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1、河南理工职业学校电工电子与电机拖动教案：变压器的工作原理及分类、单相河南理工职业学校电工电子与电机拖动教案：变压器的工作原理及分类、单相变压器的空载运行变压器的空载运行授 课 日出 勤 人缺 勤 人课 的 类理论期数数型课题与变压器的工作原理及分类、单相变压器的空载运行变压器的工作原理及分类、单相变压器的空载运行项目通过该课程的教学，应使目 的与要 求学生掌握变压器的结构与工作原理及空载运行分析方法重 点与难 点重点：变压器的工作原理、单相变压器的空载运行难点：单相变压器的空载运行教学方法多媒体教具多 媒 体课件教学过程基本内容时间分配复习561变压器的基本结构20一、鉄芯二、绕组三、绝缘结构
2、四、油箱及其他附件62变压器的基本工作原理及分类35一、变压器的作用及分类二、变压器的基本工作原理7、1 单相变压器的空载运行30一、空载运行时的物理情况二、空载运行时的电动势平衡方程式、相量图及等效电路三、空载电流分析小结5作业P111、1、5、P141、1、2、3备注板书布置第六章第六章 变压器的基本工作原理和构造变压器的基本工作原理和构造 6-1 6-1 变压器的工作原理及分类（第八次课）变压器的工作原理及分类（第八次课）变压器的主要功能是把一种电压的电能转换为同频率的另一种电压的电能，故称变压器。实际上，它在变压的同时还能改变电流，还可改变阻抗和相数。一一变压器的工作原理变压器的主要部
3、件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组，如图 31 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）。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 N1，副绕组匝数为 N2。图 3-1理想状况如下（不计电阻、铁耗和漏磁），原绕组加电压u1，产生电流i1，建立磁通，沿铁心闭合，分别在原副绕组中感应电动势e1和e2。ddtdu2 e2 N2dtU1E1N1 kU2E2N2u1 e1 N1U1k说明只要改变原、副绕组的匝数比,就能按要求改变电压。又U1I1U2I2U2U2II22U1k说明变压器在改变电压的同时,亦能改变电流。二变压器
4、的分类按用途分：电力变压器和特种变压器按相数分：单相、三相、多相变压器按每相绕组数目分：双绕组、三绕组、自耦变压器I1 6-2 6-2变压器的基本结构（一）（一）铁心作用、材料、基本形式（心式和壳式）（二）（二）绕组作用、材料、型式高压绕组和低压绕组同心式和交叠式（三）（三）油箱及其附件油箱、储油柜、散热器、分接开关、套管、气体继电器等（四）（四）铭牌及额定值1型号2额定容量SNkVAU1N3额定电压U2NV，kVIiN4额定电流I2NA5额定频率fNHZ额定值之间的关系：SSI1NNI2NNU1NU2N单相变压器：SNSNI1NI2N3U1N3U2N三相变压器：例 2-1 7 7、1 1 单
5、相变压器的空载运行单相变压器的空载运行空载运行：原绕组加额定电压，副绕组开路的运行情况称为空载运行。图31 是变压器空载运行示意图。一空载运行时的物理情况一空载运行时的物理情况e2 u201u1i0e11e1i0r1空载电流、主磁通、漏磁通、正方向（一）感应电动势和变比根据基尔霍夫电压定律，原绕组电动势平衡方程式u1 i0r1(e1)(e1)由于1，故e1 e1，同时i0r1也很小，故可认为u1 e1。如果u1随时间按正弦规律变化，则e1亦按正弦规律变化，根据也按正弦规律变化。设msintde1 N1 N1mcost N1msin(t 90)E1msin(t 90)dt则de2 N2 E2si
6、n(t 90)dt同理由此可知e1及e2在相位上均滞后于90电角度，它们的有效值分别是EN1mE11m 4.44 fN1m22EN2mE22m 4.44 fN2m22写成相量表达式为E1 j4.44 fN1mE2 j4.44 fN2me1 N1ddt可知，主磁通由于U1 E1U20U2N E2U1EN11 k故有U20E2N2k 称为变压器的变比，通常k 1。(二)空载电流空载电流i0，又称励磁电流，包含两个分量，分别承担两项不同的任务。一个分量叫磁化电流Iu，其任务是建立幅值为m的主磁通，为无功电流分量。另一个分量叫铁耗分量IFe，其任务为补偿空载损耗（铁耗），为有功分量。空载励磁电流铁耗电
7、流与铁耗的关系为2ImIu2 IFepFepFeE1U1通常Iu IFe，U1与Im之间的相位差0接近90。IFe（三）漏电动势与漏电抗漏磁通1主要沿非铁磁性物质闭合的，磁路不会饱和，所以由漏磁通感应的漏电动势E11 Im相量关系式E1 jX1Im式中X1一次绕组的漏电抗,表征漏磁通对电路的电磁效应,为一常数。二空载运行时的电动势平衡方程式、相量图及等效电路二空载运行时的电动势平衡方程式、相量图及等效电路考虑漏电动势和电阻压降 i0r1 时，变压器空载运行时的电动势平衡方程式U1 Imr1(E1)(E1)Imr1 j ImX1(E1)Im(r1 jX1)(E1)ImZ1(E1)U20 E2式中
8、Z1 r1 jX1原绕组的漏阻抗相应的空载运行的相量图如图 3-2 所示。U1jImX1Imr1 E1ImIFeIE1m图 3-2 变压器的空载向量图前面我们用了电抗压降jX1Im表示漏磁压降（E1），从而引出漏电抗X1。如果主磁路也能如此处理，把电动势也看成一个电抗压降，从而引出励磁电抗的概念，将对变压器的分析和计算带来许多方便。但考虑其主磁路与漏磁路不同，主磁通会在、铁心中引起铁耗。故还应引入一电阻，亦即应引入一个阻抗Zm，即 E ImZm Im(rm jXm)Zm、Xm、rm的计算ZmpE1rmFe222XmZm rmImIm根据U1 E1 ImZ1 ImZm ImZ1 Im(Z1 Zm)可以画出相应的等效电路，如下图 33 所示。r1ImU1x1E1rmxm图 3-3变压器的基本方程式变压器的基本方程式