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第五章 变压器

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第五章-变压器空载合闸时的冲击电流-PPT

第五章-变压器空载合闸时的冲击电流-PPT
衰减时间常数： T L1 R1
大型变压器衰减得慢些 ，有时达十几秒之久。
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
空载合闸电流对变压器的直接危害不大 ，但 它能引起装在变压器一次侧的过电流保护继电器 动作，使变压器脱离电网。
如果遇到这种情况，可以再合一次闸，甚至 两次，总能合在适当的时刻，使变压器发生的过 渡过程不那么剧烈，也就不再调闸了。
Yy 和 Yd ，当极性连接错了，哪一种变
压器损坏更大？
12、Yd 变压器联结极性正确，否则二次
侧将出现很大的基波环流，烧坏变压器。
13、Yy 变压器接线正确，避免出现三相
不对称电压电流。
14、大型变压器空载合闸掌握时机
若： max 2m
根据磁化曲线过饱和点非线性
m
I0max 几十 几百倍I0
i1 2i1k [(cos )e LK cos(t )]
为突发短路开始即 t = 0 时一次电压的初
相角。
当 00
i1max kk 2i1k
大型变压器： kk 1.8
i1max kk 2i1k
稳态短路电流：
I 1K
1 ZK
例题：一台三相变压器 Yyn0，uk 4%
求： 00 ，二次绕组突发短路时一次绕组
短路电流的最大值。
Z K U K 0.04
I Km
kk
1 ZK
1.8 1 0.04
1.8 25
45倍
当变压器发生突发短路时，短路电流达额定 电流的 25~30 倍，由于漏磁通的大小与绕组电 流成正比，可见，突发短路时，变压器受到的机 械力是额定运行时的 625~900倍。
思考题
5-1
在大型变压器中，为了减小空载合闸电 流冲击，在变压器一次侧先串入一附加电阻， 等合闸后再把附加电阻切除。

