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第二章：变压器 主要内容：变压器的工作原理，运行特性，基本方程式等效电路相量土，变压器的并联运行及三相变压器的特有问题。 2-1变压器的工作原理 本节以普通双绕组变压器为例介绍变压器的工作原理，基本结构和额定值。 基本结构 变压器的主要部件是铁心和绕组，它们构成了变压器的器身。除此之外，还有放置器身的盛有变压器油的油箱、绝缘套管、分接开关、安全气道等部件。主要介绍铁心和绕组的结构。 1、铁心 变压器的铁心既是磁路，也是套装绕组的骨架。 铁心分：心柱：心柱上套装有绕组。 铁轭：形成闭合磁路 为了减少铁心损耗，通常采用含硅量较高，厚度为0.33mm表面涂有绝缘漆的硅钢片叠装而成。 铁心结构的基本形式分心式和壳式两种 心式：铁轭靠着绕组的顶面和底面。而不包围绕组侧面，见图2-2特结构较为简单，绕组的装配及绝缘也较为容易，所以国产变压器大多采用心式结构。（电力变压器常采用的结构） 壳式：铁轭不仅包围顶面和底面，也包围绕组的侧面。见图2-3，这种结构机械强度较好，但制造工艺复杂，用材料较多。 铁心的叠装分为对接和叠接两种 对接：将心柱和铁轭分别叠装和夹紧，然后再把它们拼在一起。工艺简单。 迭接：把心柱和铁轭一层一层的交错重叠，工艺复杂。 由于叠接式铁心使叠片接缝错开，减小接缝处的气隙，从而减小了励磁电流，同时这种结构夹紧装置简单经济可靠性高，多采用叠接式。缺点：工艺上费时 2、绕组 绕组是变压器的电路部分，用纸包或纱包的绝缘扁线或圆线绕成。接入电能的一端称为原绕组（或一次绕组） 输出电能的一端称为付绕组（或二次绕组） 一、二次绕组中电压高的一端称高电压绕组，低的一端称低电压绕组高压绕组匝数多，导线细；低压绕组匝数少，导线粗。 因为不计铁心的损耗，根据能量的守恒原理 （s原付绕组的视在功率） 电压高的一端电流小所以导线细 从高低压绕组的相对位置来看，变压器绕组可以分为同心式和交叠式两类 同心式：高低压绕组同心的套在铁心柱上。为便于绝缘，一般低压绕组在里面高压绕组在外面。 交叠式：高低压绕组互相交叠放置，为便于绝缘，上下两组为抵压 三、变压器的额定值 额定值是正确使用变压器的依据，在额定状态下运行，可保证变压器长期安全有效的工作。 额定容量：指变压器的视在功率。对三相变压器指三相容量之和。单位 伏安（VA）千伏安（KVA） 额定电压：指线值，单位伏（V）千伏（kV）， 指电源加到原绕 组上 的电压，是副方开路即空载运行时副绕组的端电压。 额定电流：由和计算出来的电流，即为额定电流 17对单相变压器： 对三相变压器： 4、额定频率fN：我国规定标准工业用电频率为50赫（HZ）有些国家采用60赫。 此外，额定工作状态下变压器的效率、温升等数据均属于额定值。 2~2变压器的空载运行 本节介绍变压器的空载运行的电磁过程，并推出空载运行的等效电路方程式相量图， 空载运行时电动势和电压比 变压器一次绕组接电源，二次绕组开路，负载电流I2为零，这种情况即为变压器的空载运行。 上图为空载运行示意图，和为一、二次绕组的匝数分别绕在两个铁心柱上。 变压器参数方向的规定： （1）与i之同向，即符合右手螺旋关系 （2）U与i同向（一次侧为电动机惯例，二次侧为发电机惯例） （3）e和I方向一致。 由若不计漏磁通，按上图所规定个量的正方向，由基尔霍夫第二定律可列出一。二次绕组的 电压平衡方程式 式中R1为一次绕组的电阻，u20为二次侧空载电压即开路电压，一般i10R1很小，忽略不计则： 由此可见要使一、二次测具有不同的电压，只要一、二次测具有不同的匝数即可，这就是变压器的原理。 二．主磁通和激磁电流 通过铁心并与一二绕组交链的磁通用表示 由:得 空载时 则也是正弦波 ：主磁通的幅值 滞后，同理可证明滞后 产生主磁通所需的电流叫激磁电流，用 表示，空载时i10全部用以产生主磁通即： 三、主磁通和激磁阻抗 交流电路的电磁关系是电流激励磁场，而感应电势是磁场的响应。这种激励与响应之间的关系常用一种参数表征，这个参数即为感抗 :主磁通得磁导 用相量表示为 而 用相量表示为： （E1滞后900） 将带入上式 得：)= 式中: 铁心线圈磁化电感 铁心线圈磁化电抗 另外，考虑铁心损耗，激磁电流由和组成 与同相，于是，铁心线圈等效电路如下（a）所示 Rm：激磁电阻，表征铁心损耗的一个等效参数 Xm：激磁电抗，表征铁心磁化性能的一个等效参数 Zm：激磁阻抗，表征铁心损耗和磁化性能的一个等效参数 注：以上三值随饱和饱和度变化而变化，都不是常数，但当外加电压变化不大时，铁心内的磁通变化不大，饱和度不大，可认为Zm为常值 四、漏磁