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Ch3-1 变压器结构、空载及负载运行 电机学课件

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变压器基本原理与结构(图文并茂)PPT幻灯片课件

变压器基本原理与结构(图文并茂)PPT幻灯片课件
13
分接开关
• 变压器常用改变绕组匝数的方法来调压。一般 从变压器的高压绕组引出若干抽头，称为分接 头，用以切换分接头的装置叫分接开关。分接 开关分为无载调压和有载调压两种，前者必须 在变压器停电的情况下切换；后者可以在变压 器带负载情况下进行切换。分接开关安装在油 箱内，其控制箱在油箱外，有载调压分接开关 内的变压器油是完全独立的，它也有配套的油 箱、瓦斯继电器、呼吸器。
U 2 n2
所以，只要匝数不同，就可得到不同输出电压， 这就变压器的变压原理。
n2> n1时，U2>U1，这种变压器叫做升压变压器．
n2< n1时，U2<U1，这种变压器叫做降压变压器．22
（３）电流关系
由于不存在各种电磁能量损失，输入功 率等于输出功率 P1=P2，即：U1I1= U2I2
所以： I1 U 2 n2 I 2 U1 n1
16
二、变压器的工作原理
• 简单的说，变压器的工作原理就是电磁 感应原理，也就是“动电生磁，动磁生 电”的过程。
17
U1
n1 n2
U2
U1
U2
电路中的符号
跟电源连接的线圈叫原线圈，也叫初级线圈，跟 负载连接的线圈叫副线圈，也叫次级线圈，两线圈由 绝缘导线绕制，铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而 成．
• 变压器绕组的引出线从油箱内部引到箱 外时必须经过绝缘套管，使引线与油箱 绝缘。绝缘套管一般是陶瓷的，其结构 取决于电压等级。1kV以下采用实心磁套 管，10～35kV采用空心充气或充油式套 管，110kV及以上采用电容式套管。为了 增大外表面放电距离，套管外形做成多 级伞形裙边。电压等级越高，级数越多。
变压器结构与原理
作者 feifei45

第3章 变压器 《电机学(少学时)》课件

第3章 变压器 《电机学(少学时)》课件

4.三相系统中的标幺值
4.三相系统中的标幺值
4.三相系统中的标幺值
3.8 变压器的运行特性
1.外特性和电压调整率 2.损耗和效率
1.外特性和电压调整率
图3-24 变压器的外特性
1.外特性和电压调整率
1.外特性和电压调整率
图3-25 用简化等效电路及其相量图求Δu a)简化等效电路 b)相量图
(3)额定电流IN
3.2 变压器的空载运行
实际变压器与理想变压器有一定差别，主要表现在以下两点： (1)实际铁心的磁导率μFe≠∞，故铁心有一定的磁阻，因此一次 绕组中要有一定的激磁电流才能在铁心中产生一定的主磁通。 (2)实际的一次和二次绕组不可能完全耦合，它们之间会有少量 的漏磁通，于是一次和二次绕组会出现漏磁电抗。
2.短路试验
图3-17 例3-1变压器的T形等效电路
3.6 标幺值
3.6 标幺值
3.6 标幺值
采用标幺值有下列好处：
(1)计算方便 电力变压器的容量很大，可达数万、数十万千 伏安；电压也很高，达到几万和几十万伏；它们都是位数 很多的数，计算起来比较繁琐。采用标幺制后，各物理量 一般都是个位数，计算起来比较方便。
3.5 变压器参数的测定
1.开路试验
开路试验又称空载试验，试验的接线图如图3-15所示。试 验时二次绕组开路，一次绕组加上额定电压，测量此时变 压器的一次电压、一次电流和输入功率，由此即可算出变 压器的激磁阻抗。 设U0为外施的相电压，I0为空载的相电流，P0为每相的输 入功率，由于一次漏阻抗Z1σ要比激磁阻抗Zm
1.三相变压器的磁路 2.三相变压器绕组的联结 3.各种联结组的应用场合 4.三相系统中的标幺值
1.三相变压器的磁路
图3-18 三相变压器组

