变压器运行特性分析
课程设计名称：电机与拖动课程设计
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题目：变压器运行特性分析计算
专业：
（
班级：
姓名：
学号：
课程设计成绩评定表
变压器在我们的生活中无处不在，为了适应不同的使用目的和工作条件，现实生活中有很多种类型的变压器，常用的变压器有：电力变压器、特殊用途的电源变压器、测量用变压器、控制变压器，且这些类型的变压器在结构和性能上的差别也很大。虽然这些变压器有所不同，但是它们的基本原理是相同的。本设计通过对变压器的变换关系即电压变换、电流变换、阻抗变换，分析研究出变压器运行时的基本方程式，并通过相应的折算得出变压器的等值电路，从而完成对变压器空载，变压器负载运行，变压器空载合闸，变压器副边突然短路时的分析与计算。为了简化计算、减少计算量，本设计在相应的计算上使用MATLAB软件进行辅助。通过本设计的研究计算能对变压器的分析和计算方法有初步的了解，对变压器出现空载、负载运行、空载合闸、副边突然短路时的电压、电流变化有准确的认识。
关键词：变压器；基本方程式；折算；等值电路；MATLAB计算
、
1 变压器结构及其组成部分 (1)
变压器的基本结构 (1)
铁芯 (1)
绕组 (1)
油箱和冷却装置 (2)
绝缘套管 (2)
其他构件 (2)
变压器的额定值 (2)
2变压器的变换关系 (4)
'
电压变换 (4)
电流变换 (4)
阻抗变换 (5)
3变压器等值电路及其折算关系 (6)
4变压器空载时的分析与计算 (8)
5变压器负载运行时的分析与计算 (9)
6变压器副边突然短路时分析计算 (10)
7结论 (11)
8心得体会 (12)
参考文献 (13)
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1 变压器结构及其组成部分
变压器的基本结构
电力变压器主要由铁芯、绕组、变压器油、油箱、绝缘套管组成组成。铁芯和绕组是变压器的主要部分，二者装配到一起称为变压器的器身。图1-1为油浸式变压内部结构示意图。
图1-1 油浸式变压内部结构示意图
铁芯
铁芯是变压器的主磁路，又是变压器器身的骨架。铁芯由铁芯柱、铁轭和夹件组成。变压器铁芯可以分为心式铁芯和壳式铁芯两大类，为了提高磁路的导磁性能和降低铁芯的磁滞及涡流损耗，铁芯通常用厚或且表面涂有绝缘漆的硅钢片叠制而成。为了保证良好的导磁性能，减少励磁电流，通常是把铁芯柱和铁轭的硅钢片一层层的交错重叠。
绕组
绕组是变压器的电路部分，通常是用包有绝缘的铝导线或铜导线绕制而成。根据高、低压绕组在铁芯柱上排列方式的不同，变压器绕组可以分为同芯式和交
叠式两种。通信式的高、低压绕组同心地套装在铁芯柱上。交叠式绕组交替套在铁芯柱上。这种绕组高、低压之间的间隙较多，绝缘比较复杂，但是漏电抗小，引线方便，机械强度好，主要用在电炉和电焊等特种变压器中。如图1-2。
油箱和冷却装置
油浸式变压器的器身放置在充满变压器油的油箱内。变压器油是从石油中分馏出来的一种矿物油，起绝缘和冷却的作用。油箱的结构与变压器的容量有关。变压器的容量越大，发热问题就越严重。
绝缘套管
变压器的引线从油箱内穿过油箱盖时，必须进过绝缘套管，以使带电的引线和接地的油箱绝缘。绝缘套管由中心套杆和瓷套俩部分组成。导杆下端经过分接开关与绕组端子连接，上端与外电路连接。
图1-2 电力变压器绝缘套管
其他构件
电力变压器除了上述几种基本结构外，还有储油柜、气体继电器、分接开关、测温装置、安全气道、油表等。
变压器的额定值
额定电压U 1N /U 2N （kV 或V ）。指变压器长期运行时的所能承受的额定电压。一次侧的额定电压U 1N 是指规定加到原绕组的电压；二次侧的额定电压U 2N 是指当原绕组上加额定电压时，副边绕组空载时的开路电压。对于三相变压器指的均是线电压。
额定电流I 1N /I 2N （kA 或A ）。指变压器在额订容量下，各绕组长期运行时允许通过的电流。
额定容量S N （KVA 或VA ）。它是变压器在额定工作条件下输出能力的保证值，是变压器的视在功率。
单相变压器的额定容量为
1122N N N
N N
S U I
U I ==
三相变压器的额定容量为
1N 1N 2N 2N I I N S
额定频率f N 。我国规定标准的工业用电频率为50Hz 。
2变压器的变换关系
变压器是利用电磁感应原理将某一电压的交流换成频率相同的另一电压的交流电的能量的变换装备。
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2-1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）。当交流变压器U 1加到一次侧绕组，同时也穿过二次侧绕组，它分别在两个绕组中产生感应电动势。这时如果二次侧与外电路的负载接通，便有交流I 2流出，负载端电压即为U 2。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 1，副绕组匝数为N 2。
图2-1 变压器工作原理图
电压变换
111
m E =j4.44N f φ （） 221m E =j4.44N f φ （）
1
11m 1
2
21m
2E 4.44N f N E 4.44N f N k=
=
φφ＝
（）
在忽略1z 和2z 的情况下，11U E ≈，22U E ≈，故变压器的变比还可以近似地认为等于变压器一、二次绕组的电压比，即
11
2
2E U E U k=≈ （）
只要适当选择一二次绕组的匝数比，就可以把一次绕组的电压变换到所需的二次绕组电压。
电流变换
当外加电压1U 和其频率1f 一定时，主磁通基本保持不变，因此有变压器负载运行时的磁势平衡方程式：
1122m 1I N I N =I N （）
通过相应的化简和等效可得一、二次电流有效值之比为
1
22
1
I N 1I N k =
=
（）
这就是变压器实现电流变换的原理。
阻抗变换
变压器除了具有电压和电流的变换作用之外，还有阻抗的变换作用。
1212
121
22122
U U N /N N U 22I I N /N N I ===k L z （） （） 由此可见，负载经过变压器后，其阻抗模相对于电源而言增加了绕组你匝比
的平方倍。
3 变压器等值电路及其折算关系
通过计算可以得出变压器的二次侧折算到一次侧后二次侧参数会发生改变，折算后二次侧的阻抗为原来的k 方倍，二次侧的感应电动势为原来的k 倍，二次侧负载上的电压为原来的k ，二次侧电流变为原来的1/k 倍。并且可以得到图3-1变压器的“T”形等值电路。
图3-1 变压器的“T”形等值电路
在实际应用中励磁电流很小，因此在一次绕组阻抗上产生的压降很小，故可以忽略，这样便可以将“T”形等值电路中的励磁支路从中间移出来，并联在电压源的端点上形成“Γ”形等值电路。
1r 2
r '1x 2x '1
U 12
I I '=-2
U 'm r m
x m
I
图3-2 变压器的Γ形等值电路
变压器负载运行时I 1>>I m ，可以把励磁电流忽略不计，于是将励磁支路去掉
就可以得到简化等值电路。
1
U 12
I I '=-2
U 'k
x k
r
图3-3 变压器的简化等值电路
12k r r r '=+
12k x x x '=+
