，称为短路电压。变压器的短路电压是衡量变压器短路特性的一个重要参数。从运行性能方面考虑，要求短路电压小些，即断路阻抗小，其变压器的电压变化率就小；但从限制变压器短路电