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电机学(变压器部分) PPT

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电机学课件--变压器基础知识

电机学课件--变压器基础知识

为了提高变压器的运行效益，设计时应使变压器的铁耗小些。 变压器长期工作在额定电压下，但不可能长期满载运行，为了提高运行效 率,设计时取β m=0.4～0.6→P0/PkN=3～6；我国新S9系列配电变压器 pkN/P0=6～7.5
《电机学》 第三章 变压器 20
3-8 三相变压器磁路、联结组、电动势波形 一、三相变压器磁路系统
5
四、应用标幺值的优缺点
1、应用标幺值的优点 ① 额定值的标幺值等于1。采用标幺值时，不论变压器 的容量大小，变压器的参数和性能指标总在一定的 范围内，便于分析和比较。 如电力变压器的短路阻抗标幺值zk*=0.03~0.10， 如果求出的短路阻抗标幺值不在此范围内，就应 核查一下是否存在计算或设计错误。 例如 p138 I0*、 zk*的范围
P0 2 PkN (1 ) 100 % 2 S N cos 2 P0 PkN
变压器效率的大小与负载的大小、功率因数及变压器 本身参数有关。 效率特性：在功率因数一定时，变压器的效率与负载 电流之间的关系η =f(β ),称为变压器的效率特性。

max
22
二、联接组别
（一） 联结法
绕组标记
单相变压器 绕组名称 三相变压器 中性点
首端 高压绕组
低压绕组
末端 X
x
首端 A、B、C
a、b、c
末端 X、Y、Z
x、y、z
A
a
N
n
23
《电机学》 第三章 变压器
两种三相绕组接线:星形联结、三角形联结
1、星形联结 把三相绕组的三个末端连在一起，而把它们的首端引出 三个末端连接在一起形成中性点，如果将中性点引出， 就形成了三相四线制了，表示为YN或yn。 B

电机学(变压器部分) PPT

电机学(变压器部分) PPT

I&0r&m
E2 U 20
E1
变压器空载运行的等效电路
I0
R1
jX1
Rm
U1
E1
jX m
主要参数: Rm －励磁电阻（等效铁耗电阻）；
Xm －励磁电抗
Zm －励磁阻抗
作业 习题：1-1,2-1,2-2 思考： 1-1~1-4
2-1~2-8
§ 2-3 变压器负载运行
变压器原边接电源，副边接负载的运行状态 称为负载运行
五、励磁电流及其感应电动势的关系
和变压器的参数
E1
主磁通m感应了主电势 E1 ，而主 磁通是由励磁电流 I0 产生，根据 前面的分析，可从画出的相量图 中看到各物理量的相位关系。 I0a 特别注意电压降 E（1 负电动势） 和励磁电流 I0 两个电气量的相位 关系。
0
I0
I0r m
I1
*
A


U1
Es1 E1
m
s1 s 2
I2
x

E2 Es2
U2
ZL


X
N1
N2

*
a
U1 I1 F1 N1I1
I2 F2 N2I2
s1 Es1
与U1 I0R1平衡
Fm m

E1 E2
与U2 I2R2平衡
s2 Es2
二次接上一定负载阻抗 ZL 后
二次绕组额定电压是当 U1N U2N 时，二次绕组 开路电压 U20 U2N
3 额定电流（线电流） I1N / I2N ，单位 A
二、变压器额定数据之间的关系
SN 3U1N I1N 3U2N I2N

电机学第三章 变压器

电机学第三章 变压器
抗又直接影响变压器的运行性能。
从正常运行角度看，希望它小些，这样可使漏阻抗压 降小些，副边电压随负载波动小些；但从限制短路电 流角度，希望它大些，变压器发生短路时，相应的短 路电流就小些。
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《电机学》 第三章 变压器
20
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《电机学》 第三章 变压器
21
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RK(750c)RK
T0 75 T0
Z R X K(70 5c)
2
2
K(70 5c)
K
T0=234.5℃
试验时的室温

