1變壓器第一節(jié)變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)問題討論

問題：

在他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的速度調(diào)節(jié)過程中，當(dāng)采用弱磁調(diào)速的瞬間，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩增加且大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升，采用電樞回路串入電阻調(diào)速的瞬間，電磁轉(zhuǎn)矩減小且小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，這是什么原因？分析：根據(jù)

當(dāng)減弱磁通調(diào)速時(shí)，因瞬間轉(zhuǎn)速不變，Ea減小，Ia及T增大（因電樞電阻很小，所以磁通變化對(duì)電樞電流的影響很大），由于T＞TL，電動(dòng)機(jī)加速。隨著轉(zhuǎn)速n↑→Ea↑→Ia↓→T↓，直到T=TL，電動(dòng)機(jī)以較高的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)電樞回路串入電阻調(diào)速時(shí)，因瞬間轉(zhuǎn)速不變，Ea不變，Ia及T減小，由于T＜TL，電動(dòng)機(jī)減速。隨著轉(zhuǎn)速n↓→Ea↓

→Ia↑→T↑，直到T=TL，電動(dòng)機(jī)以較低的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行。2025/6/25

變壓器

電磁感應(yīng)原理u1i2

變壓器u2i2

f

f

變壓器：根據(jù)電磁感應(yīng)原理，將一種電壓等級(jí)的交流電能轉(zhuǎn)變成同頻率的

另一種電壓等級(jí)的交流電能。在變壓的同時(shí)也改變了電流等級(jí)。

容量小的只有幾伏安，大的可達(dá)數(shù)十萬伏安；

電壓低的只有幾伏，高的可達(dá)幾十萬伏一、變壓器的工作原理1.變壓器是如何實(shí)現(xiàn)交流電能傳遞的？e1

u1i1

交變的主磁通Φe2u2i22.變壓器是如何變壓的？

二、變壓器的分類和用途1.按用途分類：電力變壓器和特種變壓器兩類。2.按繞組的構(gòu)成分類：雙繞組、三繞組、多繞組變壓器和自耦變壓器。3.按鐵心結(jié)構(gòu)分類：殼式變壓器和心式變壓器。4.按相數(shù)分類：?jiǎn)蜗?、三相和多相變壓器?.按冷卻方式分類：干式變壓器、油浸式變壓器（油浸自冷式、油浸風(fēng)

冷式和強(qiáng)迫油循環(huán)式等）、充氣式變壓器。

三、變壓器的基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)包括四部分：鐵心、繞組、絕緣套管、油箱及其附件

三、變壓器的基本結(jié)構(gòu)

鐵心鐵心的作用：是變壓器的主磁路，又是繞組的支撐骨架。鐵心的構(gòu)成：分為鐵心柱和鐵軛兩部分。鐵心柱用來套繞組，鐵軛則是連接兩個(gè)鐵心柱的部分，以形成閉合的磁路。鐵軛的截面通常比鐵心柱大（5～10）％,目的是減小空載電流和損耗。鐵心的材料：鐵心多采用厚度為0.35mm，表面涂有絕緣漆的熱軋或冷軋硅鋼片疊裝而成。目的是為了提高鐵心的導(dǎo)磁性能，減少磁滯損耗和渦流損耗。鐵心的基本結(jié)構(gòu)型式：有心式和殼式兩種。鐵心的疊裝方式：采用交錯(cuò)疊片的方式疊裝而成，目的是使各層磁路的接縫互相錯(cuò)開，以免接縫處的間隙集中，從而減小磁路的磁阻和勵(lì)磁電流。2025/6/25

三、變壓器的基本結(jié)構(gòu)