电机学(变压器部分)ppt课件

电机学(变压器部分)ppt课件
合右手螺旋关系
4) U 2 和 I 2 按发电机惯例，发出电功率
精品课件
18
§ 2-2 变压器空载运行
A
I0
E1
U1
E s1
X
m
s1
x
E 2 U 20
a
变压器空载运行时精品基课件本电磁关系（一） 19
U1
I0
F0 N1I0 m s 1
E 2 U 20
E1 E s1
与U1 I0R1
相铁邻心两柱层截铁面心叠片
精品课件
6
绕组 ：它是变压器的电路部分，按照高低电 压绕组之间的布置，可以分为同心式和交叠式 两种绕组，同心式结构简单，制造方便，交叠 式机械强度好，引出线的布置和焊接都较方便， 漏电抗小。
同心式绕组
精品课件
高压 低压 高压 低压
高压
低压 高压 低压
交叠式绕组
7
补充1：非晶合金铁心变压器的特点
非晶合金与硅钢片变压器相比，空载损 耗下降70%至80%，空载电流下降80%，节能效 果显著。非晶合金片厚度极薄，填充系数较 低，采用磁密低，产品的设计受材料限限制 程度较高，非晶合金对机械应力非常敏感，
张引力和弯曲应 力都会影响磁性 能，结构设计特 殊。
精品课件
8
补充2：立体卷铁心变压器的特点
铁心和线圈需在专用设备上卷制，减 少了由人工制造造成的质量波动，质量稳 定可靠;卷铁心与叠铁心相比可减少工序， 生产效率高，自动化程度高；立体卷铁心
第一章 变压器的用途、分类与结构
内容提要：
1. 变压器的用途、分类 2. 变压器的主要结构部件 3. 变压器的发热温升 4. 变压器的额定数据
精品课件
1
第一节 变压器的用途、分类

电机课件 1变压器

电机课件 1变压器
2 0 1 2 1 .3 m
2 m
经验公式：p 0
= p Fe
f 1 .3 = p 1 50 B ( ) G 50
空载损耗约占额定容量的（ 空载损耗约占额定容量的（0.2~1）%，随容 量的增大而减小。为减少空载损耗， 量的增大而减小。为减少空载损耗，改进设计 结构的方向是采用优质铁磁材料：优质硅钢片、 结构的方向是采用优质铁磁材料：优质硅钢片、 激光化硅钢片或应用非晶态合金。 激光化硅钢片或应用非晶态合金。
单相变压器的空载运行
3)空载电流波形 3)空载电流波形
φ
t
i0
3 2
1 1 2 3
磁路饱和时， 正弦， 磁路饱和时，φ 正弦，i 0 尖顶， 正弦， 平顶。 尖顶，i 0 正弦， φ 平顶。
i0
单相变压器的空载运行
空载损耗
包括：铜损耗 pcu1 = I r ≈ 0 p0 铁损耗。 p Fe ∝ B f
I
1）二次侧电流：I
. ' 2
I2 = K
.
2）二次侧电动势的折算：
E
. ' 2
= K E
. 2
E
. ' 2σ
=K E
. 2σ
U 2 =K U
' .
. 2
3）二次侧阻抗的折算：
R2’=k2R2 X2σ’=k2 X2σ RL’=k2RL XL’=k2XL
4）折算后的方程：
•
U
•
1 ' 2 •
= = = +
接线图：
W A
a ~ V x
A
V
X
变压器参数测定
一、空载实验
要求及分析 ：
1）低压侧加电压，高压侧开路； 低压侧加电压，高压侧开路； 2）忽略 r和 则： x1 1