7）若要得到低压侧参数，须折算；
短路试验时电压加在高压侧，测出的参数是折算到高压 侧的数值，如需要求低压侧的参数应除以k2。
k：高压侧对低压侧的变比
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1
第三章 变压器
…… 3-5 变压器参数测量 3-6 标么值 3-7 变压器的运行特性 3-8 三相变压器的磁路、联结组、电动势波形 3-9 变压器的并联运行 3-10 三相变压器的不对称运行 ……
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《电机学》 第三章 变压器
2
3-5 变压器参数测量
变压器的参数有励磁参数和短路参数，只有已知参数， 才能运用前面所介绍的基本方程式、等值电路或相量 图求解各量。对制造好的变压器，其参数可通过实验 测得。 一、空载试验 二、短路试验 三、短路电压
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《电机学》 第三章 变压器
14
4）参数计算
Zk

Uk Ik
Rk

Pk
I
2 k
Xk
Z
2 k

R
2 k
对T型等效电路：

《变压器》PPT课件

《变压器》PPT课件
温升过高。
油箱及附件故障
油箱渗漏、油位异常、 呼吸器堵塞等，可能影 响变压器的正常运行和
散热。
诊断方法和步骤介绍
外观检查
油化验分析
观察变压器外观是否有异常 现象，如油位、油温、声音
等。
01
02
对变压器油进行化验分析， 检测油中的水分、气体含量 等指标，判断变压器的内部
状况。
03
04
电气试验
通过绝缘电阻测试、直流电 阻测试、变比测试等电气试 验手段，检测变压器的电气
均合格。
经验总结
该案例的成功处理得益于准确的故障诊断和有效的处理措施。同时，也提醒我们在日常工作中要加强对变压 器的维护和监测，及时发现并处理潜在故障，确保变压器的安全稳定运行。
06
变压器发展趋势及智能化技 术应用
节能环保政策对变压器影响分析
节能环保政策推动变压器能效提升
政策要求变压器降低空载损耗和负载损耗，提高能源利用效率。
促进环保材料在变压器中的应用
政策鼓励使用环保材料，减少变压器制造过程中的环境污染。
加速老旧变压器淘汰更新
政策推动淘汰高能耗、低效率的变压器，促进市场更新换代。
新型材料在变压器中应用前景展望
非晶合金材料
非晶合金铁芯具有高导磁率、低损耗等特点，可 显著降低变压器空载损耗。
高温超导材料
高温超导材料可应用于变压器绕组，提高变压器 容量和效率。
维护策略
定期对变压器进行检查、清扫和维护， 及时处理发现的缺陷和问题；按照厂 家要求定期更换油脂和检修；建立健 全的变压器档案和运行记录。
05
变压器故障诊断与处理方法
常见故障类型及原因分析
绕组故障
由于绝缘老化、绕组受 潮、局部过热等原因导 致绕组绝缘损坏，进而 引发绕组短路或断路。

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

电机学第三章 变压器

电机学第三章 变压器

2019/12/19
《电机学》 第三章 变压器
26
三、变压器一、二次侧相电压、相电流、漏阻抗的标幺 值
U 1 * U U 1 1 N； U 2 * U U 2 2 N； I1 * II1 1 N； I2 * II2 2 N
漏阻抗的标幺值：
Z1*
Z1 Z1N
U 2 N
U 2 N
U 1 N
用副边量表示
用原边量表示
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《电机学》 第三章 变压器
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U % U 2 0 U 2 1% 0 U 2 0 N U 2 1% 0 U 1 0 N U '2 1% 0
U 2 N
U 2 N
U 1 N
电压变化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。

U 1N I0
Rm

P0
I
2 0
Xm
Z
2 m

R
2 m
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《电机学》 第三章 变压器
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要求及分析： 1）低压侧加电压，高压侧开路； 为了便于测量和安全，空载实验一般在低压绕组上加电 压UN，高压绕组开路。 2 ) 电 U 1 在 压 0 ~ 1.N 范 2 围 方 U 调 节 向 ,测 U 2,出 I 0 0 和 P 0 ,画 出 I0 f( 1 )和 U P 0 f( 1 ) 曲 U 线
的电抗分量
《电机学》 第三章 变压器
2、缺点
31
标么值没有单位，物理意义不明确。
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《电机学》 第三章 变压器
32
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《电机学》 第三章 变压器