繞組繞組的作用：是變壓器的電路部分。繞組的材料：常用絕緣銅線或鋁線繞制而成，近來還有用鋁箔繞制而成的。繞組在鐵心上的套裝方式：同心式和交疊式兩種。

同心式繞組：高、低壓繞組繞在同一鐵心柱上，通常低壓繞組在內(nèi)，高

壓繞組在外

交疊式繞組：高、低壓繞組沿著鐵心柱的高度方向交替排列，一般靠近鐵軛的最上層和最下層放置低壓繞組2025/6/25

四、變壓器的銘牌變壓器的額定值額定容量SN：指額定工作條件下變壓器輸出能力（視在功率）的保證值

單相變壓器

三相變壓器

②額定電壓U1N、U2N：一次繞組的額定電壓U1N是根據(jù)變壓器的絕緣強(qiáng)度和容許發(fā)熱條件規(guī)定的一次繞組的正常工作電壓值。

二次繞組的額定電壓U2N是指當(dāng)一次繞組加上額定電壓，分接開關(guān)位于額定分接頭時(shí)，二次繞組的空載電壓值。對(duì)于三相變壓器，額定電壓指線電壓。③額定電流I1N、I2N：額定電流I1N和I2N是根據(jù)容許發(fā)熱條件而規(guī)定的繞組長(zhǎng)期容許通過的最大電流值。對(duì)于三相變壓器，額定電流指線電流。

課后小結(jié)

掌握變壓器的定義、工作原理、基本結(jié)構(gòu)部件（鐵心、繞組）、銘牌中

額定容量、額定電壓（二次側(cè)額定電壓的定義）、額定電流的含義及之

間的關(guān)系②

了解變壓器的分類及用途作業(yè)

4、5、6、7

11變壓器第二節(jié)單相變壓器的空載運(yùn)行問題討論

問題：變壓器鐵心的作用是什么？為什么要用0.35mm厚、表面涂有絕緣漆的

硅鋼片疊成？分析：鐵心的作用：1.構(gòu)成主磁路；2.繞組的機(jī)械支撐

用0.35mm厚、表面涂有絕緣漆的硅鋼片疊成的目的：

1.為了提高鐵心的導(dǎo)磁性能；2.減少磁滯損耗和渦流損耗。2025/6/25

一、變壓器空載時(shí)的電磁關(guān)系

變壓器的空載運(yùn)行：一次繞組接在額定頻率的額定電壓的交流電源上，而二次繞組開路。1.空載運(yùn)行時(shí)各物理量之間的關(guān)系2.正方向的規(guī)定一次繞組是輸入電能的，所以流入繞組的電流方向作為電流的正方向。同一條支路中，電壓u與電流i的正方向一致。電流i產(chǎn)生磁勢(shì)，在變壓器鐵心中建立磁通Φ，Φ與i的正方向符合右手螺旋定則。磁通Φ產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)，其正方向與產(chǎn)生該磁通的電流i的正方向一致。

二、四個(gè)主要的物理量感應(yīng)電勢(shì)（1）主磁通的感應(yīng)電勢(shì)（大小與電源頻率f、繞組匝數(shù)N及鐵心中主磁通

的最大值

成正比，在相位上滯后主磁通

）①主磁通Φ按正弦規(guī)律，感應(yīng)電勢(shì)也按正弦規(guī)律變化

②感應(yīng)電勢(shì)的大小：③感應(yīng)電勢(shì)的相位：在相位上滯后產(chǎn)生它的主磁通900感應(yīng)電勢(shì)的相量表示：同理：

二、四個(gè)主要的物理量（2）漏磁通感應(yīng)的電勢(shì)

變壓器一次繞組的漏磁通

也將在一次繞組中感應(yīng)一個(gè)漏磁電勢(shì)

因?yàn)槁┐怕肥蔷€性的，漏磁通

與電流I0的大小成正比，且相位相同

漏磁電勢(shì)

