电力变压器的空载运行

电机学
感应电动势
单相变压器的空载运行分析
用相量形式表示为： E 1j4.44 fN 1 m E2j4.44fN2 m
将一、二次侧的有效值之比记为变压器的变比：
k N1 E1 U1 N2 E2 U20
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单相变压器的空载运行分析
电机学
励磁电流
励磁电流分析
励磁电流产生主磁通，主磁通的值受到外施电压和电 路参数的制约。
1）、磁路饱和的影响 磁路未饱和时
Φ与i0成正比，如磁化特性图中的线性部分。按正弦规律 变化，注意此时未考虑铁耗。如图所示。
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单相变压器的空载运行分析
电机学
励磁电流
磁路饱和时（Bm>0.8T） 由于磁路饱和，当磁通Φ为正弦波时，励磁电流变为尖
顶波，磁路越饱和，尖顶幅度越大，如磁化曲线中的饱和 段。（同样也没考虑铁心损耗。）
e N d dt
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电机学
感应电动势
单相变压器的空载运行分析
一次侧的电压平衡方程式为：
u1e1(e1)i0Biblioteka Baidu1
u e 忽略 e1 和 i0 r1 则 1
1 若外施电压按正弦规
律变化，则 e 1 和φ也按正弦规律变化。
有效值
设 msint
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电机学
感应电动势
单相变压器的空载运行分析
空载时的物理现象及正方向
单相变压器的空载运行分析
变压器正方向的规定
i1
A
u1
N1 e1
X
1
N2
i2 a
e 2 u 20
x
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电机学
空载时的物理现象及正方向
单相变压器的空载运行分析
变压器正方向的规定
由于变压器的各电、磁量都是交变的，是时间 函数。对其正方向做出规定，有利于讨论各电、磁 量的量值关系和相位关系，否则列出的电路方程的 物理意义不清。
1、对于已经做好的变压器，匝数确定，根据公式可知， 主磁通与外施电压成正比。
U 1E 14.44fN 1 m
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电机学
励磁电流
单相变压器的空载运行分析
2、若外施电压已知，匝数确定，要产生一定量的主磁通， 需要多大的励磁电流，这与变压器的铁心材料和铁心几何 尺寸有关，因为要受到磁路饱和、磁滞、涡流的影响。
磁通的正方向与电流的正方向符合右手螺旋定 则。
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电机学
空载时的物理现象及正方向
单相变压器的空载运行分析
变压器正方向的规定
感应电动势的正方向与磁通的正方向符合右手 螺旋定则，但是感应电动势的实际方向由楞次定律 确定，它总是阻碍电流及磁通变化的。变压器的各 电、磁量正方向标示于图中。满足上述关系，电动 势的公式可以写为：
电机学
空载时的物理现象及正方向
变压器空载时的电磁物理现象
u1
i0 (im )
F0 imN1
e1
e2
1
e 1
i0 r1
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电机学
空载时的物理现象及正方向
单相变压器的空载运行分析
变压器空载时的电磁物理现象
1、主磁通与漏磁通的区别 1）性质上： 与 i 0 成非线性关系； 1 与 i 0 成线性关系； 2）数量上： 占99%以上， 1 仅占1%以下； 3）作用上： 起传递能量的作用， 1 起漏抗压降作用。
尖顶波可以进行分解；但不能用相量的形式进行分析； 和额定电流相比，尖顶波的值很小。
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电机学
励磁电流
可以用等效正弦波电流代替尖顶波电流。等效的原则是 令等效正弦波与尖顶波具有相同的有效值；与尖顶波的基 波分量有相同的频率、且同相位，等效的正弦波电流用Iμ 表示。
变压器的原边按照电动机惯例规定正方向，即 把变压器的原边看成是电源的负载，原边电流的正 方向依据外加电源电压的正方向确定。
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电机学
空载时的物理现象及正方向
单相变压器的空载运行分析
变压器正方向的规定
变压器的副边按照发电机惯例规定正方向，即 把变压器的副边看成是负载的电源，副边电流的正 方向依据副边电势的正方向确定，副边电压的正方 向依据副边电流流过负载的压降方向确定。
下标0的含义；
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单相变压器的空载运行分析
电机学
空载时的物理现象及正方向
变压器空载时的电磁物理现象
i1
A
u1
N1 e1
X
1
N2
i2 a
e 2 u 20
x
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单相变压器的空载运行分析
电机学
空载时的物理现象及正方向
i10
u 1 e1
N1
i2 0
N2
e2
u 20
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单相变压器的空载运行分析
则 其中
e 1 N 1 d d t N 1 m c o st E 1 m s in (t 9 0 0 )
E1m N1m
2 f
有效值
E1
E1m 2
4.44fN1m
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电机学
感应电动势
单相变压器的空载运行分析
二次侧的电压平衡方程式为：
u20 e2
则
e 2 N 2 d d t N 2 m c o st E 2 m s in (t 9 0 0 )
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单相变压器的空载运行分析
电机学
空载时的物理现象及正方向
变压器空载时的电磁物理现象
2、空载电流说明 空载时，一次测流过电流，称为空载电流，用i0 表
示，记为i1=i0，由于空载时，没有功率的输出，电流全 用来励磁，故空载电流也称为励磁电流。记为im=i0
注意下标m的含义。
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电机学
变压器空载的含义 电磁物理现象 正方向的规定
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电机学
空载时的物理现象及正方向
单相变压器的空载运行分析
变压器空载的含义
变压器的空载运行是指变压器的原绕组接交流 电源，副绕组开路的运行状态。
注意和其它电机空载含义做比较；
变压器一次侧和二次侧符号的表示方法（用下 标1和2来进行区分）；
电机学
Electrical Machinery
自动化系温志明
2011
电机学
电力变压器空载运行
单相变压器的空载运行分析
10.0 空载时的物理现象及正方向 10.1 感应电动势 10.2 励磁电流（难点） 10.3 空载时的等值电路（重点）
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单相变压器的空载运行分析
电机学
空载时的物理现象及正方向
其中
E2m N2m
有效值
E2
E2m 2
4.44fN2m
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单相变压器的空载运行分析
电机学
感应电动势
变比和其它分析
可见，当主磁通按正弦规律变化时，所产生的 一次、二次主电动势也按正弦规律变化，时间相位 上滞后主磁通。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。
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