2 变压器v4.1
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第二章 电力变压器及运行页数:79
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第二章-变压器习题及其答案页数:7
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第二章 变压器题库页数:46
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第二章—变压器风冷系统工作原理页数:7
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第二章 变压器习题及其答案页数:7
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第二章电力变压器页数:88
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第二篇变压器的电磁关系页数:7
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变压器的工作原理公式
变压器的工作原理公式变压器是一种常见的电气设备，它能够将交流电压从一种电压变成另一种电压。
变压器的工作原理是基于电磁感应的原理，通过磁场的变化来实现电压的变换。
在变压器中，有一个主要的原件——铁芯，它能够集中磁场，并且通过它的变化来实现电压的变化。
变压器的工作原理可以用以下公式来描述：V1/N1 = V2/N2。
其中，V1和V2分别代表输入端和输出端的电压，N1和N2分别代表输入端和输出端的匝数。
这个公式表明了输入端和输出端电压与匝数的关系，也就是变压器的工作原理。
当输入端的电压加到变压器的原边上时，原边的匝数N1会产生一个磁场，这个磁场会穿过整个铁芯，并且感应到次级线圈上，从而产生次级线圈上的感应电动势，这个感应电动势就是V2。
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势与匝数的比值是一个常数，也就是V1/N1 = V2/N2。
在实际应用中，变压器的工作原理公式可以帮助我们计算输入端和输出端的电压比值，从而确定变压器的变压比。
通过调整输入端和输出端的匝数，我们可以实现不同的电压变换，从而满足不同电气设备的电压需求。
除了电压变换，变压器还可以实现电流的变换。
根据功率守恒定律，输入端和输出端的功率相等，所以输入端和输出端的电流与电压之间也有一定的关系。
通过变压器的工作原理公式，我们也可以计算出输入端和输出端的电流比值，从而实现电流的变换。
总之，变压器的工作原理公式是描述变压器工作原理的重要工具，它能够帮助我们理解变压器的电压变换和电流变换原理，为变压器的设计和应用提供了重要的理论基础。
通过深入理解变压器的工作原理公式，我们可以更好地应用变压器，满足不同电气设备的电压和电流需求，从而为电气系统的稳定运行提供保障。
WBH-802AG2技术说明书(南网220kV版本)
WBH-802AG2变压器非电量保护装置技术说明书2012.09许继集团许继电气股份有限公司版权所有（Ver 1.02）本版本说明书适用于WBH-802AG2 Ver1.02版本及以上程序,许继电气股份公司保留对本说明书进行修改的权利，当产品与说明书不符时，请以实际产品为准。
2012.09第一次印刷前言WBH-802AG2装置集成了一台变压器的全部非电量保护，适用于220kV及其以下各种电压等级的变压器。
目录1概述 (1)1.1应用范围 (1)1.2功能特点 (1)1.3保护配置 (2)2技术参数 (3)2.1机械及环境参数 (3)2.2额定电气参数 (3)2.3主要技术指标 (3)2.4机械及环境参数 (5)2.5通信接口 (5)3产品原理介绍 (6)3.1非电量保护原理 (6)4装置硬件介绍及典型接线 (7)4.1装置整体介绍 (7)4.2装置背视示意图 (8)4.3结构与安装 (8)4.4WBH-802AG2装置端子图 (9)4.5WBH-802AG2装置开入和输出触点图 (15)5定值清单 (20)5.1设备参数定值 (20)5.2非电量保护定值 (20)5.3保护软压板 (20)1概述1.1应用范围WBH-802A微机变压器保护装置适用于220kV及其以下各种电压等级的变压器。
WBH-802AG2装置集成了一台变压器的全部非电量保护。
1.2功能特点1.2.1高性能、高冗余的许继新一代软、硬件平台●高性能、高可靠性硬件结构采用32位高性能DSP处理器、32位逻辑处理器和16位的高速AD，保护出口跳闸采用“启动＋保护动作”的方式，失灵启动和三相不一致保护采用双AD技术，启动回路的AD和出口回路AD分开，杜绝保护装置硬件故障引起的误动。
●强抗干扰能力软硬件设计上采取充分的抗干扰措施，6U全封闭机箱，整体面板，强弱电严格分开，装置的抗干扰能力大大提高，对外的电磁辐射也满足相关标准。
