第2章 变压器1

1、2.3变压器的负载运行 原边绕组接电源，副边绕组接负载，二次绕组中有电流通过， 称为变压器的负载运行。如图2-8 ZL 称为负载模拟阻抗。图中规 定了各物理量的正方向:1 （3）磁通 与感应电势e1 ，e2之间也满足右手螺旋关系；即e 与 i 方向一致 规定原则为： （1） i1 正方向与电源电压u1正方向一致； u2 正方向与i2流入负载负载的正方向一致 （2）磁通与电流的之间满足右手螺旋定则。 2 关于电机学中各电磁量正方向的讨论：关于电机学中各电磁量正方向的讨论： 所谓规定正方向，就是用一箭头表示该电磁量为正时的方 向。 这些箭头并不表示某一瞬间各物埋量的实际方向，它们只 起指路牌的作用

2、。 若某一物理量与规定正方向一致，则为正，反之，则为负。 换言之，若所求出之值为正，则说明所求瞬间的实际方向与规 定正方向一致；反之，若求出之值为负，则所求瞬间的实际方 向与规定正方向相反。 正方向可以任意规定，但由于电磁规律是一定的，因此不 同的规定正方向，列出的方程式其正负号不相同。 所以每当我们在列方程式、画相量图之前必须首先规定正 方向。 选取正方向有一定的习惯，称为惯例，我国常用的变压器 的惯例如图所示： 3 变压器各电磁量的规定正方向变压器各电磁量的规定正方向 U1从（首端）A到X的电压降方 向。 I1 由A流入原绕组的方向。 这种规定称为“电动机惯例”。 （两者相乘为正，吸收电网

3、电功率） 原边正向电流按右手螺旋产 生正向磁通的方向。(注意线圈的 绕向) E1 习惯上取与电流I1 正方向一 致（电势升） L Z A Xa x 图2-1 变压器各物理量规定正方向 1 U 2 U 2 I 1 I 1 E 2 E 根据根据楞次定律 ： dt d Ne 11 原边： 4 副边： I2 与E2规定正方向 一致，即由a流入副绕 组的方向。 U2 从x到 a的电压 降方向。 这种规定称为“发电机 惯例”。 （两者相乘为正，输出 电功率到负载） L Z A Xa x 图2-1 变压器各物理量规定正方向 1 U 2 U 2 I 1 I 1 E 2 E 5 方向规定：电压u1与电流i0同方

4、向，磁通正方向与电流 正方向符合右手螺旋定则，e的正方向与电流同方向。 这样 e1=N1d/dt 成立。 例如正在增加，d/dt为正，e1 N1d/dt0为负 ，e1产生电流，该电流方向必与i0正方向相反，该电流 产生磁通，与方向相反，起阻止增加的作用，即 符合楞次定律。 6 带负载运行情况带负载运行情况 一次侧接交流电源，一次侧接交流电源， 二次侧二次侧。 1 u d d 11 t Ne 1 d d 1 11 t i Le t Ne d d 22 i1 ( i1N1) i2 ( i2N2) 2 有载时，铁心有载时，铁心 中主磁通中主磁通 是是由由 一次、二次绕一次、二次绕 组磁通势共同组磁通

5、势共同 产生的合成磁产生的合成磁 通。通。 d d 2 t i Le 22 7 负载时，次级电流的影响 次级电流的存在、建立起次级磁势，它也 作用在铁芯磁路上。改变了原有的磁势平 衡状态，迫使主磁通变化，导致电势也随 之改变。电势的改变又破坏已建立的电压 平衡，迫使原电流随之改变，直到电路和 磁路又达到新的平衡为止。 （磁势平衡式） 负载时作用在主磁路上的合成磁势应等于负载时作用在主磁路上的合成磁势应等于 产生（空载时）主磁通所需的激磁磁势产生（空载时）主磁通所需的激磁磁势。 12211 NININI m 8 初级、次级电流间的约束关系 表明当有负载电流时。初级电流表明当有负载电流时。初级电流

6、I I1 1应包应包 含有二个分量。其中含有二个分量。其中ImIm用以激励主磁通用以激励主磁通 。I I1L 1L所产生负载分量磁势 所产生负载分量磁势I I1L 1LN N1 1， ，用以抵用以抵 消次级磁势消次级磁势I I2 2N N2 2对主磁路的影响。对主磁路的影响。 激磁电流的值决定于主磁通m，即决 定于E1。 . 1 . 1 2 . 2 . 1Lmm II N N III 0 2211 NINI L u1E1=4.44fN1m 9 电机内磁场由定、转子电流共同产生 22111 NiNiNiF mm （与空载比较） Lm iii 11 0 2211 1 2 2 1 2211 iNiN

7、 N N i i iNiN L L L 此为磁势平衡方程式。 由于 2211 1 2 2 1 2 1 2 1 ieei e e i i e e N N L L m iNiNiN 12211 10 u1E1=4.44fN1m 用复数表示： mINININ 122 1 1 说明：负载时用以建立主磁通的磁势是一次和二次绕组的合成磁动势。 三， 漏磁通和漏磁电抗 1, 2 ，同理1 ,2 由于分别是交变电流i1 , i2 产生的，所以 也会分别在 一，二次绕组中产生感应电势： 11 dt di L dt d Ne dt di L dt d Ne 2 2 2 22 1 1 1 11 L1、 L2一二次绕

8、组的漏电感。 2 2 221 2 11 NLNL 12 由于1 ,2经过空气等非磁性材料形成闭合回路，所以1、 2 为常数。 用复数表示： 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 IjXILjE IjXILjE X1、 X2 一二次绕组漏电抗（表征漏磁效应的两个参数，为常值） 图2-9 变压器中漏磁场的分布 13 单相变压器的负载运行小结 电路、磁路的工作情况： 1 I 2 I 1 F 2 F m F 1 E 2 E 原边的电势平衡 副边的电势平衡 忽略了漏阻抗压降， 主磁通 不变。从空载到负载，初级绕组电 流 增加一个分量 以平衡次级绕组的作用： 11 EU m L I1 1 I N N 0 1 2 21 2211 II