工学chap2变压器的基本作用原理与理论分析课件

[工学]chap2变压器的基本作用原理与理论分析[工学]chap2变压器的基本作用原理与理论分析[工学]chap2变压器的基本作用原理与理论分析第二章变压器的基本作用原理

与理论分析第一节变压器的类别、结构和额定值第二节变压器的发热和冷却第三节变压器的空载运行第四节变压器的负载运行第五节标幺值第六节参数的测定第七节变压器的运行性能广东工业大学电力工程系刘艺第一节、变压器的类别、结构和额定值广东工业大学电力工程系刘艺一、问题的提出部订《英语课程标准》指出，基础教育阶段英语课程的目标就是要培养学生综合语言运用能力。英语教学实践告诉我们，英语不是教会的，而是练会的！怎么练？作业当然扮演着重要的角色。作业具有反馈功能，它便于教师及时检查教学效果，调节教学实践；作业是学生巩固知识、培养能力的手段。有效的作业设计和批改能帮助打造有效课堂，提高教育教学质量，促进学生全面发展，培养适应未来需要的综合素质，保持可持续发展，为其终身学习打下基础。因而，要走出目前英语作业布置和批改的误区，要根据课程标准和教材的要求以及学生的认知水平，布置精选精练的作业，这样才既有利于知识的巩固记忆，又有利于培养能力；既不加重负担，又能激发兴趣，收到事半功倍的效果。二、目前作业布置和批改中存在的问题1、作业适切性、衔接性差，偏离学生最近发展区作业布置随意性大，没有规划，不能明确每次作业的目的；作业与作业间衔接性差，相关知识重复次数少；以题海战术来求得学生对知识的巩固，甚至布置带有惩罚性质的作业（如抄写单词、短语或课文几十遍）。这样的作业不仅空耗教师、学生的精力和时间，而且导致厌学，降低质量，有悖于学科作业的主旨。2、作业布置重笔头、轻听说，缺乏对能力的培养无论课堂作业还是课外作业，大部分英语作业都以书面作业为主，轻视对听力和口语的练习，不能兼顾听、说、读、写的均衡发展。英语学习的目的就是要培养学生听说读写各方面的技能，进而提高学生综合语言运用能力，这样的作业显然无法达到这个最终目的。3、作业布置缺乏层次性，不能因材施教在布置作业时忽视了学生的个体差异，一刀切地布置统一的作业，对无论处于哪一个层次的学生都作一样的要求。而学生在学习和掌握知识面前不可能人人等同、处于同一水平。这样，好的学生会因“吃不饱”而难以提高，差的学生则会因“吃不了”、“消化不掉”而产生畏难情绪，甚至失去学习的动力。4、作业设计形式单一，缺乏情趣很多教师把机械的抄写单词、词组或课文作为作业的主要形式。这种单纯的作业抄写，忽视了对学生获取知识的能力和运用英语的能力的培养，背离了英语学习的最终目的。学生每天机械地、被动地、重复地做这些既无情趣、又无创造性的劳动，容易感觉枯燥乏味，甚至厌恶，久而久之，就会失掉学习英语的兴趣。三、针对问题提出的对策1、掌握适切性和适量性，有的放矢作业的内容应根据课程标准、教材要求和学生的具体情况，精心设计。既要有利于知识的巩固记忆，又要有利于培养学生的能力。优化作业设计，教师要认真研究学生的作业规律，，控制作业数量，提高作业质量，解决高耗低能现象。选题要有针对性且题量适中，不可搞题海战术，更不能把布置大量作业当成学生复习和掌握知识的唯一途径。练习要有较强的针对性，如设计巩固交际语言项目的练习，要重点训练学生运用语言的得体性、规范性；设计巩固语法知识的练习，要重点训练学生掌握语法知识的准确性；设计口语练习，要重点训练学生口头表达语言的准确性、得体性。2．兼顾听说读写，注重能力培养听力和口语练习的目的是使学生的语言技能发展为语言交际的能力。因而，听说读写是英语学科必要的练习形式，作业布置不能只顾读写，忽视听说。做听力练习，要改变传统的“听录音、对答案、再读一读”的做法。