高中物理第五章交变电流变压器工作原理及应用学案新人教选修

高中物理第五章交变电流变压器工作原理及应用学案新人教选修

变压器的工作原理及应用【学习目标】1．知道变压器的基本结构和工作原理，理解变压器的有关各物理量的计算关系和决定关系2．能熟练运用有关变压器的规律解决实际问题【重点难点】重点：理解变压器的结构和工作原理，能够应用有关规律解决实际问题难点：理解有关各物理量的决定关系导学流程：【了解感知·夯实基础】一、变压器1．构造和原理1）主要构造：由 、 和 组成．2）工作原理：电磁感应的 现象．根据变压器的工作原理，穿过原、副线圈每匝的磁通量及其变化率是相同的；交流电的频率保持不变；理想变压器无功率损失；而E ＝n ΔΦΔt与n 成正比，变压器原、副线圈的匝数不同，感应电动势不同（即原、副线圈电压不同）．2．理想变压器1）概念：如果变压器没有漏磁和能量损失，这样的变压器就是理想变压器．2）基本关系式①电压关系：U 1U 2＝ . ②电流关系：I 1I 2＝n 2n 1，只适用于只有一个副线圈的情况． ③功率关系：原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率④频率关系：原、副线圈中交流电的频率相等3）制约关系副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定；原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定 原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定注：变压器只能改变交变电流的电流和电压，不能改变恒定电流的电流和电压．三、互感器1．电压互感器：用来把 电压变成 电压．2．电流互感器：用来把 电流变成 电流．基础训练1．理想变压器在正常工作时，原、副线圈中不相同的物理量是 ( )A ．每匝线圈中磁通量的变化率B ．交变电流的频率C ．原线圈的输入功率和副线圈的输出功率D ．原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势2．钳形电流表的外形和结构如图所示．图甲中电流表的读数为1.2 A ．图乙中用同一电缆线绕了3匝，则 ( )A ．这种电流表能测直流电流，图乙的读数为2.4 AB ．这种电流表能测交流电流，图乙的读数为0.4 AC ．这种电流表能测交流电流，图乙的读数为3.6 AD ．这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图乙的读数为3.6 A【深入学习·思路方法】一、理想变压器的规律应用(1)基本关系中U1、U2、I1、I2均指有效值．(2)当原线圈中串联电阻(或灯泡)时，U1为加在原线圈两端的电压，并不是电源的电压．(3)只有一个副线圈的变压器电流与匝数成反比，多个副线圈的变压器没有这种关系．例1．如图所示，理想变压器原线圈接u ＝2202sin100πt(V)的正弦交流电源，图中电流表内阻不计．副线圈接入“110 V 60 W”灯泡一只，且灯泡正常发光．下列说法正确的是 ( )A ．原线圈中的输入功率为60 WB ．通过灯泡的电流的频率为50 HzC ．电流表的示数为3222A D ．理想变压器原、副线圈匝数之比为22∶1针对训练1．如图所示的电路中，变压器初级线圈匝数n1＝1000匝，次级线圈有两个，匝数分别为n2＝500匝，n3＝200匝，分别接一个R ＝55 Ω的电阻，在初级线圈上接入U1＝220 V 的交变电流．求：(1)两次级线圈输出电功率之比；(2)初级线圈中的电流．对于有两组以上的副线圈的变压器，电压与匝数成正比关系仍成立，而电流与匝数成反比的规律不再成立．但在任何情况下电流的关系都可以根据变压器的输入功率等于输出功率进行求解，即U1I1＝U2I2＋U3I3＋…，或n1I1＝n2I2＋n3I3＋….二、理想变压器动态分析问题1．匝数比不变的情况1)U 1不变，根据U 1U 2＝n 1n 2，输入电压U 1决定输出电压U 2，不论负载电阻R 如何变化，U 2不变．(2)当负载电阻发生变化时，I 2变化，输出电流I 2决定输入电流I 1，故I 1发生变化．(3)I 2变化引起P 2变化，P 1＝P 2，故P 1发生变化．2．负载电阻不变的情况(1)U 1不变，n 1n 2发生变化，故U 2变化． (2)R 不变，U 2改变，故I 2发生变化．(3)根据P 2＝U 22R，P 2发生变化，再根据P 1＝P 2，故P 1变化，P 1＝U 1I 1，U 1不变，故I 1发生变化．3．分析动态问题的思路程序可表示为：例2 如图所示，理想变压器输入端PQ 接稳定的交流电源，通过单刀双掷开关S 可改变变压器原线圈匝数(图中电压表及电流表皆为理想电表)，则下列说法中正确的是 ( )A ．当滑片c 向b 端移动时，变压器输入功率变大B ．当滑片c 向a 端移动时，电流表A1的示数将减小，电压表V 的示数不变C ．当滑片c 向b 端移动时，电流表A2的示数将变大，电压表V 的示数也变大D ．滑片c 不动，将开关S 由1掷向2时，三个电表A1、A2、V 的示数都变大处理此类问题的关键都是要分清变量和不变量，弄清理想变压器中各物理量之间的联系和相互制约关系——U2由U1和匝数比决定；I2由U2和负载电阻决定；I1由I2和匝数比决定.【迁移应用·能力提升】理想变压器中的综合分析 例2题图例3 为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L 1、L 2，电路中分别接了理想交流电压表V 1、V 2和理想交流电流表A 1、A 2，导线电阻不计，如图10－2－9所示．当开关S 闭合后 ( )A ．A1示数变大，A1与A2示数的比值不变B ．A1示数变大，A1与A2示数的比值变大C ．V2示数变小，V1与V2示数的比值变大D ．V2示数不变，V1与V2示数的比值不变总结归纳：理想变压器的综合应用问题涉及：三个等式、四个决定答案：基础训练：1.D 2.C 例1：AB 例2：D 例3：AD针对训练1 [解析] (1)对两个次级线圈有U 1U 2＝n 1n 2，U 1U 3＝n 1n 3所以U 2＝n 2U 1n 1＝U 12，U 3＝n 3U 1n 1＝U 15 又P ＝U 2R ，所以P 2P 3＝U 22U 32＝254. (2)由欧姆定律得I 2＝U 2R ＝2 A ，I 3＝U 3R＝0.8 A. 对有两个次级线圈的变压器有n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3 所以I 1＝n 2n 1I 2＋n 3n 1I 3＝1.16 A.高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

