变压器的相关性质及计算

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第2章变压器的运行原理和特性

16
仅
E U 20 2
Y，d接线 D，y接线
U 1N k 3U 2 N
k
3U1N U2N
由于 R m R1 , X m X 1 ，所以有时忽略漏阻抗，空载等效电路只是一个Z m元件的电路。在 U1一定的情况下，I 0大小取决于Z m的大小。从运行角度讲，希望 I 0 越小越好，所以变压器常采用高导磁材料，增大 Z m，减小 I 0 ，提高运行效率和功率因数。
使
用
1 与 I 0成线性关系； 1）性质上： 0 与 I 0 成非线性关系；
– 变压器各电磁量正方向
• 由于变压器中各个电磁量的大小和方向都随时间以电源频率交变的，为了用代数式确切的表达这些量的瞬时值，必须选定各电磁量的正方向，才能列式子。 • 当某一时刻某一电磁量的瞬时值为正时，说明它与实际方向一致；当某一时刻某一电磁量的瞬时值为负时，说明它与实际方向相反。 • 注：正方向是人为规定的有任选性，而各电磁量的实际方向则由电磁定律决定。
习
（2）二次侧电动势平衡方程
U1
I 0
0
) (I 2
用
E U 20 2
（3）变比
U 1
U2
E 1
使
E 1
1
E 2
U 20
u2
仅
对三相变压器，变比为一、二次侧的相电动势之比，近似为额定相电压之比，具体为 Y，d接线
U1N k 3U 2 N
8
供
22
仅
F F F 1 2 0 N I 或 N1 I 1 2 2 N1 I 0 N I I ( 2 ) I I ( 2 ) I I 用电流形式表示 I 2 0 0 1L 1 0 N1 k

变压器的工作原理公式

变压器的工作原理公式
变压器的工作原理公式如下：
根据法拉第电磁感应定律，在一个线圈中引入交变电流时，会在另一个相邻的线圈中产生电动势。

这是因为交变电流会产生交变磁场，交变磁场会穿过相邻线圈，并引起感应电动势。

变压器中的线圈分为两部分，一部分称为初级线圈，另一部分称为次级线圈。

初级线圈接入交流电源，交流电流通过初级线圈产生交变磁场。

次级线圈绕在初级线圈附近，交变磁场通过次级线圈，从而在次级线圈中激发感应电动势。

根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比。

磁通量的变化率取决于初级线圈中的电流变化率。

根据欧姆定律，初级线圈中的电流变化率与电压的变化率成正比。

因此，变压器的工作原理可以用以下公式表示：
V1 / V2 = N1 / N2
其中，V1和V2分别表示初级线圈和次级线圈中的电压，N1和N2分别表示初级线圈和次级线圈的匝数。

这个公式被称为变压器的电压比公式，它说明了变压器中的电压变化与线圈匝数的关系。

根据这个公式，当初级线圈的匝数大于次级线圈的匝数时，变压器被称为 step-up 变压器，电压
升高；当初级线圈的匝数小于次级线圈的匝数时，变压器被称为 step-down 变压器，电压降低。

变压器计算方法

变压器计算方法
变压器是一种用于改变交流电压的静止电气设备，常用于电力系统、工业生产和居民用电等领域。

变压器容量是指变压器本身所能承担的功率，单位是千伏安（KVA），是变压器能带负荷的能力。

变压器的容量由变压器结构决定，包括铁芯和绕组等。

在选择变压器容量时，需要考虑变压器的负载情况、运行环境、电压等级等因素。

变压器容量的计算方法如下：
1. 计算负载的每相最大功率：将A相、B相、C相每相负载功率独立相加，如A相负载总功率10KW，B相负载总功率9KW，C相负载总功率11KW，取最大值11KW。

