变压器特性介绍.doc

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： 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化的电压加到原线圈在磁芯上产生变化的磁场，从而激发其他线圈产生变化的电动势。原线圈、副线圈的电压 VS, VP 和两者的绕线的匝数 Ns, Np之间有正比的关系； 至于变压器两方之间的电流或电压比例，则取决于两方电路线圈的圈数。圈数较多的一方电压较高但电流较小，反之亦然。 如果撇除泄漏等因素，变压器两方的电压比例相等于两方的线圈圈数比例，亦即电压与圈数成正比。以算式表示如下：另外，主副线圈中的电流按照线圈圈数成反比，如下式：IsNs = IpNp 在以上两个算式中：Vp是输入方的电压(Primary Voltage)； Vs是输出方的电压(Secondary Voltage)； Np是输入方的线圈圈数(Numbers of turns in the Primary Winding)； Ns则是输出方的线圈圈数(Numbers of turns in the Secondary Winding)。 因此可以减小或者增加原线圈和副线圈的匝数比，从而升高或者降低电压，变压器的这个性质使它成为转换电压的重要设备。 另外，撇除泄漏的因素，变压器某一方 (线圈) 的电压可以从以下算式求得：E = 4.44 * N * (B * A) * f 在算式中：E是流经该线圈的电压的方根均值； f是电流的频率 (单位为赫兹)； N是线圈的圈数； A是线圈内空间 (铁芯) 的切面面积(单位为米2)； B是通过线圈内空间 (铁芯) 的磁力(单位为韦伯/米2)。 常数值 4.44 是为了使算式结果对应于计算出来的单位而设。 根据能量守恒定律，变压器输出的功率不能超越输入它的功率。1.4.3 运行特性：主要有外特性和效率特性。外特性反映变压器副边端电压随负载电流而变动的规律，可以确定变压器的额定电压调整率。效率特性表示变压器效率随负载而变化的关系，可以确定变压器的额定效率。 外特性：当变压器一次侧加额定频率额定电压，且负载功率因数cos一定时，二次侧端电压U2随负载电流I的变化关系，即U2=f（I2）曲线，称为变压器的外特性。纯电阻负载时，端电压下垂较小；纯电感负载时，端电压下垂较大；纯电容负载时，端电压却可能上翘。如下图： 电压调整率：变压器一次侧接额定电压，二次侧开路时的端电压就是二次侧的额定电压。当二次侧接入负载后，即使保持一次侧电压不变，二次侧电压也不再是额定值，而将随着负载电流和负载功率因数的改变而波动。二次侧端电压随负载变动的程度用电压调整率表示; 它是变压器空载时和负载时的端电压之差对二次侧额定电压的标么值，也等于二次侧额定电压与负载时端电压之差对二次侧额定电压的标么值。如将二次侧折算到一次侧，电压调整率又等于一次侧的额定电压（二次侧的额定电压折算到一次侧与一次侧额定电压大小相等）与负载时折算到一次侧的端电压之差对一次侧额定电压的标么值。以公式表示如下： u=100=100 效率：变压器输出有功功率与输入有功功率之比称为变压器的效率，用百分数表示。因为输入功率包括输出功率、铁损、铜损，所以效率又等于输出功率比上输出功率与铁损和铜损之和的百分数，又等于二次侧端电压与负载电流、负载功率因数的乘积，比上二次侧端电压、负载电流、功率因数之乘积与铁损、铜损之和的百分数。以公式表示如下： 100