电机与拖动 - 2 变压器

2 变压器2.1 变压器的用途与种类2.3 变压器基本结构2.4 变压器型号与额定值2.2 变压器工作原理2.5 变压器的等效电路2.6 变压器的参数测定

2 变压器

2.1 变压器的用途与种类

变压器用途：本课程讨论变换交流的电压幅值，不改变频率与电压交直流类型。电厂发电几千伏左右，通过变压器升压几百千伏进行远距离传输减小损耗。到目的地再降压到几千伏，然后进一步分配降压到每个用户。

变压器分类：按相数分类--单相变压器（家用电器等）；三相变压器（工厂），多相变压器

按照每相绕组个数分---双绕组变压器（常用），三绕组变压器，多绕组变压器

按照结构形式分---心式变压器，壳式变压器

2.3 变压器基本结构

 

 

 

 

 

主要学习心式绕组（单相双绕组变压器）：他是绕组包住壳形态，而壳式式壳子包住绕组。

铁心制作：一般由硅钢片叠片方式和卷制式。因为交流电参数交流磁场产生铁损耗，借助叠片之间刷上绝缘让铁心损耗降低。

绕组制作：用漆包线的圆导线或者扁导线绕，分为同心式绕组方式与交叠式绕组方式。其中绕组有两条线需要绕，高压线绕外面，低压线绕内。

2.4 变压器型号与额定值

型号：以高压电送到电网的变压器型号为例。

额定电压：其中是指空载电压，即输入端接在电网，输出端开路。1N代表接高电压侧，2代表接低电压侧。

额定电流：即满载电流值，即输出侧不是开路而是接到负载。长期工作允许最大电流。其中三相变压器的话那么额定电流电压都是指线电流电压。

 

 

 

额定功率：给出不同单相与三相变压器的计算方法。另外额定的频率都是50Hz.

 

 

2.2 变压器工作原理

例子采用的都是单相变压器，而三相变压器是单相组合而已，因此分析单相就可以掌握三相。输入侧与输出侧改叫成一次侧绕组与二次侧绕组。注意两侧的电压正负方向。

两侧在电路上没有电气上连接，电路结构完全独立，但他们交链了同一个铁芯，所以磁场磁通是同一个，因此磁场磁路来传递两部分能量，从而两个电路实现关联。

漏磁通与主磁通都产生感应电动势，因为他是交变磁场，会产生感应电动势，对变压器进一步简化成电路图。感应电动势根据楞次定律：产生的感应电动势与磁场变化方向相反，即与电源方向相反。这样在一端交流电输入下，另一端产生感应电动势，从而形成电路。即电生磁，磁变生电，磁是两个电路能量交换的介质。

 

 

漏磁通的感应电动势即通过漏阻抗Z乘以电流I。主磁通感应电动势在1.4节详细介绍了推导了主磁通的感应电动势E，比较复杂，直接结论，其中N是匝数，f频率，φ磁通幅值。记住结论：电压比约等于匝数比

 

 

两侧绕组通电就分别产生磁通势，大小即交链匝数总的电流代数和，把两部分的磁通势叠加记为Fom,假设总的磁通势的励磁电流记为I0（假设它是存在的等效电流）,绕组的匝数我们规定用一次侧的匝数。当满载工作的时候，变压器的励磁电流就可以忽略记作0，得到匝数与电流关系成反比（这里前提条件是在满载工作状态下，其他状态不是这个关系）。本质就是利用磁通势平衡定理公式。即公式2。

 

把二次侧阻值换算到一次侧，相当于匝数比变成了平方倍数。

 

 

通过接一个变压器实现电阻的放大倍数为K平方

 

2.5 变压器的等效电路

用电路来表现原来磁路的关系。主磁通E用感应电动势表示，漏磁通用电抗与电阻表示产生电动势。

 

将两个部分分开的电路进一步合成一个电路。基于右边侧电路的保持磁通势和功率不变的原则上进行。此时 E1 = E2 并且两端匝数都变成了N1即1:1.

 

进一步根据磁通平衡方程化简。完全实现了磁路变成T电路（所有工作状态下都可以等效T电路），并且当电机工作在满载状态下，I0 = 0，即中间相当于断开状态，再进一步得到简化变压器电路（满载前提下才能简化）。

 

 

 

2.6 变压器的参数测定

在给你一台电压器如何侧得它等效电路的参数Z1,Z2 Z0（T电路各分支的阻抗）,从而方便我们计算它的电路.

参数测定两种实验方案.其中空载实验测定方法:在低压侧进行，变压器起升压作用。接电源U1,电压表，功率表，电流表，高压侧开路。将U1调节到额定电压值，读取各表参数。然后根据公式计算参数。其中铁损耗就是Z0的阻抗损耗，因为Z0代表产生的感应电动势，自然有磁的损耗与流失。

 

 

二次侧开路就可以直接忽略这个二次侧回路，然后进行分析参数得到其数值。电阻产生有功功率，电感电容参数无功功率。通过经验，对比于Z0,Z1的大小可以直接忽略。

 

 

短路实验：在高压侧进行，变压器处于降压状态。从0开始增加U1，让电流表电流达到额定值，此时电压一定不是额定值，电流达到额定值即工作在满载状态。利用满载状态下的简化等效电路。

 

导体温度不同，导致其电阻值不同。满载工作电流产生温度，不需要阻抗折算但需要温度折算