听前要使学生明确目的，激发兴趣，熟悉话题，预测大意，布置任务；听的过程中要求学生听主题大意，捕捉细节信息，完成任务；要把听力和口语相结合，听录音后，要求根据笔记写出梗概，进行复述，这既可检查学生对信息的掌握情况，又能练习语音语调，评价其语言表达的准确性和流利性。对学生在语言表达过程中的失误和错误应采取宽容的态度，不要有错必纠。3．因材施教，体现层次性作业设计要尊重个体差异，面向全体学生。教师要根据个体层次和知识层次布置层次分明的同步作业。可采取分档布置法：A档作业面向全体学生（包括所有口头、听力和书面作业），每生必做，重点布置与教材有关的最基础的知识和最基本的技能训练；B档作业针对那些学有余力的学生，学生可随意选择一些力所能及的综合题，充分发挥智力和非智力因素，使优生满足求知欲，差生增强自信心；对同一作业，也要有不同的要求，如书面表达，差的学生只要求写4、5个简单句，意思基本通顺即可；中等学生要求写6―9句，意思要通顺且注意连贯，允许有少量错误；优秀的学生要求写10句以上，句式尽量不单一，用词力求准确，语言流畅，基本无语言错误。教师精心设计或选编练习，使每个学生都有收获，都能享受成功的喜悦，保证所有学生都能得到充分发展。4.作业形式多样性，利于激发兴趣英语作业要以书面作业和非书面作业（听力作业和口语作业）相结合。除了布置以巩固基础知识为目标的书面作业外，还可以组织一些趣味性和创造性相结合的活动，如讲故事、演讲、表演、英语墙报、英语角等作为非书面作业。每天课堂上五分钟的英语演讲，每个学生都会尽其所能去准备；课本剧改编与表演本身就是语言运用的过程；英语墙报上谁不希望自己的大作被人欣赏称赞！元旦或生日时，自制一张贺卡，写上英文贺词，所有学生都会做到设计新颖别致，书写工整，格式规范。类似的作业，不用老师督促检查，同学们都会自觉做到最好。5.作业突出实践性，提高学生应用英语的能力新课程倡导体验、实践、参与、合作与交流的学习方式，培养学生的创造能力和知识的运用能力。作业作为课堂教学的延伸和补充，不仅与课堂教学内容紧密相连，而且要渗透到学生的日常生活学习中。作业布置要突出英语知识在生活学习中的运用，为学生运用英语提供一个锻炼和实践的机会与舞台。6.作业批改讲究实效性大部分教师对学生的作业实行全批全改。这不仅浪费时间，还容易导致教师和学生对批改只重结果（对错），而忽略过程（错误的原因），达不到作业的巩固知识、提高技能的目的，失去了作业的应有的效果。笔者认为，作业批改应注意以下几个方面：(1)教师要认真批改,评讲作业,做到"四有四必":有发必收,有收必改,有改必评,有错必纠.学生订正后,要进行二次批阅.要指导学生自觉建立纠错本,对纠错的内容要进行阶段性跟踪检测,巩固纠错效果.作业批改要及时、认真、细致，保证质量。（2）粗批和精批相结合。一会、二会甚至有些三会的词汇、句型和交际用语构成的复习性练习可粗批，仅给以对错评价即可；三会、四会的词汇、语法或交际用语构成的各类强化、巩固性练习要精批，批阅时不仅要评出对错，而且要对错误予以更正并指出错误原因，同时教师要写好阅后记，摘录典型和普遍的错误，以便教师讲评时有的放矢，学生知晓知识上的缺陷并对症下药，确保作业的实效性。对成绩较差的学生进行必要的面批，这可以增进师生感情交流，培养学生自信心。(3)学生自改与互改相结合。学生是学习的主人，学生自改与互改相结合，可以使学生从被动的接受评价转换为评价的积极参与者。学生自改的作业，主要是题型单一，要求层次较低的单词拼写、句子填充或句子结构转换、判断正误等。批改前教师要有必要的提示；作业互改可在讨论中进行，书面表达最适宜互改。四、结束语作业的设计要求我们教师呕心沥血、殚精竭虑，用火眼金睛披沙淘金，精心筛选；作业的批改更要我们想方设法、不拘一格、因“生”制宜，以期取得举一反三的效果。我们不能点石成金，但我们可以打磨抛光。