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第五章变压器

本章主要介绍变压器的结构和基本工作原理、单相变压器的空载运行、单相变压器的负载运行、变压器的参数测定、标么值、变压器的工作特性、三相变压器、变压器的并联运行、其他用途的变压器等内容。本章共有8节课，内容和时间分配如下：

1.掌握变压器的结构特点及工作原理、额定参数,一般掌握变压器的分类。（2节）

2.掌握变压器空载运行和负载运行时有关的电势、磁势平衡方程式并能进行计算。掌握二次绕组等效到一次绕组的有关参数的换算式，并能根据所给的参数作出简化的等效电路。一般掌握变压器的相量图（2节）

3.掌握变压器参数的测定，标么值的概念、计算关系式及特点。（1节）

4.掌握三相变压器Y，y和Y，d连接组别的判断方法，能根据给定的三相变压器连接形式判别其连接组。(1)

5.了解自耦变压器、互感器的工作原理、特点及用途。(1节)

第一节变压器的用途、工作原理、结构。

一、定义—一种静止电器，将一种电压等级的交流电能变换为同频率的另一种电压等级的交流电能。

功能：改变电压、改变电流、变换阻抗。

用途：1.输电——远距离输电时利用变压器将电压升高

原因——当P一定时，电压U愈高，则线路电流I愈小，可以减小输电线的截面积，节省导电材料的用量，可减小线路的功率损耗P=I2R

2.用电——用电时利用变压器将电压降低.

原因——各类用电器所需电压不同，保证用电的安全和合乎用电器的电压要求

3.耦合电路、传递信号、阻抗变换

原因——电子线路的阻抗要求

4各种专用变压器——隔离、电焊等

二、单相变压器的工作原理

1.构成单相变压器的基本结构

（1）铁心

功能：形成闭合磁路将电路连接在一起。（铁心由铁心柱和铁轭构成。安装绕组的部分叫做铁心柱,连接各铁心柱形成闭合磁路的部分叫做轭。）

（2）绕组（也叫线圈）

功能：

初级绕组：将电能转换为磁能。（与电源相连的绕组称为一次绕组，或称初级绕组；接通电源，流过交变电流，在磁路中产生交变磁通。）

次级绕组：将磁能转换为电能。（与负载相连的绕组称为二次绕组或称次级绕组。利用交变的磁通产生感应电动势，接入负载后，形成电流）

2．单相变压器的工作原理

（1）原理：电磁感应定律。线圈中的磁通变化时，线圈中会感应电势e=-Ndφ/dt电势

e的正方向与φ正方向符合右手螺旋法则(垂直于纸面)。

(产生感生电动势e1,e2)

（2）推导：一次绕组与二次绕组的感应电动势比等于匝数比。

e1/e2=-N1dφ/-N2dφ=N1/N2=k,k称为变压器的电压比。

（一次，二次绕组在电路上是相互分开的，但二者在铁心上是处在同一磁路上的，磁通相同。不是电压比！）

电路方程为u1=-e1+i1r1(参考方向的设定下面专门介绍)

u2=e2-i2r2

当空载时(i2=0，i1约等于0),u1有效值U1=E1（约等于）

u2有效值U2=E2（等于）

所以U1/U2=E1/E2=k

（3）结论：U1/U2=k=N1/N2(输入输出电压比等于匝数比)

当传输功率p一定时，i1/i2=p/u1/p/u2=1/k(输入输出电流比等于1/匝数比)

z1/z2=u1/i1/u2/i2=u1/u2*i2/i1=k2(输入输出阻抗比等于k2)

三、变压器的分类

按用途：电力变压器：升压变压器、降压变压器、配电变压器、联络变压器等

特种变压器：整流变压器、电炉变压器、高压试验变压器、控制变压器等

按铁心结构：心式和壳式

按相数：单相，三相等

按冷却方式：空气冷却、油冷却等

四、变压器的结构

变压器主要由铁心、绕组、油箱、绝缘套管等组成。

1铁心：铁心是变压器中主要的磁路部分。

（通常由含硅量较高，厚度为0.35或0.5mm，表面涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成。铁心分为铁心柱和铁轭俩部分，铁心柱套有绕组；心式变压器的绕组环绕铁心柱,它结构简单,绕组的安装和绝缘比较容易,多用于容量较大的变压器。壳式变压器则是铁心包围着绕组，多用于小容量变压器。铁心结构的基本形式有心式和壳式两种。看图）

2.绕组：绕组是变压器的电路部分。

（它是用纸包的绝缘扁线或圆线绕成。一次，二次绕组在电路上是相互分开的，但二者在铁心上是处在同一磁路上的。）

3.其他结构部件

（以典型的油侵式电力变压器为例，其他结构部件有:油箱、储油柜、散热器、高压绝缘管套以及继电保护装置等外形。）

五、额定参数

用途：正确使用变压器的依据。（每台变压器的外壳上附有铭牌，铭牌上载有主要数据。）

1、一次绕组的额定电压U1e

（是根据变压器的绝缘强度和容许发