12k k k z z z r jx '=+=+
其中为短路电阻；X k 为短路电抗；Z k 为短路阻抗。
由此可见使用等值电路来计算单相变压器的参数带来了很大的方便。
4 变压器空载时的分析与计算
当在变压器一次侧加额定电压380V 时，二次侧开路，即Z L 为无穷大，根据变压器的“T”形等效电路，可得此时电路的方程式：
·
20I A =
···
212U =E E =-- ····
m 121I =I I =I +
·
·
·
11m m m m =I *z =I r jx E --（+） ·
·
·
·
·
11111111U =(r jx )E I z E I -+=-++
通过MATLAB 软件算出上述参数的具体值：
·
1=379.72j0.14395V E -- ·
·
12U ==379.72j0.14395A E -+ ·
·
1m I =I =0.1179j 1.2135A -
通过计算可得，当二次侧开路时，二次侧电压几乎等于一次侧电压，励磁电
流即为一次侧的电流，且励磁电流也很小，几乎为0。
5 变压器负载运行时的分析与计算
由于U 1N /U 2N =380V/220V ，所以可以算出该电压器的变比k=。
将二次侧的数值折算到一次侧时，电压、电流、阻抗的变换关系： '2k L L z z =；'222k z z =
'22U =kU ； '1
22k I =I
其中：
L z =4+3j ；2z =+
给变压器两侧加上380V 电压，让变压器带负载运行时，且负载阻值Z L =4+3j 时，根据变压器的“T”形等效电路，可以得出下列方程式：
·
·
·
1111U =I z E -+
'
'
'···
'2222U E I z =- '
··
·12I I I m =- '
·
·12E E = ·
·
1E I m m z =-
''
'
··22U I z L =
其中：U 1=380V
通过MATLAB 软件算出上述参数的具体值：
·
41E =380 4.5269*10j --- 1I =0.0070.0143j - m I =0.1175 1.2144j - '2I =0.1105 1.2002j -
'2380.20.1067U j =-+
通过上述具体值可以得出，该变压器在额定输入电压下带负载Z L =4+3j 时，
一次侧电流较小，且负载上的实际电压方向与假定的方向相反，实际电流方向与假定的电流方向相同，励磁电流等于一次侧和二次侧的电流之和。
6 变压器副边突然短路时分析与计算
在第五小节中已经算出了电压器的的变比k=，并且二次侧折算到一次侧后阻抗、电流、电压的变换关系都有了详细的介绍。
当变压器带负载运行时，变压器副变突然短路时，即Z L ’=0，根据“T”形等效电路可以得出下列方程式：
···
1111U =I z E -+
'
'
··'
222E I z = '
··
·12I I I m =- '
·
·12E E = ·
·
1E I m m z =-
其中：U 1=380V
通过MATLAB 软件算出上述参数的具体值： 0.3413 3.5681m I j =-+ 13076.74843.7I j =- 2130774847.2m I I I j =-=-+ 11116.3 1.2442E j =-
通过上述计算可得知：变压器在正常带负载运行时，若副变突然短路，则该变压器的励磁电流会略微减小，但是会瞬间产生一个很大的一次侧电流，从而产生很大的感应电动势，二次侧也会瞬间有一个较大的与参考方向相反的电流产生。
所以只要副边短路，对运行中的变压器都会造成很大的伤害。特别是当变压器的一次侧接在容量较大的电网上时，如果保护设备不切断电源，副边短路一次侧仍能继续送电，这种情况下如不立即排除短路故障或切断电源，变压器将很快被烧毁。这是因为当变压器副边短路时，将产生一个高于额定电流20～30倍的短路电流。根据磁势平衡式可知，副边电流是与原边电流反相的，副边电流对原边电流产生的主磁通起去磁作用，由于电磁的惯性原理，一次侧要保持主磁通不变，必然产生一个很大的电流来抵消副边短路的去磁作用，这样二种因素的大电流汇集在一起作用在变压器的铁芯和线圈上，在变压器中将产生一个很大的作用力。这个力作用在线圈上，可以使变压器线圈发生严重的畸变和崩裂，另外产生出允许温升几倍的温度，致使变压器在很短时间内烧毁。
7 结论
本设计基于给定的单相变压器：Sn=100kVA，U1n/U2n=380/220V，r1=Ω，r2=Ω，x1=Ω，x2=Ω，r m=30Ω，r2=310Ω，副边负载阻抗Z l=4+3j。完成了当变压器空载，变压器负载运行，变压器副边突然短路时的分析与计算。
变压器在空载运行时二次侧电压几乎等于一次侧电压，励磁电流即为一次侧的电流，i2=0，且励磁电流也很小，几乎为0 。故变压器空载时，铁芯中的主磁通是由空载电流产生的磁势建立的。
当变压器带给定的负载时，一次侧电流较小，且负载上的实际电压方向与假定的方向相反，实际电流方向与假定的电流方向相同，励磁电流等于一次侧和二次侧的电流之和。
变压器在正常带负载运行时，若副变突然短路，则该变压器的励磁电流会略微减小，但是会瞬间产生一个很大的一次侧电流，从而产生很大的感应电动势，二次侧也会瞬间有一个较大的与参考方向相反的电流产生。所以只要副边短路，对运行中的变压器都会造成很大的伤害。特别是当变压器的一次侧接在容量较大的电网上时，如果保护设备不切断电源，副边短路一次侧仍能继续送电，这种情况下如不立即排除短路故障或切断电源，变压器将很快被烧毁。
8 心得体会
通过将近一周的课程设计，使我基本掌握了单相变压器的分析方法。同时对于变压器空载、变压器正常带负载，以及变压器副边短路时变压器各项指标的变化有了初步的认知和了解。对于变压器副边短路的危害有了深刻的体会，提高了自己安全生产的认识。同时我学会了使用MATLAB软件，对其中的一些原件有了一些初步的掌握，对其基本性能也有所了解，能够编写一些简单的语句。
回顾本次课程设计的过程，我以教材为主线，按照规定的程序进行，针对的变压器各个组成部分的特点，进行拓整合和拓展，调查和学习相关资料。最终确定分析方法，完成对变压器三中状态时的分析和设计。
我认为这是一次非常有意义的实践活动，它锻炼了我的独立思维能力，同时也培养了我与人沟通的能力和协调组织的能力，培养了我自主学习的能力。我们在课堂上学习的仅仅是理论知识，而课程设计是的面对现实，让我们将所学理论知识运用到实践中。在课程设计的过程中，我查阅了很多次设计书和指导书。为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，我们必须一次又一次的查阅资料。所以课程设计让我们养成了严谨的治学态度，同时让我们更加明白，工程设计一定要符合实际。在做设计的过程中我发现许多知识已经遗忘了，所以我们应该边学边用，时刻巩固所学知识。同时还应该学会活学活用，学以致用，努力提高自己。
由于个人的能力和设计的水平有限，设计内容难免会有错误的的地方，还望老师给予纠正。
参考文献
[1] 李晓竹．电机与拖动[M]．徐州：中国矿业大学出版社，2009．
[2] 唐介.电机与拖动[M].北京：高等教育出版社，2007
[3] 周励志.实用电工手册[M].辽宁:科学技术出版社，2006
[4] 张植保.变压器原理与应用[M].北京：化学工业出版社，2007