电机学课件

电机学课件
第3章 变压器 26
1、二次侧电流的折算
根据折算前后二次侧绕组磁动势F2 不变的原则，有
N2 I2 N1 I 2 I2 N2 1 I2 I2 N1 k
2、二次侧电动势的折算
由于折算前后F2 ，从而铁心中主磁通Φm 不变，于是折算 后的二次侧绕组的感应电动势
N2 1 I2 I2 I2 N1 k N1 E2 E2 kE2 N2
第3章 变压器 31
2、T型等效电路 T型等效电路的形成过程，见下图。
R2
I1
பைடு நூலகம்
R1
X1
X2
I2
I0 Rm U1 E1 E2 E1 E2
Xm
E2
U2
ZL
T型等效电路的形成过程
第3章 变压器 32
3、Γ型等效电路 对于电力变压器，一般I1NZ1＜0.08U1N，且I1NZ1与 -E1是相量相加，因此可将励磁支路前移与电源并联， 得到Γ型等效电路。
折算前后二次侧阻抗功率因素不变，例如
k 2 X 2 X 2 X2 tan 2 2 tan 2 R2 k R2 R2
折算前后二次侧的铜耗不变，即
1 2 2 2 R2 ( I 2 ) (k R2 ) I 2 I2 R2 k
2
输出功率也不变，即
1 I2 cos 2 (kU 2 )( I 2 ) cos 2 U 2 I 2 cos 2 U2 k
第3章 变压器
18
三、空载电流 1、空载电流的波形
电网电压为正弦波，铁 心中主磁通亦为正 弦波。若铁心不饱和（ B m <1.3T ），空载电流 i 0 也是正弦波。而对于电 力变压器，Bm=1.4T～ 1.73T ，铁心都是饱和的 。由图可知，励磁电流 呈尖顶波，除基波外， 还有较强的三次谐波和 其它高次谐波。

电机学第二章课件

电机学第二章课件

电机学
尖顶波不能用相量表示，所以用等效的正弦波来替代实际 的尖顶波。 等效的原则是两者有相同的有效值、相同的基波频率且同 表示，称为磁化电流。 相位。等效的正弦量用 I
同相位，而 E 与 滞 由于 I m 1 滞后 E 90˚ ， 90˚ ，所以 I 后 1 m 具有无功电流的性质。
19:34
Exit
第11页
电机学
• 型号：
▪ 例如： SL-500/10 ：额定容量为 500kVA ，高 压侧额定电压为10kV级的电力变压器。
• 举例：一台 Yd11 联接的三相变压器，额定容 量为3150kVA，U1N/U2N=35/6.3kV
19:34
Exit
第12页
电机学
• 作业：第二章习题2-1，2-3(1)
第27页
电机学
• rm 并非实质电阻，是为了计算铁耗而引进的模拟电阻。
2 2 I r I • m m 表示铁耗， m x m 表示励磁无功损耗。
• rm ， xm 都不是常数，随着铁芯饱和程度的增加而减小。 • 但是，变压器正常工作时，电源电压变化范围小，故 铁芯中主磁通的变化范围不大，可认为励磁阻抗Zm也 基本不变。
Exit
第19页
电机学
• 其有效值为
E1m 2fN 1 m E1 2fN 1 m 4.44 fN 1 m 2 2 E1 N 1 k E 2 m 2fN 2 m E2 N 2 E2 2fN 2 m 4.44 fN 2 m 2 2
e1 d 1 L1 2 I 1 cos t L1 2 I 1 sin(t 90) dt
用相量的形式表示为
j L I E 1 1 1 jx 1 I 1

电机学-变压器工作原理-运行分析PPT课件


发电厂升压 主变压器
G 发电厂~发电机
用户
3kV高压动力负荷 380/220V 低压动力及
配电变压器 照明负荷
2021
3
图1-1 简单的输配电系统示意图
§1-1 变压器在电力系统中的应用
1.电力传输 2.变压器的容量
2021
4
§1-2 变压器的基本工作原理及分类
➢ 基本工作原理
结构：
i1
A
原绕组，或一次绕组，u1 e1
▪绝缘结构
作用：实现变压器的绝缘，包括外部绝缘和内部绝缘。
▪油箱和其它附件
作用：铁心和绕组组成变压器的器身，器身放置在装有变压
器油的油箱内，在油浸变压器中，变压器油既是绝缘介质，又
是冷却介质。
2021
13
低压 高压
2021
14
2021
15
§1-4 变压器的额定值
▪额定容量
指在额定状态下变压器的视在功率．额定容量以伏安(VA)、 千伏安(KVA)或兆伏安(MVA)为单位。对三相变压器，额定容量 指三相的总容量。
2021
20
§2-1 变压器各电磁量的规定正方向
原边：
I1
根据楞次定律 ：
A
➢
U 1
E1
X
I2 E 2
a U 2
ZL
e1
w1
d dt
x
图2-1 变压器各物理量规定正方向
U1——从A到X的电压降方向 I1 ——由A流入原绕组方向
这种规定称为“电动机惯例”
Φ——原边正向电流按右手螺旋产生正向磁通的方向
12
§1-3 变压器的基本结构
▪铁心
作用：磁路的构成部分。为了减少铁心中的磁滞和涡流损耗，