作业是教师对学生进行打磨抛光的一个重要手段，我们要自觉做到精心的设计和批改作业，努力使作业的作用由一举一得而为一举两得乃至一举多得。恰当高效的处理作业这一环节，使之成为打造高效课堂，培养学生学习能力和素质，确保教学质量的有效的重要手段。为了全面实施素质教育，贯彻落实《中共中央国务院关于推进素质教育的决定》的精神，我县根据实际，遵循以“人为本，因地制宜”的原则，从2002年秋季学期起采取“试点实验，逐步推广”的方式，在全县开展了劳动技术(以下简称“劳技”)与“绿证”教育合二为一的选修课课题实验，在课程设置与教学内容等方面进行了创新性探索与研究。经过五年的积极探索和实践，实验取得了圆满成功。一、实验的意义、背景(一)实验的意义1有利于培养学生的劳技观念，使学生树直正确的劳技态度，在实践过程中强化动手能力，增强社会责任感，培养珍惜劳动成果，热爱劳动人民的思想品质。2学生掌握两至三门农村劳动技能对其毕业后参加农村经济建设，搞活农村经济，构建和谐社会主义新农村具有积极作用。3增强学校教育理论联系实际，使传统、低效、单调的课堂教学变为开放式的综合实践课教学，让学生在实践中主动、愉快地学习，对于农村教育的改革发展具有深远的影响。(二)实验的背景1国务院《关于加快基础教育改革与发展的决定》要求我们全面提高学生素质，“使农村学校的教育结合当地发展的需要，培养能够运用科技知识，通过自己的创造性劳动富裕起来的新一代劳动者”。2现行的劳技课本内容较多，涉及范围广，加上现在农村初中的教师均为文化课教师，实践经验少，而且实践场地各校不同，有多有少，教与学大都是纸上谈兵。另外，各乡需求不同，学生的特长与兴趣也不同。3农村初中生毕业后约30％的人将直接走向社会，参加当地的经济建设，成为新的生产力，他们仅掌握一些书本知识，极不适应社会的需求。二、实验的目标1改革农村初中劳技与“绿证”教育旧的教学模式，把繁杂的教学课程和单一的必修课改革为适应当地需要，符合学校特点和学生实际的选修课与公共课(必修课)相结合的模块式课程。每学年由学校根据教学条件和师资情况，让学生选学1―2门农村实用技术，至毕业时掌握2―3门农村实用技能。2通过理论与实践相结合的实验教学，培养学生树立现代农业观念和劳动技术意识，为造就新世纪农村的高素质人才打下基础。3通过开展本项实验，推动本县实现绿色学校或花园式学校一所，建成省级示范成技校一所。三、实验学校及对象12002至2003学年，马堤中学、和平中学一、二年级学生。2从2003年秋季学期起，在全县初中一、二、三年级推广实验。四、基本做法1成立实验领导机构。县教育局分别成立以分管副局长为组长的课题实验领导小组和职教股股长为组长的课题实验小组，课题负责人具体负责指导各校开展课题实验。各实验学校也相应成立以校长为课题领导小组组长，教导主任为课胚实验小组组长的实验机构。同时，各校还成立了相应的课题实验教研组。2明确课题实验的目的，制订实验方案，确定实验内容。实验内容分公共(必修)课和选修课两大块。公共课开设生态环境保护基础知识、农业科技及农业最新动态知识等课程。选修课开设：(1)花卉与盆景；(2)水果；(3)反季节种植蔬菜；(4)红薯、木薯；(5)烹饪；(6)农副产品加工；(7)沼气；(8)百合；(9)家禽；(10)家畜；(11)水产；(12)特种养殖；(13)肥料知识；(14)农药知识；(15)菌类；(16)民族刺绣；(17)纺织等课程。3编讲义。各学校任课教师以劳技教材为蓝本，结合自己的特长、爱好、实践经验和该乡学校的实际情况，即该乡经济建设、自然资源和农村产业发展与产业结构调整的需要，以及学校场地，自编劳技(含“绿证”)课的乡土教材补充讲义，讲义的编写特别强调考虑学校实践基地。4建设实验基地。县教育局每年向实验学校提供一定的实验经费，各实验学校也想方设法筹集经费，如果树栽培园、养殖场与学校附近的村民联合开发、经营，学生在实践活动中通过自己的劳动(如出售自己的编织刺绣产品)获取实验经费。