[5] 刘启新.电机与拖动基础[M].北京：中国电力出版社，2005
[6] 郑志同.电机实验[M].北京：机械工业出版社，2002
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变压器运行特性分析报告
课程设计名称：电机与拖动课程设计 题目：变压器运行特性分析计算 专业： 班级： 姓名： 学号：
课程设计成绩评定表
变压器在我们的生活中无处不在，为了适应不同的使用目的和工作条件，现实生活中有很多种类型的变压器，常用的变压器有：电力变压器、特殊用途的电源变压器、测量用变压器、控制变压器，且这些类型的变压器在结构和性能上的差别也很大。虽然这些变压器有所不同，但是它们的基本原理是相同的。本设计通过对变压器的变换关系即电压变换、电流变换、阻抗变换，分析研究出变压器运行时的基本方程式，并通过相应的折算得出变压器的等值电路，从而完成对变压器空载，变压器负载运行，变压器空载合闸，变压器副边突然短路时的分析与计算。为了简化计算、减少计算量，本设计在相应的计算上使用MATLAB软件进行辅助。通过本设计的研究计算能对变压器的分析和计算方法有初步的了解，对变压器出现空载、负载运行、空载合闸、副边突然短路时的电压、电流变化有准确的认识。 关键词：变压器；基本方程式；折算；等值电路；MATLAB计算
1 变压器结构及其组成部分 (1) 1.1变压器的基本结构 (1) 1.1.1铁芯 (1) 1.1.2绕组 (1) 1.1.3油箱和冷却装置 (2) 1.1.4绝缘套管 (2) 1.1.5其他构件 (2) 1.2变压器的额定值 (2) 2变压器的变换关系 (4) 2.1电压变换 (4) 2.2电流变换 (4) 2.3阻抗变换 (5) 3变压器等值电路及其折算关系 (6) 4变压器空载时的分析与计算 (8) 5变压器负载运行时的分析与计算 (9) 6变压器副边突然短路时分析计算 (10) 7结论 (11) 8心得体会 (12) 参考文献 (13)
变压器空载特性试验的目的及注意事项
变压器空载特性试验的目的及注意事项 变压器空载损耗和空载电流测量、负载损耗和短路阻抗测量都是变压器的例行试验。变压器的损耗是变压器的重要性能参数，一方面表示变压器在运行过程中的效率，另一方面表明变压器在设计制造的性能是否满足要求。 变压器的空载试验就是从变压器任一组线圈施加额定电压，其它线圈开路的情况下，测量变压器的空载损耗和空载电流。空载电流用它与额定电流的百分数表示。 1、变压器空载试验的电源容量的选择：保证电源波形失真不超过5%，试品的空载容量应在电源容量的50以下;采用调压起加压，空载容量应小于调压器容量的50%;采用发电机组试验时，空载容量应小于发电机容量的25%。空载试验的试验电压是低压侧的额定电压，变压器空载试验主要测量空载损耗。空载损耗主要是铁损耗。铁损耗的大小可以认为与负载的大小无关，即空载时的损耗等于负载时的铁损耗，但这是指额定电压时的情况。如果电压偏离额定指，由于变压器铁芯中的磁感应强度处在磁化曲线的饱和段，空载损耗和空载电流都会急剧变化，因此，空载试验应在额定电压下进行。 注意：在测量大型变压器的空载或负载损耗时，因为功率因数很低，可达到cosφ小于和等于0.1。所以一定要求采用低功率因数的
瓦特表。 2、空载试验是测量额定电压下的空载损耗和空载电流，试验时高压侧开路，低压侧加压，试验电压是低压侧的额定电压，试验电压低，试验电流为额定电流百分之几或千分之几。 3、通过空载试验可以发现变压器以下缺陷：硅钢片间绝缘不良。铁芯极间、片间局部短路烧损，穿芯螺栓或绑扎钢带、压板、上轭铁等的绝缘部分损坏、形成短路，磁路中硅钢片松动、错位、气隙太大，铁芯多点接地，线圈有匝间、层间短路或并联支路匝数不等、安匝不平衡等，误用了高耗劣质硅钢片或设计计算有误。
变压器运行特性分析
课程设计名称：电机与拖动课程设计 # 题目：变压器运行特性分析计算 专业： （ 班级： 姓名： 学号：
课程设计成绩评定表
变压器在我们的生活中无处不在，为了适应不同的使用目的和工作条件，现实生活中有很多种类型的变压器，常用的变压器有：电力变压器、特殊用途的电源变压器、测量用变压器、控制变压器，且这些类型的变压器在结构和性能上的差别也很大。虽然这些变压器有所不同，但是它们的基本原理是相同的。本设计通过对变压器的变换关系即电压变换、电流变换、阻抗变换，分析研究出变压器运行时的基本方程式，并通过相应的折算得出变压器的等值电路，从而完成对变压器空载，变压器负载运行，变压器空载合闸，变压器副边突然短路时的分析与计算。为了简化计算、减少计算量，本设计在相应的计算上使用MATLAB软件进行辅助。通过本设计的研究计算能对变压器的分析和计算方法有初步的了解，对变压器出现空载、负载运行、空载合闸、副边突然短路时的电压、电流变化有准确的认识。 关键词：变压器；基本方程式；折算；等值电路；MATLAB计算
、 1 变压器结构及其组成部分 (1) 变压器的基本结构 (1) 铁芯 (1) 绕组 (1) 油箱和冷却装置 (2) 绝缘套管 (2) 其他构件 (2) 变压器的额定值 (2) 2变压器的变换关系 (4) ' 电压变换 (4) 电流变换 (4) 阻抗变换 (5) 3变压器等值电路及其折算关系 (6) 4变压器空载时的分析与计算 (8) 5变压器负载运行时的分析与计算 (9) 6变压器副边突然短路时分析计算 (10) 7结论 (11) 8心得体会 (12) 参考文献 (13) |
常用变压器的种类及特点
常用变压器的种类及特点 (1)按相数分： (1)单相变压器：用于单相负荷和三相变压器组。 (2)三相变压器：用于三相系统的升、降电压。 (2)按冷却方式分： (1)干式变压器：依靠空气对流进行冷却，一般用于局部照明、电子线路等小容量变压器。 (2)油浸式变压器：依靠油作冷却介质、如油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环等。 (3)按用途分： (1)电力变压器：用于输配电系统的升、降电压。 (2)仪用变压器：如电压互感器、电流互感器、用于测量仪表和继电保护装置。 (3)试验变压器：能产生高压，对电气设备进行高压试验。 (4)特种变压器：如电炉变压器、整流变压器、调整变压器等。 (4)按绕组形式分： (1)双绕组变压器：用于连接电力系统中的两个电压等级。 (2)三绕组变压器：一般用于电力系统区域变电站中，连接三个电压等级。 (3)自耦变电器：用于连接不同电压的电力系统。也可做为普通的升压或降后变压器用。 (5)按铁芯形式分：
(1)芯式变压器：用于高压的电力变压器。 （2）非晶合金变压器：非晶合金铁芯变压器是用新型导磁材料，空载电流下降约80%，是目前节能效果较理想的配电变压器，特别适用于农村电网和发展中地区等负载率较低的地方。 (3)壳式变压器：用于大电流的特殊变压器，如电炉变压器、电焊变压器；或用于电子仪器及电视、收音机等的电源变压器。 电力变压器的日常维护及故障的预防方法 发布时间:09-12-24关注次数：363 简介：本文介绍电力变压器的日常维护及故障的预防方法:当前的世界范围内，不间断的电力供应已成为工业生产、国防军事、科技发展及人民生活中至关重要的因素。人们对能源不间断供应的依赖性常常是直到厂房里的生产设备突然停止工作时才意识到各种断路器、布线及变压器的重要性。 变压器故障通常是伴随着电弧和放电以及剧烈燃烧而发生，随后电力设备即发生短路或其他故障，轻则可能仅仅是机器停转，照明完全熄灭，严重时会发生重大火灾乃至造成人身伤亡事故。因此如何确保变压器的安全运行受到了世界各国的广泛关注。 一、变压器故障的统计资料 （一）、各类型变压器的故障 根据相关部门对变压器类型显示的变压器故障统计数据人们可以看出，电力变压器故障始终占据主导位置。 （二）、不同用户的变压器故障 变压器使用在不同的部门，故障率是不同的。为了分析变压器发生故障