人教版 物理选修3-2 第五章 第四节 变压器

人教版 物理选修3-2 第五章 第四节 变压器

2）I2是由U2和负载决定的，I2决定I1；
3）输入功率P1等于输出功率P2，P2决定P1。
例1 理想变压器原副线圈的匝数比n1:n2=4:1， 当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切 割磁感线时，图中电流表A1的示数为12mA， 则电流表A2的示数为（ B ） A. 3mA B. 0 C. 48mA D. 与负载R的值有关
（2）I1=0.095A。
U1
n1
U n2 2
× ×
U n3 3 I3
练习 如图所示，理想变压器的原线圈接上 220V交流电压，副线圈有A、B两组，A组接 4Ω的电阻，B组接规格为“10V 24W”的灯泡。 已知A组的线圈匝数为30匝，两端电压为6V， 灯泡正常发光，求原线圈的匝数和电流。 n1=1100匝；I1=0.15A。
P输入
没有能量损失
∽ U1
n1
n2
U2 ∽
P输出
理想变压器输出功率应等于输入功率：
P输入 P输出
理想变压器的电压规律
I1
原、副线圈产生的感应 电动势分别为：
I2 n1 r1 n2 r2 U2 ∽
∽ U1
E1 n1 t E2 n2 t
E1 n1 E 2 n2
r1 0 r2 0 U1 E1 U 2 E2
×
∽
L1 L2
n1
n2
×××
L3 L4
例3 为了保证用电安全，家庭居室的室内电路前端 一般都安装漏电保护开关，如图所示是保护开关的 电路原理简图，问： （1）电路正常工作时，b线圈是没有电流的，原因 是什么？ （2）如果站在地上的人不小心接触火线时，b线圈 为什么会产生感应电流？
例4 如图是4种亮度可调的台灯的电路示意图， 它们所用的灯泡相同，且都是“220V 40W”， 当灯泡消耗的功率都调至20W时，哪台台灯消 耗的功率最小？

电力变压器

电力变压器

6.防爆管
1-储油柜 2-连接小管 3-防爆管 4-油箱
1.温度计
8、9.高、低压套管
绝缘套管是油浸式电力变压器箱外的主要绝缘装置， 变压器绕组的引出线必须穿过绝缘套管，使引出线之 间及引出线与变压器外壳之间绝缘，同时起到固定引 出线的作用。
（１）铁芯 铁芯是变压器的磁路，又是变压器的机械骨 架，由铁芯柱和铁轭两部分组成，如图５－２所 示。铁芯柱上套装绕组，铁轭使整个铁芯构成闭 合回路。运行时变压器的铁芯必须可靠接地。 （２）绕组 绕组是变压器的电路部分。为了保证变压器 有足够的使用年限，对绕组的电气性能、耐热性 能和机械强度都有严格的要求。一般配电变压器 多采用同心式绕组。同心式绕组 的原、副绕组绕成两个直径不同的圆筒形，低压 绕组放在里面靠近铁芯，高压绕组套在外面，同 心式绕组的结构如图５－３所示。由于这种绕组 结构简单，制造方便，所以在工厂（变电所）中 应用的非常广泛。
［例５－１］ 某１０／０．４ｋＶ变电所，已知总计 算负荷为１５２０ｋＶ·Ａ，其中一、二级负荷 为７８０ｋＶ·Ａ。试选择变电所主变压器的台数和容 量。 解 根据题目所给条件，该变电所有一、二级负荷，因 此应选两台主变压器。 其每台变压器的容量为 ＳＮ．Ｔ≥（０．６～０．７）Ｓ３０＝０．７³１５ ２０＝１０６４ｋＶ·Ａ 而且应同时满足 ＳＮ．Ｔ≥Ｓ３０（Ⅰ＋Ⅱ）＝７８０ｋＶ·Ａ 因此每台主变压器的容量应选择为１２５０ｋ Ｖ·Ａ。
图５－５ 变压器Ｙ，ｙｎ０联接组 （ａ）一、二次绕组接线； （ｂ）一、二次电压相量； （ｃ）时钟表示
２．变压器Ｄ，ｙｎ１１联接组 图５－６所示为变压器Ｄ，ｙｎ１１联接组。其一次线电 压与对应的二次线电压之间的相 位关系，在１１点时时钟上的分针与时针的相互关系一样。 ３采用Ｙ，ｙｎ０和Ｄ，ｙｎ１１联接组的优、缺点比较 ①采用Ｄ，ｙｎ１１联接组的变压器，其３ｎ次（ｎ为正 整数）谐波励磁电流在其三角形接线中的一次绕组内形成 环流的原因，因此比采用Ｙ，ｙｎ０联接组的变压器有利 于抑制高次谐波电流 ②由于采用Ｄ，ｙｎ１１联接组的变压器的零序阻抗比采 用Ｙ，ｙｎ０联接组的变压器的小得多，导致二次侧单相 接地短路电流相比较大得多，因此采用Ｄ，ｙｎ１１联接 组的变压器更有利于低压侧单相接地保护动作。

