变压器详解

= 1.732〓10〓104 kV· = 1 800 kV· A A
P2 = 3 U2L I2L cos2 = 1.732〓10〓104〓0.8 kW = 1 441 kW Q2 = 3 U2L I2L sin2 = 1.732〓10〓104〓0.6 kvar = 1 080.8 kvar
第 2 章 变压器
(2) 按相数分类
单相变压器、多相变压器。
(3) 按每相绕组的个数分类
双绕组变压器、三绕组变压器、 多绕组变压器、自耦变压器等。
(4) 按冷却方式分类
干式、油浸式。
(5) 按结构形式分类：
心式变压器和壳式变压器。
2.2 变压器的基本结构
心式变压器
铁 铁 2 1 心1 2 柱 铁 轭 铁 2 1心1 2 柱 轭
忽略 Z1 和 Z2
2.1 变压器的工作原理
(2) 电流变换 i2 的大小由什么决定？ i1 的大小由什么决定？ I2 由 |ZL | 决定； I1 取决于 I2 。 N1i1 I1 随 I2 变化的原因： ↓ ① 能量守恒。 N1i0 →Φ ② 从电磁关系分析: ↑ U1N Φ m≈ = 常数 N2i2 4.44 f N1 磁通势平衡方程： N1I1 + N2I2 = N1I0 当：I2 = I2N ，I1 = I1N（满载） 在满载或接近满载时， I0 可忽略不计。
2.2 变压器的基本结构
1. 主要部件
(1) 铁心 由硅钢片叠成或非晶合金制成。
奇 数 层 2 1 2 3 偶 数 层
3
4
1 4
(2) 绕组 用绝缘圆导线或扁导线绕成。 (3) 其他 外壳、油箱、油、油枕、绝缘导管等。
2.2 变压器的基本结构
2. 主要种类
(1) 按用途分类
电力变压器、电炉变压器、整流变压器、仪用变压器等。
有功功率不变
2.3 变压器的运行分析
(3) T 型等效电路
I1 I2 ' R1 jX1
＋
U1
I0' －
jX2'
R2'
－ U2' ＋ ZL'
E1 = E2' ＋
－
2.3 变压器的运行分析
(4) 简化等效电路
I1 ＝－I2'
＋ U1
RS
jXS
－
U2 '
＋
ZL'
－
I0 很小，I1 ≈ I2
该电路用于满载 或接近满载运行 时的分析、计算。 短路电阻： RS = R1 + R2' 短路电抗： XS = X1 + X2' 短路阻抗： ZS = RS + j XS
1. 单相变压器
i1 ＋ e1 u1 e1
－
一次 绕组
Φ
1 2
i2 ＋ e2 ZL u 2 e2
－
二次 绕组1பைடு நூலகம்
施加：u1→i1 →N1 i1
→e1 →L1 e1 Φ e2
u2→i2 →N2 i2 →2 →e 2 →L2
2.1 变压器的工作原理
(1) 电压变换 一次侧电路 E1 =－j4.44 f N1Φm
【例 2.3.1】 一台单相变压器，U1N /U2N =
解：(1) 用T 型等效电路 U1N 380 k= = =2 U2N 190 Z2' = k2Z2 = 22 (0.15＋j0.3) = (0.6＋j1.2) ZL' = k2ZL = 22 (7.5＋j4.75) = (30＋j19) = 35.5 32.35O
2.1 变压器的工作原理
N1I1 + N2I2 = 0 大小关系： I1 N2 I 2 = N1
N2 I2 I1 =－ N1 1 = k ——电流变换。
相位关系： I1与 I2 相位相反。
i1 I2 具有去磁性质： ＋ e I2 削弱Φm 1 u1 e 1 →Φm 不变 － → I1 增加 →以维持Φm 不变。 因此 I2↑→I1↑ 。
2.2 变压器的基本结构
(3) 额定功率（额定容量） SN 指视在功率的额定值。 ※ 单相变压器： SN = U2N I2N = U1N I1N
※ 三相变压器：
SN =√3 U2N I2N =√3 U1N I1N
(4) 额定频率 fN 一般： fN = 50Hz（工频）
2.2 变压器的基本结构
【例 2.2.1】 某三相变压器，YN,d 联结，容量
励磁电抗： Xm =ωL ② 产生铁损耗 该损耗可以用等效电阻 Rm 来代替，即 PFe 励磁电阻： Rm = 2 I0 励磁阻抗： Zm = Rm + j Xm 励磁电抗：
Xm =√|Zm | 2－ Rm2
E1 =－ZmI0
2.3 变压器的运行分析
(2) 二次绕组的折算 ① 折算条件 N2I2 不变、P2 不变。 ② 用一个匝数为 N1 的假想绕组代替 N2， 使 E2' = E1 ③ 折算后的二次绕组电流 N1I2' = N2I2 N2 I2 I 2' = N I 2 = k 1