與電流I0的大小成正比，相位滯后900——一次繞組的漏電抗,是一次繞組的一個(gè)參數(shù)，它表征了漏磁通的

電磁效應(yīng)。（等效代替一次繞組漏磁通的作用）

——一次繞組的漏電感推廣：一變化的磁通交鏈一繞組，對(duì)應(yīng)磁通的電抗可表示為

二、四個(gè)主要的物理量空載電流

空載電流的組成與作用——用來建立空載的磁場(chǎng)，與主磁通同相位，為一無功電流；

——用來供給鐵心損耗，它超前于主磁通900，為一有功電流空載電流的作用、性質(zhì)和大小

空載電流I0（勵(lì)磁電流）的作用：主要用于產(chǎn)生主磁通。

空載電流I0的性質(zhì)：無功電流

空載電流I0的大?。杭s為額定電流的（2～10）%,容量越大，I0相對(duì)越小?？蛰d電流的大小主要取決于勵(lì)磁電抗的大小同理

可以用阻抗參數(shù)ZZ來取代主磁通Φm的作用

勵(lì)磁阻抗rZ為勵(lì)磁電阻，表征鐵心損耗的一個(gè)等效參數(shù)；XZ為勵(lì)磁電抗，表征對(duì)應(yīng)于主磁通的電抗二、四個(gè)主要的物理量空載損耗

交變的主磁通在鐵心中產(chǎn)生磁滯損耗和渦流損耗，總稱鐵損耗，簡(jiǎn)稱鐵耗。

對(duì)于電機(jī)在鐵心一定的情況下

4.主磁通影響變壓器主磁通大小的因素有兩種：一種是電源因素(電壓

和頻率f1)，

另一種是結(jié)構(gòu)因素N1

18變壓器第三節(jié)單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行問題討論

問題：當(dāng)變壓器一次繞組匝數(shù)比設(shè)計(jì)值減少而其他條件不變時(shí)，鐵心飽和程度（主磁通）、空載電流大小、鐵損耗、二次繞組感應(yīng)電勢(shì)和變比都將如何變化？分析：根據(jù)，一次繞組匝數(shù)減少，主磁通增大；

根據(jù)，，一次繞組匝數(shù)減少，勵(lì)磁電抗減小，空

載電流增大；

根據(jù)，一次繞組匝數(shù)減少，主磁通增大，磁密增大，

鐵耗增大；

根據(jù)，一次繞組匝數(shù)減少，主磁通增大，二次繞組

感應(yīng)電勢(shì)增大；

根據(jù)，一次繞組匝數(shù)減少，變比減小。

2025/6/25

一、變壓器空載到負(fù)載的物理現(xiàn)象

變壓器的空載運(yùn)行時(shí)：流經(jīng)一次繞組的空載電流很小；二次繞組的輸出電壓為空載電壓；流經(jīng)二次繞組的電流。

變壓器從空載到負(fù)載運(yùn)行時(shí)：1.變壓器鐵心中的主磁通Φ不變化；（）一次繞組的電流隨二次繞組電流的增大而增大，由空載電流增大為

負(fù)載電流；二次繞組的輸出電壓由空載電壓變?yōu)樨?fù)載電壓。（升高還是降

低決定于負(fù)載的性質(zhì)）

用圖示負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁過程二、負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系二、負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系一、二次電流之間的關(guān)系或

忽略勵(lì)磁電流，可知一、二次電流大小與匝數(shù)成反比，相位相差1800（反相關(guān)系）。即二次電流增加或減少必然引起一次電流的增加或減少.用電流形式表示：。IIL作用它起平衡二次磁勢(shì)的另一個(gè)是負(fù)載分量，產(chǎn)生主磁通；它用來一個(gè)是勵(lì)磁電流，兩個(gè)分量：變壓器的負(fù)載電流包括表明：10&三、等效電路

基本方程式變壓器各物理量之間的關(guān)系可以用等效電路

三種方式來表示

向量圖1.折算將變壓器的二次繞組用一次繞組來等效，同時(shí)對(duì)該繞組的電磁量作相應(yīng)的變換，以保持變壓器的電磁關(guān)系不變。2.等效折算的條件折算前后二次側(cè)的磁勢(shì)不變；折算前后二次側(cè)的功率和損耗均應(yīng)保持不變。3.等效折算的結(jié)果電流類電勢(shì)、電壓類阻抗類二、T型等效電路r1