●强大的自检功能完善的A/D采样回路自检能避免A/D采样出错导致的装置误动；开出回路自检可以准确检测任一路开出回路断线或开出击穿故障，发出告警并可靠闭锁保护；定值自检能够检测定值存储区出错、定值越限等；具备＋5V、±15V电源自检功能，当电源电压不正常时，装置发告警信息，并闭锁保护。
变压器课件二
⑵．额定电压U1N和U2N 高压侧（一次绕组）额定电压U1N是指加在一次绕组上的正常工作电压值。它 是根据变压器的绝缘强度和允许发热等条件规定的。高压侧标出的三个电压值， 可以根据高压侧供电电压的实际情况，在额定值的±5％范围内加以选择，当供 电电压偏高时可调至10500V，偏低时则调至9500V，以保证低压侧的额定电压为 400 V左右。 低压侧（二次绕组）额定电压U2N是指变压器在空载时，高压侧加上额定电压 后，二次绕组两端的电压值。变压器接上负载后，二次绕组的输出电压U2将随 负载电流的增加而下降，为保证在额定负载时能输出380V的电压，考虑到电压 调整率为5％，故该变压器空载时二次绕组的额定电压U2N为400 V。在三相变压 器中，额定电压均指线电压。
由于I2>I2N，所以不能接入。
三、变压器的铭牌和额定值 1、铭牌
电力变压器 产品型号 S7-500／10 标准代号XXXX 额定容量 500kV.A 产品代号XXXX 额定电压 10kV 出厂序号XXXX 额定频率 50Hz 3相 联结组标号 Y，yn0 阻抗电压 4％ 冷却方式 油冷 使用条件 户外 开关位置 高压 低压
+
u1 e1
N1N2
u20
a
x
变压器原、副边电压 与感应电压的关系为： U1 E1 4.44 fN 1m
|ZL|
U 2 E2 4.44 fN 2m
x
变压器的一次侧接电源，二次侧开路(空载)
变压器空载时原边有电流 i0(很小)，在 铁心磁路中产生 磁通φ，当φ穿过两线 圈时，分别感应电压
例4：
一交流信号源的电动势E=20V，内阻R0＝180Ω，现有一个 电阻RL为5Ω的负载，（1）如果将RL直接与信号源连接，试求 信号源输出功率（负载获得的功率）。（2）如果通过变压器实 现阻抗匹配（即R′L=R0 ），试求信号源输出的功率及变压器的 匝数比。
变压器计算公式
变压器计算公式变压器容量，求其各电压等级侧额定电流口诀a ：容量除以电压值，其商乘六除以十。
说明：适用于任何电压等级。
在日常工作中，有些电工只涉及一两种电压等级的变压器额定电流的计算。
将以上口诀简化，那么可推导出计算各电压等级侧额定电流的口诀：容量系数相乘求。
变压器容量，速算其一、二次保护熔断体〔俗称保险丝〕的电流值。
口诀b ：配变高压熔断体，容量电压相比求。
配变低压熔断体，容量乘9除以5。
说明：正确选用熔断体对变压器的平安运行关系极大。
当仅用熔断器作变压器高、低压侧保护时，熔体的正确选用更为重要。
这是电工经常碰到和要解决的问题。
三相电动机容量，求其额定电流口诀〔c〕：容量除以千伏数，商乘系数点七六。
说明：〔1〕口诀适用于任何电压等级的三相电动机额定电流计算。
由公式及口诀均可说明容量一样的电压等级不同的电动机的额定电流是不一样的，即电压千伏数不一样，去除以一样的容量，所得“商数〞显然不一样，不一样的商数去乘一样的系数0.76，所得的电流值也不一样。
假设把以上口诀叫做通用口诀，那么可推导出计算220、380、660、3.6kV电压等级电动机的额定电流专用计算口诀，用专用计算口诀计算某台三相电动机额定电流时，容量千瓦与电流安培关系直接倍数化，省去了容量除以千伏数，商数再乘系数0.76。
三相二百二电机，千瓦三点五安培。
常用三百八电机，一个千瓦两安培。
低压六百六电机，千瓦一点二安培。
高压三千伏电机，四个千瓦一安培。
高压六千伏电机，八个千瓦一安培。
〔2〕口诀c 使用时，容量单位为kW，电压单位为kV，电流单位为A，此点一定要注意。
〔3〕口诀c 中系数0.76是考虑电动机功率因数和效率等计算而得的综合值。
功率因数为0.85，效率不0.9，此两个数值比拟适用于几十千瓦以上的电动机，对常用的10kW以下电动机那么显得大些。
这就得使用口诀c计算出的电动机额定电流与电动机铭牌上标注的数值有误差，此误差对10kW以下电动机按额定电流先开关、接触器、导线等影响很小。
变压器参数的折算
变压器参数的折算变压器最重要的参数是短路电压百分⽐，也就是Uk。
根据《电⼒系统分析》，已知变压器的UK，额定容量以及额定电压，就可以求出变压器⾼低压绕组总的电抗。
⾼低压绕组阻抗的有名值为：Z = Uk% * Un^2/Sn;在simulink中，我们需要填写的是如下：也就是，需要分别填写⾼压侧和低压侧绕组的电阻和电感（电抗）的标⼳值。
我们关注的主要是电抗的写法，将Uk%除以2，就是simulink中电抗参数。
⽐如，如果⼀个变压器的短路电压百分⽐为6%，则在simulink中L1和L2都写3%。
注：电抗的标⼳值和电感的标⼳值相同。