= 376.62 180.72O V E2' I2' = = 10.27 147.3O A Z2'＋ZL'
2.3 变压器的运行分析
I2 = kI2' = 2〓10.27 A = 20.54 A
U2 = |ZL| I2
= 7.52＋4.752 〓20.54 V = 182.35 V
(2) 用简化等效电路 ZS = Z1＋Z2' = (1.0＋j2.0) U1 = 10.15 34.1O A I1 =－I2' = ZS＋ZL' I2 = kI2' = 2〓10.15 A = 20.3 A U2 = |ZL| I2 = 180.22 V
电机与拖动
第2章 变压器
2.1 变压器的工作原理 2.2 变压器的基本结构 2.3 变压器的运行分析 2.4 变压器的参数测定 2.5 变压器的运行特性 2.6 三相变压器的联结组 2.7 三相变压器的并联运行 2.8 自耦变压器 2.9 三绕组变压器 2.10 仪用互感器
第 2 章 变压器
2.1 变压器的工作原理
+ i1
U1 = －E1 + (R1 + jX1) I1 = －E1 + Z1I1
※ R1 ：一次绕组电阻。
u1
－
－ e1 ＋
i2 ＋ ＋ e2 ZL u2 － －
图形符号表示的电路图
X1 ：一次绕组漏电抗。 Z1 ：一次绕组漏阻抗。 忽略 Z1 ，则 U1≈－E1
2.1 变压器的工作原理
二次侧电路 E2 =－j4.44 f N2Φm U2 = E2－(R2 + jX2) I2 = E2－Z2I2 U2 = ZLI2 ※R2、X2、Z2 ：二次绕组的电阻、漏电抗、漏阻抗。 忽略 Z2 ，则 U2≈E2 一、二次绕组的电动势之比称为电压比 E1 N1 U1 k= E2 = N2 ≈ U2
U2
－
等 效
=
k2
U2 I2
| Ze | = k2 | ZL |
－
变压器的阻抗变换
2.1 变压器的工作原理
【例 2.1.1】 某半导体收音机的输出需接一 只电阻为 800 的扬声器（喇叭），而目前市场 上供应的扬声器电阻只有 8 。问利用电压比为 多少的变压器才能实现这一阻抗匹配？ 解： k= = Re RL 800 = 10 8
2.2 变压器的基本结构
(2) 低压绕组额定线电流 SN I2NL = I2N = 3 U1N 500〓103 = 3 A = 26.24 A 1.732〓11〓10 因低压绕组为△形联结，额定相电流为 I2NL 26.24 = A = 15.15 A I2NP = 3 1.732
第 2 章 变压器
U1 U2 u1 u2
V1 V2 v1 v2
W1 W2 w1 w2
2.1 变压器的工作原理
(2) 三相绕组的联结方式
联结方式 星形有中性线 星形无中性线 三角形 高压绕组 YN Y D 低压绕组 yn y d
GB: Y,yn、Y,d、YN,d、Y,y、YN,y
最常用的三种
2.1 变压器的工作原理
SN = 500 kV· ，额定电压 U1N / U2N = 35/11 kV。求该变 A 压器在额定状态下运行时，高、低压绕组的线电流和相 电流。
解：(1) 高压绕组的额定线电流 SN I1NL = I1N = 3 U1N 500〓103 = 3 A = 8.25 A 1.732〓35〓10 因高压绕组为 Y 形联结，额定相电流为 I1NP = I1NL = 8.25 A
【例 2.1.2】 某三相变压器，Y,d 联结。向某对称
三相负载供电。已知一次绕组的线电压 U1L = 66 kV， 线电流 I1L= 15.76 A；二次绕组的线电压 U2L = 10 kV， 线电流 I2L= 104 A。负载的功率因数 2 = cos2 = 0.8。 求该变压器一、二次绕组的相电压和相电流以及变压器输 出的视在功率、有功功率和无功功率。
2.1 变压器的工作原理
2. 三相变压器
(1) 三相变压器的种类 三相组式变压器、三相心式变压器。
① 三相组式变压器 特点：三相之间只有电的联系，没有磁的联系。
U1 u1 V1
v1 W1
w1
U2
u2 V2
v2 W2
w2
2.1 变压器的工作原理
② 三相心式变压器 特点：三相之间既有电的联系，又有磁的联系。
2.3 变压器的运行分析
380/190 V，Z1 = ( 0.4＋j0.8 ) ，Z2 = ( 0.15＋j0.3 ) ， Zm = ( 600＋j1 200 ) ，ZL = ( 7.5＋j4.75 ) ，当一次绕 组加上额定电压 380 V 时，试分别用T 型等效电路和简 化等效电路求负载电流和电压的实际值。