變壓器的基礎知識

1、變壓器的基礎知識一.變壓器：是一種靜止的電機，它利用電磁感應原理將一種電壓、電流的交流電能轉換成同頻率的另一種電壓、電流的電能。換句話說，變壓器就是實現(xiàn)電能在不同等級之間進行轉換。二.結構：鐵心和繞組：變壓器中最主要的部件，他們構成了變壓器的器身。 鐵心：構成了變壓器的磁路，同時又是套裝繞組的骨架。鐵心由鐵心柱和鐵軛兩部分構成。鐵心柱上套繞組，鐵軛將鐵心柱連接起來形成閉合磁路。 鐵心材料：為了提高磁路的導磁性能，減少鐵心中的磁滯、渦流損耗，鐵心一般用高磁導率的磁性材料硅鋼片疊成。硅鋼片有熱軋和冷軋兩種，其厚度為0.350.5mm，兩面涂以厚0.020.23mm的漆膜，使片與片之間絕緣。 繞組：

2、繞組是變壓器的電路部分，它由銅或鋁絕緣導線繞制而成 。 一次繞組（原繞組）：輸入電能 二次繞組（副繞組）：輸出電能 他們通常套裝在同一個心柱上，一次和二次繞組具有不同的匝數(shù)，通過電磁感應作用，一次繞組的電能就可傳遞到二次繞組，且使一、二次繞組具有不同的電壓和電流。 其中，兩個繞組中，電壓較高的我們稱為高壓繞組，相應的電壓較低的稱為低壓繞組。從高、低壓繞組的相對位置來看，變壓器的繞組又可分為同心式、交迭式。由于同心式繞組結構簡單，制造方便，所以，國產的均采用這種結構，交迭式主要用于特種變壓器中。 其他部件：除器身外，典型的油鋟電力變壓器中還有油箱、變壓器油、絕緣套管及繼電保護裝置等部件。三.額定

3、值額定值是制造廠對變壓器在指定工作條件下運行時所規(guī)定的一些量值。額定值通常標注在變壓器的銘牌上。變壓器的額定值主要有：1.額定容量SN 額定容量是指額定運行時的視在功率。以 VA、kVA或MVA表示。由于變壓器的效率很高，通常一、二次側的額定容量設計成相等。2.額定電壓U1N和U2N 正常運行時規(guī)定加在一次側的端電壓稱為變壓器一次側的額定電壓U1N。二次側的額定電壓U2N 是指變壓器一次側加額定電壓時二次側的空載電壓。額定電壓以V或kV表示。對三相變壓器，額定電壓是指線電壓。3.額定電流I1N和I2N 根據(jù)額定容量和額定電壓計算出的線電流，稱為額定電流，以A表示。 對單相變壓器 ； 對三相變壓

4、器 ；4.額定頻率 fN 除額定值外，變壓器的相數(shù)、繞組連接方式及聯(lián)結組別、短路電壓、運行方式和冷卻方式等均標注在銘牌上。額定狀態(tài)是電機的理想工作狀態(tài)，具有優(yōu)良的性能，可長期工作。四.變壓器的空載運行 1.空載運行：是指變壓器原繞組接到額定電壓、額定頻率的電源上，副繞組開路時的運行狀態(tài)。2.正方向的規(guī)定： 從理論上講，正方向可以任意選擇，因各物理量的變化規(guī)律是一定的，并不依正方向的選擇不同而改變。但正方向規(guī)定不同，列出的電磁方程式和繪制的相量圖也不同。在電機方向的學科中通常按習慣方式規(guī)定正方向，稱為慣例。具體原則如下：1）在負載支路，電流的正方向與電壓降的正方向一致，而在電源支路，電流的正方向

5、與電動勢的正方向一致。2）磁通的正方向與產生它的電流的正方向符合右手螺旋定則。 3）感應電動勢的正方向與產生它的磁通的正方向符合右手螺旋定則。電壓u1,u2的正方向表示電位降低，電動勢e1,e2的正方向表示電位升高。在原方，u1由首端指向末端，i1從首端流入。當u1與i1同時為正或同時為負時，表示電功率從原方輸入，稱為電動機慣例。在副方，u2和i2的正方向是由e2的正方向決定的，即i2沿e2的正方向流出。當u2和i2同時為正或同時為負時，電功率從副方輸出，稱為發(fā)電機慣例。 3.空載時的電磁關系：1） 電動勢與磁通的關系：假定主磁通按正弦規(guī)律變化，即 根據(jù) 根據(jù)電磁感應定律和對正方向規(guī)定，一、二

6、次繞組中感應電動勢的瞬時值為： 式中：注意：從上面的表達式中我們可以看出，電動勢總是滯后與產生的他的磁通90。2）電動勢平衡方程式：根據(jù)對正方向的規(guī)定，可以得到空載時電動勢平衡方程式：將漏感電動勢寫成壓降的形式 ：式中 Z1=R1+jx1原繞組的漏阻抗。對于電力變壓器，空載時原繞組的漏阻抗壓降I0Z1很小，其數(shù)值不超過U1的0.2%，將I0Z1忽略，則上式變成：在副方，由于電流為零，則副方的感應電動勢等于副方的空載電壓，即：3）變壓器的變比： 在變壓器中，原、副繞組的感應電動勢E1和E2之比稱為變壓器的變比，用k表示，即：上式表明，變壓器的變比等于原、副繞組的匝數(shù)比。當變壓器空載運行時，由于U

7、1E1 ,U20E2，故可近似地用空載運行時原、副方的電壓比來作為變壓器的變比，即對于三相變壓器，變比是指原、副方相 電動勢之比，也就是額定相電壓之比。五.變壓器的負載運行在前面我們通過分析了解了變壓器的空載運行情況，當變壓器原方接入交流電源，副方接上負載時的運行方式稱為變壓器的負載運行。1.負載運行時的物理情況：如圖所示，即從空載電流0變?yōu)樨撦d時的電流1。原 繞組的磁動勢也從空載磁動勢F0變?yōu)?F1=I1N1。負載時的主磁通m就是由原、副繞組的合成磁動勢產生的，即:于是變壓器在負載時的電磁關系重新達到平衡。2.電動勢平衡方程式：在原方，電動勢平衡方程式為在副方，電動勢平衡方程式為：式中，Z2 =R2+jx2,副繞組的漏阻抗，R2和x2分別為副繞組的電阻和漏電抗。3.負載運行時的磁動勢平衡方程式：負載運行時的磁動勢