首页 河南理工职业学校电工电子与电机拖动教案：变压器的工作原理及分类、单相变压器的空载运行

河南理工职业学校电工电子与电机拖动教案：变压器的工作原理及分类、单相变压器的空载运行

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河南理工职业学校电工电子与电机拖动教案：变压器的工作原理及分类、单相变压器的空载运行河南理工职业学校电工电子与电机拖动教案:变压器的工作原理及分类、单相变压器的空载运行授课日出勤人缺勤人课的类理论期数数型课题与变压器的工作原理及分类、单相变压器的空载运行项目重点:变压器的工作原理、目的通过该课程的教学～应使重点单相变压器的空载运行与学生掌握变压器的结构与工作与难点:单相变压器的空载要求原理及空载运行分析方法难点运行教学过程基本内容时间分教学方教具配法复习 5’ 多媒体多媒体 6(1(变压器的基本结构 20’ 课件一、鉄芯二、绕组三、绝缘结构四、油箱及其他附件 6(2(变压器的基本工作原理及分类 35’ 一、变压器的作用及分类二、变压器的基本工作原理 7、1 单相变压器的空载运行 30’ 一、空载运行时的物理情况二、空载运行时的电动势平衡方程式、相量图及等效电路三、空载电流分析小结 5’ 板作业 P 1、5、P1、2、3 、、111141书 1 布备注置第六章变压器的基本工作原理和构造 ? 6-1变压器的工作原理及分类(第八次课) 变压器的主要功能是把一种电压的电能转换为同频率的另一种电压的电能，故称变压器。实际上，它在变压的同时还能改变电流，还可改变阻抗和相数。一( 一(变压器的工作原理变压器的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组，如图3,1所示。一个绕组接电源，称为原绕组(一次绕组、初级)，另一个接负载，称为副绕组(二次绕组、次级)。原绕组各量用下标1 表示，副绕组各量用下标2表示。原绕组匝数为N，副绕组匝数为N。 12 图3-1 ui11理想状况如下(不计电阻、铁耗和漏磁)，原绕组加电压，产生电流， ee,12建立磁通，沿铁心闭合，分别在原副绕组中感应电动势和。 d,ueN,,,111dt d,ueN,,,222dt UEN111,,,kUEN222 U1,U2k 说明只要改变原、副绕组的匝数比,就能按要求改变电压。 UI,UI1122又? UI22,,II12Uk1? 说明变压器在改变电压的同时,亦能改变电流。二(变压器的分类按用途分:电力变压器和特种变压器按相数分:单相、三相、多相变压器按每相绕组数目分:双绕组、三绕组、自耦变压器 ? 6-2(变压器的基本结构 (一)(一) 铁心作用、材料、基本形式(心式和壳式) 2 (二)(二) 绕组作用、材料、型式高压绕组和低压绕组同心式和交叠式 (三)(三) 油箱及其附件油箱、储油柜、散热器、分接开关、套管、气体继电器等 (四)(四) 铭牌及额定值 1(型号 SN2(额定容量 kVA U1NU2N3(额定电压 V，kV IiNI2N4(额定电流 A fN5(额定频率 HZ 额定值之间的关系: SSNN,,II1N2NUU1N2N单相变压器: SSNNI,I,1N2N3U3U1N2N 三相变压器: 例2-1 ?7、1 单相变压器的空载运行空载运行:原绕组加额定电压，副绕组开路的运行情况称为空载运行。图3 ,1是变压器空载运行示意图。一(空载运行时的物理情况 e,u220 ,1 eu1i10 ,e1,1, ir01 空载电流、主磁通、漏磁通、正方向 (一)感应电动势和变比根据基尔霍夫电压定律，原绕组电动势平衡方程式 u,ir，(,e)，(,e)1011,1 ,,,,e,,eiru,,eu011,1,1111由于，故，同时也很小，故可认为。如果随 d,eN,,11e,dt1时间按正弦规律变化，则亦按正弦规律变化，根据可知，主磁通也按正弦规律变化。设 3 ,,,sin,tm ,d::e,,N,,,N,cos,t,,N,sin(,t,90),Esin(,t,90)111m1m1mdt则 ,d:e,,N,Esin(,t,90)222dt同理 ee,90:由此可知1及2在相位上均滞后于电角度，它们的有效值分别是 ,,EN1m1mE,,,4.44fN,11m22 ,,EN2m2mE,,,4.44fN,22m22 写成相量表达式为 ,, E,,j4.44fN,11m ,, E,,j4.44fN,22m ,,,,, U,U,EU,,E202N211由于 UEN111,,,kUEN2022故有 k,1k 称为变压器的变比，通常。 (二) 空载电流 i0空载电流，又称励磁电流，包含两个分量，分别承担两项不同的任务。一 I,um个分量叫磁化电流，其任务是建立幅值为的主磁通，为无功电流分量。另 IFe一个分量叫铁耗分量，其任务为补偿空载损耗(铁耗)，为有功分量。空载励磁电流 22I,I，ImuFe 铁耗电流与铁耗的关系为 ppFeFe,,IFeEU11 ，，,II,,I,Um0uFe901通常，?与之间的相位差接近。 (三)漏电动势与漏电抗漏磁通Φ主要沿非铁磁性物质闭合的，磁路不会饱和，所以由漏磁通感应σ1 的漏电动势 E,,,I1,1,m ，，E,,jXI1,1m相量关系式 X1式中 —一次绕组的漏电抗,表征漏磁通对电路的电磁效应,为一常数。二(空载运行时的电动势平衡方程式、相量图及等效电路考虑漏电动势和电阻压降i0r 1时，变压器空载运行时的电动势平衡方程式 4 ,,,,,,, U,Ir，(,E)，(,E),Ir，jIX，(,E)1,mm111111m ,,,, ,I(r，jX)，(,E),IZ，(,E)mm11111 ,, U,E220 Z,r，jX式中 111 —原绕组的漏阻抗 -2所示。相应的空载运行的相量图如图3 ,,U1jIXm1, Irm1,,E1 , Im , IFe ,,,mI, , E1 图3-2变压器的空载向量图 ,,jXIXm,E1,11前面我们用了电抗压降表示漏磁压降()，从而引出漏电抗。如果主磁路也能如此处理，把电动势也看成一个电抗压降，从而引出励磁电抗的概念，将对变压器的分析和计算带来许多方便。但考虑其主磁路与漏磁路不同，主磁通会在、铁心中引起铁耗。 Zm故还应引入一电阻，亦即应引入一个阻抗，即 ,,, ,E,IZ,I(r，jX)mmmmm ZXrmmm、、的计算 pEFe1r,Z,22mm2X,Z,rIImmmmm ,,,,,, U,,E，IZ,IZ，IZ,I(Z，Z)1mmm11m1m1m根据可以画出相应的等效电路，如下图3,3所示。 rx11 , Im ,rm,E1U1 xm 5 图3-3 变压器的基本方程式 6

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