（注：单相每台设备的功率按照铭牌上面的最大值计算，三相设备功率除以3，等于这台设备的每相功率。

）在实际应用中，需要根据具体的情况选择合适的变压器，并进行相关的计算和验证，以确保变压器能够安全、可靠、经济地运行。

如果你还想了解更多关于变压器的计算方法，可以继续向我提问。

变压器的相关性质及计算

率 f。磁滞损耗转化为热能，引起
O
H
铁心发热。
减少磁滞损耗的措施：
选用磁滞回线狭小的磁性材料制作铁心。变压器和电机中使用的硅钢等材料的磁滞损耗较低。
设计时应适当选择值以减小铁心饱和程度。
(2)涡流损耗（Pe）
涡流：交变磁通在铁心内产生感
应电动势和电流，称为涡流。涡流
在垂直于磁通的平面内环流。
涡流损耗: 由涡流所产生的功率损耗。
BJ
磁感应强度直线；
B0
B BJ曲线和B0直线的纵坐标相加即磁场的 B-H 磁化曲线。
O
磁化曲线 H
B-H 磁化曲线的特征：
Oa段：B 与H几乎成正比地增加； B ab段： B 的增加缓慢下来；
b •B
b点以后：B增加很少，达到饱和。
a •
BJ
有磁性物质存在时，B 与 H不成
O
正比，磁性物质的磁导率不是常
3.1 磁路及其分析方法
3.1 .1 磁场的基本物理量
1. 磁感应强度
磁感应强度B : 表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。
磁感应强度B的方向: 与电流的方向之间符合右手螺旋定则。
磁感应强度B的大小:
B F lI
磁感应强度B的单位: 特斯拉(T)，1T = 1Wb/m2
均匀磁场: 各点磁感应强度大小相等，方向相同的磁场，也称匀强磁场。
具有较小的矫顽磁力和较大的剩磁，磁滞回线接近矩形，稳定性良好。在计算机和控制系统中用作记忆元件、开关元件和逻辑元件。常用的有镁锰铁氧体等。
3.1.3 磁路的分析方法
1. 磁路的概念
在电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材料做成一定形状的铁心。铁心的磁导率比周围空气或其它物质的磁导率高的多，磁通的绝大部分经过铁心形成闭合通路，磁通的闭合路径称为磁路。

变压器的运行特性

一、标么值
标么值,就是指某一物理量的实际值与选定的同一单位的基准值的比值,即
1、定义
2、基准值的确定
1)通常以额定值为基准值。
2)各侧的物理量以各自侧的额定值为基准；线值以额定线值为基准值，相值以额定相值为基准值；单相值以额定单相值为基准值，三相值以额定三相值为基准值；
变压器负载运行时，由于变压器内部存在电阻和漏抗，故负载电流在变压器内部产生阻抗压降，使二次侧端电压随负载电流的变化而发生变化。变压器二次电压的大小不仅与负载电流的大小有关，还和负载的功率因数有关。当纯电阻负载和感性负载时，外特性是下降的；容性负载时，外特性可能上翘。
二、电压调整率和外特性
2、电压调整率
定义：是指一次侧加50Hz额定电压、二次空载电压与带负载后在某功率因数下的二次电压之差，与二次额定电压的比值的百分数，即电压调整率是表征变压器运行性能的重要指标之一,它大小反映了供电电压的稳定性。
反映了负载的大小。
由表达式可知，电压变化率的大小与负载大小、性质及变压器的本身参数有关。
用相量图可以推导出电压变化率的表达式：
3)
标么值=
实际值
基准值
优点缺点额定值的标么值为1。百分值=标么值×100% ；
（3）折算前、后的标么值相等。线值的标么值=相值的标么值；
单相值的标么值=三相值的标么值；
（4）某些意义不同的物理量标么值相等.
标么值没有单位，物理意义不明确。
1、变压器的外特性当变压器电源电压和负载功率因数等于常数时，二次侧端压随负载电流的变化规律，即U2 = f(I2)曲线称为变压器的外特性曲线。
变压器的电压调整
分接开关有两种形式：一种只能在断电情况下进行调节，称为无载分接开关-----这种调压方式称为无励磁调压；另一种可以在带负荷的情况下进行调节，称为有载分接开关-----这种调压方式称为有载调压。