第2章 变压器的运行分析
第二章 变压器的运行分析 一、例题 例2-1一台三相电力变压器的额定容量kVA S N 750=，额定电压为V U U N N 400/1000/21=，Y Y '联接，已知每相短路电阻Ω=4.1k r ，短路电抗Ω=48.6k x ，该变压器原边接额定电压，副边接三相对称Y 接负载，每相负载阻抗Ω+=07.020.0j z L 。计算： (1) 变压器原、副边电流（电压电流没有特别指出为相值时，均为线值）； (2) 副边电压； (3) 输入及输出的有功功率和无功功率； (4) 效率。 解 (1) 原、副边电流 变比 253 /4003/100003/3/21===N N U U k 负载阻抗 212.007.020.0=+=j z L ?29.19/()Ω ()Ω+=='75.431252j z k z L L 忽略0I ，采用简化等值电路计算。 从原边看进去每相总阻抗 ()Ω=+++='+'++='+= 67.21/01.13675.4312548.64.1j j jx R jx r z z z L L K k L K 原边电流 ()A z U I N 45.4201 .1363/100003/11=== 副边电流 ()A kI I 24.106125.422512=?== (2) 副边电压 ()V z I U L 7.389212.025.10613322=??== (3) 输入及输出功率 原边功率因数角
?=67.211? 原边功率因数 93.067.211== Cos Cos ? 输入有功功率 ()W Cos I U P N 31111108.68393.025.421000033?=???== ? 输入无功功率 ()var 105.271331 111?==?Sin I U P N (落后) 副边功率因数 () 33.0,29.1994.029.19222=====????Sin Cos Cos L 输出有功功率 ()W Cos I U P 32222103.67394.025.10617.38933?=???==? 输出无功功率 ()var 106.236332222?==?Sin I U Q (4) 效率 46.98108.683106.67333 1 2=??==P P η％ 例2－2某台三相电力变压器kVA S N 600=，V U U N N 400/1000/21=，D ，y11接法，短路阻抗Ω+=58.1j z K ，副边带Y 接的三相对称负载，每相负载阻抗Ω+=1.03.0j z L ，计算该变压器以下几个量： (1) 原边电流1I 及其与额定电流N I 1的百分比1β； (2) 副边电流2I 及其与额定电流N I 2的百分比2β； (3) 副边电压2U 及其与额定电流N U 2相比降低的百分值； (4) 变压器输出容量。 解 (1)原边电流计算 变比 3.433/400100003/21===N N U U k
变压器实验报告
专业：电子信息工程： 实验报告 课程名称：电机与拖动指导老师：卢琴芬成绩： 实验名称：单相变压器同组学生姓名：刘雪成李文鑫 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的 1．通过空载和短路实验测定变压器的变比和参数。 2．通过负载实验测取变压器的运行特性。 二、预习要点 1．变压器的空载和短路实验有什么特点实验中电源电压一般加在哪一方较合适 2．在空载和短路实验中，各种仪表应怎样联接才能使测量误差最小 3．如何用实验方法测定变压器的铁耗及铜耗。 三、实验项目 1．空载实验 测取空载特性U0=f(I0), P0=f(U0)。 2．短路实验 测取空载特性U K=f(I K), P K=f(U K)。 3．负载实验 (1）纯电阻负载 保持U1=U1N, cos φ2=1的条件下，测取U2=f(I2)。 四、实验线路及操作步骤 1.空载试验
实验线路如图3－1所示，被试变压器选用DT40三相组式变压器，实验用其中的一相，其额定容量P N=76W，U1N/ U2N=220/55V，I1N/I2N=0．345/1．38A。变压器的低压线圈接电源，高压线圈开路。接通电源前，选好所有电表量程，将电源控制屏DT01的交流电源调压旋钮调到输出电压为零的位置，然后打开钥匙开头，按下DT01面板上“开”的按钮，此时变压器接入交流电源，调节交流电源调压旋钮，使变压器空载电压U0=1．2 U N，然后，逐次降低电源电压，在1．2～0．5U N的范围内，测取变压器的U0、I0、 P0共取6－7组数据，记录于表2－1中，其中U=U N的点必测，并在该点附近测的点应密些。为了计算变压器的变化，在U N 以下测取原方电压的同时，测出副方电压，取三组数据记录于表3－1中。 图3－1 空载实验接线图 COSφ2=1 U1= U N= 220 伏
变压器特性
第 6 章?? 变压器的基本理论 1.分析变压器内部的电磁过程。 2.分析电压、电流、磁势、磁通、感应电势、功率、损耗等物理量之间的关系。 3.建立变压器的等效电路模型和相量图。 4.利用等效电路计算分析变压器的各种性能。 6-1?? 变压器的空载运行 一.空载运行物理分析 一次侧接额定电压U1N，二次侧开路的运行状态称为空载运行（i2=0）。 空载时一次侧绕组中的电流i0为空载(或叫激磁)电流，磁势F0=I0N1叫励磁磁势。 F0产生的磁通分为两部分，大部分以铁心为磁路（主
磁路），同时与一次绕组N1和二次绕组N2匝链，并在两个绕 组中产生电势e1和e2，是传递能量的主要媒介，属于工作磁通，称为主磁通Ф。 另一部分磁通仅与原方绕组匝链，通过油或空气形成闭路，属于非工作磁通，称为原方的漏磁通Ф1σ。 铁心由高导磁硅钢片制成，导磁系数μ为空气的导磁系数的2000倍以上，所以大部分磁通都在铁心中流动，主 磁通约占总磁通的99％以上，而漏磁通占总磁通的1％以下。 问题6-1：主磁通和漏磁通的性质和作用是什么 规定正方向：电压U1与电流I0同方向，磁通Ф正方向与电流I0正方向符合右手螺旋定则。电势E与I0电流的正 方向相同。 由于磁通在交变，根据电磁感应定律： e1= -N1 dΦ/dt e2= -N2 dΦ/dt e1σ= -N1 dФ1σ/dt 二.电势公式及电势平衡方程式推导 空载时，主磁通Ф在一次侧产生感应电势E1，在二次侧产生感应电势E2，一次侧的漏磁通Ф1σ在一次侧漏抗电 势E1σ。 假设磁通为正弦波Ф=Фm sin ωt??? 则
