1變壓器第一節變壓器的基本工作原理和結構問題討論

問題：

在他勵電動機的速度調節過程中，當采用弱磁調速的瞬間，電動機的電磁轉矩增加且大于負載轉矩，電動機轉速上升，采用電樞回路串入電阻調速的瞬間，電磁轉矩減小且小于負載轉矩，電動機轉速下降，這是什么原因？分析：根據

當減弱磁通調速時，因瞬間轉速不變，Ea減小，Ia及T增大（因電樞電阻很小，所以磁通變化對電樞電流的影響很大），由于T＞TL，電動機加速。隨著轉速n↑→Ea↑→Ia↓→T↓，直到T=TL，電動機以較高的轉速穩定運行。當電樞回路串入電阻調速時，因瞬間轉速不變，Ea不變，Ia及T減小，由于T＜TL，電動機減速。隨著轉速n↓→Ea↓

→Ia↑→T↑，直到T=TL，電動機以較低的轉速穩定運行。2025/6/25

變壓器

電磁感應原理u1i2

變壓器u2i2

f

f

變壓器：根據電磁感應原理，將一種電壓等級的交流電能轉變成同頻率的

另一種電壓等級的交流電能。在變壓的同時也改變了電流等級。

容量小的只有幾伏安，大的可達數十萬伏安；

電壓低的只有幾伏，高的可達幾十萬伏一、變壓器的工作原理1.變壓器是如何實現交流電能傳遞的？e1

u1i1

交變的主磁通Φe2u2i22.變壓器是如何變壓的？

二、變壓器的分類和用途1.按用途分類：電力變壓器和特種變壓器兩類。2.按繞組的構成分類：雙繞組、三繞組、多繞組變壓器和自耦變壓器。3.按鐵心結構分類：殼式變壓器和心式變壓器。4.按相數分類：單相、三相和多相變壓器。5.按冷卻方式分類：干式變壓器、油浸式變壓器（油浸自冷式、油浸風

冷式和強迫油循環式等）、充氣式變壓器。

三、變壓器的基本結構基本結構包括四部分：鐵心、繞組、絕緣套管、油箱及其附件

三、變壓器的基本結構

鐵心鐵心的作用：是變壓器的主磁路，又是繞組的支撐骨架。鐵心的構成：分為鐵心柱和鐵軛兩部分。鐵心柱用來套繞組，鐵軛則是連接兩個鐵心柱的部分，以形成閉合的磁路。鐵軛的截面通常比鐵心柱大（5～10）％,目的是減小空載電流和損耗。鐵心的材料：鐵心多采用厚度為0.35mm，表面涂有絕緣漆的熱軋或冷軋硅鋼片疊裝而成。目的是為了提高鐵心的導磁性能，減少磁滯損耗和渦流損耗。鐵心的基本結構型式：有心式和殼式兩種。鐵心的疊裝方式：采用交錯疊片的方式疊裝而成，目的是使各層磁路的接縫互相錯開，以免接縫處的間隙集中，從而減小磁路的磁阻和勵磁電流。2025/6/25

三、變壓器的基本結構

繞組繞組的作用：是變壓器的電路部分。繞組的材料：常用絕緣銅線或鋁線繞制而成，近來還有用鋁箔繞制而成的。繞組在鐵心上的套裝方式：同心式和交疊式兩種。

同心式繞組：高、低壓繞組繞在同一鐵心柱上，通常低壓繞組在內，高

壓繞組在外

交疊式繞組：高、低壓繞組沿著鐵心柱的高度方向交替排列，一般靠近鐵軛的最上層和最下層放置低壓繞組2025/6/25

四、變壓器的銘牌變壓器的額定值額定容量SN：指額定工作條件下變壓器輸出能力（視在功率）的保證值

單相變壓器

三相變壓器

②額定電壓U1N、U2N：一次繞組的額定電壓U1N是根據變壓器的絕緣強度和容許發熱條件規定的一次繞組的正常工作電壓值。

二次繞組的額定電壓U2N是指當一次繞組加上額定電壓，分接開關位于額定分接頭時，二次繞組的空載電壓值。對于三相變壓器，額定電壓指線電壓。③額定電流I1N、I2N：額定電流I1N和I2N是根據容許發熱條件而規定的繞組長期容許通過的最大電流值。對于三相變壓器，額定電流指線電流。

