機(jī)車變壓器的基本知識-變壓器的工作原理及運(yùn)行分析

變壓器的等效電路變壓器的工作原理及運(yùn)行分析T型等效電路

T型等效電路的形成過程，見下圖。T型等效電路的形成過程變壓器的工作原理及運(yùn)行分析變壓器的近似形等效電路圖

變壓器的工作原理及運(yùn)行分析變壓器的簡化等效電路

變壓器的工作原理變壓器的工作原理單相變壓器+–+–一次繞組N1二次繞組N2鐵心

一次、二次繞組互不相連，能量的傳遞靠磁耦合。工作過程：2i2uΦ1i1uTTTT變壓器的工作原理及運(yùn)行分析變壓器的空載運(yùn)行變壓器的工作原理及運(yùn)行分析變壓器的運(yùn)行空載運(yùn)行相關(guān)問題空載運(yùn)行：一次繞組接交流電源，二次繞組開路，負(fù)載電流為零。分析步驟：電磁關(guān)系→基本方程→等效電路→相量圖變壓器的工作原理及運(yùn)行分析變壓器的空載運(yùn)行

變壓器的工作原理及運(yùn)行分析正方向規(guī)定：一次繞組按電動機(jī)慣例定向二次繞組按發(fā)電機(jī)慣例定向磁通正方向與產(chǎn)生它的電流的正方向符合右手關(guān)系感應(yīng)電動勢與產(chǎn)生它的磁通的正方向符合右手關(guān)系一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)開路。+–+–+–+–+–

1

i0(i0N1)

1空載時，鐵心中主磁通

是由一次繞組磁通勢產(chǎn)生的。電磁關(guān)系(1)空載運(yùn)行情況變壓器的工作原理及運(yùn)行分析變壓器的工作原理及運(yùn)行分析電壓變換（設(shè)加正弦交流電壓）有效值:同理：主磁通按正弦規(guī)律變化，設(shè)為

則(1)一次、二次側(cè)主磁通感應(yīng)電動勢變壓器的工作原理及運(yùn)行分析根據(jù)KVL：變壓器一次側(cè)等效電路如圖

由于電阻

R1和感抗X1(或漏磁通)較小,其兩端的電壓也較小,與主磁電動勢E1比較可忽略不計，則–––+++(2)一次、二次側(cè)電壓式中R1為一次側(cè)繞組的電阻;

X1=

L1為一次側(cè)繞組的感抗(漏磁感抗，由漏磁產(chǎn)生)。變壓器的工作原理及運(yùn)行分析（匝比）K為變比對二次側(cè)，根據(jù)KVL：結(jié)論：改變匝數(shù)比，就能改變輸出電壓。R2為二次繞組的電阻;X2=

L2為二次繞組的感抗；為二次繞組的端電壓。變壓器空載時:+–u2+–+–+–

i1i2+–e2+–e2式中U20為變壓器空載電壓。式中變壓器的工作原理及運(yùn)行分析變壓器空載運(yùn)行時，原、副繞組上電壓的比值等于兩者的匝數(shù)比，這個比值K稱為變壓器的變壓比或變比。當(dāng)原、副繞組匝數(shù)不同時，變壓器就可以把某一數(shù)值的交流電壓變換為同頻率的另一數(shù)值的電壓，這就是變壓器的電壓變換作用。當(dāng)K＞1時,變壓器為降壓變壓器；當(dāng)K＜1時，為升壓變壓器。變電壓變壓器的損耗及效率變壓器的工作原理及運(yùn)行分析2、變壓器的損耗及效率P1=U1I1COSφ1P2=U2I2COSφ2損耗ΔP