e1= -N1 dΦ/dt=-N1 dФm sin ωt/dt = -N1Фmωcosωt=N1Фmωsin (ωt-90°) =E1m sin (ωt－90°) 电势在相位上永远滞后于它所匝链的磁通90o。?? 其最大值:E1m= ω N1Фm? = 2π f N1Фm 其有效值:E1=E1m/sqrt(2) = 2π f N1Фm/ = f N1Φm 这就是电机学最重要的“”公式。说明了感应电势E1与磁通Φm、频率f、绕组匝数N1成正比。 同样可以推出e2和e1σ的公式： e2=E2m sin(ωt-90°) E2m=N2Φmω E2= f N2 Φm e1σ=-N1dΦ1σ/dt =N1Φ1σmωsin(ωt-90°)? E1σm=ω N1Φ1σm E1σ= f N1Φ1σm 由于漏磁路的磁导率μo为常数，Φ1σm=L1σI I0，故E1σ= N12L1σI0=X1σI0，即E1σ可用漏抗压降的形式表示。 以上推导涉及到的电磁量均为正弦变化，可以用相量来表示。用相量时可同时表示有效值和相位。 E1σ=-jX1σI0
变压器效率特性
变压器运行特性分析与效率曲线 二、理论分析 2.效率和效率特性 变压器运行时将产生损耗。变压器的损耗分为铜耗和铁耗，每一类又包括基本损耗和杂散损耗。其中铁耗可视为不变损耗。基本铜耗是指电流流过绕组时所产生的直流电阻损耗。杂散铜耗主要是指漏磁场引起电流集肤效应，使绕组的有效电阻增大所增加的铜耗，以及漏磁场在结构部件中所引起的涡流损耗等。 变压器的总损耗为 ''22 k Fe Cu Fe R mI p p p P +=+=∑ 式中，电阻。为归算到二次侧的短路为相数；'' R k m 变压器的输入有功功率为1P ，输出功率为2P ，总损耗功率为P ∑，所以效率为 P P P P P ∑+==2212η 由于电力变压器的效率很高，用直接负载法测量1P 和2P 在算出效率，很难得到准确的结果，因此工程上常采用间接法来计算效率，由空载试验测出铁耗，由短路试验测出铜耗在计算效率。此时效率为 kN O N kN O P I P I S P I P P P 2222221cos 11***+++-=∑-=?η 给定以上的参数即可绘制效率曲线。
图3.变压器的效率曲线 有数学分析 2 = dI dη 可知在变压器的铜耗等于铁耗时，变压器的效率达到最 大。 图4.效率曲线的最大值 说明：图中铁耗与铜耗值与对应的坐标值并不一一对应。 附程序源代码 3.变压器的效率曲线 function xiaolv1 p0=2.4; pk=11.6; sn=1000; j=0.8; a=zeros(1,1000); b=zeros(1,1000); for i=2:1:1000 a(i)=a(i-1)+0.001; b(i)=1-(p0+(a(i)^2)*pk)/(a(i)*sn*0.8+p0+(a(i)^2)*pk); end hold on plot(a,b) xlabel('I2的标幺值 ') ylabel('效率 ') 4.效率曲线的最大值 function xiaolv2 p0=2.4; pk=11.6; sn=1000;
变压器的运行特征
一、变压器的运行特征 变压器的运行特征主要有外特征与效率特性，而表征变压器运行性能的主要指标则有电压变化率和效率。 1、电压变化率 1）外特性 变压器一次侧接上额定电压，二次侧开路时，二次侧空载电压就等于二次侧额定电压，外特性是指一次侧加额定电压，负载功率因数cosφ2一定时，二次侧端电压随负载电流变化的关系，即U2=f (I2)。变压器在纯电阻和感性负载时，外特性是下降的，而客性负载时可能是上翘的。 2）电压变化率 负载电流变化，变压器副边端电压将随着发生变化。电压调整率是变压器负载时副边端电压变化程度的一种程度。假定变压器原边接电源电压，副边开路时的端电压为额定值，当副边接入负载后，即使原来电压保持不变，副边端电压不再是额定值，原边电压保持为额定值，负载功率因数为常数，空载和负载的副边端电压之差与副边额定电压的比值，即电压变化的标么值称为电压变化率，用⊿U*表示 即 ⊿U*=(U20-U2)/U2N 式中U20—副边空载电压 U2—时的副边端电压 由于副边空载端电压U20等于副边额定电压U2N，经过折算后，公式1可写成 ⊿U*=(U20-U2)/U2N=(U'2N-U'2)/U'2N=(U10-U'2)/U1N 电压变化率是变压器的主要性能指标之一，负载电流变化时，副边端电压变化的原因，是变压器内部存在电阻和漏抗而引起内部电压降。副边电压的变化程度，即⊿U*的大小，不仅同变压器本身的阻抗有关，而且与负载的大小和性能有关。 综合上述，负载为感性时，φ2角为正值，故电压变化率为正值，即负载时的副边电压恒比空载电压低；负载为容性，φ2角为负值，故电压变化率有可能为负值，亦即负载时的副边电压可能高于空载电压。 为了保证供电电压的质量，尽可能保持副边电压的稳定，这就需要进行调压。在电力系统中调压的方法很多，例如调节发电机出口电压，用同步调相机，在负载端并联电容器等。但采用最多、最普遍的还是变压器调压。电力变压器的调压方式有两种：一种是无载调压，即在切断负载（或停电）后，用无励磁分接开关改变高压绕组分接头调压；另一种是有载分接开关调压，后者调压速度快，调压范围可达到额定电压的20%。中小型电力变压器一般三个 分接头，记作U N±2×2.5%或U N ±8×1.25%等。 2、效率 1）变压器的功率 变压器的额定容量是由额定电压和额定电流的乘积即视在功率表示的S=UI，所以变压器的整体尺寸决定视在功率，其中，额定电压决定于变压器铁芯磁通的多少，因而决定铁芯的截面。 变压器的输出功率P2=U2I2cosφ2是与φ2有关的，所以在同样的容许发热情况下，输出功率的大小取决于负载的性质（cosφ2），负载功率因数cosφ2愈高，输出功率愈大，如
变压器外特性与效率特性
一、变压器的外特性及电压变化率 变压器空载运行时，若一次绕组电压U 1不变，则二次绕组电压U 2 也是不变的。 变压器加上负载之后，随着负载电流I 2的增加，I 2 在二次绕组内部的阻抗压降也 会增加，使二次绕组输出的电压U 2 随之发生变化。另一方面，由于一次绕组电 流I 1随U 2 增加，因此I 2 增加时，使一次绕组漏阻抗上的压降也增加，一次绕组 电动势E 1和二次绕组电动势E 2 也会有所下降，这也会影响二次绕组的输出电压 U 2。变压器的外特性是用来描述输出电压U 2 随负载电流I 2 的变化而变化的情况。 当一次绕组电压U 1和负载的功率因数cosφ 2 一定时，二次绕组电压U 2 与负载电 流I 2 的关系，称为变压器的外特性。它可以通过实验求得。功率因数不同时的 几条外特性绘于图2—17中，可以看出，当cosφ 2=1时，U 2 随I 2 的增加而下降 得并不多；当cosφ 2降低时，即在感性负载时，U 2 随I 2 增加而下降的程度加大， 这是因为滞后的无功电流对变压器磁路中的主磁通的去磁作用更为显著，而使 E 1和E 2 有所下降的缘故；但当cosφ 2 为负值时，即在容性负载时，超前的无功 电流有助磁作用，主磁通会有所增加，E 1和E 2 亦相应加大，使得U 2 会随I 2 的增 加而提高。以上叙述表明，负载的功率因数对变压器外特性的影响是很大的。 图2－17 变压器外特性 在图2—17中，纵坐标用U 2／U 2N 之值表示，而横坐标用I 2 ／I 2N 表示，使得在坐 标轴上的数值都在0～1之间，或稍大于1，这样做是为了便于不同容量和不同电压的变压器相互比较。 一般情况下，变压器的负载大多数是感性负载，因而当负载增加时，输出电压U 2 总是下降的，其下降的程度常用电压变化率来描述。当变压器从空载到额定负 载（I 2=I 2N ）运行时，二次绕组输出电压的变化值ΔU与空载电压（额定电压） U 2N 之比的百分值就称为变压器的电压变化率，用ΔU％来表示。
