變壓器摘要變壓器是變電所的主要設(shè)備，功能是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電壓的等級(jí)變換，基本工作原理是電磁感應(yīng)。變配電所是實(shí)現(xiàn)電壓等級(jí)變換和電能分配的場(chǎng)所。對(duì)供電電源進(jìn)行電壓等級(jí)變換，應(yīng)對(duì)電能進(jìn)行重新分配的場(chǎng)所稱(chēng)為變電所。建筑變電所是供配電系統(tǒng)的樞紐，供電電源由電網(wǎng)引到變電所，在變電所完成降壓，電能分配等功能。關(guān)鍵詞變電所；變壓器；繼電保護(hù)；1介紹要從遠(yuǎn)端發(fā)電廠(chǎng)送出電能，必須應(yīng)用高壓輸電。因?yàn)樽罱K的負(fù)荷，在一些點(diǎn)高電壓必須降低。變壓器能使電力系統(tǒng)各個(gè)部分運(yùn)行在電壓不同的等級(jí)。本文我們討論的原則和電力變壓器的應(yīng)用。2雙繞組變壓器變壓器的最簡(jiǎn)單形式包括兩個(gè)磁通相互耦合的固定線(xiàn)圈。兩個(gè)線(xiàn)圈之所以相互耦合，是因?yàn)樗鼈冞B接著共同的磁通。在電力應(yīng)用中，使用層式鐵芯變壓器本文中提到的。變壓器是高效率的，因?yàn)樗鼪](méi)有旋轉(zhuǎn)損失，因此在電壓等級(jí)轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，能量損失比較少。典型的效率范圍在92到99，上限值適用于大功率變壓器。從交流電源流入電流的一側(cè)被稱(chēng)為變壓器的一次側(cè)繞組或者是原邊。它在鐵圈中建立了磁通，它的幅值和方向都會(huì)發(fā)生周期性的變化。磁通連接的第二個(gè)繞組被稱(chēng)為變壓器的二次側(cè)繞組或者是副邊。磁通是變化的；因此依據(jù)楞次定律，電磁感應(yīng)在二次側(cè)產(chǎn)生了電壓。變壓器在原邊接收電能的同時(shí)也在向副邊所帶的負(fù)荷輸送電能。這就是變壓器的作用。3變壓器的工作原理當(dāng)二次側(cè)電路開(kāi)路是，即使原邊被施以正弦電壓VP，也是沒(méi)有能量轉(zhuǎn)移的。外加電壓在一次側(cè)繞組中產(chǎn)生一個(gè)小電流I。這個(gè)空載電流有兩項(xiàng)功能（1）在鐵芯中產(chǎn)生電磁通，該磁通在零和M之間做正弦變化，M是鐵芯磁通的最大值；（2）它的一個(gè)分量說(shuō)明了鐵芯中的渦流和磁滯損耗。這兩種相關(guān)的損耗被稱(chēng)為鐵芯損耗。變壓器空載電流I一般大約只有滿(mǎn)載電流的25。因?yàn)樵诳蛰d時(shí)，原邊繞組中的鐵芯相當(dāng)于一個(gè)很大的電抗，空載電流的相位大約將滯后于原邊電壓相位90。顯然可見(jiàn)電流分量IMI0SIN0，被稱(chēng)做勵(lì)磁電流，它在相位上滯后于原邊電壓VP90。就是這個(gè)分量在鐵芯中建立了磁通；因此磁通與IM同相。第二個(gè)分量IEI0SIN0，與原邊電壓同相。這個(gè)電流分量向鐵芯提供用于損耗的電流。兩個(gè)相量的分量和代表空載電流，即I0IMIE應(yīng)注意的是空載電流是畸變和非正弦形的。這種情況是非線(xiàn)性鐵芯材料造成的。如果假定變壓器中沒(méi)有其他的電能損耗一次側(cè)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EP和二次側(cè)的感應(yīng)電壓ES可以表示出來(lái)。因?yàn)橐淮蝹?cè)繞組中的磁通會(huì)通過(guò)二次繞組，依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，二次側(cè)繞組中將產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢(shì)E，即EN/T。相同的磁通會(huì)通過(guò)原邊自身，產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢(shì)EP。正如前文中討論到的，所產(chǎn)生的電壓必定滯后于磁通90，因此，它于施加的電壓有180的相位差。因?yàn)闆](méi)有電流流過(guò)二次側(cè)繞組，ESVS。一次側(cè)空載電流很小，僅為滿(mǎn)載電流的百分之幾。因此原邊電壓很小，并且VP的值近乎等于EP。原邊的電壓和它產(chǎn)生的磁通波形是正弦形的；因此產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)EP和ES的值是做正弦變化的。