課后小結

掌握變壓器的定義、工作原理、基本結構部件（鐵心、繞組）、銘牌中

額定容量、額定電壓（二次側額定電壓的定義）、額定電流的含義及之

間的關系②

了解變壓器的分類及用途作業

4、5、6、7

11變壓器第二節單相變壓器的空載運行問題討論

問題：變壓器鐵心的作用是什么？為什么要用0.35mm厚、表面涂有絕緣漆的

硅鋼片疊成？分析：鐵心的作用：1.構成主磁路；2.繞組的機械支撐

用0.35mm厚、表面涂有絕緣漆的硅鋼片疊成的目的：

1.為了提高鐵心的導磁性能；2.減少磁滯損耗和渦流損耗。2025/6/25

一、變壓器空載時的電磁關系

變壓器的空載運行：一次繞組接在額定頻率的額定電壓的交流電源上，而二次繞組開路。1.空載運行時各物理量之間的關系2.正方向的規定一次繞組是輸入電能的，所以流入繞組的電流方向作為電流的正方向。同一條支路中，電壓u與電流i的正方向一致。電流i產生磁勢，在變壓器鐵心中建立磁通Φ，Φ與i的正方向符合右手螺旋定則。磁通Φ產生的感應電勢，其正方向與產生該磁通的電流i的正方向一致。

二、四個主要的物理量感應電勢（1）主磁通的感應電勢（大小與電源頻率f、繞組匝數N及鐵心中主磁通

的最大值

成正比，在相位上滯后主磁通

）①主磁通Φ按正弦規律，感應電勢也按正弦規律變化

②感應電勢的大小：③感應電勢的相位：在相位上滯后產生它的主磁通900感應電勢的相量表示：同理：

二、四個主要的物理量（2）漏磁通感應的電勢

變壓器一次繞組的漏磁通

也將在一次繞組中感應一個漏磁電勢

因為漏磁路是線性的，漏磁通

與電流I0的大小成正比，且相位相同

漏磁電勢

與電流I0的大小成正比，相位滯后900——一次繞組的漏電抗,是一次繞組的一個參數，它表征了漏磁通的

電磁效應。（等效代替一次繞組漏磁通的作用）

——一次繞組的漏電感推廣：一變化的磁通交鏈一繞組，對應磁通的電抗可表示為

二、四個主要的物理量空載電流

空載電流的組成與作用——用來建立空載的磁場，與主磁通同相位，為一無功電流；

——用來供給鐵心損耗，它超前于主磁通900，為一有功電流空載電流的作用、性質和大小

空載電流I0（勵磁電流）的作用：主要用于產生主磁通。

空載電流I0的性質：無功電流

空載電流I0的大小：約為額定電流的（2～10）%,容量越大，I0相對越小。空載電流的大小主要取決于勵磁電抗的大小同理

可以用阻抗參數ZZ來取代主磁通Φm的作用

勵磁阻抗rZ為勵磁電阻，表征鐵心損耗的一個等效參數；XZ為勵磁電抗，表征對應于主磁通的電抗二、四個主要的物理量空載損耗

交變的主磁通在鐵心中產生磁滯損耗和渦流損耗，總稱鐵損耗，簡稱鐵耗。

對于電機在鐵心一定的情況下

4.主磁通影響變壓器主磁通大小的因素有兩種：一種是電源因素(電壓

和頻率f1)，

另一種是結構因素N1

18變壓器第三節單相變壓器的負載運行問題討論

問題：當變壓器一次繞組匝數比設計值減少而其他條件不變時，鐵心飽和程度（主磁通）、空載電流大小、鐵損耗、二次繞組感應電勢和變比都將如何變化？分析：根據，一次繞組匝數減少，主磁通增大；