⽽在BPA中，⼀般要求填写的变压器参数是以基准容量为1000MVA，额定电压为220KV（此处可以换为其他电压等级）的标⼳值，这就涉及到多电压等级之间的标⼳值计算部分。
我觉得好⽤的计算⽅法如下：先计算出有名值，并折算到220KV，然后计算在这个电压等级之下的标⼳值。
举⼀个例⼦：变压器额定电压0.315/35KV，额定容量为1MVA，Uk%=6.5%。
则计算⼀下基准功率为1000MVA，基准电压为220KV下的标⼳值。
先计算35KV下的有名值Uk%*35^2/1然后将其归算到220KV下Uk%*35^2/1 *(220/35)^2最后计算220KV下的标⼳值Uk%*35^2/1*(220/35)^2/（220^2/1000）=Uk%/1*1000也就是说，变压器在不同电压等级之间折算的时候，在不考虑变压器⾮标准变⽐的情况下，只要知道变压器的短路阻抗，额定容量以及基准容量，就可以通过如下公式计算出基准电压下变压器的标⼳值：Uk%/变压器额定容量*基准容量。
2MW四分裂变压器技术方案
2MW四分裂变压器技术方案多分裂变压器在光伏并网电站中的应用项目四分裂变器技术方案结构方案概述：目前我公司在光伏变压器方面主要有两种结构：一种是轴向结构、另外一种是幅向结构。
此光伏产品由于低压有四个电压，我方综合考虑后，采用轴向、辐向分裂相结合的结构，具体原因分析如下：①若单一的采用轴向分裂式，变压器高度很高，会加大运输成本及箱变的外壳的成本。
②若单一的采用幅向结构，单个线圈的直径将会很大，变压器的尺寸也会很大，此外由于工艺方面的限制，可能很难绕制直径很大的线圈。
综上所述，故采用轴向、幅向相结合的方式，此方式可降低变压器的整体尺寸，且工艺方面也较容易实现。
此结构的四个线圈之间没有电的联系，而仅有较弱的磁联系，四个分裂线圈可以单独运行，也可以并联运行，低压线圈轴向分裂后，可以地增加高压线圈与低压各分裂线圈之间的短路阻抗，从而很好地限制网络的短路电流，提高供电网络的安全性。
1、低压箔式多层圆筒、幅向轴向相结合的结构1）高压线圈为轴向分裂与幅向分裂相联合的方式，上、中、下分别出线，且各设一散热气道，高压线圈利用统一内模分隔绕制，使得线圈内、外径尽量相同，气道内外尺寸相同，确保单组阻抗的平衡及散热请求。
2）设多层散热气道，确保散热要求。
3）采用高纯度圆边箔与F级绝缘材料紧密绕制，经高温固化成形。
高压线圈在德国XXX的低压箔式绕线机上进行，该设备是XXX的最新产品，全自动控制，具有恒张力、去毛刺和自动纠偏等功能。
终究构成一个坚固的整体，保证线圈具有极强的抗短路性能及过载能力。
4）单张箔绕制，操作简单，绕制过程基本不存在潜在质量风险。
5）电密选取，考虑到谐波对线圈温升的影响，低压线圈设计时选取较低的电流密度。
1多分裂变压器在光伏并网电站中的利用项目2、高压线绕式多层分段圆筒结构1)采用多层分段圆筒式，降低了变压器匝间、层间、及段间的场强，使线圈中各部位的场强分布均匀，无部分场强过强情况。
采用多层分段圆筒式，具有优秀的耐过电压冲击特征。
第2章变压器
第 2 章 变 压 器[思考题]2.1⑴变压器能否用来就换直流电压？答：不能，因为这个主磁通为恒定磁通，不会在变压器一、二次绕组中产生感应电动势，二次绕组的输出电压为零。
2.1⑵在求变压器的电压时，为什么一般都能用空载时高、低压绕组电压之比来计算？ 答：因为变压器的电压比等于一、二次绕组的感应电动势之比，也即匝数之比，1122E N k E N ==。
空载时11E U ≈，22E U ≈;负载时，...1111E U Z I -=-,...2222E U Z I -=-,显然用空载时一、二绕组的电压之比来计算电压比精确度较高。
由于变压器既可能是高压绕组作一次绕组、低压绕组作二次绕组，也可能反之。
为统一起见，工程上一般都用空载时高、低压绕组电压之比来计算变压器的电压比。
2.1（3）为什么说变压器一、二次绕组电流与匝数成反比，只有在满载和接近满载时才成立，空载时不成立？答：因为空载时二次绕组的电流2I 等于零，因此不存在电流比的关系。
因而满载和接近满载时，一、二次绕组的电流远大于空载电流，在磁通势平衡方程式中，忽略空载电流才能得到一、二次绕组电流与匝数成反比，即12I I ＝121N N K＝这一关系。
2.1（4）阻抗变换公式，即教材中式（2.1.11）是在忽略什么因素的情况下得到的？ 答：阻抗变换公式是在忽略一、二次绕组的漏阻抗和空载励磁电流时，把变压器当作理想变压器的情况下得到的。
2.2（1）额定电压为10 000/230V 的变压器，是否可以将低压绕组接在380V 的交流电源上工作？答：不可以。
由于一次绕组电压超过了额定电压，m Φ大幅度增加，使得励磁电流（空载电流）和铁损耗都大幅度增加，变压器发热严重，会烧坏变压器。
而且，这时二次绕组电压也远大于10 000V ，会造成由其供电的用电设备（负载）的损坏。
2.2（2）变压器长期运行时，实际工作电流是否可以大于、等于或小于额定电流？ 答：可以等于或小于额定电流，不可以长期大于额定电流。
变压器工作原理图