高中物理选修3-2 第五章交流电-4.变压器(课件)(共70张PPT)

高中物理选修3-2 第五章交流电-4.变压器(课件)(共70张PPT)
题目 21
A组能力训练题1 1、一个正常工作的理想变压器的原副线圈中，下列 的哪个物理量不一定相等：（ B ） A、交变电流的频率 B、电流的有效值 C、电功率 D、磁通量的变化率
22
A组能力训练题2 2、变压器在使用中，下列说法中正确的是（ AC ） A.原线圈中输入的电流，随着副线圈中的输出电流的 增大而增大 B.原线圈输入的电压，随着副线圈中的输出电流的增 大而增大 C.当副线圈空载（断路）时，原线圈中无电流 D.当副线圈空载时，原线圈上电压为零
解析：对于一定的变压器来说，U2由U1决定，I1由I2 决定，P1由P2决定。
27
A组能力训练题7
7. 利用如图所示的电流互感器可以测量被测电路中的电
流,若互感器原副线圈的匝数比n1:n2=1:100, 交流电流表 A的示数是50mA，则被测电路的电流为（ B ）
A. 0.5A B. 5A C. 0.5mA D. 50mA
16
例1、 一个理想变压器，原线圈和副线圈的匝数分别 为n1和n2，正常工作时输入和输出的电压、电流、功 率分别为U1和U2、I1和I2、P1和P2，已知n1＞n2，则 （ BC ） A．U1＞U2，P1＜P2 B．P1＝P2 ，I1＜I2， C．I1＜I2，U1＞U2 D．P1＞P2，I1＞I2
解析：本题根据理想变压器电压与匝数的关系进行求解. 因理想变压器电压与匝数的成正比关系，
U1 U2 ΔU n1 n2 Δn 现副线圈电压下降3V，故U1:n1=3:18，
解得：n1=1320匝。
18
例3、 有5个完全相同的灯泡连接在理想变压器的原副
线圈电路中，如图所示，若将该电路与交流电源接通,
解见下页 19
解析： 电键接1时，灯均正常发光，表明 I1=I2', I2=4I1，n1/n2=I2/I1=4, 变压器为降压变压器