变压器相关知识全解

变压器油质量:
对变压器油的要求很高，不经耐压试验和简化试验很难说明油是否合格，但不合格的油可从外观加以鉴别：
A颜色:新油颜色为浅黄色，氧化后颜色变深。运行中油
色迅速变暗，说明油已变质。
B透明度：新油在玻璃瓶中是透明的，并带有蓝紫色荧光,
3
如果失去荧光和透明度说明有机械杂质和游离碳。C气味：变压器油没有气味或带有一点煤油味，如有别的气味，说明油质变坏。
6 8
二口
A
(7)测温装置测温装置就是热保护装置。变压器的寿命取决于变压器的运行温度，因此油温和绕组的温度监测是很重要的。通常用三种温度计监测，箱盖上设置酒精温度计，其特点是计量精但观察不便；为此在变压器上还装有信号温度计以便于观察；为了远距离监测，在箱盖上还装有电阻式温度计。若发现变压器的油温较平时相同负载和相同冷却条件下高出(。时，应考虑变压器内部已发生故障。A.5°C B.15°C C.10°C D.20°C
对变压器油在运行中有哪些要求？为保证变压器的正常运行，对电压在35KV以下的变压器, 每两年至少作一次简化试验；对电压在35KV以上的变压器，每年至少作一次简化试验。还应在两次简化试验之间作一次耐压试验。对不符合标准的变压器油要及时处理使其恢复到标准值，一般可用过滤法，澄清法，干燥法将油与水分和杂质分离，或者用化学处理法除去油中的酸碱，然后再过滤干燥使油再生，恢复原有的性能。
电压和电流的变换。电力变压器的附件很多，如油箱，储油柜，呼吸器，气体继电器温度计等，它们的作用各不相同，但都是为了保证变压器的安全可靠运行而设置。
二R丕而口
1250干伏安及以下电力变压器,消弧线圈，在进
EM3
行交接时，试验项目有哪些?
(1)测量线圈连同套管一起的直流电阻;

理想变压器的性质

理想变压器的性质1.功率性质抱负变压器汲取的瞬时功率为：可以看出，抱负变压器不耗能、不储能，它将能量由原边全部传输到副边输出。

在传输过程中，仅将电压、电流按变比做数值变换，即它在电路中只起传递信号和能量的作用。

抱负变压器是个抱负化的电路模型，实际变压器线圈的电感L1和L2不行能趋于无穷大。

含铁芯的变压器当工作在铁芯不饱和时，它的磁导率很大，因而电感较大，若将铁芯损耗忽视，就可近似为抱负变压器。

2.阻抗变换性质当抱负变压器的副边接入阻抗ZL时，原边输入阻抗为：即n2ZL 为副边折合到原边的等效阻抗：在电子电路中常用具有接近于抱负变压器性能的变压器来转变阻抗以满意电路的需要。

3.两种特别状况（1）输出端短路（2）输出端开路抱负变压器的受控源等效电路例6. 已知RS=1kΩ，RL=10Ω。

为使RL获得最大功率，求抱负变压器的变比n。

解：方法1：戴维宁等效电路。

（1）求开路电压。

uoc=u2=u1/n=us/n（2）求等效电阻。

Req=Rs/n2（3）要使RL上获得最大功率，则：RL=Req=Rs/n2→ 10=1000/n2→ n=10方法2：原边等效电路。

要使n2RL获得最大功率，则：因抱负变压器不耗能，故等效电阻的功率即为负载电阻的功率。

例7. 求解：方法1：列方程。

解得方法2：阻抗变换（原边等效电路）。

方法3：戴维宁等效。

求求Req：小结：变压器的原理本质上都是互感作用，实际上有习惯处理方法。

空心变压器原边等效电路：空心变压器：电路参数L1、L2、M, 储能。

抱负变压器原边等效电路：抱负变压器：电路参数n，不耗能、不储能，变压、变流、变阻抗。

留意：抱负变压器不要与全耦合变压器混为一谈。

变压器容量计算公式

变压器容量计算公式
引言
变压器是电力系统中常用的设备，用于将高电压的交流电转换为低电压或者将低电压的交流电转换为高电压。

在实际应用中，我们需要计算变压器的容量，以确定所需的变压器型号和规格。

本文将介绍变压器容量的计算公式，并给出一个示例以帮助读者更好地理解。

变压器容量计算公式
变压器的容量一般以千伏安（kVA）为单位表示，它表示变压器能够传输的最大有功功率。

变压器的容量取决于负载的性质和需求，计算方法如下：
容量（kVA）= 电压比 × 电流比
其中，电压比是变压器的一次侧（高压侧）电压与二次侧（低压侧）电压的比值，电流比是变压器的一次侧电流与二次侧电流的比值。