变压器工作原理图变压器(Transformer)是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁心（磁芯）。
在电器设备和无线电路中，常用作升降电压、匹配阻抗，安全隔离等。
变压器并不是变频器，有人经常以为两种是一个产品。
变压器与变频器的区别是，变频器：通过它调整能够达到所需要的用电频率（50hz,60hz 等），来满足我们对用电的特殊需要。
变压器：一般为“降压器”，常见于小区附近或工厂附近，它的作用是将超高的电压降到我们居民正常用电电压，满足人们的日常用电。
变压器根据使用环境的不同发展出了很多不同功能的产品与功能！静止的电磁装置：变压器可将一种电压的交流电能变换为同频率的另一种电压的交流电能。
电压器的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组。
要知道变压器的工作原理，首先要知道它的功能，其实也不外乎就是电压变换；阻抗变换；隔离；稳压（磁饱和变压器）等，变压器常用的铁芯形状一般有E型和C型铁芯。
它原理简单但根据不同的使用场合（不同的用途）变压器的绕制工艺会有所不同的要求。
电源变压器应用非常广泛。
变压器工作原理：变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。
变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。
与电源相连的线圈，接收交流电能，称为一次绕组，与负载相连的线圈，送出交流电能，称为二次绕组，一次绕组的二次绕组的，电压相量U1 电压相量U2 电流相量I1 电流相量I2 ，电动势相量E1 电动势相量E2 ，匝数N1 匝数N2 。
同时交链一次，二次绕组的磁通量的相量为φm ,该磁通量称为主磁通电磁感应原理!变压器的结构简介：1，铁心，铁心是变压器中主要的磁路部分。
通常由含硅量较高，厚度分别为 0.35 mm.3mm.27 mm，表面涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成铁心分为铁心柱和横片俩部分，铁心柱套有绕组；横片是闭合磁路之用铁心结构的基本形式有心式和壳式两种变压器的工作原理是什么？变压器(Transformer)是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁心（磁芯）。
变压器基础知识
1-阀盖；2-弹簧；3-指示针；4-罩；5-微动开关；6-变压器油箱
1-温包；2-毛细管；3-单圈管形弹簧；4-拉杆； 5-齿轮传动机 构；6-示值指针；7-转轴； 8-风扇起动定值指针触点；9-上限 指针触点
变压器型号的代表符号
绕组耦合方式:自耦 O. 相 数 :单相D;三相 S. 冷却介质 :油浸自冷 ;油浸风冷 F;强迫油循环
1-连接管；2-螺栓；3-法兰盘； 4-玻璃罩；5-硅胶；
6-螺栓；7-底座；8-底罩； 9-变 压器油
1－大胶囊；2－油枕；3－小胶囊；4－大呼吸器； 5－小呼吸器； 6－油位
1-铁磁式油位计；2-连杆；3-隔膜；4-放水阀；5-视察孔；6-排气管；7-注放 油管；8-气体继电器联管；9-集气盒；10-呼吸器；11-放气塞；12-人孔
可燃性气体更低，占总量0.01%~0.1%之间，新油 更低。正常变压器含氧量稍比空气大些，为 20%~30%，但含氮量比空气少，和变压器保护结 构形式有关，氮封变压器含氧气占5%左右，薄膜 密封变压器，要小于3%，而一般开放型变压器占 30正％常左变右压。器中的CO和CO２，分布比空气含量大 一数量级，运行年限越长，其数值越大，这是绝缘 材料老化的象征。
三、变压器油温升高，超过允许限度
变压器油温升高超过许可限度时，值班人员 应判明原因，升高的油温与以前同环境温度 同负载时作比较，如果是特殊升高，应及时 报告并作详细记录，同时要采取办法降低温 度。
检查温度表是否自身有故障。
检查变压器机械冷却装置或变压器室的通风 情况。
如果确因冷动系统有故障，在运行中无法 修理时，可考虑停下变压器处理，这时要启 用备用变压器或降低负载运行。
这种故障因能量不大，所以总烃含量不高， 气体主要是H２和Ｃ２Ｈ２。
变压器技术参数
干式电力变压器损耗水平代号的确定按表9。
表9干式电力变压器损耗水平代号表106kV、10kV级10型干式无励磁调压配电变压器空载损耗和负载损耗南阳市瑞光变压器有限公司10kV三相干式变压器技术协议2016年4月1、总则1.2本协议书提出的是最低限度的技术要求，并未对一切技术细节作出规定，也为充分引述有关标准和协议的条文，我方的制造标准以现行国家标准及两部共同的有关条件作为依据。
1.3本协议书所使用的标准如遇我方所执行的标准不一致时，按较高标准执行。
1.4如果我方没有以书面形式对本协议书的条文提出异议，这意味着我方提供的设备完全符合本协议书的要求。
1.5本协议书经供需双方确认作为订货合同的技术附件，包括投标书及澄清文件与合同正文具有同等的法律效力。