第5章 变压器同名端的判别、三相异步电动机首尾端的判别

第5章 变压器同名端的判别、三相异步电动机首尾端的判别

V
U1 W1
E+ K
mA
+
V
U2 W2
还是使用判断口径：左正正、右正负
尽量使两次测量要使表针的摆动方向相同。如摆动方向不同，
应调换与电池连接的那相绕组的两个线头或调换电池的正负极， 使两次测量表针的摆动方向相同，可以降低出错率
7、校验
万用表选择直流毫安档的最小量程。将判别出的三个首端和三个 尾端分别连接在一起，分别与万用表的两表笔相连。快速转动电 动机转轴，如指针基本不动，则判别结果正确；如指针明显左右 摆动，则判别结果错误 ，需重新判别。
黑棒
mA
+
红棒
U2 V W2
合上开关瞬间，若指针向右摆动（右摆），
则接电池正极的线头与万用表负极所接的线头 同为首端或尾端。
U VW
+
E K
mA
+
U VW
U1 V W2
+
E K
黑棒
mA
+
红棒
U2 V W1
如指针向左摆动（左摆），则接电 池正极的线头与万用表的正极所接的线 头同为首端或尾端。
要点：要在开关闭合的瞬 间观察万用表指针摆动的方向， 而不是在开关断开的瞬间；
–
x
电流表正偏，则 A-a
为同极性端。
设S闭合时 增加。
电流表反偏，则 A-x 为同极性端。
感应电动势的方向，
阻止 的增加。
二、三相异步电动机首尾端判别 U1 V1 W1
电动机接线盒
W2 U2 V2
U1
V1 W1
W2
U2 V2
接线桩的排列
U1 V1 W1
U
V1

电路原理第五章互感与理想变压器


理想变压器的原理
原、副线圈的电压之比等于它们的匝 数之比，即$frac{U_{1}}{U_{2}} = frac{n_{1}}{n_{2}}$。
原、副线圈的功率之比等于它们的匝数 之比的平方，即$frac{P_{1}}{P_{2}} = left(frac{n_{1}}{n_{2}}right)^{2}$。
高的特点。
变压器的容量选择
根据负载需求选择
根据实际负载的大小和性质，选择合适的变压器容量，确保变压 器的正常运行和可靠性。
考虑经济性
在满足负载需求的前提下，选择容量适中、价格合理的变压器，以 降低成本和维护费用。
预留一定的扩展空间
考虑到未来可能的负载增长，选择容量稍大的变压器，以避免频繁 更换设备带来的不便。
理想变压器的应用
电压调节
利用理想变压器可以调节 电路中的电压大小，以满 足不同电路元件的工作需 求。
隔离作用
理想变压器可以隔离电路中 的不同部分，使得它们之间 的电气性能相互独立，便于 分析和设计电路。
匹配阻抗
在某些情况下，可以利用 理想变压器来匹配电路元 件的阻抗，以改善电路的 性能。
互感线圈的串联与并
变压器的电流变换特性
总结词
当变压器二次侧接负载时，一、二次侧线圈中的电流与一、二次侧线圈匝数的反比。
详细描述
当变压器二次侧接负载时，二次侧线圈中产生电流，这个电流在磁场中会产生反作用，进而影响一次 侧线圈中的电流。根据变压器的工作原理，一、二次侧线圈中的电流与一、二次侧线圈匝数的反比， 即电流变换特性。
理想变压器的特性
01
02
03
电压变换
理想变压器能够改变输入 电压的大小，且输出电压 与输入电压的比值等于线 圈匝数之比。

第五章磁路与变压器


A*
A*
X
X
a* x
a x*
i
F1
A •
Xi a
• x
F2
A •
X a•
x
i
F1
A •
Xi a
x 同名端
•
F2
A •
X a
x•
同名端
二、线圈的接法 电器使用时两种电压（220V/110V）的切换：
1
*
3
*
2
4
220V： 联结 2 －3
110V： 联结 1 －3，2 －4
两种接法下线圈工作情况的分析
220V：联结 2 －3
i
1 10 *
N
3
U 220
*
2
N
4
励磁
i10
2
N
Φ m
U220 4.44 f (2N )Φm
Φ m
U 220
4.44 f 2N
220V：联结 2 －3
Φ m
U 220
4.44 f 2N
110V：联结 1 －3，2 －4
i10 1
*
1,3
3
U 110
*
2
2,4
4
U110 4.44 f (N )Φm
按绕组数分: 双绕组、多绕组及自耦变压器。
二. 构造
变压器铁心: 硅钢片叠压而成。 变压器绕组: 高强度漆包线绕制而成。 其它部件: 油箱、冷却装置、保护装置等。
线圈 铁心
铁心
壳式变压器
线圈 心式变压器
单相变压器的基本结构
i1 Φ
u1
铁芯
i2
u2 RL
原边 绕组
副边 绕组