根據，，一次繞組匝數減少，勵磁電抗減小，空

載電流增大；

根據，一次繞組匝數減少，主磁通增大，磁密增大，

鐵耗增大；

根據，一次繞組匝數減少，主磁通增大，二次繞組

感應電勢增大；

根據，一次繞組匝數減少，變比減小。

2025/6/25

一、變壓器空載到負載的物理現象

變壓器的空載運行時：流經一次繞組的空載電流很小；二次繞組的輸出電壓為空載電壓；流經二次繞組的電流。

變壓器從空載到負載運行時：1.變壓器鐵心中的主磁通Φ不變化；（）一次繞組的電流隨二次繞組電流的增大而增大，由空載電流增大為

負載電流；二次繞組的輸出電壓由空載電壓變為負載電壓。（升高還是降

低決定于負載的性質）

用圖示負載運行時的電磁過程二、負載運行時的電磁關系二、負載運行時的電磁關系一、二次電流之間的關系或

忽略勵磁電流，可知一、二次電流大小與匝數成反比，相位相差1800（反相關系）。即二次電流增加或減少必然引起一次電流的增加或減少.用電流形式表示：。IIL作用它起平衡二次磁勢的另一個是負載分量，產生主磁通；它用來一個是勵磁電流，兩個分量：變壓器的負載電流包括表明：10&三、等效電路

基本方程式變壓器各物理量之間的關系可以用等效電路

三種方式來表示

向量圖1.折算將變壓器的二次繞組用一次繞組來等效，同時對該繞組的電磁量作相應的變換，以保持變壓器的電磁關系不變。2.等效折算的條件折算前后二次側的磁勢不變；折算前后二次側的功率和損耗均應保持不變。3.等效折算的結果電流類電勢、電壓類阻抗類二、T型等效電路r1

一次繞組的電阻一次繞組的漏電抗（等效代替一次繞組漏磁通的作用）

勵磁阻抗（等效代替主Φm的作用）rZ勵磁電阻（鐵耗等效電阻）；XZ

勵磁電抗（對應主磁通的電抗）

四、簡化等效電路

一般電力變壓器運行時，,在工程可忽略

不計短路電阻——短路電抗——

短路阻抗——阻抗電壓

五、空載時的等效電路

變壓器空載運行時，,二次繞組開路對于電力變壓器，由于變壓器空載電流的大小主要取決于

勵磁阻抗的大小。

忽略變壓器的鐵耗，空載電流的大小主要取決于勵磁電抗的大小。

27變壓器第五節變壓器的運行特性問題討論

問題：當變壓器一次繞組匝數比設計值減少而其他條件不變時，鐵心飽和程度（主磁通）、空載電流大小、鐵損耗、二次繞組感應電勢和變比都將如何變化？分析：根據，一次繞組匝數減少，主磁通增大；