1.6遵循的标准GB1094.1—2013《总则》GB1094.2---2013电力变压器第2部分温升GB1094.3—2003电力变压器第3部分绝缘水平GB1094.5-2008电力变压器第5部分承受短路的能力GB1094.11—2007《干式电力变压器》GB/T10228—2008《干式电力变压器技术参数和要求》GB/T17211—1998《干式电力变压器负载导则》GB/T17468—1998《电力变压器选用导则》CECS115：2000《干式电力变压器选用、验收维护规程》GB/T7354局部放电测量JB/T10088-2004《6—500KV级变压器声级》JB/Y3837—2010《变压器类产品型号编制办法》2、使用环境条件2.1最高环境温度＋40℃2.2最低环境温度—40℃2.3最大日温差25K2.4户内相对湿度：日平均值≤95%月平均值≤90%2.5耐地震能力地面水平加速度0.2g；垂直加速度0.1g同时作用。
采用共振、正弦、拍波试验方法；激振5次，每次5波，每次间隔2s。
安全系数不小于1.67。
2.6系统额定频率：50Hz2.7安装位置：户内2.8外绝缘爬电比距：户内≥20mm/KV3、供货范围三相环氧树脂浇注绝缘干式变压器4、技术要求4.1．1产品性能参数4.1.2产品型号：SCB10—1600/10，4.1.3系统标称电压：10KV4.1.4最高运行电压：12KV4.1.5额定频率：50Hz4.1.6相数：3相4.1.7接线组别：D，yn114.1.8短路阻抗：Ud=6%（误差不大于±10%）4.2绝缘水平：4.2.1线圈绝缘水平4.2.2绝缘介质及耐热等级：全绝缘F级4.2.3冷却方式：空气自冷，AN4.2.4不对称要求：无4.2.5变压器配备温度控制装置，具备温度超限报警功能及跳闸功能；这些装置并应符合它们各自的技术标准。
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9
2.1.3 变压器的基本结构
电力变压器的基本构成部分有：铁心、绕组、 绝缘套管、油箱及其他附件等。其中铁心和绕组
是变压器的主要部件，他们构成了变压器的器身。
典型的油浸式变压器结构
10
高压套管 低压套管 分接开关
油表 瓦斯继电器 防爆管 储油柜（油枕） 吸湿器 讯号式温度计 油箱 铁心
绕组
放油阀门
变压器
变压器：是一种静止的电机，它利用电磁感应原理 将一种电压、电流的交流电能转换成同频率的另一种电
压、电流的电能。换句话说，变压器就是实现电能在不
同等级之间进行转换。
1Hale Waihona Puke 2.1 变压器的分类、基本结构、额定值
2.1.1 变压器的工作原理
(1)一次绕组和二次绕组为完全耦合，即链过一次和二
次绕组的磁通为同一磁通。
解：①. 一、二次侧额定电压
U 1N 220kV ,U 2 N 10.5kV
一次侧额定电流（线电流）
I 1N
SN 3U 1N
125000 3 220
328.04 A
二次侧额定电流（线电流）
I 2N
SN
3U 2 N
125000 3 ×10.5
6873.22 A
由于YN，d接线，一次绕组的额定电压 U U1 N 1N 220 127.02kV 3 3
变。
欧姆定律：流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比。
U R I
« £ U £ U½ £ RI ¨ £ a© £ I
« £ U £ U£ ½ £ RI ¨ £ b© £ I
£ U £ « U£ ½ £ RI I
£ ¨c£ ©
正方向规定不同，列出的电磁方程式和绘制的相量图 也不同。在电机方向的学科中通常按电工惯例来规定正方 向。 ① 在负载支路，电流的正方向与电压降的正方向一致， 而在电源支路，电流的正方向与电动势的正方向一致
NI N I F m 1 1 2 2
忽略一次绕组的漏阻抗压降，仍然可以得到 E1 U1 那么产生E1的主磁通 m也应保持不变 负载时的合成磁动势Fm与空载相比也应没有变化
I Z I R jX E 1 m m m m m
2 Fe
R Xm X 2 2 RFe X
Rm RFe
X
2 Fe
2 2
R X
2.3
变压器的负载运行和基本方程
图2-9 变压器的负载运行
变压器的一次绕组接到交流电源，二次绕组接到负载阻 抗ZL时，二次绕组中便有电流流过，这种情况称为变压 器的负载运行，如图2-9所示
I& Fe
I& 0
I&
& E 1
& m
2.2.3 激磁阻抗和激磁方程
di di d 2 e1 N1 N1 m L1 dt dt dt
N1i m
jL I jI X E 1 1
E 1 I jX
2）若磁路饱和，且铁心无铁耗
励磁电流为完全用来励磁的磁化电流 磁路饱和，则磁化电流和磁通为非线性关系 施加的电压 为正弦波 磁通为 正弦波 磁化电流 为尖顶波
2）若磁路饱和，且铁心无铁耗
磁 化 电 流 iμ 与 磁 通 φ 同相位
