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1、电机与拖动基础电机与拖动基础 南京航空航天大学南京航空航天大学 1 第第 五五 章章 变变 压压 器器 电机与拖动基础电机与拖动基础 南京航空航天大学南京航空航天大学 2 掌握变压器的掌握变压器的工作原理工作原理，了解其结构。，了解其结构。 能正确使用变压器的额定值能正确使用变压器的额定值 。 了解变压器空载、负载运行时的了解变压器空载、负载运行时的物理过程物理过程 。 掌握变压器的掌握变压器的等效电路、方程和相量图等效电路、方程和相量图。 掌握参数折算的原则掌握参数折算的原则 ，会利用等效电路进，会利用等效电路进 行行计算计算。 本本 章章 要要 求：求： 电机与拖动基础电机与拖动基础 南京
2、航空航天大学南京航空航天大学 3 原绕组原绕组 副绕组副绕组 铁心铁心 电源电源 负载负载 W W1 1 W W2 2 电磁感应传递电能！电磁感应传递电能！ 5.1 5.1 变压器的概述变压器的概述 电机与拖动基础电机与拖动基础 南京航空航天大学南京航空航天大学 4 变压器是一种静止的交流电器，通过电磁感应将一变压器是一种静止的交流电器，通过电磁感应将一 个等级的交流电压变换成另一个等级的交流电压。个等级的交流电压变换成另一个等级的交流电压。 5.1 5.1 变压器的概述变压器的概述 原边：原边：接电源一侧。称接电源一侧。称 初级侧、一次侧。初级侧、一次侧。 付边：付边：接负载一侧。称接负载一
3、侧。称 次级侧、二次侧。次级侧、二次侧。 原边不一定是高压边。原边不一定是高压边。 注意注意! 原绕组原绕组 副绕组副绕组 铁心铁心 电源电源 负载负载 W W1 1 W W2 2 电机与拖动基础电机与拖动基础 南京航空航天大学南京航空航天大学 5 一、变压器的用途一、变压器的用途 1、电力系统中输配电、电力系统中输配电 电厂电厂1 电厂电厂2 升压升压Tr 降压降压Tr 中压 380V 110KV 10KV 用户用户 2、进行阻抗变换、进行阻抗变换 3、测量大电流、高电压、测量大电流、高电压 电机与拖动基础电机与拖动基础 南京航空航天大学南京航空航天大学 6 二、分类二、分类 用途分：电力用
4、途分：电力TR、调压、调压TR、仪用、仪用TR、特种、特种TR Transformer：变压器，以：变压器，以TR表示，以下同。表示，以下同。 电机与拖动基础电机与拖动基础 南京航空航天大学南京航空航天大学 7 绕组分：双绕组绕组分：双绕组TR、三绕组、三绕组TR、自耦、自耦TR 电机与拖动基础电机与拖动基础 南京航空航天大学南京航空航天大学 8 铁芯结构分：芯式铁芯结构分：芯式TR、组式、组式TR 电机与拖动基础电机与拖动基础 南京航空航天大学南京航空航天大学 9 星形接法 三角形接法 相数分：单相相数分：单相TR、三相、三相TR 电机与拖动基础电机与拖动基础 南京航空航天大学南京航空航天大
5、学 10 5.1.1结构结构 主要由铁芯、绕组组成主要由铁芯、绕组组成 铁芯构成铁芯构成TR的磁路，由硅钢片叠成的磁路，由硅钢片叠成 绕组组成绕组组成TR的电路，用铜或铝线绕在铁芯上的电路，用铜或铝线绕在铁芯上 电机与拖动基础电机与拖动基础 南京航空航天大学南京航空航天大学 11 一、一、 铁心铁心 铁心是变压器的主磁路，又是它的机械骨架。铁心由铁心是变压器的主磁路，又是它的机械骨架。铁心由 铁心柱和铁轭两部分构成：铁心柱和铁轭两部分构成： 1铁心材料：铁心材料：为了提高磁路的导磁性能，减少铁心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中的磁滞、涡流损耗，