《变压器PPT讲解》PPT课件

《变压器PPT讲解》PPT课件
有效值 E14.44 fN 2 m 相量 E 1j4.4f4N 1 m
可见，当主磁通按正弦规律变化时，所产生的一次主电动势 也按正弦规律变化，时间相位上滞后主磁通90 0 。主电动势的大小 与电源频率、绕组匝数及主磁通的最大值成正比。
同理，二次主电动势也有同样的结论。
第三章 变压器
3.2 单相变压器的空载运行
电磁关系将一、二次联系起来,二次电流增加或减少必然引起一次电 流的增加或减少.
第三章 变压器
3.3 单相变压器的负载运行
3.3.2 基本方程
一、磁动势平衡方程 负载运行时,忽略空载电流有:
I1Ik2或II12
1N2 k N1
表明，一、二次电流比近似与匝数成反比。可见，匝数不同，不
仅能变电压，同时也能变电流。
第三章 变压器
变压器是一种静止电器,它通过线圈间的电磁感应,将一种电压 等级的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的交流电能. 3.1 变压器的基本工作原理和结构
3.2 单相变压器的空载运行 3.3 单相变压器的负载运行 3.4 变压器的参数测定 3.5 标么值 3.6 变压器的运行特性 3.7 三相变压器 3.8 变压器的并联特性
3.2.3 空载时的电动势方程、等效电路和相量图
二、空载时的等效电路和相量图
2、相量图
根据前面所学的方程，可作 出变压器空载时的相量图：
U 1
jI0 X1
R1I0
（1）以
为参考相量
m
（2）I0 r 与 m同相，I0a 滞后 90 0 ，I0I0r I0a
E1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
I0 I0a m
（3）E1, E2 滞后 m900， E1 ； （4）R1I0, jI0X1 （5）U 1

电机学课件--变压器基础知识-PPT课件

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Rk U1N/I1N
I12NRk U1NI1N
Pk SN
Pk*
Rk U1N/I1N
I1NRk U1N
Ukr U1N
Uk*r
短路阻抗电压 的电阻分量
X k *Z X 1N k U 1X N /k I1NIU 1N 1 X NkU U 1 k NxU k *短x路阻抗电压
3
存在有相互关系的四个物理量（U、I、Z、S）中，所 选基值的个数并不是任意的，当某两个物理量的基值 已被确定，其余物理量的基值跟着确定。
例如单相变压器，选定一次侧的额定电压U1N和额定 电流I1N作为电压和电流的基值： 一次侧阻抗的基值即：Z1b=Z1N=U1N/I1N 一次侧功率的基值即：S1b=S1N=U1NI1N
5
四、应用标幺值的优缺点
1、应用标幺值的优点
① 额定值的标幺值等于1。采用标幺值时，不论变压器 的容量大小，变压器的参数和性能指标总在一定的 范围内，便于分析和比较。 如电力变压器的短路阻抗标幺值zk*=0.03~0.10， 如果求出的短路阻抗标幺值不在此范围内，就应 核查一下是否存在计算或设计错误。 例如 p138 I0*、 zk*的范围
的电抗分量
《电机学》 第三章 变压器
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2、缺点 标么值没有单位，物理意义不明确。
《电机学》 第三章 变压器
10
3-7 变压器的运行特性
一、电压变化率
电压变化程度——由于变压器内部存在着电阻和漏抗， 负载时产生电阻压降和漏抗压降，导致次级侧电压随负 载电流变化而变化。
电压变化率定义：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。

变压器分类.ppt

变压器分类.ppt

漏电动势也可以用漏抗压降表示，即
E1 jL1 I0 jI0 X1
L1
N11 i0

N1 i0
N1i01
N121
由于漏磁通主要经过非铁磁路径,磁路不饱和,故磁阻很大且为常
数,所以漏电抗 X1 很小且为常数,它不随电源电压负载情况而变.
《电机学》 第三章 变压器

E1m
sin(t

900 )
有效值 E1 4.44 fN1m
相量 E1 j4.44 fN1 m
当主磁通按正弦规律变化时，所产生的一次主电动势也按正 弦规律变化，时间相位上滞后主磁通90º。主电动势的大小 与电源频率、绕组匝数及主磁通的最大值成正比。
《电机学》 第三章 变压器
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31
2、变比
忽略原绕组内阻R1和原边漏磁通Φ 1σ 一次侧电压U1≈E1；U20=E2
k U1 E1 N1 U 20 E2 N2