磁通为正弦规律变化时，励磁电流为尖顶波，根据谐
波分析方法，尖顶波可分解为基波和3、5、7…次谐波。 除基波外，三次谐波分量最大。这就是说，由于铁磁材料 磁化曲线的非线性关系，要在变压器中建立正弦波磁通， 励磁电流必须包含三次谐波分量。 为了在相量图中表示励磁电流μ，可以用等效正弦波 电流来代替非正弦波励磁电流，其有效值为
② 磁通的正方向与产生它的电流的正方向符合右手螺旋
定则; ③ 感应电动势的正方向与产生它的磁通的正方向符合右 手螺旋定则;
m
i0 u1 e1 i2
1
各物理量的正 方向的规定
e2
u2
在一次侧，u1由首端指向末端，i1(i0)从首端流入。当
u1与i1同时为正或同时为负时，表示电功率从一次侧输入，
根据绕制特点,分为:
1.圆筒式绕组
2.箔式绕组
3.连续式绕组
3. 其它部件
除器身外，典型的油浸电力变压器中还有油箱、变压 器油、绝缘套管及继电保护装臵等部件。
2.1.4 变压器的额定值
额定值是制造厂对变压器在指定工作条件下运 行时所规定的一些量值。额定值通常标注在变压器 的铭牌上。 变压器的额定值主要有： 1.额定容量SN 额定容量是指在铭牌规定的额定状态下的视在功率。以 二次侧的额定容量设计成相等。
一次绕组的额定电流
I 1N I 1N 328.04 A
二次绕组的额定电压
U 2 N U 2 N 10.5kV
二次绕组的额定电流
I 2 N
I2N 3
6873.22
3
3968.26 A
2.2 变压器的空载运行
2.2.1 空载运行时的物理情况
1. 空载运行：是指变压器一次侧绕组接到(额定)电压、 额定频率的电源上，二次侧绕组开路时的运行状态。
1.负载运行时的磁动势方程
负载时磁动势平衡： (1)接通负载，产生负载电流i2，产生磁动势N2i2 (2)副边磁动势作用于铁心磁路，改变原有的磁动势平衡 (3)主磁通变化，感应电动势发生改变，电压平衡被破坏 (4)导致一次侧电流发生改变，直到电路和磁路达到新的平衡
空载时磁路和电路的平衡----负载时磁路和电路的平衡 新的平衡关系建立之后，各个量之间的关系 合成磁动势可以表示为：
② 仪用互感器（电压互感器和电流互感器） ③ 特种变压器（如调压变压器、试验变压器、电炉变压 器、整流变压器、电焊变压器等）
2. 按绕组数目分
双绕组变压器 三绕组变压器 多绕组变压器 自耦变压器
心式变压器 壳式变压器
3. 按铁心结构分
4. 按相数分
单相变压器 三相变压器 多相变压器
5. 按冷却介质和冷却方式分类，可分为 油浸自冷式 油浸式变压器 油浸风冷式 油浸强迫油循环式 干式变压器 充气式变压器 6. 电力变压器按容量大小通常分为 小型变压器（容量为10～630kVA） 中型变压器（容量为800～6300kVA） 大型变压器（容量为8000～63000kVA） 特大型变压器（容量在90000kVA及以上）
2 2 I I 2 I 3 I 5 L 1
从上图中，可以看出励磁电流 iμ与磁通Φ 是同相位的。
3）磁路饱和，铁心有铁耗 当考虑铁心损耗时， 励磁电流 i0中还必须包含铁耗分 量iFe ，即 大小关系：
2 2 I 02 I I Fe
这时激磁电流io将 超前磁通一相位角 (为什么？)
称为电动机惯例。在二次侧，u2和i2的正方向是由e2的正
方向决定的，即i2沿e2的正方向流出。当u2和i2同时为正或 同时为负时，电功率从二次侧输出，称为发电机惯例。
2.2.2主磁通和激磁电流
2.2.2主磁通和激磁电流
2.2.2主磁通和激磁电流
图2-6 变压器的空载相量图
空载电流
变压器空载运行时一次侧绕组中的电流主要用来产生 磁场，又称为激磁电流 。空载电流很小，一般不大于额 定电流的2.5％，大型变压器更小。我们重点考察其波形。
1. 铁心
铁心构成了变压器的磁路，同时又是套装绕组的 骨架。铁心由铁心柱和铁轭两部分构成。铁心柱上套
绕组，铁轭将铁心柱连接起来形成闭合磁路。
１）铁心材料：为了提高磁路的导磁性能，减少铁 心中的磁滞、涡流损耗，铁心一般用高磁导率的磁性 材料——硅钢片叠成。硅钢片有热轧和冷轧两种，其 厚度为0.35～0.5mm，两面涂以厚0.02～0.23mm的漆
2.2.3 激磁阻抗和激磁方程
I Fe
E 1 RFe
1 1 I I E I m Fe 1 R jX Fe
2.2.3 激磁阻抗和激磁方程
图2-8 铁心绕组的等效电路 a)并联电路 b)串联电路
E 1 I m Zm
3) 铁心叠装 :变压器的铁心一般是由剪成一定形状的硅钢
片叠装而成。为了减小接缝间隙以减小激磁电流，一般采 用交错式叠法，使相邻层的接缝错开。
单层
双层
4) 铁心截面:
铁心柱的截面一般做成阶梯形，以充分利用绕组内圆空 间。容量较大的变压器，铁心中常设有油道，以改善铁 心内部的散热条件，如图所示。
绕组为什么做成圆形？
2. 绕组