示例
假设有一个变压器，一次侧电压为11000伏，一次侧电流为100安，二次侧电压为380伏。

我们要计算该变压器的容量。

根据公式，我们可以计算得到：
容量（kVA）= 11000 / 380 × 100 = 2894.74 kVA
因此，该变压器的容量为约2894.74千伏安。

总结
通过本文，我们了解了变压器容量计算的公式和应用方法。

变压器容量的计算是确定变压器型号和规格的重要步骤，它需要考虑负载的性质和需求。

通过合理计算变压器容量，可以确保变压器在运行过程中能够满足负载要求。

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说明: 如果不是均匀磁场，则取B的平均值。磁感应强度B在数值上可以看成为与磁场方向垂直
的单位面积所通过的磁通,故又称磁通密度。
磁通的单位:韦[伯](Wb) 1Wb =1V·s
3. 磁场强度
磁场强度H ：介质中某点的磁感应强度 B 与介质
磁导率之比。 H B

磁场强度H的单位：安培/米（A/m)

B B0
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物质的磁性
1. 非磁性物质非磁性物质分子电流的磁场方向杂乱无章，几乎
不受外磁场的影响而互相抵消，不具有磁化特性。
非磁性材料的磁导率都是常数，有：
0 r1 当磁场媒质是非磁性材料时，有： B( )
B=0H
即 B与 H 成正比，呈线性关系。
磁性材料能被强烈的磁化，具有很高的导磁性能。
磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁心。在这种具有铁心的线圈中通入不太大的励磁电流，便可以产生较大的磁通和磁感应强度。
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2. 磁饱和性
磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着
O
磁化曲线 H
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B-H 磁化曲线的特征：
Oa段：B 与H几乎成正比地增加； B ab段： B 的增加缓慢下来；
b •B
b点以后：B增加很少，达到饱和。
a •
BJ
有磁性物质存在时，B 与 H不成
O
正比，磁性物质的磁导率不是常
数，随H而变。
B0
H
磁化曲线
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高压绕组接法
联结方式：Y / Y 、Y / Y0 、Y0 / Y 、Y / Δ 、Y0 / Δ
常用接法:
Y / Y0 : 三相配电变压器
低压绕组接法
Y / Δ : 动力供电系统（井下照明）
Y0 / Δ : 高压、超高压供电系统
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（1）三相变压器Y/Y0联结
A
+
+
U P1
U1 U2

E1 E2

N1 N2

KU

K
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(二)电流的变换
由 I1U1 I 2U 2
得:
I1 I2

U2 U1

1 KU

K
i
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(三)阻抗变换
I1
I2
I1
+
+
+
U1
Z U2
U1 Z
–
–
–
由图可知： Z U 2
Φ
NI l
F Rm
S
式中：F=NI 为磁通势，由其产生磁通；
Rm 称为磁阻，表示磁路对磁通的阻碍作用； l 为磁路的平均长度；
S 为磁路的截面积。
2. 磁路的欧姆定律
若某磁路的磁通为，磁通势为F ，磁阻为Rm，则
F
Rm
此即磁路的欧姆定律。
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3. 磁路与电路的比较磁路
三相：一次、二次侧绕组线电流
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2) 额定值 • 额定容量 SN
传送功率的最大能力。
单相：SN U2N I2N U1N I1N
三相：SN 3U2NI2N 3U1NI1N
注意：变压器几个功率的关系（单相）变压器运行
容量：SN U1N I1N
输出功率：P2 U2 I2 cos

U1 3
U1
–
– B
C 线电压之比：
+
UP2
–
U1 3K
+a
U2

U1 K
–b
c
U1 U2
3 UP1 UP1 K 3 UP2 UP2
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（2）三相变压器Y0/联结
A +
U1
+
U P1

U1 3
–
– B
a +
U2 UP2
U1 3K
–b
c
C 线电压之比：

涡流：交变磁通在铁心内产生感
应电动势和电流，称为涡流。涡流
在垂直于磁通的平面内环流。
涡流损耗: 由涡流所产生的功率损耗。
涡流损耗转化为热能，引起铁心发热。
减少涡流损耗措施：

提高铁心的电阻率。铁心用彼此绝缘的钢片叠成，把涡流限制在较小的截面内。
铁心线圈交流电路的有功功率为：
P UI cos RI 2 ΔPFe
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4. 磁导率
磁导率：表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质
的导磁能力。
磁导率的单位：亨/米（H/m）
真空的磁导率为常数，用 0表示，有：
0 4π 107 H/m
相对磁导率 r：任一种物质的磁导率和真空的磁导率0的比值。
r