一次繞組的電阻一次繞組的漏電抗（等效代替一次繞組漏磁通的作用）

勵(lì)磁阻抗（等效代替主Φm的作用）rZ勵(lì)磁電阻（鐵耗等效電阻）；XZ

勵(lì)磁電抗（對(duì)應(yīng)主磁通的電抗）

四、簡(jiǎn)化等效電路

一般電力變壓器運(yùn)行時(shí)，,在工程可忽略

不計(jì)短路電阻——短路電抗——

短路阻抗——阻抗電壓

五、空載時(shí)的等效電路

變壓器空載運(yùn)行時(shí)，,二次繞組開路對(duì)于電力變壓器，由于變壓器空載電流的大小主要取決于

勵(lì)磁阻抗的大小。

忽略變壓器的鐵耗，空載電流的大小主要取決于勵(lì)磁電抗的大小。

27變壓器第五節(jié)變壓器的運(yùn)行特性問題討論

問題：當(dāng)變壓器一次繞組匝數(shù)比設(shè)計(jì)值減少而其他條件不變時(shí)，鐵心飽和程度（主磁通）、空載電流大小、鐵損耗、二次繞組感應(yīng)電勢(shì)和變比都將如何變化？分析：根據(jù)，一次繞組匝數(shù)減少，主磁通增大；

根據(jù)，，一次繞組匝數(shù)減少，勵(lì)磁電抗減小，空

載電流增大；

根據(jù)，一次繞組匝數(shù)減少，主磁通增大，磁密增大，

鐵耗增大；

根據(jù)，一次繞組匝數(shù)減少，主磁通增大，二次繞組

感應(yīng)電勢(shì)增大；

根據(jù)，一次繞組匝數(shù)減少，變比減小。

2025/6/25

一、標(biāo)么值

標(biāo)么值,就是指某一物理量的實(shí)際值與選定的同一單位的基值的比值,即

1.定義

2.基值的確定各側(cè)的物理量以各自側(cè)的額定值為基準(zhǔn)；標(biāo)么值=實(shí)際值基值

3.優(yōu)點(diǎn)額定值的標(biāo)么值為1。②折算前、后的標(biāo)么值相等。③某些意義不同的物理量標(biāo)么值相等

4.缺點(diǎn)標(biāo)么值沒有單位，物理意義不明確。二、

電壓變化率和外特性②計(jì)算式1.電壓調(diào)整率：是指一次側(cè)加額定頻率的額定電壓，二次側(cè)從空載到負(fù)載(負(fù)載功率因數(shù)一定)，二次側(cè)電壓的變化量與二次側(cè)額定電壓

比值的百分值，即①定義式

電壓變化率是表征變壓器運(yùn)行性能的重要指標(biāo)之一,它大小反映了供電電壓的穩(wěn)定性。式中稱為負(fù)載系數(shù)

由表達(dá)式可知，電壓變化率的大小與負(fù)載大小、性質(zhì)及變壓器的本身參數(shù)有關(guān)。1.001.02.變壓器的外特性

三、效率和效率特性

鐵損耗與外加電壓大小有關(guān)，而與負(fù)載大小基本無關(guān)，

故也稱為不變損耗。

1.變壓器的損耗

變壓器的鐵耗可由空載試驗(yàn)確定變壓器的損耗主要是鐵耗和銅耗兩種。

變壓器的銅耗可由短路試驗(yàn)確定

額定負(fù)載時(shí)的銅耗：

任一負(fù)載下的銅耗:

銅損耗大小與負(fù)載電流平方成正比，故也稱為可變損耗。PFe=P0

效率大小反映變壓器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性能的好壞，是表征變壓器運(yùn)行性能的重要指標(biāo)之一。②計(jì)算式2.效率：是指變壓器的輸出功率與輸入功率的比值。①定義式