第五章 第一节变压器原理


(2)绕组 一般用绝缘扁铜线或圆铜线在绕线模上绕 制而成。 绕组套装在变压器铁心柱上，一般低压绕 组在内层，高压绕组套装在低压绕组外层， 以便于提高绝缘性能。
(3)油、油箱、冷却及安全装置 器身装在油箱内，油箱内充满变压器油。 变压器油是一种矿物油，具有很好的绝缘性能。 变压器油起两个作用：①在变压器绕组与绕组、 绕组与铁心及油箱之间起绝缘作用。②变压器油 受热后产生对流，对变压器铁心和绕组起散热作 用。 油箱有许多散热油管，以增大散热面积。 为了加快散热，有的大型变压器采用内部油泵强 迫油循环，外部用变压器风扇吹风或用自来水冲 淋变压器油箱。这些都是变压器的冷却装置。
二、变压器的基本工作原理
图5.1 双绕组变压器的工作原理示意图 (1)原理图 一个铁心：提供磁通的闭合路径。 两个绕组：一次侧绕组(原边)N1,二次侧绕组(副边)N2。 (2)工作原理 当一次绕组接交流电压后，就有激磁电流i存在，该电流在铁心中可产生一个 交变的主磁通Φ。 Ф在两个绕组中分别产生感应电势e1和e2
I 0 I m I 0 I 0a
图5.9给出了对应主磁路的相量图和等效电路。
（5-12）
图5.9 变压器主磁路的相量图和等效电路
由图5.9b得：
E1 (rm jxm )I m zm I m
2
（5-13）
r 式中，m 为激磁电阻，它反映了铁心内部的损耗即： pFe I m rm ；xm Lm 为激磁电 抗，它表征了主磁路铁心的磁化性能，其中，激磁电感 Lm 可由下式给出：
，称 S U1 I1 U 2 I 2 为视在容量。
由此可见，变压器在实现变压的同时也实现了变流。此外，变压器还可以实现阻抗变 换的功能。可以看出，若固定U1，只要改变匝数比即可达到改变电压的目的了，即: 若使 N2>N1，则为升压变压器(step-up transformer)； 若使 N2<N1，则为降压变压器(step-down transformer)。 图5.1中，二次侧的负载阻抗为：