变压器空载和负载运行分析ppt课件


4. i1=i0 i2=0 u1≈- e1 u2=u20=e2
变压器空载运行时，主磁场由原边电流产生。当 原边绕组加额定电压时，副边绕组空载电压即为 副边额定电压。
空载电流
主要用来产生主磁场，所以也叫做励磁电流。 同时也会使变压器产生损耗，称为空载损耗。
空载损耗
变压器空载时，原边侧从电源吸收少量的有功 功率，用来供给铁损和原边绕组铜损。由于空 载电流和原边绕组铜损均很小，所以空载损耗 近似等于铁损。
变压器负载运行时，主磁场由原、副边电流共同产生。
负载运行电流
变压器负载运行时，原、副边电流可以分 成两个分量，一个是励磁分量，另一个是 负载分量。
电磁关系将原、副边联系起来,副边电流增 加或减少必然引起原边电流的增加或减少。
1
负载运行功率损耗
铁损pFe空载运行与负载运行时，基本不变。 原、副边绕组铜损：Pcu1=I12R1 Pcu2=I22R2 ；原、
二、变压器负载运行
负载运行指变压器原边绕组接入交流电源，副边绕 组接负载时的运行状态。
5.原副边电路的电 压平衡方程式：
u1 e1 e1s i1R1 u2 e2 e2s i2 R2
电路分析 ：
1. 主磁通Φm由原、副边电流i1 、i2共同产生。 2. 漏磁通Φ1s由原边电流 i1 产生。 3. 漏磁通Φ2s由副边电流 i2产生。 4. e1 、e2：自感+互感；e1s、e2s：自感。
副边绕组铜损与原、副边电流的平方成正比，所 以是可变损耗。
1
1. 变压器空载电流也叫_________电流。 2. 变压器空载损耗主要是_________。 3. 变压器空载运行时主磁场由_____电流产生。 4. 变压器负载运行时主磁场由________电流