根據，，一次繞組匝數減少，勵磁電抗減小，空

載電流增大；

根據，一次繞組匝數減少，主磁通增大，磁密增大，

鐵耗增大；

根據，一次繞組匝數減少，主磁通增大，二次繞組

感應電勢增大；

根據，一次繞組匝數減少，變比減小。

2025/6/25

一、標么值

標么值,就是指某一物理量的實際值與選定的同一單位的基值的比值,即

1.定義

2.基值的確定各側的物理量以各自側的額定值為基準；標么值=實際值基值

3.優點額定值的標么值為1。②折算前、后的標么值相等。③某些意義不同的物理量標么值相等

4.缺點標么值沒有單位，物理意義不明確。二、

電壓變化率和外特性②計算式1.電壓調整率：是指一次側加額定頻率的額定電壓，二次側從空載到負載(負載功率因數一定)，二次側電壓的變化量與二次側額定電壓

比值的百分值，即①定義式

電壓變化率是表征變壓器運行性能的重要指標之一,它大小反映了供電電壓的穩定性。式中稱為負載系數

由表達式可知，電壓變化率的大小與負載大小、性質及變壓器的本身參數有關。1.001.02.變壓器的外特性

三、效率和效率特性

鐵損耗與外加電壓大小有關，而與負載大小基本無關，

故也稱為不變損耗。

1.變壓器的損耗

變壓器的鐵耗可由空載試驗確定變壓器的損耗主要是鐵耗和銅耗兩種。

變壓器的銅耗可由短路試驗確定

額定負載時的銅耗：

任一負載下的銅耗:

銅損耗大小與負載電流平方成正比，故也稱為可變損耗。PFe=P0

效率大小反映變壓器運行的經濟性能的好壞，是表征變壓器運行性能的重要指標之一。②計算式2.效率：是指變壓器的輸出功率與輸入功率的比值。①定義式

效率的大小與負載的大小、功率因數及變壓器本身參數有關。3.效率特性

效率特性：在功率因數一定時，變壓器的效率與負載電流之間的關系η=f(β),稱為變壓器的效率特性。即當銅損耗等于鐵損耗(可變損耗等于不變損耗)時,變壓器效率最大為了提高變壓器的運行效益，設計時應使變壓器的鐵損耗小些。35變壓器第六節三相變壓器問題討論

問題：當變壓器一次繞組匝數比設計值減少而其他條件不變時，鐵心飽和程度（主磁通）、空載電流大小、鐵損耗、二次繞組感應電勢和變比都將如何變化？分析：根據，一次繞組匝數減少，主磁通增大；

根據，，一次繞組匝數減少，勵磁電抗減小，空

載電流增大；

根據，一次繞組匝數減少，主磁通增大，磁密增大，

鐵耗增大；

根據，一次繞組匝數減少，主磁通增大，二次繞組

感應電勢增大；

根據，一次繞組匝數減少，變比減小。

2025/6/25

一、

磁路系統三相變壓器根據磁路系統不同分類：組式變壓器，心式變壓器1.組式變壓器的磁路2.心式變壓器的磁路特點是：三相磁路彼此無關聯。特點是：三相磁路彼此有關聯。二、

電路系統1.變壓器的端頭標號繞組名稱單相變壓器三相變壓器中性點首端末端首端末端高壓繞組U1U2U1、V2、W1U2、V2、W2N低壓繞組u1u2u1、v1、w1u2、v2、w2n中壓繞組U1mU2mU1m、V1m、W1mU2m、V2m、W2mNm2.單相變壓器的極性**一、二次繞組的同極性端同標志時，一、二次繞組的電勢同相位。******一、二次繞組的同極性端異標志時，一、二次繞組的電動勢反相位。3.三相變壓器的聯接組聯接組：反映三相變壓器連接方式及一、二次線電動勢（或線電壓）的相位關系。

三相變壓器的連接組別不僅與繞組的繞向和首末端標志有關，而且還與三相繞組的連接方式有關。理論和實踐證明，無論采用怎樣的連接方式，一、二次側線電動勢（可電壓）的相位差總是300的整數倍。因此可以采用時鐘表示法——

作為時鐘的分針，指向12點，作為時鐘的時針，其指向的數字就是三相變壓器的組別號。組別號的數字乘以300，就是二次繞組的線電動勢滯后于一次側電動勢的相位角。連接組別可以用相量圖來判斷：若高壓繞組三相標志不變，低壓繞組三相標志依次后移，可以得到Y,y4、Y,y8連接組別。1、Y，y連接

同名端在對應端，對應的相電動勢同相位，線電動勢和也同相位，連接組別為Y，y0。同理，若異名端在對應端，可得到Y，y6、Y,y10和Y,y2連接組別。

總之，對于Y，y（或D，d）連接，可以得到0、2、4