变压器的基础知识.doc

变压器得基础知识
一、变压器：
就是一种静止得电机，它利用电磁感应原理将一种电压、电流得交流电能转换成同频率得另一种电压、电流得电能。换句话说，变压器就就是实现电能在不同等级之间进行转换。

二、结构：
铁心与绕组：变压器中最主要得部件，她们构成了变压器得器身。
铁心：构成了变压器得磁路，同时又就是套装绕组得骨架。铁心由铁心柱与铁轭两部分构成。铁心柱上套绕组，铁轭将铁心柱连接起来形成闭合磁路。
铁心材料：为了提高磁路得导磁性能，减少铁心中得磁滞、涡流损耗，铁心一般用高磁导率得磁性材料——硅钢片叠成。硅钢片有热轧与冷轧两种，其厚度为0、35～0、5mm，两面涂以厚0、02～0、23mm得漆膜，使片与片之间绝缘。
绕组：绕组就是变压器得电路部分，它由铜或铝绝缘导线绕制而成 。
一次绕组（原绕组）：输入电能
二次绕组（副绕组）：输出电能
她们通常套装在同一个心柱上，一次与二次绕组具有不同得匝数，通过电磁感应作用，一次绕组得电能就可传递到二次绕组，且使一、二次绕组具有不同得电压与电流。
其中，两个绕组中，电压较高得我们称为高压绕组，相应得电压较低得称为低压绕组。从高、低压绕组得相对位置来瞧，变压器得绕组又可分为同心式、交迭式。由于同心式绕组结构简单，制造方便，所以，国产得均采用这种结构，交迭式主要用于特种变压器中。
其她部件：除器身外，典型得油锓电力变压器中还有油箱、变压器油、绝缘套管及继电保护装置等部件。

三、额定值
额定值就是制造厂对变压器在指定工作条件下运行时所规定得一些量值。额定值通常标注在变压器得铭牌上。变压器得额定值主要有：
1、额定容量SN
额定容量就是指额定运行时得视在功率。以 VA、kVA或MVA表示。由于变压器得效率很高，通常一、二次侧得额定容量设计成相等。

2、额定电压U1N与U2N
正常运行时规定加在一次侧得端电压称为变压器一次侧得额定电压U1N。二次侧得额定电压U2N 就是指变压器一次侧加额定电压时二次侧得空载电压。额定电压以V或kV表示。对三相变压器，额定电压就是指线电压。

3、额定电流I1N与I2N
根据额定容量与额定电压计算出得线电流，称为额定电流，以A表示。
对单相变压器
；
对三相变压器
；
4、额定频率 fN
除额定值外，变压器得相数、绕组连接方式及联结组别、短路电压、运行方式与冷却方式等均标注在铭牌上。额定状态就是电机得理想工作状态，具有优良得性能，可长期工作。

四、变压器得空载运行
1、空载运行：
就是指变压器原绕组接到额定电压、额定频率得电源上，副绕组开路时得运行状态。
2、正方向得规定：
从理论上讲，正方向可以任意选择，因各物理量得变化规律就是一定得，并不依正方向得选择不同而改变。但正方向规定不同，列出得电磁方程式与绘制得相量图也不同。在电机方向得学科中通常按习惯方式规定正方向，称为惯例。具体原则如下：
1）在负载支路，电流得正方向与电压降得正方向一致，而在电源支路，电流得正方向与电动势得正方向一致。
2）磁通得正方向与产生它得电流得正方向符合右手螺旋定则。
3）感应电动势得正方向与产生它得磁通得正方向符合右手螺旋定则。
电压u1,u2得正方向表示电位降低，电动势e1,e2得正方向表示电位升高。在原方，u1由首端指向末端，i1从首端流入。当u1与i1同时为正或同时为负时，表示电功率从原方输入，称为电动机惯例。在副方，u2与i2得正方向就是由e2得正方向决定得，即i2沿e2得正方向流出。当u2与i2同时为正或同时为负时，电功率从副方输出，称为发电机惯例。
3、空载时得电磁关系：
1） 电动势与磁通得关系：
假定主磁通按正弦规律变化，即

根据 根据电磁感应定律与对正方向规定，一、二次绕组中感应电动势得瞬时值为：

式中：

注意：从上面得表达式中我们可以瞧出，电动势总就是滞后与产生得她得磁通90。
2）电动势平衡方程式：
根据对正方向得规定，可以得到空载时电动势平衡方程式：

将漏感电动势写成压降得形式 ：

式中 Z1=R1+jx1σ——原绕组得漏阻抗。
对于电力变压器，空载时原绕组得漏阻抗压降I0Z1很小，其数值不超过U1得0、2%，将I0Z1忽略，则上式变成：

在副方，由于电流为零，则副方得感应电动势等于副方得空载电压，即：

3）变压器得变比：
在变压器中，原、副绕组得感应电动势E1与E2之比称为变压器得变比，用k表示，即：

上式表明，变压器得变比等于原、副绕组得匝数比。当变压器空载运行时，由于U1≈E1 ,U20≈E2，故可近似地用空载运行时原、副方得电压比来作为变压器得变比，即

对于三相变压器，变比就是指原、副方相 电动势之比，也就就是额定相电压之比。
五、变压器得负载运行
在前面我们通过分析了解了变压器得空载运行情况，当变压器原方接入交流电源，副方接上负载时得运行方式称为变压器得负载运行。
1、负载运行时得物理情况：
如图所示，即从空载电流I(。)0变为负载时得电流I(。)1。原 绕组得磁动势也从空载磁动势F0变为 F1=I1N1。负载时得主磁通Φm就就是由原、副绕组得合成磁动势产生得，即:

于就是变压器在负载时得电磁关系重新达到平衡。
2、电动势平衡方程式：
在原方，电动势平衡方程式为

在副方，电动势平衡方程式为：

式中，Z2 =R2+jx2σ,副绕组得漏阻抗，R2与x2分别为副绕组得电阻与漏电抗。
3、负载运行时得磁动势平衡方程式：
负载运行时得磁动势平衡方程式可写为：

或：
将上式进行变化，可得：

或：
这说明变压器负载运行时通过磁动势平衡，使原、副方得电流紧密地联系在一起，副方通过磁动势平衡对原方产生影响，副方电流得改变必将引起原方电流得改变，电能就就是这样从原方传到了副方。