绕组是变压器的电路部分，它由铜或 铝绝缘导线绕 制而成 。 一次绕组（一次侧绕组）：输入电能 二次绕组（二次侧绕组）：输出电能 同一相的一次绕组和二次绕组通常套装在同一个心柱上， 一次和二次绕组具有不同的匝数，通过电磁感应作用，一 次绕组的电能就可传递到二次绕组，且使一、二次绕组具 有不同的电压和电流。 按电压高低，可分为高压绕组和低压绕组。从高、低 压绕组的相对位臵来看，变压器的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 产的均采用这种结构，交迭式主要用于特种变压器中。
3. 额定电流I1N和I2N
根据额定容量和额定电压计算出的线电流，称为额 定电流，以A表示。
对单相变压器
I 1N
对三相变压器 4、额定频率 fN
SN SN ; I 2N U 1N U 2N
SN 3U 1N ; I 2N SN 3U 2 N
I 1N
除额定值外，变压器的相数、绕组连接方式及联结
2. 物理现象：
磁动势和磁通的情况： 一次侧绕组 施加电压 绕组中有电流 （空载电流i0） i0产生磁动 势f0=N1i0
• 2.2.1 空载运行时的物理情况
图2-5 变压器的空载运行
2.1.3 变压器的基本结构
电力变压器的基本构成部分有：铁心、绕组、 绝缘套管、油箱及其他附件等。其中铁心和绕组
是变压器的主要部件，他们构成了变压器的器身。
典型的油浸式变压器结构
10
高压套管 低压套管 分接开关
油表 瓦斯继电器 防爆管 储油柜（油枕） 吸湿器 讯号式温度计 油箱 铁心
绕组
放油阀门
变压器
变压器：是一种静止的电机，它利用电磁感应原理 将一种电压、电流的交流电能转换成同频率的另一种电
压、电流的电能。换句话说，变压器就是实现电能在不
同等级之间进行转换。
1Hale Waihona Puke 2.1 变压器的分类、基本结构、额定值
2.1.1 变压器的工作原理
(1)一次绕组和二次绕组为完全耦合，即链过一次和二
次绕组的磁通为同一磁通。
解：①. 一、二次侧额定电压
U 1N 220kV ,U 2 N 10.5kV
一次侧额定电流（线电流）
I 1N
SN 3U 1N
125000 3 220
328.04 A
二次侧额定电流（线电流）
I 2N
SN
3U 2 N
125000 3 ×10.5
6873.22 A
由于YN，d接线，一次绕组的额定电压 U U1 N 1N 220 127.02kV 3 3
变。
欧姆定律：流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比。
U R I
« £ U £ U½ £ RI ¨ £ a© £ I
« £ U £ U£ ½ £ RI ¨ £ b© £ I
£ U £ « U£ ½ £ RI I
£ ¨c£ ©
正方向规定不同，列出的电磁方程式和绘制的相量图 也不同。在电机方向的学科中通常按电工惯例来规定正方 向。 ① 在负载支路，电流的正方向与电压降的正方向一致， 而在电源支路，电流的正方向与电动势的正方向一致
NI N I F m 1 1 2 2
忽略一次绕组的漏阻抗压降，仍然可以得到 E1 U1 那么产生E1的主磁通 m也应保持不变 负载时的合成磁动势Fm与空载相比也应没有变化
I Z I R jX E 1 m m m m m
2 Fe
R Xm X 2 2 RFe X
Rm RFe
X
2 Fe
2 2
R X
2.3
变压器的负载运行和基本方程
图2-9 变压器的负载运行
变压器的一次绕组接到交流电源，二次绕组接到负载阻 抗ZL时，二次绕组中便有电流流过，这种情况称为变压 器的负载运行，如图2-9所示
I& Fe
I& 0
I&
& E 1
& m
2.2.3 激磁阻抗和激磁方程
di di d 2 e1 N1 N1 m L1 dt dt dt
N1i m
jL I jI X E 1 1
E 1 I jX
2）若磁路饱和，且铁心无铁耗
励磁电流为完全用来励磁的磁化电流 磁路饱和，则磁化电流和磁通为非线性关系 施加的电压 为正弦波 磁通为 正弦波 磁化电流 为尖顶波
2）若磁路饱和，且铁心无铁耗
磁 化 电 流 iμ 与 磁 通 φ 同相位
磁通为正弦规律变化时，励磁电流为尖顶波，根据谐
波分析方法，尖顶波可分解为基波和3、5、7…次谐波。 除基波外，三次谐波分量最大。这就是说，由于铁磁材料 磁化曲线的非线性关系，要在变压器中建立正弦波磁通， 励磁电流必须包含三次谐波分量。 为了在相量图中表示励磁电流μ，可以用等效正弦波 电流来代替非正弦波励磁电流，其有效值为
② 磁通的正方向与产生它的电流的正方向符合右手螺旋
定则; ③ 感应电动势的正方向与产生它的磁通的正方向符合右 手螺旋定则;
m
i0 u1 e1 i2
1
各物理量的正 方向的规定
e2
u2
在一次侧，u1由首端指向末端，i1(i0)从首端流入。当
u1与i1同时为正或同时为负时，表示电功率从一次侧输入，
根据绕制特点,分为:
1.圆筒式绕组
2.箔式绕组
3.连续式绕组
3. 其它部件
除器身外，典型的油浸电力变压器中还有油箱、变压 器油、绝缘套管及继电保护装臵等部件。
2.1.4 变压器的额定值