6、铁心一般用高磁导率的磁性材 料料硅钢片叠成硅钢片叠成。硅钢片有热轧和冷轧两种，其厚度。硅钢片有热轧和冷轧两种，其厚度 为为0.350.5mm，两面涂以厚，两面涂以厚0.020.23mm的漆膜，的漆膜， 使片与片之间绝缘。使片与片之间绝缘。 高频变压器用铁氧体等非金属磁性材料高频变压器用铁氧体等非金属磁性材料 2.铁心型式铁心型式 ：有心式、壳式和渐开线式等形式，电有心式、壳式和渐开线式等形式，电 力变压器的铁心主要采用心式结构。力变压器的铁心主要采用心式结构。 电机与拖动基础电机与拖动基础 南京航空航天大学南京航空航天大学 12 壳式铁心壳式铁心 电机与拖动基础电机与拖动基础 南京航空航天大学
7、南京航空航天大学 13 芯式铁心芯式铁心 电机与拖动基础电机与拖动基础 南京航空航天大学南京航空航天大学 14 3.3.铁心叠装：铁心叠装： 电机与拖动基础电机与拖动基础 南京航空航天大学南京航空航天大学 15 4.铁心截面铁心截面 铁心柱的截面一般作成阶梯形，以充分利用绕组内铁心柱的截面一般作成阶梯形，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，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。图以改善铁心内部的散热条件，如图所示。图 为为 铁铁 心柱截面、铁轭截面。心柱截面、铁轭截面。 电机与拖动基础电机与拖动基础 南京航空航天大学南京航空航
8、天大学 16 三相变压器的磁路三相变压器的磁路 三相组式：三相组式：磁路彼此独立。若一次侧三相电磁路彼此独立。若一次侧三相电 压对称，各相主磁通必然对称，各相空载电压对称，各相主磁通必然对称，各相空载电 流也对称。流也对称。 A AABCabcB BC C三相组式电机与拖动基础电机与拖动基础 南京航空航天大学南京航空航天大学 17 三相心式三相心式: 三相磁路彼此联系三相磁路彼此联系 U UVW+ + + +U Uvw=0U UvwUVWUVWuvw电机与拖动基础电机与拖动基础 南京航空航天大学南京航空航天大学 18 二、绕组：二、绕组： 一次绕组（原绕组）：输入电能一次绕组（原绕组）：输入电
9、能 二次绕组（副绕组）：输出电能二次绕组（副绕组）：输出电能 他们通常套装在同一个心柱上，一次和二次绕组具有不同的他们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。绕组，且使一、二次绕组具有不同的电压和电流。 电机与拖动基础电机与拖动基础 南京航空航天大学南京航空航天大学 19 油浸自冷油浸自冷 油浸风冷油浸风冷 强迫油循环冷强迫油循环冷 三、冷却三、冷却 电机与拖动基础电机与拖动基础 南京航空航天大学南京航空航天大学 20 5.1.2 变压
10、器的型号和额定数据变压器的型号和额定数据 1、变压器的型号、变压器的型号 字母字母+数字数字 SL-1000/10 2、变压器的额定数据、变压器的额定数据 1) 额定电压：额定电压：U1N、U2N(空载）；空载）； 三相三相:线电压线电压 2) 额定电流：额定电流：I1N、I2N； 三相三相:线电流线电流 3) 额定容量：额定容量： 单相：单相：SN=U2N*I2N 三相：三相： NNNIUS2234) 额定频率：额定频率：fN=50HZ ,航空：航空： fN=400HZ 电机与拖动基础电机与拖动基础 南京航空航天大学南京航空航天大学 21 任务：分析空载运行内部电磁关系，求等效电路。任务：分
11、析空载运行内部电磁关系，求等效电路。 重点：空载运行时的物理过程；分析方法。重点：空载运行时的物理过程；分析方法。 空载运行含义空载运行含义 5.2 5.2 变压器的空载运行变压器的空载运行 电力系统三相电压是对称的电力系统三相电压是对称的 频率相同频率相同 大小相等大小相等 相位互差相位互差120度度 只需分析一相即可，本章分只需分析一相即可，本章分 析的变压器运行的基本原理析的变压器运行的基本原理 和运行性能等，均针对单相和运行性能等，均针对单相 变压器进行，所涉及的参数变压器进行，所涉及的参数 和物理量均指一相的值。和物理量均指一相的值。 只分析稳定运行状态只分析稳定运行状态 先分析空载