0

H 0 H
U1 U2
3U P1 UP2
3 UP1 3K UP2
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5.变压器的铭牌和技术数据 1）变压器的型号 S J L 1000/10
高压绕组的额定电压(KV)
变压器额定容量(KVA)
铝线圈
冷却方式
J:油浸自冷式 F:风冷式
相数 S:三相 D:单相
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一次侧输入功率：P1
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3.2 变压器
3.2.1 概述
变压器是是输电,配电系统中不可缺少的重要电气设备，在电力系统和电子线路中应用广泛。变压器的主要功能有：
变电压：电力系统变电流：电流互感器变阻抗：电子线路中的阻抗匹配
在能量传输过程中，当输送功率P =UI cos 及负载功率因数cos 一定时：
A
A
B
C
B
A B C
三相心式变压器的结构
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3.3 三相电压的变换
1) 三相变压器的结构
A
高压绕组： A、B、C ：首端
A-X B-Y C-Z X、Y 、Z ：尾端
X a
低压绕组： a、b、c：首端 x
BC
YZ bc yz
a-x b-y c-z x、y、z：尾端 2) 三相变压器的联结方式
第3章变压器
3.1 磁场的基本物理量及磁路 3. 2 变压器的基本概念 3.3 三相变压器和自耦变压器
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第6章磁路与铁心线圈电路
本章要求：
1. 理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的基本知识及磁路的基本定律，会分析计算交流铁心线圈电路；
2. 了解变压器的基本结构、工作原理、运行特性和绕组的同极性端，理解变压器额定值的意义；
2）额定值 • 额定电压 U1N、U2N
变压器二次侧开路（空载）时，一次、二次侧绕组允许的电压值
单相：U1N ，一次侧电压， U2N，二次侧空载时的电压
三相：U1N、U2N，一次、二次侧的线电压
• 额定电流 I1N、I2N 变压器满载运行时，一次、二次侧绕组允许的
电流值。
单相：一次、二次侧绕组允许的电流值
由于 B Φ , H NI
O
S
l
H( I )
所以磁通与产生此磁通的电流 I 成正比，呈
线性关系。
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2. 磁性物质磁性物质内部形成许多小区域，其分子间存在的
一种特殊的作用力使每一区域内的分子磁场排列整齐，显示磁性，称这些小区域为磁畴。
在没有外磁场作用的普通磁性物质中，各个磁畴排列杂乱无章，磁场互相抵消，整体对外不显磁性。
B
单位体积内的磁滞损耗正比与
磁滞回线的面积和磁场交变的频
率 f。磁滞损耗转化为热能，引起
O
H
铁心发热。
减少磁滞损耗的措施：
选用磁滞回线狭小的磁性材料制作铁心。变压器和电机中使用的硅钢等材料的磁滞损耗较低。
设计时应适当选择值以减小铁心饱和程度。
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(2)涡流损耗（Pe）
Z
I U 2
I2
N2 N
U
1
1
N1 N2
I
1

2
N2 N1
2
U1 I1

1
K2
Z'
Z U1 I1
Z K2 Z
结论：变压器一次侧的等效阻抗模，为二次
侧所带负载的阻抗模的K 2 倍。
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三相电压的变换 1) 三相变压器的结构
C
3. 掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用； 4.了解三相电压的变换方法； 5. 了解电磁铁的基本工作原理及其应用知识。
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3.1 磁路及其分析方法
3.1 .1 磁场的基本物理量
1. 磁感应强度
磁感应强度B : 表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。
磁感应强度B的方向: 与电流的方向之间符合右手螺旋定则。
磁感应强度B的大小:
B F lI
磁感应强度B的单位: 特斯拉(T)，1T = 1Wb/m2
均匀磁场: 各点磁感应强度大小相等，方向相同的磁场，也称匀强磁场。
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变压器的相关性质及计算

第2章 变压器的运行原理和特性

变压器的工作原理公式

变压器计算方法

变压器的相关性质及计算

变压器的运行特性

变压器相关知识全解

理想变压器的性质

变压器容量计算公式

第2章变压器的运行原理和特性