U1 E1




U 2 U 20 E 2
当k>1为降压变压器；k<1为升压变压器。
对于三相变压器变比k是指原、副绕组的相电势(或相 电压)之比。
《电机学》 第三章 变压器
34
（1）当Bm≤1.3T，磁路末饱和状态
磁化曲线＝f(i)呈线性，导磁率是常数。 当按正弦变化，i亦按正弦变化。
《电机学》 第三章 变压器
35
（2）Bm＝1.4T～1.73T，磁路饱和
＝f(i)呈非线性,随i增大导磁率逐渐变小。 磁通为正弦波，i为尖顶波，尖顶的大小取决于饱和程度。
电焊用变压器、晶闸管线路中的变压器、用于测量 仪表的电压互感器和电流互感器等等

《电机学》(华中科技大学出版社) 第三章 变压器ppt

《电机学》(华中科技大学出版社) 第三章 变压器ppt

长沙理工大学电气工程学院
3.1 分类、基本结构、额定值 分类、基本结构、
1. 变压器的分类 • • • • • • 变压器可以按用途、绕组数目、相数、 变压器可以按用途、绕组数目、相数、冷却方式 分别进行分类。 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 电力变压器、互感器、 按绕组数目分类：双绕组变压器、三绕组变压器、自 双绕组变压器、三绕组变压器、 耦变压器； 耦变压器； 按相数分类：单相变压器、三相变压器； 单相变压器、三相变压器； 按铁心结构形式分：窗式和壳式； 按铁心结构形式分：窗式和壳式； 按冷却方式分类：以空气为冷却介质的干式变压器、 以空气为冷却介质的干式变压器、 以油为冷却介质的油浸变压器。 以油为冷却介质的油浸变压器。
长沙理工大学电气工程学院
空载电流
(1) 空载电流的波形 电网电压为正弦波， 电网电压为正弦波， 铁心中主磁通亦为正弦波。 铁心中主磁通亦为正弦波。 若铁心不饱和 ），空载电流 （Bm<1.3T），空载电流 ）， i0也是正弦波。而对于电 也是正弦波。 力变压器， 力变压器，Bm=1.4T～ ～ 1.73T，铁心都是饱和的。 ，铁心都是饱和的。 由图可知，励磁电流呈尖 由图可知， 顶波，除基波外，还有较 顶波，除基波外， 强的三次谐波和其它高次 谐波。 谐波。
长沙理工大学电气工程学院
变压器的额定值
3. 变压器的额定值
额定值是选用变压器的依据，主要有： 额定值是选用变压器的依据，主要有： (1)额定容量 N：是变压器的视在功率。由于变压器 额定容量S 是变压器的视在功率。 额定容量 效率高，设计规定一次侧、二次侧额定容量相等。 效率高，设计规定一次侧、二次侧额定容量相等。 (2)一次侧、二次侧额定电压U1N、U2N。二次侧额定电 一次侧、二次侧额定电压 一次侧 是当变压器一次侧外加额定电压U 压U2N是当变压器一次侧外加额定电压 1N时二次侧的空 载电压。对于三相变压器，额定电压指线电压。 载电压。对于三相变压器，额定电压指线电压。 (3)一次侧、二次侧额定额定电流I1N、I2N。对于三相 一次侧、二次侧额定额定电流 一次侧 变压器，额定电流指线电流。 变压器，额定电流指线电流。
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dt

N1s1
sin(t
90
)
用Байду номын сангаас量表示
ES1


j N1S1
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。
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
的退火效果更好，能更有 效降低空载损耗和空载电 流。铁轭的截面积为心柱 截面积的一半，即节能又 省材。卷铁心是连续绕制 而成，可使噪声降低。
补充3：叠铁心变压器的特点
铁心制造工艺简单，制造工时短，降 低了制造成本变压器制造厂具有成熟的叠 铁心工艺，成熟的质量控制管理体系不需 要卷制铁心和线圈的专用设备，降低了产
XZ Y
UN UN
Z
IN 3IN X
A
C B
A
YC
B
三、何谓额定负载
当变压器接在电压频率为额定频率 fN ，
大小为额定电压
U
的电网上，若副边电流
1N
为
I
2
，原边电流为
N
I1N
时，称为额定运行状态，
此时的负载为额定负载。
第二章 变压器的运行分析
本章内容体现了变压器的基本电磁关 系，着重研究变压器稳态运行分析方法。
相铁邻心两柱层截铁面心叠片
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
高压 低压 高压 低压 高压 低压 高压 低压
交叠式绕组
补充1：非晶合金铁心变压器的特点
品的制造成本铁心 材料较 “R型” 卷铁心利用率高， 能降低产品的制造 成本。
补充4：平面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；卷铁心在经过退火处理后，空载 损耗和空载电流可大幅度下降；卷铁心与
叠铁心相比可减少 工序生产效率较高 ，自动化程度较高 ；卷铁心是连续绕 制而成，可使噪声 降低。
同理： E2 j4.44 fN2m
结论：
① E1 N1、 m、f
E2 N2、 m、f
②变压器变比 k E1 N1
E2
N2
③主磁通 m决定了感应电动势 E1 的大小。
④感应电动势 E1 落后于主磁通 m 90 。
二、漏磁通感应电动势
根据电磁感应定律
e1