变压器基本原理及应用介绍
变压器基本原理及应用介绍 1.1基本要求 1．了解变压器的基本构造、工作原理、铭牌数据和外特性。 2．掌握变压器的三个变换功能及其用途。 3．理解阻抗匹配的意义。 1.2基本内容 1． 变压器主要由铁心、原绕组（一次绕组）和副绕组（二次绕组）组成。铁心构成磁路，原绕组 和副绕组（副边开路时仅原绕组）产生的磁通由磁路闭合而实现能量或信号的传递。 2．变压器的功能可由三个变换来表述： 电压变换──主要用途是电源升降压。原绕组电压与副绕组电压的比值近似为原绕组匝数与副绕 组匝数的比值称为变比，即：1 12 2 U N U N k = = 电流变换──主要用途是电流互感器。原绕组电流与副绕组电流的比值近似为变比的倒数，即： 122 1 1 I N I N k = = 阻抗变换──主要用途是电路耦合及阻抗匹配。副绕组的负载阻抗Z 折合到原绕组（电源）端 可表示为该阻抗与变比平方的乘积，即：2k Z Z '= 3．变压器铭牌数据通常包括： ①一次侧额定电压1N U 和二次侧额定电压N U 2 ②一次侧额定电流N I 1和二次侧额定电流N I 2 ③额定容量N S 变压器的额定容量之所以用视在功率N S 表示是因为变压器输出的有功功率与负载的功率因数有关。例如在额定电压和额定电流下，负载的功率因数为1时，kVA 100的变压器可输出kW 100的功率，而当负载的功率因数5.0时则只能输出kW 50的功率。 4．变压器阻抗变换的一个重要用途是实现阻抗匹配，即采用不同的匝数比将负载阻抗变换为所需要的、比较合适的数值，这通常可以使负载从信号源或电源获得最大的信号幅度或功率值。 1.3重点和难点 1. 变压器是按照电磁感应原理来实现电能转换的，当变压器的输入端接直流电源时，副边将无 法产生感应电势，因此变压器不能用于直流场合。 2. 变压器的额定容量和输出功率通常是分相等的，它们的表达式分别是： 22112222 ()cos N N N N N N N S U I U I V A P U I ?=≈= 2N 2P S cos ?= 即：式中2cos ?为负载的功率因数，上式表达的变压器的输出与负载的功率因数有关。
变压器特性介绍
1、电力变压器的工作原理及工作特点 1.1 初始磁化曲线 当电流从0逐渐增加，线圈中的磁场强度H也随之增加，这样就可以测出若干组B,H值。以H为横坐标，B为纵坐标，画出B随H的变化曲线，这条曲线称为初始磁化曲线。当H增大到某一值后，B几乎不再变化，这时铁磁材料的磁化状态为磁饱和状态。此时的磁感应强度Bs叫做饱和磁感应强度。这种磁化曲线一般如下图中曲线所示： 1.2 磁滞回线 当铁磁质达到磁饱和状态后，如果减小磁化场H，介质的磁化强度M（或磁感应强度B）并不沿着起始磁化曲线减小，M（或B）的变化滞后于H的变化。这种现象叫磁滞。在磁场中，铁磁体的磁感应强度与磁场强度的关系可用曲线来表示，当磁化磁场作周期的变化时，铁磁体中的磁感应强度与磁场强度的关系是一条闭合线，这条闭合线叫做磁滞回线。如下图：
1.3 基本磁化曲线 铁磁体的磁滞回线的形状是与磁感应强度（或磁场强度）的最大值有关，在画磁滞回线时，如果对磁感应强度（或磁场强度）最大值取不同的数值，就得到一系列的磁滞回线，连接这些回线顶点的曲线叫基本磁化曲线。 如下图： B B m A B r R H e e H ' H -H m O H m R ' r B ' A '
1.4 变压器 1.4.1 定义：变压器（英语：Transformer）是应用法拉第电磁感应定律而升高或降低电压的装置。变压器通常包含两组或以上的线圈和铁心。主要用途是升降交流电的电压、改变阻抗及分隔电路。如下图： 1.4.2 基本原理：一个简单的单相变压器由两块导电体组成。当其中一块导电体有一些不定量的电流(如交流电或脉冲式的直流电) 通过，便会产生变动的磁场。根据电磁的互感原理，这变动的磁场会使第二块导电体产生电势差。假如第二块导电体是一条闭合电路的一部份，那么该闭合电路便会产生电流。电力于是得以传送。在通用的变压器中，有关的导电体是由(多数为铜质的) 电线组成线圈，因为线圈所产生的磁场要比一条笔直的电线大得多。变压器的原理是由
变压器的运行特性习题(精)
第2章 变压器的运行原理 第4节 变压器的运行特性 一、填空题 1、引起变压器电压变化率变化的原因是 。 2、变压器电源电压一定，其二次端电压的大小决定于 、 和 。 3、变压器短路阻抗越大，电压变化率 ，稳态短路电流 ，突然短路电流 。 4、变压器在其他条件不变的情况下，电源频率下降，则0Φ ，0I ，Fe p ，σ1x ， u ? 。 （填变化情况） 5、变压器原边额定电压U 1N =220V ，副边额定电压U 2N =330V ，当副边接负载后，实际的副边电压U 2=300V ，则电压变化率△U=_________。 6、变压器运行时的效率与 、 和 、 有关，当 变压器的效率最大。 7、变压器运行时基本铜耗可视为 ，基本铁耗可视为 。 8、变压器的空载损耗p 0=600W ，短路损耗p k =1920W ，则最大效率时的负载系数m β=_________。 二、单项选择题 1、一台变压器在（ ）时效率最高。 （A ）1=β （B ）常数=K p p /0 （C ）Fe Cu p p = （D ）N S S = 2、某三相电力变压器带阻感性负载运行，在负载电流相同的条件下2cos ?越高，则（ ）。 （A ）U ?越大，效率越高； （B ）U ?越大，效率越低； （C ）U ?越小，效率越低； （D ）U ?越小，效率越高。 3、变压器绕组和铁芯在运行中会发热，其发热的主要因素是( )。 （A ）电流 （B ）电压 （C ）铁损和铜损 （D ）电感 4、变压器一次侧为额定电压时，其二次侧电压( )。 （A ）必然是额定值； （B ）随着负载电流的大小和功率因数的高低而变化； （C ）随着所带负载的性质而变化； （D ）无变化规律。 5、变压器所带的负荷是电阻、电感性的，其外特性曲线呈现( )。 （A ）上升形曲线；（B ）下降形曲线；（C ）近于一条直线；（D ）无规律变化。 6、变压器负载呈容性，负载增加时，副边电压（ ）。 （A ）呈上升趋势； （B ）不变； （C ）可能上升或下降。
变压器产品介绍
變壓器產品介紹 一．何為變壓器？ 所謂變壓器就是以互感現象為基礎﹐隔離電阻﹑耦合電容為目的的一種電磁裝置。二．變壓器的分類﹕ 其類型主要有電源變壓器﹑間頻變壓器﹑中頻變壓器﹑高頻變壓器﹑低頻變壓器﹑音頻變壓器等。 中頻變壓器又稱中周﹐與電容器相互組成諧振﹐以改變線圈的電感量。 間頻變壓器主要作用是阻抗匹配﹐耦合﹑倒相等﹐可以推動放大級的輸出阻抗與放大功率。 三．變壓器的組成﹕ 由鐵芯﹑漆包線和絕緣材料三部分組成。 A.漆包線﹕本公司常用的漆包線的原材料﹐常用的規格Φ0.10 mm 0UEW Φ0.08 mm 0UEW Φ0.14 mm 0 UEW 其中﹕ 線的直徑表示油漆膜 B.鐵芯(即磁的裝置) 型號有﹕T型N型M型E型 常用到的鐵芯規格是36T0153-20P 36T0148-21P 35T0100-00P L82-4F/2H-1F1P L52-4F2H-1F/1P等。 涂膜材料與耐壓﹕ P------油漆膜耐壓1000Vrms Q------油漆膜耐壓1500Vrms G------環氣樹脂耐壓1000Vrms 材質﹕鐵芯常使用的材質是高導磁系數材料﹐優點是降低磁阻并可減少激磁電流。四．變壓器的作用﹕ 主要作用是隔離﹑耦合兩大作用。 五．變壓器的外形﹕ 以本公司生產產品為例﹐主要常見的外形系列有PT系列﹑ST系列﹑LAN-MATE系列﹐以及有待即將以后開發的PCM薄片等新品種。