变压器结构、空载及负载运行PPT文档37页

变压器结构、空载及负载运行
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
ห้องสมุดไป่ตู้
END
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R X R
'2 '2 'L
k 2R2 k2X k 2RL
2
X
'L
k 2X
L
2006年6月21日星期三
第3章 变压器
28
根据上述折算条件，二次侧端电压折算值
U 2 E 2 I 2 Z 2 k ( E 2 I 2 Z 2 ) k U 2
折算前后二次侧阻抗功率因素不变，例如
tan2 X R 2 2 kk22 X R 2 2 X R 2 2 tan2
2006年6月21日星期三
第3章 变压器
8
三、变压器的额定值
额定值是选用变压器的依据，主要有：
(1)额定容量SN：是变压器的视在功率。由于变 压器效率高，设计规定一次侧、二ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ侧额定容量相
等。
(2)一次侧、二次侧额定电压U1N、U2N。二次侧额 定电压U2N是当变压器一次侧外加额定电压U1N时二次 侧的空载电压。对于三相变压器，额定电压指线电
第3章 变压器
2006年6月21日星期三
第3章 变压器
2、绕组
绕组是变压器的电 路部分，由包有绝缘材料 的铜(或铝)导线绕制而成 。装配时低压绕组靠着铁 心，高压绕组套在低压绕 组外面，高低压绕组间设 置有油道(或气道)，以加 强绝缘和散热。将绕组装 配到铁心上成为器身。
2006年6月21日星期三
但对一般电力变压器 ，变比k值较大，使得一 次侧、二次侧的电压、 电流数值的数量级很大 ，计算不方便，画相量 图更是困难，因此下面 将介绍分析变压器的一 个重要方法——等效电 路。
U
1
E1
I1Z 1
U 2 E 2 I2Z 2
E1
k
E
2
I1
I2 k
I0
E 1 I0Z m
U
2
I2Z L
变压器结构、空载及负载运行
3.1 概述
➢变压器的分类 ➢变压器的基本结构
➢变压器的额定值
3.2 变压器的空载运行
➢空载运行时的磁通、感应电动势 ➢电压方程式和变比 ➢空载电流
3.3 变压器的负载运行
➢负载运行时的电磁过程 ➢磁动势平衡方程式
➢电压平衡方程式 ➢绕组折算 ➢负载时等效电路和相量图
2006年6月21日星期三
在正弦稳态下，写成复数形式
U 1 E 1 E 1 I0 R 1 E 1 jIX 1 I0 R 1 E 1 I0 Z 1 U 2 E 2
式中，Z1=R1+jX1σ 为一次绕组漏阻抗。
2006年6月21日星期三
第3章 变压器
17
变比：一次绕组的电动势E1与二次绕组的电动势E2之 比，用k表示：
电网电压为正弦波，铁 心中主磁通亦为正 弦波。若铁心不饱和（ Bm<1.3T），空载电流i0 也是正弦波。而对于电 力变压器，Bm=1.4T～ 1.73T，铁心都是饱和的 。由图可知，励磁电流 呈尖顶波，除基波外， 还有较强的三次谐波和 其它高次谐波。
2006年6月21日星期三
第3章 变压器
19
2、空载电流与主磁通的相量关系
。二次侧采用如图假定方向。
2006年6月21日星期三
第3章 变压器
22
二、磁动势平衡方程式
其一次绕组漏阻抗压降I1Z1很小，负载时仍有 U1≈E1=4.44fN1Φm，故铁心中与E1相对应的主磁通 Φm近似等于空载时的主磁通，从而产生Φm的合成 磁动势Fm与空载磁动势F0近似相等，负载时的励 磁电流与空载电流I0也近似相等。
所起的作用不同：主磁通同时与一次侧绕组、二次侧 绕组相交链，起能量传递媒介的作用；漏磁通Φ1σ仅与 一次侧绕组相交链，不能传递能量，仅起电压降的作 用。
大小不同：主磁通占总磁通的绝大部分；漏磁通只占 很小的一部分。
2006年6月21日星期三
第3章 变压器
13
感应电动势 假定正向： Φ与i呈右手螺旋关系；
电压平衡方程式为
U1I0ZmI0Z1
可以得到与上式对应 的等效电路图。等效电路 表明，变压器空载运行时 ，它就是一个电感线圈， 它的电抗值等于X1σ＋Xm 它的电阻值等于R1 ＋ Rm。
2006年6月21日星期三
第3章 变压器
21
3.3 变压器的负载运行
一、负载运行时的电磁过程
e、i 同方向, i的方向与Φ 的方向符合右手螺旋定则
E1
I0
m
E2
如果铁心中没有损耗，I 0 与 主磁通 m 同相位。但由于主 磁通在铁心中交变，在其中
产生涡流损耗和磁滞损耗，
合称为铁耗pFe。此时 I 0 将领
先
一个角度
m
，I 0 、
m 、E 1
相位关系如图所示。
E1
变压器空载时各物理量的相位关系