额定值是制造厂对变压器在指定工作条件下运 行时所规定的一些量值。额定值通常标注在变压器 的铭牌上。 变压器的额定值主要有： 1.额定容量SN 额定容量是指在铭牌规定的额定状态下的视在功率。以 二次侧的额定容量设计成相等。
一次绕组的额定电流
I 1N I 1N 328.04 A
二次绕组的额定电压
U 2 N U 2 N 10.5kV
二次绕组的额定电流
I 2 N
I2N 3
6873.22
3
3968.26 A
2.2 变压器的空载运行
2.2.1 空载运行时的物理情况
1. 空载运行：是指变压器一次侧绕组接到(额定)电压、 额定频率的电源上，二次侧绕组开路时的运行状态。
1.负载运行时的磁动势方程
负载时磁动势平衡： (1)接通负载，产生负载电流i2，产生磁动势N2i2 (2)副边磁动势作用于铁心磁路，改变原有的磁动势平衡 (3)主磁通变化，感应电动势发生改变，电压平衡被破坏 (4)导致一次侧电流发生改变，直到电路和磁路达到新的平衡
空载时磁路和电路的平衡----负载时磁路和电路的平衡 新的平衡关系建立之后，各个量之间的关系 合成磁动势可以表示为：
② 仪用互感器（电压互感器和电流互感器） ③ 特种变压器（如调压变压器、试验变压器、电炉变压 器、整流变压器、电焊变压器等）
2. 按绕组数目分
双绕组变压器 三绕组变压器 多绕组变压器 自耦变压器
心式变压器 壳式变压器
3. 按铁心结构分
4. 按相数分
单相变压器 三相变压器 多相变压器
5. 按冷却介质和冷却方式分类，可分为 油浸自冷式 油浸式变压器 油浸风冷式 油浸强迫油循环式 干式变压器 充气式变压器 6. 电力变压器按容量大小通常分为 小型变压器（容量为10～630kVA） 中型变压器（容量为800～6300kVA） 大型变压器（容量为8000～63000kVA） 特大型变压器（容量在90000kVA及以上）
2 2 I I 2 I 3 I 5 L 1
从上图中，可以看出励磁电流 iμ与磁通Φ 是同相位的。
3）磁路饱和，铁心有铁耗 当考虑铁心损耗时， 励磁电流 i0中还必须包含铁耗分 量iFe ，即 大小关系：
2 2 I 02 I I Fe
这时激磁电流io将 超前磁通一相位角 (为什么？)
称为电动机惯例。在二次侧，u2和i2的正方向是由e2的正
方向决定的，即i2沿e2的正方向流出。当u2和i2同时为正或 同时为负时，电功率从二次侧输出，称为发电机惯例。
2.2.2主磁通和激磁电流
2.2.2主磁通和激磁电流
2.2.2主磁通和激磁电流
图2-6 变压器的空载相量图
空载电流
变压器空载运行时一次侧绕组中的电流主要用来产生 磁场，又称为激磁电流 。空载电流很小，一般不大于额 定电流的2.5％，大型变压器更小。我们重点考察其波形。
1. 铁心
铁心构成了变压器的磁路，同时又是套装绕组的 骨架。铁心由铁心柱和铁轭两部分构成。铁心柱上套
绕组，铁轭将铁心柱连接起来形成闭合磁路。
１）铁心材料：为了提高磁路的导磁性能，减少铁 心中的磁滞、涡流损耗，铁心一般用高磁导率的磁性 材料——硅钢片叠成。硅钢片有热轧和冷轧两种，其 厚度为0.35～0.5mm，两面涂以厚0.02～0.23mm的漆
2.2.3 激磁阻抗和激磁方程
I Fe
E 1 RFe
1 1 I I E I m Fe 1 R jX Fe
2.2.3 激磁阻抗和激磁方程
图2-8 铁心绕组的等效电路 a)并联电路 b)串联电路
E 1 I m Zm
3) 铁心叠装 :变压器的铁心一般是由剪成一定形状的硅钢
片叠装而成。为了减小接缝间隙以减小激磁电流，一般采 用交错式叠法，使相邻层的接缝错开。
单层
双层
4) 铁心截面:
铁心柱的截面一般做成阶梯形，以充分利用绕组内圆空 间。容量较大的变压器，铁心中常设有油道，以改善铁 心内部的散热条件，如图所示。
绕组为什么做成圆形？
2. 绕组
绕组是变压器的电路部分，它由铜或 铝绝缘导线绕 制而成 。 一次绕组（一次侧绕组）：输入电能 二次绕组（二次侧绕组）：输出电能 同一相的一次绕组和二次绕组通常套装在同一个心柱上， 一次和二次绕组具有不同的匝数，通过电磁感应作用，一 次绕组的电能就可传递到二次绕组，且使一、二次绕组具 有不同的电压和电流。 按电压高低，可分为高压绕组和低压绕组。从高、低 压绕组的相对位臵来看，变压器的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 产的均采用这种结构，交迭式主要用于特种变压器中。
3. 额定电流I1N和I2N
根据额定容量和额定电压计算出的线电流，称为额 定电流，以A表示。
对单相变压器
I 1N
对三相变压器 4、额定频率 fN
SN SN ; I 2N U 1N U 2N
SN 3U 1N ; I 2N SN 3U 2 N
I 1N
除额定值外，变压器的相数、绕组连接方式及联结
2. 物理现象：
磁动势和磁通的情况： 一次侧绕组 施加电压 绕组中有电流 （空载电流i0） i0产生磁动 势f0=N1i0
• 2.2.1 空载运行时的物理情况
图2-5 变压器的空载运行