电机拖动之变压器

二 、用途
1、电能传输 在电力系统中，要把由电（厂）站发出的强
大电能输送到远距离的用电区使用，采用高压输 电才是经济合理的。因为 P 一定，U越高，线路 中的 I 越小，则所用导线的截面积也越小，线路 的用铜量 越小， 线路上的△U和功率损耗就越小， 从而可减少投资，降低运行费用。一般说输电距 离越远，输送功率越大，则要求输电电压越高。
在额定工作状态下变压器的视在功率， 以SN表示，单位为伏安或千伏安。对于 一般变压器，原、付边的容量都设计得 相等。
2、额定电压
变压器付边绕组开路，即空载时，各绕组 端电压的保证值，以 U1N 表示原边额定电压，
以 U 2N 表示付边额定电压（其大小等于原边
加额定电压时的付边开路电压），单位为伏或 千伏。对于三相变压器，原、付边额定电压指 线电压。
按用途：
电力变压器 整流变压器 控制变压器 仪用变压器 电炉变压器 电焊变压器
升压变压器 降压变压器
特殊变压器
按铁心结构：
心式变压器 壳式变压器
按相数：
单相变压器 三相变压器 多相变压器
按绕组数目：
双绕组变压器 三绕组变压器 多绕组变压器 自耦变压器
干式变压器 按冷却方式 ： 油浸变压器：油浸自冷、风冷、水冷
变压器是传递电能的设备，当不计其内部损耗时， 即输入的能量全部被输出，则得：
U1I1 U 2 I 2 （6）
即从原绕组输入的视在功率等于从付绕组输出的 视在功率。 由（6）式得：
I2 U1 K I1 U 2
或
I1 1
（7）
I2 K
通过改变变压器原付绕组的匝数比，不仅
变换了电压的大小，同时也变换了电流的大小。 电流的大小恰好与电压相反。但是，它们的频 率都没有改变，仍为电源频率。
且当付边绕组开路（空载）时，则：
u1 e1
（3）
u2 e2
（4）
于是得电压比为：
u1 e1 N1 K u2 e2 N2
式中 K 称为变压器的变比。通常都以电压或 电势的有效值表示，即：
U1 E1 N1 K U 2 E2 N2
（5）
对于三相变压器,变比 K 指原、付绕组中相电 势之比。
当原绕组接到交流电源上时，在电源电压的作用
下，原绕组中流过交流电流并在铁心中产生交变
磁通，其频率与电源电压的频率相同。假设全部
磁通同时交链原付边绕组，从而在线圈N1与N2内 感应出电势。根据电磁感应定律，感应电势分别
为：
d e1 N1 dt
（1）
e2
N2
d dt
（2）
如忽略绕组中的电压降（仅占 u1 的0.1%以下 ）。
电力系统中从发电、输电到配电要经过几 次变压，所以变压器的总容量常为发电机装机 容量的5～8倍，因此变压器的质量与性能十分 重要。
在测量系统中、焊接工业中、广播线路中 都使用变压器，用来变换电压、电流和阻抗， 隔离高电压或电流。特殊结构的变压器，还具 有稳压特性、陡降特性或移相特性等。
三、分类：
1、铁心
变压器的磁路部分，由铁心柱和铁扼两部 分组成。为减小铁损耗，铁心通常用厚0.35㎜ 或更薄的、表面具有绝缘膜的硅钢片叠成，硅 钢片有热轧和冷轧两种，冷轧硅钢片由于导磁 性能好，损耗小，用得越来越多。
从外面看，线圈包围铁心柱，称为心式结 构；如果从外面看铁心柱包围线圈，则称为壳 式结构，小容量变压器多采用这种结构形式。
一、工作原理 变压器主要由铁芯和套在铁心上的两个或多个绕 Nhomakorabea所组成。
一台简单的单相双线圈变压器。两个绕组 之间没有电的直接联系，只有磁的耦合。
通常将两个绕组中的一个绕组接到交流电 源上，称为原边绕组（或一次绕组、初级绕 组），其匝数以N1表示，以A、X标注其出线端； 另一个接到用电设备上，称为付边绕组（或二 次绕组、次级绕组），其匝数以N2表示，以a、 x标注其出线端。
2、绕组 变压器的电路部分。原、付边绕组一般用铜或
铝的绝缘导线绕成筒状套在一个铁芯柱上。为了便 于绕组同铁芯之间的绝缘，通常将低压线圈放在里 面靠近铁心，在单相变压器中，高、低压绕组均分 为两部分，分别套装在两铁心柱上，这两部分可以 串联或并联。而在三相变压器中属于同一相的高、 低压绕组全部套装在同一铁心柱上。
只有铁心和绕组的简单变压器，称为干式变压
器。容量稍大的变压器，通常都将由铁心和绕组构 成的器身放在盛有绝缘油的油箱内，既便于散热又 便于绝缘，称为油浸式变压器。
五、变压器的额定值
按照国家标准的规定，变压器在规 定的使用环境和运行条件下的主要技术 数据称为额定值，通常都标注在变压器 的铬牌上。
1、额定容量 SN
充气式变压器
四、变压器的结构
工作原理看，变压器的重要组成部分是铁 心和绕组，由它们组成变压器的器身。为了改 善散热条件，大、中容量变压器的器身浸入盛 满变压器油的封闭油箱中，各绕组对外线路的 连接则经绝缘套管引出。教材图3—1为油浸式 电力变压器，为了使变压器安全、可靠地运行， 还设有储油柜、安全气道和气体继电器等附件。
一、物理情况
付边绕组开路，当原绕组AX接到电压为 u1 的交流电网上时，原绕组中便有电流 i0 流过， 称为i0变压器空载电流。 产生i0空载磁 势 F0 i0N1 ，建立空载时的磁场。该磁场由两
部分磁通构成，一部分 沿铁心闭合，同时
与原付绕组相交链，称为主磁通或工作磁通；
3、额定电流
根据额定容量和额定电压计算出来的电 流值，原边以 I1N 表示，付边以 I 2N 表示， 单位为安。对于三相变压器，原、付边额定 电流指线电流。
4、额定频率
我国规定标准工业频率为50赫，以 f N 表示。
除了上述额定数据外，变压器铭牌上还标有
效率、温升、短路电压、联接组别、运行方式、 冷却方法等。
变压器的额定容量、额定电压和额定电流之 间的关系： 对于单相双绕组变压器
S N U1N I1N U 2N I 2N
对于三相双绕组变压器
（8）
SN 3U1N I1N 3U2N I2N （9）
§3.2单相变压器的空载运行
变压器的原绕组接在额定电压和额定频率 的电网上，而付绕组开路时的运行状态，称为 变压器空载运行。空载运行是变压器的一种极 限工作情况。通过对变压器空载运行的分析， 求得各物理量的大小、波形及相互关系；求得 等值电路的参数。