2006年6月21日星期三
第3章 变压器
20
Rm和Xm都不是常数，随铁心饱和程度变化。当电压升高 时，铁心更加饱和。因此Rm和Xm都随外施电压的增加而减小 。实际上，当变压器接入的电网电压在额定值附近变化不 大时，可以认为Zm不变。
注意：
k = E1／E2
1) 变比 电压。
k
=
E1／E2
≈
U1／U20
，U20为二次绕组的空载
2) 在三相变压器中，k指相电动势之比； 3) 变比k常用下式计算： 单相变压器：k = U1N／U2N 三相变压器：k = U1Nφ／U2Nφ
2006年6月21日星期三
第3章 变压器
18
三、空载电流
1、空载电流的波形
分量用于建立磁动势 N 1 I1 L 去抵消二次侧磁动势 N ，2 I 2 即
N1I1LN2I20
2006年6月21日星期三
第3章 变压器
24
三、电压平衡方程式
类似于 E
1
，E
2
也可以看成一个漏抗压降，即
E 2 jI2 X 2 jI2 X 2
则二次侧绕组的漏阻抗Z2=R2+jX2σ 。联合列出一次侧二次 侧电压电流方程式。
第3章 变压器
6
3、油箱 除了干式变压器以外，电力变压器的器身都放在
油箱中，箱内充满变压器油，其目的是提高绝缘强度 (因变压器油绝缘性能比空气好)、加强散热。
2006年6月21日星期三
第3章 变压器
7
4、套管 变压器的引线从油箱内穿过油箱盖时，必须经过
绝缘套管，以使高压引线和接地的油箱绝缘。绝缘套 管一般是瓷质的，为了增加爬电距离，套管外形做成 多级伞形，10kV～35kV套管采用充油结构，如图所示。
2006年6月21日星期三
第3章 变压器
26
1、二次侧电流的折算
根据折算前后二次侧绕组磁动势F2 不变的原则，有
N 1 I 2 N 2 I 2
I 2
N2 N1
I2
1 k
I2
2、二次侧电动势的折算
由于折算前后F2 ，从而铁心中主磁通Φm 不变，于是折算 后的二次侧绕组的感应电动势
I 2
N2 N1
I2
1 k
I2
E 2
N1 N2
E2
kE 2
2006年6月21日星期三
第3章 变压器
27
3、二次侧阻抗的折算
Z2 ZL E I2 2 1 k kE I2 2 k2E I2 2k2(Z2ZL)
为了保证折算前后F2不变，折算后的二次侧阻抗必需等于 折算前阻抗的 k 2倍。因为要求在任何负载和功率因素下都等 效，则等效折算条件可表示为：
jI1 X1
I 2
I1R1 E1
1
U1
m
I0
E 1 E 2
2 U 2
jI2 X 2
R 2 I 2
I 2
变压器相量图(cosφ2滞后)
2006年6月21日星期三
第3章 变压器
31
2、T型等效电路 T型等效电路的形成过程，见下图。
I1
R1
X 1
R 2
I0
Rm
U1
E 2 E 1 E 2 E 1
第3章 变压器
3.1 概述
一、变压器的分类
变压器可以按用途、绕组数目、相数、冷却方式 分别进行分类。
按用途分类：电力变压器、互感器、特殊用途变压器 按绕组数目分类：双绕组变压器、三绕组变压器、自
按相数分类：单相变压器、三相变压器； 按冷却方式分类：以空气为冷却介质的干式变压器、
2006年6月21日星期三
E 1j 2N 1fmj4.44N 1f m E2j 2N 2fmj4.44N 2f m
正弦稳态下感应电动势有效值为： E1=4.44fN1Φm E2=4.44fN2Φm
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第3章 变压器
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漏电动势 一次绕组漏磁通漏磁通Φ1σ在一次侧绕组中感应漏电
动在势 正为弦稳态下e：1N1d dt1 L1ddit0
折算前后二次侧的铜耗不变，即
I2 2R2 (1 kI2)2(k2R2)I22R2
输出功率也不变，即
U 2 I2 c o s2 (k U 2 )(1 kI2 )c o s2 U 2 I2c o s2
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第3章 变压器
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折算后的方程式组为：
U
1
E1
I1Z 1
U '2 E '2 I '2 Z '2
载对电于流电较力大变时压，器可，以由近于似I地0＜认0为.03I0I＝1N，0，故将在励分磁析支变路压断器开满,等载效及电负 路进一步简化成一个串联阻抗，如图所示。
主磁通Φ：其磁力线沿铁心闭合，同时与一次侧绕组 、二次侧绕组相交链的磁通。
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