V2=N2 d t 而互感值M12 N2 Φ12 M12= i1 可整理為﹕ d Φ12 d i1 V2=N2 (N2Φ12=M12i1)=M12 d t d t
其中M12為N1線圈時N2線圈的互感系數﹐也可稱為互感﹐若我們將線圈N2接上負載形成通路時﹐則感應動勢會產生感應電流i2﹐此為變壓器的基本原理。 當交流電壓正接上一次側線圈上﹐則有電流i1產生交變磁通﹐Φ在鐵芯周圍流動﹐因此在二次側線圈分別有感應電壓V1及V2。 d Φ d Φ V1=N1 (A-1) V2=N2 (B-1) d t d t 由(A-1)與(B-1)式之相除可得﹕ V1 N1 = = a V2 N2 (注﹕習慣上我們把接有電源的線圈稱為一次線圈或初級線圈﹐而將負載接的線圈稱為二次線圈或次級線圈。) 我們定義a為匝數比﹐即我們所講的圈比﹕ N1 a= N2 因此﹐理想變壓器的一次側與二次側電壓比等于線圈的匝數比。 理想情況下﹐輸入功率等于輸出功率﹐故﹕ V1*I1=V2*I2 V1 I2 N1 = = V2 I1 N2 也因而使得電流比為﹕
变压器的损耗和效率
变压器的损耗和效率 一、变压器简介 变压器是利用电磁感应原理传输电能或电信号的器件,它具有电压变换、电流变化和阻抗变换及电气隔离的作用。 1、理想变压器工作原理 理想变压器基于下述两个假设： 1、变压器效率等于1，无任何能量损耗。即忽略了实际铁芯变压器线圈的电阻以及铁芯在交变磁场作用下所产生的能量损耗。 2、铁芯的磁导率μ趋近于无穷大，没有漏磁通。线圈的互感磁通等于自感磁通，耦合系数K为1，线圈自感系数L1、L2趋于无穷大，但是，L1/L2为常数，数值上等于原副边匝数比的平方。 理想变压器的工作原理如下： 图1理想变压器工作原理（变压器） 变压器的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组。两绕组只有磁耦合没电连接。在一次绕组中施加交变电压，交变电压产生交变电流，交变电流产生交链一、二次绕组的交变磁通Φ，在一次和二次绕组中分别感应出电动势E1、 E2。 理想变压器的绕组电阻为零，有：
E1=-U1，E2=-U2 假设一次和二次线圈的匝数分别为N1和N2，一次和二次绕组铰链的磁链分别为Ψ1和Ψ2，根据电磁感应定律，下述方程组成立： U1=-E1=-dΨ1/dt=d(N1Φ)/dt=N1dΦ/dt（a） U2=-E2=-dΨ2/dt=d(N2Φ)/dt=N2dΦ/dt（b） （a）式除以（b）式，可得： U1/U2=N1/N2（1） 理想变压器效率等于1，一次与二次绕组之间在能量传输过程中没有损耗，可知： U1I1=U2I2 联立式（1）可得： I1/I2=N2/N1（2） （1）式除以（2）式，可得： (U1/I1)/(U2/I2)=(N1/N2)2 U1/I1及U2/I2分别为一次和二次绕组的阻抗，分别记为Z1和Z2，则： Z1/Z2=(N1/N2)2（3） （1）、（2）、（3）三式分别表示了理想变压器的电压变换、电流变换和阻抗变换关系。 2、实际变压器工作原理 实际变压器绕组电阻不为零； 实际变压器交变磁通在铁芯中会产生涡流损耗和磁滞损耗； 实际变压器铁芯磁导率为有限值，一次绕组产生的磁通会有部分与空气形成磁路，不与二次绕组铰链，称为漏磁通Φσ1，同样，二次绕组也会产生漏磁通Φσ2。 因此： E1≠U1、E2≠U2。 同时铰链一次绕组和二次绕组的磁通称为主磁通Φ。由于空气的磁滞很大，一般主磁通远远大于漏磁通。 实际变压器效率小于1，其工作原理如下：
基于Matlab的变压器运行特性仿真专题报告
变压器运行特性数字仿真 专题报告 学生姓名： 班级： 学号： 指导教师： 所在单位：电气工程学院 提交日期：2018
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一、概述 （一）电压调整率 对于负载来说，变压器相当于一个交流电源，其运行特性主要有外特性和效率特性，电压调整率和运行效率是与之对应的反映变压器运行性能的主要指标。 1、定义 由于变压器一、二次绕组都有漏阻抗，负载电流流过时必然在这些漏阻抗上产生压降，二次侧电压将随负载的变化而变化。为了描述这种电压变化的大小， 引入了电压调整率。电压调整率定义为：变压器一次绕组施加额定电压 ， 由空载到给定负载时二次电压代数差与二次额定电压 的比值，即 2、对变压器运行的影响 当一次电压为额定值 ，负载功率因数 不变时，二次电压 与负载 电流的关系称为电压调整特性，也称外特性。当负载为额定值，功 率因数为指定值（通常为0.8滞后）时的电压调整率，称为额定电压调整率，它是变压器的一个重要性能指标，反映了变压器输出电压的稳定性。显然，电压调整率只是对所设计的额定负载而言的，不随负载的改变而改变，换句话说，设计时只考虑额定负载状态那个点。当负载轻时(小于额定负载)，输出电压高于设计值，负载重时，输出电压低于设计值。过高的电压调整率会使变压器的温升超过规定值,并使输出电压变化增大,影响负载特性，特别在负载变化较大或工作环境温度变化大的场合。 3、对电力系统的影响及意义 电力系统中负载的变化对运行电压影响较大，在夏季用电高峰期表现得极为突出。电压的变化，在直观上影响电力设施的正常运行，在微观上主要是损耗加大。为了保证供电的电压质量和安全运行，往往采取调压等手段将用户终端电压控制在一定围之。 （二）运行效率 U V 1N U 2N U 20222120000002 2221001001001N N N N N U U U U U U U U U U U * '---= ?=?=?=-V 1N U 2 cos ?2 U 2I ()22U f I =
变压器效率特性
变压器运行特性分析与效率曲线二、理论分析 2.效率和效率特性 变压器运行时将产生损耗。变压器的损耗分为铜耗和铁耗，每一类又包括基本损耗和杂散损耗。其中铁耗可视为不变损耗。基本铜耗是指电流流过绕组时所产生的直流电阻损耗。杂散铜耗主要是指漏磁场引起电流集肤效应，使绕组的有效电阻增大所增加的铜耗，以及漏磁场在结构部件中所引起的涡流损耗等。 变压器的总损耗为 '' 2 2k Fe Cu Fe R mI p p p P+ = + = ∑ 式中，电阻。 为归算到二次侧的短路 为相数；''R k m 变压器的输入有功功率为1P，输出功率为2P，总损耗功率为P ∑，所以效率 为 P P P P P ∑ + = = 2 2 1 2 η 由于电力变压器的效率很高，用直接负载法测量1P和2P在算出效率，很难 得到准确的结果，因此工程上常采用间接法来计算效率，由空载试验测出铁耗，由短路试验测出铜耗在计算效率。此时效率为 kN O N kN O P I P I S P I P P P 2 2 2 2 2 2 1 cos 1 1 * * * + + + - = ∑ - = ? η 给定以上的参数即可绘制效率曲线。