效率的大小與負(fù)載的大小、功率因數(shù)及變壓器本身參數(shù)有關(guān)。3.效率特性

效率特性：在功率因數(shù)一定時(shí)，變壓器的效率與負(fù)載電流之間的關(guān)系η=f(β),稱為變壓器的效率特性。即當(dāng)銅損耗等于鐵損耗(可變損耗等于不變損耗)時(shí),變壓器效率最大為了提高變壓器的運(yùn)行效益，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使變壓器的鐵損耗小些。35變壓器第六節(jié)三相變壓器問題討論

問題：當(dāng)變壓器一次繞組匝數(shù)比設(shè)計(jì)值減少而其他條件不變時(shí)，鐵心飽和程度（主磁通）、空載電流大小、鐵損耗、二次繞組感應(yīng)電勢(shì)和變比都將如何變化？分析：根據(jù)，一次繞組匝數(shù)減少，主磁通增大；

根據(jù)，，一次繞組匝數(shù)減少，勵(lì)磁電抗減小，空

載電流增大；

根據(jù)，一次繞組匝數(shù)減少，主磁通增大，磁密增大，

鐵耗增大；

根據(jù)，一次繞組匝數(shù)減少，主磁通增大，二次繞組

感應(yīng)電勢(shì)增大；

根據(jù)，一次繞組匝數(shù)減少，變比減小。

2025/6/25

一、

磁路系統(tǒng)三相變壓器根據(jù)磁路系統(tǒng)不同分類：組式變壓器，心式變壓器1.組式變壓器的磁路2.心式變壓器的磁路特點(diǎn)是：三相磁路彼此無關(guān)聯(lián)。特點(diǎn)是：三相磁路彼此有關(guān)聯(lián)。二、

電路系統(tǒng)1.變壓器的端頭標(biāo)號(hào)繞組名稱單相變壓器三相變壓器中性點(diǎn)首端末端首端末端高壓繞組U1U2U1、V2、W1U2、V2、W2N低壓繞組u1u2u1、v1、w1u2、v2、w2n中壓繞組U1mU2mU1m、V1m、W1mU2m、V2m、W2mNm2.單相變壓器的極性**一、二次繞組的同極性端同標(biāo)志時(shí)，一、二次繞組的電勢(shì)同相位。******一、二次繞組的同極性端異標(biāo)志時(shí)，一、二次繞組的電動(dòng)勢(shì)反相位。3.三相變壓器的聯(lián)接組聯(lián)接組：反映三相變壓器連接方式及一、二次線電動(dòng)勢(shì)（或線電壓）的相位關(guān)系。

三相變壓器的連接組別不僅與繞組的繞向和首末端標(biāo)志有關(guān)，而且還與三相繞組的連接方式有關(guān)。理論和實(shí)踐證明，無論采用怎樣的連接方式，一、二次側(cè)線電動(dòng)勢(shì)（可電壓）的相位差總是300的整數(shù)倍。因此可以采用時(shí)鐘表示法——

作為時(shí)鐘的分針，指向12點(diǎn)，作為時(shí)鐘的時(shí)針，其指向的數(shù)字就是三相變壓器的組別號(hào)。組別號(hào)的數(shù)字乘以300，就是二次繞組的線電動(dòng)勢(shì)滯后于一次側(cè)電動(dòng)勢(shì)的相位角。連接組別可以用相量圖來判斷：若高壓繞組三相標(biāo)志不變，低壓繞組三相標(biāo)志依次后移，可以得到Y(jié),y4、Y,y8連接組別。1、Y，y連接

同名端在對(duì)應(yīng)端，對(duì)應(yīng)的相電動(dòng)勢(shì)同相位，線電動(dòng)勢(shì)和也同相位，連接組別為Y，y0。同理，若異名端在對(duì)應(yīng)端，可得到Y(jié)，y6、Y,y10和Y,y2連接組別。

總之，對(duì)于Y，y（或D，d）連接，可以得到0、2、4