第五章变压器1

二、分类
按用途分：电力变压器和特种变压器。 按绕组数目分：单绕组（自耦）变压器、双绕组变压器、 三绕组变压器和多绕组变压器。 按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压器。 按铁心结构分：心式变压器和壳式变压器。 按调压方式分：无励磁调压变压器和有载调压变压器。 按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变压器和 充气式变压器。
电工学 第五章
三、 变压器的结构
变压器由铁心和绕组两个基本部分组成， 另 外还有油箱等辅助设备， 现分别介绍如下。
1． 铁心 铁心构成变压器的磁路部分。 变压器的铁心
大多用0.35～0.5 mm厚的硅钢片交错叠装而成， 叠装之前， 硅钢片上还需涂一层绝缘漆。 交错 叠装即将每层硅钢片的接缝错开， 这样可以减小 铁心中的磁滞和涡流损耗。 图5-2为几种常见铁 心的形状。
e1、 e2与Φ符合右手螺旋法则。
电工学 第五章
由于副边开路， 这时变压器的原边电路相当于一个 交流铁心线圈电路。其磁动势i10N1在铁心中产生主磁 通Φ， 主磁通Φ通过闭合铁心， 在原、 副绕组中分别 感应出电动势e1、 e2。 根据电磁感应定律可得
e1
N1
d dt
e2
N2
d dt
电工学 第五章
一般小容量变压器的绕组用高强度漆包线绕制而 成， 大容量变压器可用绝缘扁铜线或铝线绕制。 绕 组的形状有筒型和盘型两种， 如图5-3所示。 筒型绕 组又称同心式绕组， 原、 副绕组套在一起， 一般低 压绕组在里面， 高压绕组在外面， 这样排列可降低 绕组对铁心的绝缘要求。 盘型绕组又称交叠式绕组， 原、 副绕组分层交叠在一起。
i 10
i 20
u1
e1
N1 N2
e2
u 20
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输出端视在功率 线电压 线电流计算值 电源正弦电频率
单位：V或kV 单位： A
H 单位： Z
三、三相双绕组变压器 1、由三个单相双绕组变压器组成变压器组
A
X
x
W1
W2
B
Y
y
W1
W2
C
z
W1
W2
a
Z
b
c
A
A
B C
Ｙ型联接
B C
△型联接
Ｙ／Ｙ联接、Ｙ／△联接、△／△联接、 △／Ｙ联接
３、三铁心柱式三相变压器
A
B Y
C
说明：
a x
X
b y
Z
三相对称：
对称运行状态：
c z
S N 3U1N I1N 3U 2 N I 2 N
四、单相双绕组变压器的基本工作原理

A

I1

m s1 s 2



I2

x


A

I1

m


I2

x

U1
E1
X
E s1 E s 2

E2
U2
U1
E1
a
W1 W2 变压器惯例

铁耗角
I Fe

I0

铁耗余角
I
E 2 U 20

E1
3、考虑 r1， s1 （1） s1 的作用 W1 仿 E1 j m 2


A

I0

m s1
1
X
E s1
E 2 U 20
E s1 j

W1
2
s1

a
W1 W2 变压器惯例

I 0 r1
二、空载运行时的向量图


三、空载运行时的等值电路
（串联等值电路）

U1
j I 0 x1

I 0 r1
由： 1 I 0 r1 jx1 E1 U



E1


功率因数角

I0

r1
jx1

0

I Fe
I0
I
U1
m

E1

E2


E1 k
E 2 U 20

1、理想变压器时
U1
E1
即：忽略r1、 s1
（） 1、 2 1 E E


X
W1
W2
a
理想变压器 d 则：e1 W1 dt W1 m cos t
设： m sin t
同理：e2 W2 d dt W2 m cos t
W2 m sin t 90 W1 m sin t 90 W1 2fW1 即： 1 j E m j m j 4.44 fW1 m 2 2 E 2 j 4.44 fW2 m


rm jxm
U1
E1
E2


E1 k
例题5-1
一台三相电力变压器，Y/Y接法，额定容量SN=100kVA， 额定电压U1N/U2N=6000/400V，额定电流I1N/I2N=9.62/144.3A， 每相参数：原绕组漏阻抗 z1=r1+jx1=(4.2+j9)Ω，励磁阻 抗zm=rm+jxm=(514+j5526) Ω。计算： （1）励磁电流及其与额定电流的比值；
W2 W1
I2
1 k

I2
3、副边电压、电势平衡方程式 与分析原绕组一样 I 2 F 2 s 2 E s 2

E s 2 jLs 2 I 2 jx2 I 2
则： 2 E 2 I 2 r2 E s 2 U E 2 I 2 r2 jx2 E 2 I 2 z 2
k E1 E2 W1 W2