12、先分析空载从简单开始从简单开始 电机与拖动基础电机与拖动基础 南京航空航天大学南京航空航天大学 22 5.2.1 变压器各电磁量正方向的规定：变压器各电磁量正方向的规定： 从理论上讲，正方向可以任意选择，因各物理量的变化规律是一从理论上讲，正方向可以任意选择，因各物理量的变化规律是一定的，并不依正方向的选择不同而改变。但正方向规定不同，列出定的，并不依正方向的选择不同而改变。但正方向规定不同，列出的电磁方程式和绘制的相量图也不同。的电磁方程式和绘制的相量图也不同。在电工学科中通常按习在电工学科中通常按习 惯方式规定正方向，称为惯例。惯方式规定正方向，称为惯例。 1）在负载支路，电流的正方向与电
13、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； 2 2）磁通的正方向与产生它的电流的正方向符合右手螺旋）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；定则； 3 3）感应电动势的正方向与产生它的磁通的正方向符合右）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。手螺旋定则。 电机与拖动基础电机与拖动基础 南京航空航天大学南京航空航天大学 23 原边电压原边电压u1 原边电流原边电流i1，空载，空载i2=0, i1=i0，磁通由，磁通由i0建立建立 原边漏磁通原边漏磁通s1与原边匝与原边匝 链，感应电动势为链，感应电动势为es1 主磁通主磁通与原边匝链，
14、与原边匝链， 感应电动势为感应电动势为e1 主磁通主磁通与副边匝链，与副边匝链， 感应电动势为感应电动势为e2 副边电压副边电压u2，电流，电流i2 1 1 有哪些物理量？有哪些物理量？ 主磁通主磁通是传递能量的媒介是传递能量的媒介 漏磁通的磁路是线性的漏磁通的磁路是线性的 电机与拖动基础电机与拖动基础 南京航空航天大学南京航空航天大学 24 2 2 正方向的规定正方向的规定 电压的正方向是指电压的正方向是指电位降低电位降低的方向。的方向。 的正方向：1I由电压的正方向决定，为从由电压的正方向决定，为从AX “正电压产生正电流”正电压产生正电流” 的正方向：根据电流根据电流I1的正方向，用右手
15、螺旋法则规定的正方向，用右手螺旋法则规定 磁通磁通的正方向。“正电流产生正磁通”的正方向。“正电流产生正磁通” 电动机电动机 惯例惯例 电机与拖动基础电机与拖动基础 南京航空航天大学南京航空航天大学 25 2 2 正方向的规定正方向的规定 电动势的正方向是指电动势的正方向是指电位电位 升高升高的方向。的方向。电动势电动势E E1 1的的 正方向与电流正方向与电流I I1 1的正方向的正方向 相同（由上指向下）。相同（由上指向下）。 的正方向：2E原副绕组由同一磁通交链，故电动势原副绕组由同一磁通交链，故电动势E2的正的正 方向亦由上指向下。方向亦由上指向下。 电机与拖动基础电机与拖动基础 南京航空航天大学南京航空航天大学 26 2 2 正方向的规定正方向的规定 由电动势由电动势E2的正方向确定，的正方向确定， 电压电压U2的正方向应由下指向的正方向应由下指向 上（即由上（即由x指向指向a）。）。 的正方向：2I外接负载外接负载ZL后，电流后，电流I2的正方向与电压的正方向与电压U2相同。相同。 “正电势产生正电流”正电势产生正电流” 发电机发电机 惯例惯例 电机与拖动基础电机与拖动基础 南京航空航天大学南京航空航天大学 27 5.2.2 变压器的空载运行变压器的空载运行 原边原边 接接U1 i0 Fo=N1i0 m dtdNe 11 dtdNe 22