＝P1-P2=Pcu+PFe⑴．鐵損耗PFe基本鐵損耗附加鐵損耗與U1有關(guān)，與負(fù)載電流無關(guān)，當(dāng)U1不變時，鐵耗基本不變。故鐵耗稱為不變損耗。變壓器的工作原理及運(yùn)行分析⑵．銅損耗PCu基本銅損耗附加銅損耗電流在一次、二次繞組電阻上產(chǎn)生的損耗漏磁通產(chǎn)生的集膚效應(yīng)使電流在導(dǎo)體內(nèi)分布不均勻而產(chǎn)生的額外損耗銅損耗與負(fù)載電流的平方成正比，所以銅損耗又稱為“可變損耗”⑶．效率中小型電力變壓器效率在95％以上，大型電力變壓器效率可達(dá)99％以上.變壓器的外特性變壓器的工作原理及運(yùn)行分析外特性:一次繞組電壓U1和負(fù)載的功率因數(shù)cosφ2一定時，二次繞組電壓U2與負(fù)載電流I2的關(guān)系.滯后的無功電流產(chǎn)生去磁作用使電壓下降超前的無功電流產(chǎn)生增磁作用使電壓上升用標(biāo)么值表示，便于不同變壓器之間比較1、變壓器的外特性及電壓變化率變壓器的工作原理及運(yùn)行分析電壓變化率：用ΔU％來表示

二次側(cè)空載電壓額定負(fù)載時二次側(cè)電壓ΔU％反映供電電壓的穩(wěn)定性。ΔU％越小，說明變壓器二次繞組輸出的電壓越穩(wěn)定。常用變壓器ΔU％為3％～5％

變壓器的效率特性變壓器的工作原理及運(yùn)行分析效率特性效率η也隨負(fù)載電流I2的變化而變化的關(guān)系負(fù)載系數(shù)不變損耗等于可變損耗時，變壓器的效率最高。通常最高效率位于β=0.5∽0.6之間變壓器的有載運(yùn)行帶負(fù)載運(yùn)行情況電磁關(guān)系一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)接負(fù)載。

1i1(i1N1)i2(i2N2)

2有載時，鐵心中主磁通

是由一次、二次繞組磁通勢共同產(chǎn)生的合成磁通。+–+–+–

1

i1

2i2+–e2+–e2+–u2

Z

變壓器的工作原理及運(yùn)行分析變壓器的工作原理及運(yùn)行分析變壓器的負(fù)載運(yùn)行

短路實驗變壓器的工作原理及運(yùn)行分析2、短路試驗

亦稱為負(fù)載試驗。

試驗接線圖：如下圖。

試驗方法：二次繞組短路，一次繞組上加一可調(diào)的低電壓。調(diào)節(jié)外加的低電壓，使短路電流達(dá)到額定電流，測量此時的一次電壓輸入功率和電流，由此即可確定等效漏阻抗。

短路試驗常在高壓側(cè)加電壓，低壓側(cè)短路。變壓器的工作原理及運(yùn)行分析短路試驗的接線圖WAV

變壓器的工作原理及運(yùn)行分析數(shù)據(jù)處理：電阻應(yīng)折算到７５℃：若為銅線，則：變壓器的工作原理及運(yùn)行分析短路電壓（阻抗電壓）：短路是試驗時,使電流達(dá)到額定值時所加的電壓。開路實驗變壓器的工作原理及運(yùn)行分析1、開路試驗

亦稱空載試驗。

試驗接線圖：如下。

試驗方法：二次繞組開路，一次繞組加以額定電壓，測量此時的輸入功率、電壓和電流。為試驗方便和安全，通常在低壓側(cè)加電壓，高壓側(cè)開路。變壓器的工作原理及運(yùn)行分析開路試驗的接線圖WAVV

變壓器的工作原理及運(yùn)行分析數(shù)據(jù)處理：阻抗變換變壓器的工作原理及運(yùn)行分析雖然變壓器的原、副繞組之間只有磁耦合關(guān)系，沒有電的直接關(guān)系，但實際上原繞組的電流I1會隨著副繞組上負(fù)載阻抗ZL的大小而變化，|Z|

減小，則I2=U2/

|Z|

增大，I1=I2/K也增大。因此，從原邊電路來看，我們可以設(shè)想它存在一個等效阻抗ZL′，ZL′能反映副邊負(fù)載阻抗ZL的大小發(fā)生變化時對原繞組電流I1的作用。3、阻抗變換變壓器的工作原理及運(yùn)行分析由圖可知：

結(jié)論：變壓器一次側(cè)的等效阻抗模，為二次側(cè)所帶負(fù)載的阻抗模的K2倍。+–