產(chǎn)生電壓的平均值如下EAVGTURNS給定時(shí)間內(nèi)磁通變化量給定時(shí)間即是法拉第定律在瞬時(shí)時(shí)間里的應(yīng)用。它遵循EAVGN4FNM21/MF其中N是指線(xiàn)圈的匝數(shù)。從交流電原理可知，有效值是一個(gè)正弦波，其值為平均電壓的111倍；因此E444FNM因?yàn)橐淮蝹?cè)繞組和二次側(cè)繞組的磁通相等，所以繞組中每匝的電壓也相同。因此EP444FNPM并且ES444FNSM其中NP和ES是一次側(cè)繞組和二次側(cè)繞組的匝數(shù)。一次側(cè)和二次側(cè)電壓增長(zhǎng)的比率稱(chēng)做變比。用字母A來(lái)表示這個(gè)比率，如下式APSESN假設(shè)變壓器輸出電能等于其輸入電能這個(gè)假設(shè)適用于高效率的變壓器。實(shí)際上我們是考慮一臺(tái)理想狀態(tài)下的變壓器；這意味著它沒(méi)有任何損耗。因此PMPOUT或者VPIPPRIMARYPFVSISSECONDARYPF這里PF代表功率因素。在上面公式中一次側(cè)和二次側(cè)的功率因素是相等的；因此VPIPVSIS從上式我們可以得知APSVIPSE它表明端電壓比等于匝數(shù)比，換句話(huà)說(shuō)，一次側(cè)和二次側(cè)電流比與匝數(shù)比成反比。匝數(shù)比可以衡量二次側(cè)電壓相對(duì)于一次惻電壓是升高或者是降低。為了計(jì)算電壓，我們需要更多數(shù)據(jù)。終端電壓的比率變化有些根據(jù)負(fù)載和它的功率因素。實(shí)際上,變比從標(biāo)識(shí)牌數(shù)據(jù)獲得,列出在滿(mǎn)載情況下原邊和副邊電壓。當(dāng)副邊電壓VS相對(duì)于原邊電壓減小時(shí)，這個(gè)變壓器就叫做降壓變壓器。如果這個(gè)電壓是升高的，它就是一個(gè)升壓變壓器。在一個(gè)降壓變壓器中傳輸變比A遠(yuǎn)大于1A10，同樣的，一個(gè)升壓變壓器的變比小于1A10,WHILEFORASTEPUPTRANSFORMERITISSMALLERTHANUNITYA10INTHEEVENTTHATA1,THETRANSFORMERSECONDARYVOLTAGEEQUALSTHEPRIMARYVOLTAGETHISISASPECIALTYPEOFTRANSFORMERUSEDININSTANCESWHEREELECTRICALISOLATIONISREQUIREDBETWEENTHEPRIMARYANDSECONDARYCIRCUITWHILEMAINTAININGTHESAMEVOLTAGELEVELTHEREFORE,THISTRANSFORMERISGENERALLYKNOWSASANISOLATIONTRANSFORMERASISAPPARENT,ITISTHEMAGNETICFLUXINTHECORETHATFORMSTHECONNECTINGLINKBETWEENPRIMARYANDSECONDARYCIRCUITINSECTION4ITISSHOWNHOWTHEPRIMARYWINDINGCURRENTADJUSTSITSELFTOTHESECONDARYLOADCURRENTWHENTHETRANSFORMERSUPPLIESALOADLOOKINGINTOTHETRANSFORMERTERMINALSFROMTHESOURCE,ANIMPEDANCEISSEENWHICHBYDEFINITIONEQUALSVP/IPFROMA,WEHAVEVPAVSANDIPIS/AINTERMSOFVSANDISTHEPSVIPSERATIOOFVPTOIPISPVI/SA2SIBUTVS/ISISTHELOADIMPEDANCEZLTHUSWECANSAYTHATZMPRIMARYA2ZLTHISEQUATIONTELLSUSTHATWHENANIMPEDANCEISCONNECTEDTOTHESECONDARYSIDE,ITAPPEARSFROMTHESOURCEASANIMPEDANCEHAVINGAMAGNITUDETHATISA2TIMESITSACTUALVALUEWESAYTHATTHELOADIMPEDANCEISREFLECTEDORREFERREDTOTHEPRIMARYITISTHISPROPERTYOFTRANSFORMERSTHATISUSEDINIMPEDANCEMATCHINGAPPLICATIONS4TRANSFORMERSUNDERLOADTHEPRIMARYANDSECONDARYVOLTAGESSHOWNHAVESIMILARPOLARITIES,ASINDICATEDBYTHE“DOTMAKING”CONVENTIONTHEDOTSNEARTHEUPPERENDSOFTHEWINDINGSHAVETHESAMEMEANINGASINCIRCUITTHEORYTHEMARKEDTERMINALSHAVETHESAMEPOLARITYTHUSWHENALOADISCONNECTEDTOTHESECONDARY,THEINSTANTANEOUSLOADCURRENTISINTHEDIRECTIONSHOWNINOTHERWORDS,THEPOLARITYMARKINGSSIGNIFYTHATWHENPOSITIVECURRENTENTERSBOTHWINDINGSATTHEMARKEDTERMINALS,THEMMFSOFTHETWOWINDINGSADDINGENERAL,ITWILLBEFOUNDTHATTHETRANSFORMERREACTSALMOSTINSTANTANEOUSLYTOKEEPTHERESULTANTCOREFLUXESSENTIALLYCONSTANTMOREOVER,THECOREFLUX0DROPSVERYSLIGHTLYBETWEENNOLOADANDFULLLOADABOUT1TO3,ANECESSARYCONDITIONIFEPISTOFALLSUFFICIENTLYTOALLOWANINCREASEINIPONTHEPRIMARYSIDE,IPISTHECURRENTTHATFLOWSINTHEPRIMARYTOBALANCETHEDEMAGNETIZINGEFFECTOFISITSMMFNPIPSETSUPAFLUXLINKINGTHEPRIMARYONLYSINCETHECOREFLUX0REMAINSCONSTANTI0MUSTBETHESAMECURRENTTHATENERGIZESTHETRANSFORMERATNOLOADTHEPRIMARYCURRENTIPISTHEREFORETHESUMOFTHECURRENTIPANDI0BECAUSETHENOLOADCURRENTISRELATIVELYSMALL,ITISCORRECTTOASSUMETHATTHEPRIMARYAMPERETURNSEQUALTHESECONDARYAMPERETURNS,SINCEITISUNDERTHISCONDITIONTHATTHECOREFLUXISESSENTIALLYCONSTANTTHUSWEWILLASSUMETHATI0ISNEGLIGIBLE,ASITISONLYASMALLCOMPONENTOFTHEFULLLOADCURRENTWHENACURRENTFLOWSINTHESECONDARYWINDING,THERESULTINGMMFNSISCREATESASEPARATEFLUX,APARTFROMTHEFLUX0PRODUCEDBYI0,WHICHLINKSTHESECONDARYWINDINGONLYTHISFLUXDOESNOLINKWITHTHEPRIMARYWINDINGANDISTHEREFORENOTAMUTUALFLUXINADDITION,THELOADCURRENTTHATFLOWSTHROUGHTHEPRIMARYWINDINGCREATESAFLUXTHATLINKSWITHTHEPRIMARYWINDINGONLYITISCALLEDTHEPRIMARYLEAKAGEFLUXTHESECONDARYLEAKAGEFLUXGIVESRISETOANINDUCEDVOLTAGETHATISNOTCOUNTERBALANCEDBYANEQUIVALENTINDUCEDVOLTAGEINTHEPRIMARYSIMILARLY,THEVOLTAGEINDUCEDINTHEPRIMARYISNOTCOUNTERBALANCEDINTHESECONDARYWINDINGCONSEQUENTLY,THESETWOINDUCEDVOLTAGESBEHAVELIKEVOLTAGEDROPS,GENERALLYCALLEDLEAKAGEREACTANCEVOLTAGEDROPSFURTHERMORE,EACHWINDINGHASSOMERESISTANCE,WHICHPRODUCESARESISTIVEVOLTAGEDROPWHENTAKENINTOACCOUNT,THESEADDITIONALVOLTAGEDROPSWOULDCOMPLETETHEEQUIVALENTCIRCUITDIAGRAMOFAPRACTICALTRANSFORMERNOTETHATTHEMAGNETIZINGBRANCHISSHOWNINTHISCIRCUIT,WHICHFOROURPURPOSESWILLBEDISREGARDEDTHISFOLLOWSOUREARLIERASSUMPTIONTHATTHENOLOADCURRENTISASSUMEDNEGLIGIBLEINOURCALCULATIONSTHISISFURTHERJUSTIFIEDINTHATITISRARELYNECESSARYTOPREDIC