图3.变压器的效率曲线 有数学分析 2 = dI dη 可知在变压器的铜耗等于铁耗时，变压器的效率达到最 大。 图4.效率曲线的最大值 说明：图中铁耗与铜耗值与对应的坐标值并不一一对应。 附程序源代码 3.变压器的效率曲线 function xiaolv1 p0=2.4; pk=11.6; sn=1000; j=0.8; a=zeros(1,1000); b=zeros(1,1000); for i=2:1:1000 a(i)=a(i-1)+0.001; b(i)=1-(p0+(a(i)^2)*pk)/(a(i)*sn*0.8+p0+(a(i)^2)*pk); end hold on plot(a,b) xlabel('I2的标幺值 ') ylabel('效率 ') 4.效率曲线的最大值 function xiaolv2 p0=2.4; pk=11.6; sn=1000;
变压器效率特性
变压器运行特性分析与效率曲线 二、理论分析 2. 效率和效率特性 变压器运行时将产生损耗。变压器的损耗分为铜耗和铁耗，每一类又包括基 本损耗和杂散损耗。其中铁耗可视为不变损耗。基本铜耗是指电流流过绕组时所 产生的直流电阻损耗。杂散铜耗主要是指漏磁场引起电流集肤效应， 使绕组的有 效电阻增大所增加的铜耗，以及漏磁场在结构部件中所引起的涡流损耗等。 变压器的总损耗为 2 '' P P Fe P cu P Fe ml 2 R k 式中 m 为相数；R ；为归算到二次侧的短路 电阻。 变压器的输入有功功率为P ，输出功率为P2 ，总损耗功率为 P ，所以效率 由于电力变压器的效率很高，用直接负载法测量 R 和P 2在算出效率，很难 得 到准确的结果，因此工程上常采用间接法来计算效率，由空载试验测出铁耗， 由短路试验测出铜耗在计算效率。此时效率为 给定以上的参数即可绘制效率曲线 4 P 2 P 2 P ~~P P o I 22P ；N S N 12 cos P o I 22 P ；N
图3.变压器的效率曲线有数学分析dI2 可知在变压器的铜耗等于铁耗时，变压器的效率达到最 大。 图4.效率曲线的最大值说明：图中铁耗与铜耗值与对应的坐标值并不一一对应附程序源代码 3. 变压器的效率曲线 fun cti on xiaolvl p0=2.4; pk=11.6; sn=1000; j=0.8; a=zeros(1,1000); b=zeros(1,1000); for i=2:1:1000 a(i)=a(i-1)+0.001; b(i)=1-(p0+(a(i)A2)*pk)/(a(i)*s n*0.8+p0+(a(if2)*pk); end hold on plot(a,b) xlabel( '12 的标幺值') ylabel( '效率') 4. 效率曲线的最大值 fun cti on xiaolv2 p0=2.4; pk=11.6; sn=1000;
常用变压器介绍
常用变压器介绍 根据交流信号频率范围的不同，可分为高频变压器、中频变压器和低频变压器三大类。 高频变压器习惯上把它称为电感线圈，下面主要介绍低频和中频变压器。 １、电源变压器： 国内收录机、电视机、家用电器等均采用～２００Ｖ供电，介它们的内部线路多数采用不同的直流或交流电压供电。电源变压器就是将～２２０Ｖ（或～１１０Ｖ）变成需要的各种交流电压，再经整流、滤波等电路使整机正常工作。电源变压器由铁芯（矽钢片）和线圈组成。如果矽钢片和线圈所用的漆包线质量不好（导磁系数不高），会使变压器有嗡嗡声或发热。 （１）升压变压器：输出电压高于输入电压。 （２）降压变压器：输出电压低于输入电压。使用最多，其输入～２２０Ｖ，输出从几伏到上百伏不等。 （３）按功率分：从１.５瓦到十几瓦不等。 （４）次级多路输出的电源变压器：因用途不同，有的电源变压器次级有多路输出电压。 ２、自耦变压器和调压器
一般变压器初级和次级之间的直流电路是完全分离的，它们之间的能量传递是靠磁场的互感耦合。但自耦变压器和大型调压器有所不同，它们只有一组线圈，其输入端和输出端是从同一线圈上有抽头分出来的，它的初、次级之间有一个共用端，所以它们的直流不完全隔离。 自耦变压器的抽头是固定的，即固定从初级分取一部分电压输出；大型调压器的抽头是通过碳刷作滑动接头，输出电压随碳刷移动而可连续、可调地输出。 ３、音频输入、输出变压器 音频变压器在收音机、收录机等的放大电路中的主要作用是耦合、倒相及阻抗匹配。对它们的要求是频率特性好、漏电小、分布电容小。 （１）输入变压器：接在放大器输入端，初级接输入电缆或话筒，次级接放大器第一级；另一种是用在低频电路与功放电路之间，起耦合作用。输入变压器的铁芯常用高导磁率的铁氧体或铍镆合金制成，低档次的也要用优质硅钢片制成。输入变压器次级多数为三个引出端，还有一种有四个引出端，以便向功放推挽输出级提供相位相反的对称推动信号。（２）输出变压器：它是接在放大器输出端的变压器，初级接放大器输出端，次级接负载（扬声器等）。主要作用是使放大器与扬声器达到阻抗匹配。常用的输出变压器有互感式和自耦式两种。另外扩大机上用的输出变压器次级有多路
变压器的分类及特点.
变压器的分类及特点 时间:2013-06-22 09:27来源:作者: （1）分类 变压器按工作频率可分为低频变压器、中频变压器和高频变压器。 变压器按磁芯材料不同，可分为高频、低频和整体磁芯三种。 高频磁芯是铁粉磁芯，主要用于高频变压器，具有高导磁率的特性，使用频率一般在1~200kHz。低频磁芯是硅钢片，磁通密度一般在6000~16000，主要用于低频变压器；根据硅钢片的形状不同可分为EI（壳型、日型）、UI、口型和C型，几种常见的硅钢片形状如图7所示。
图7 几种常见的硅钢片形状
整体磁芯分为三种类型，即环形磁芯（T CORE）、棒状铁芯（R CORE）和鼓形铁芯（DR CORE），这三种磁芯的外形如图8所示。 图8 三种整体磁芯外形 （2）低频变压器 低频变压器用来传输信号电压和信号功率，还可实现电路之间的阻抗匹配，对直流电具有隔离作用。低频变压器又可分为音频变压器和电源变压器两种；音频变压器又分为级间耦合变压器、输人变压器和输出变压器，其外形均与电源变压器相似。
音频变压器的主要作用是实现阻抗变换、耦合信号以及将信号倒相等。因为只有在电路阻抗匹配的情况下，音频信号的传输损耗及其失真才能降到最小。 （a）级间耦合变压器。级间耦合变压器用在两级音频放大电路之间，作为耦合元件，将前级放大电路的输出信号传送至后一级，并做适当的阻抗变换。 （b）输入变压器。在早期的半导体收音机中，音频推动级和功率放大级之间使用的变压器为输人变压器，起信号耦合、传输作用，也称为推动变压器。 输人变压器有单端输人式和推挽输入式。若推动电路为单端电路，则输人变压器为单端输人式；若推动电路为推挽电路，则输入变压器为推挽输入式。 （c）输出变压器。输出变压器接在功率放大器的输出电路与扬声器之间，主要起信号传输和阻抗匹配的作用。输出变压器也分为单端输出变压器和推挽输出变压器两种。 （d）电源变压器。电源变压器的作用是将50Hz、220V交流电压升高或降低，变成所需的各种交流电压。按其变换电压的形式，可分为升压变压器、降压变压器和隔离变压器等；按其形状构造，可分为长方体或环形（俗称环牛）等。 常见的低频变压器外形如图9所示。