（ 5 ）电流平衡式
I1

（ 6）负载式
U 2 I 2 ZL

（ 7 ）励磁电流式
I0

W2 W1
I2 I0


E1 Zm
示意图：已知量： 1 ，ＺL，Ｚm，Ｚ，Ｚ2，k U 1
U 1 E1 I 1 r1 jx1
X
W1
W2
E2 U 2
a
理想变压器 2、两边电流、功率关系
P U 1 I1 1 I U 1 P2 U 2 I 2 1 2 I 2 U1 k P P2 1
1、两边电压关系
U 1 E1 ， 2 E 2 ，u1 e1，u2 e2 U d d e1 W1 ，e2 W2 dt dt U1 E1 W1 k U 2 E2 W2

（1）磁化电流分析 建立磁场，送入无功功率 与 m 同相位 I U 1 可以认为是正弦量



E 2 U 20



E1
（2）铁耗电流分析 为铁耗提供有功功率 与 U 1 同相位

应尽量减小该电流
（3）向量图


I Fe
I0

I
U 1 E1






m

（ 2 ）磁势平衡式含义
F1 F 0 F 2 I 1 W1 I 0 W1 I 2 W2
1、主磁通 （ 1 ）负载运行时磁势 F
原绕组、副绕组磁势的合成
（ 2） m E1 j 4.44 fW1
第五章 变压器



变压器的结构和工作原理 变压器的空载运行（惯例、平衡方程、向量图、 等值电路等） 变压器的负载运行（惯例、平衡方程、向量图、 折算、等值电路等） 变压器的参数测定（空载试验、短路试验） 标幺值 三相变压器的联接组别 变压器的并联运行
第一节 概述
变压器：是输送交流电时使用的、通过磁路的耦合作用， 实现电能传输及变电压、变电流功能的设备。

U 2 I 2 ZL


4、小结：稳态时变压器基本方程式 （ 1）原边电压、电势平衡式 （ 2）副边电压、电势平衡式
U 2 E 2 I 2 r2 E s 2 E 2 I 2 r2 jx2 E 2 I 2 z2

6.48%
（2）空载运行时的额定功率
视在功率：S1
3U1N I 0
3 6000 0.623 6474VA
功率因数角： 0 84.65 有功功率：P S1 cos 0 604W 1 无功功率：Q1 S1 sin 0 6446VA
（3）原边相电压、相电动势及漏阻抗压降
（2） 1 、 20 U U
U 1 E 1 ， 20 E 2 U U1 U 20 E1 E2 W1 W2 k



2、励磁电流分析
I 0 I I Fe



（3）向量图
励磁电流 空载电流

磁化电流 无功分量
铁耗电流 有功分量
U 1 E1 m


（ 3） m可以看成仍是 I 0 形成的


励磁分 量
负载分 量

A

I1

m
s1 s 2




（ 3 ）电流平衡式
I2

x

I1

W2 W1

I2 I0


U1
E1
X
E s1 E s 2
E2 U 2
ZL
（ 4）电流关系
I1

a
W1 W2



1 1 由：0 E1 和 E1 I 0 rm jxm I r jx



I0

I0

I0
E1
E1
r
jx

rm jxm
E1
rm — —励磁电阻 zm rm jxm — —励磁阻抗 jxm — —励磁电抗 r1 jx1 I0
（3）原边电压方程

设：Ls1

W1 s1 2I0

U 1 I 0 r1 E s1 E 1 I 0 r1 jx1 E 1 I 0 z1 E 1
原绕组漏阻抗

E s1 jLs1 I 0 j I 0 x1
（2） r1 的作用
U 1 E 1 I 1 r1 E s1 E 1 I 1 r1 jx1 E 1 I 1 z1 （ 3 ）磁势平衡式
F 0 F1 F 2 I 0 W1 I 1 W1 I 2 W2








（ 4 ）变压器变比

F 2 不变就不影响原边
折算的原则：1）保持副边磁势不变
2）保持功率传递关系不变
' 折算的思路：假设副边绕组的匝数也为 W1 ，电流为 I 2 ' 且：I 2W1 I 2W2 F2

2、各物理量的折算
k E2 j 4.44 fW2 m ' （2）电势E2 E2 : ' j 4.44 fW 1 m E2 E ' kE