N1
ds1
二次绕组额定电压是当 U1N U2N 时，二次绕组 开路电压 U20 U2N
3 额定电流（线电流） I1N / I2N ，单位 A
二、变压器额定数据之间的关系
SN 3U1N I1N 3U2N I2N
SN
Y接
接
3U1N I1N 3U2N I2N
UN 3UN
IN IN
变压器的发热与温升
由于绕组里有铜耗、铁耗及各种附 加损耗，一方面影响效率；一方面转变 为热能，因此导致变压器的温度升高， 并使绝缘材料老化。
第三节 变压器的型号及额定数据
一、 变压器的额定数据 1 额定容量（视在功率） SN ，单位为kVA或MVA
2 额定电压（线电压） U1N /U2N ，单位为V或kV
§ 2-2 变压器空载运行
A I0
E1
U1
Es1
X
m
s1
x
E2 U 20
a
变压器空载运行时基本电磁关系（一）
E2 U 20
U1 I 0 F0 N1I0 m E1 s1 Es1
与U1 I0R1
变压器空载运行时基本电磁关系（二）
* m、 S1 都是最大值，一般 S1 (0.1% 0.2%)m
二 、 变压器的分类
⑴按绕组分为：双绕组变压器,三绕组变压器， 自耦变压器
⑵按相数分为： 单相变压器，三相变压器，
多相变压器
1
1
3
2-3 2
4 4
(3)按用途分为：升压变压器 降压变压器 隔离变压器
(4)按冷却方式：油浸自冷变压器 干式空气自冷变压器 油浸风冷变压器 油浸水冷变压器
基本思路:已知部分运行数据求其它 数据
主要内容:分析物理过程,列方程, 化简方程,得到等效电路 (数学模型)
主要分析方法: 主磁通漏磁通分析法
* 以单相变压器为例来介绍变压器的运行分析及数 学模型等，这些结果同样适用于三相变压器对称稳 态运行分析
§2-1 变压器各电磁量正方向
A I1
U1
E1
Es1
第二节 变压器的主要结构部件
1、一次绕组（原绕组）－电源侧 2、二次绕组（副绕组）－负载侧 3、变压器铁心 － 磁路部分
铁心：它是变压器用作导磁的磁路，也是器身 的机械骨架，由铁心柱、铁轭和夹紧装置组成。 为了减小铁心中的磁滞和涡流损耗，铁心用 0.35~0.5mm厚的硅钢片叠成，每层钢片接缝错 开，从而减小变压器的励磁电流。
X
m
s1 s2
N1 N2
I2 x
Es 2
E2
U2
a
电磁量规定正方向惯例总结
1) U&1和 I&1 按电动机惯例，吸收电功率
2) I&1 、 I 2 和 &m符合右手螺旋关系
3) E&1 、E&2 和 &m ；Es1 、Es2 和 s1 、 s2 符 合右手螺旋关系
4) U&2 和 I 2 按发电机惯例，发出电功率
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
第一节 变压器的用途、分类
一、变压器的用途
变压器是静止电器，由铁心(磁路)及两 个或两个以上的绕组(电路)组成，绕组之间 由铁心中交变磁通联系(磁耦合)实现从一种 电压(电流)变为另一种电压(电流)。
* m、 S1 都是由励磁磁动势 f0 N1i0 产生的。
一、主磁通感应电动势
假设主磁通正弦变化为 m sin t
根据电磁感应定律
e1

N1
d
dt

N1m
sin(t
90
)
电动势有效值
E1

E1m 2

N1m
2
4.44 fN1m
得： E1 j4.44 fN1m