现在全县初中大都已解决了2到3个项目的基本实验设施、设备及场地问题。5加强考核评价。考核评价是“劳技、绿证课合二为一”选修课程实验管理的重要环节，是对教育效果检测的必要程序。对此我们也进行了大胆改革，将评价分为两部分：(1)对公共课我们首先看学生的上课出勤、作业及期末答卷的情况，其次看学生在日常生活中的环保意识行为，是否自觉维护校园整洁，讲究环境美，如是否乱扔垃圾，随地吐痰，是否爱护花卉树木等。公共课权重是40％(其中卷面理论知识占25％，日常行为占15％)。(2)对选修课，我们要求学生在三年内学会二、三门实用技术。通过笔试，看学生对该科的一些基本知识的掌握情况，占20分；进行实践操作，合格以上者可获40分(此项不合格不能获“绿证”)。选修课权重是60％。五、实验效果本课题的研究实验在我县实施五年来，进展顺利，取得了良好的效果：1劳技与“绿证”教育二合一选修课实验使传统、低效、单调的课堂教学变为开放式的综合实践课教学，改变了学生的学习态度，激发了学生自主学习的积极性，给了学生极大的自主时间与空间，为学生充分发挥个性特长和创造性思维提供了平台。教师在轻松愉快的氛围中引导学生动手操作，展开思维和想象，寻求操作的方案，使动手的“过程”和思维的“结果”有机结合，使他们的思路更加宽阔，对学科的兴趣更加强烈，对所学知识掌握得牢固而扎实，进而也促进了其他学科成绩的提高，对解决学困生问题是一个有意义的尝试。2劳技与“绿证”教育二合一选修课实验课题的实施，有效地促进了学生良好环境意识、行为习惯的养成。我县自开展该研究课题以来，全县中小学的校容校貌发生了根本性好转，校园干净整洁，不再有卫生死角，寄宿制学生的内务整理规范，并建设了浓郁的宿舍文化。更为可贵的是学生自觉保护环境的意识特别强烈，全县各中学学生均自发地组织了“保卫母亲河”、“义务扫街队”等小组，有效地促进了农村社区的环境卫生，改变了我县少数民族不太注重卫生的陋习，对建设和谐的社会主义新农村产生了积极影响。3劳技与“绿证”教育二合一选修课实验课题的实施，有效地推动了农村区域经济建设。我县初中毕业生约有30％毕业后直接回家参加农村经济建设，改变了以往由于在学校仅学了初步的文化知识和及少量的“书本劳技知识”，对如何发家致富在头脑中没有新理论、新思维和新信息，在技能上无一技之长、只能走父辈之路的状况。自我县开展本课题实验后，实验学校毕业生一回家很快就能找到发家致富的路子，深受家长的欢迎，因而提高了家长送子女入学的积极性，有效促进了农村“两基”达标成果的巩固提高。六、实验成果的推广价值对于经济发展较为滞后的地区，相当部分初中毕业生回家就要成为农村的新增劳动力，过去由于各种原因，这些毕业生不能及时适应当地韵“三农”需要，“干活不如老子，理财不如嫂子，致富没有路子”。推行劳技与“绿证”教育合二为一的模式，可以让无能力上高中的学生学到一技之长，从而适应构建和谐社会，建设社会主义新农村的需要。老百姓尝到了甜头，送子女人学的积极性就会提高，“普九”学额巩固也将更有保障。第二章变压器的基本作用原理

与理论分析第一节

变压器的类别、结构和额定值第二节变压器的发热和冷却第三节变压器的空载运行第四节

变压器的负载运行第五节标幺值第六节参数的测定第七节变压器的运行性能广东工业大学电力工程系刘艺第一节、变压器的类别、结构和额定值

广东工业大学电力工程系刘艺一、变压器的主要类别一种静止的电机将一种电压的电能转换为另一种电压的电能。1、按用途分类：电力变压器，电力系统传输电能；电炉变压器，专给炼钢炉供电；整流变压器，大型电解电镀、直流电力机车供电；仪用变压器、控制变压器；无线电变压器，仅传输信号。广东工业大学电力工程系刘艺电力变压器变压器的总容量大致相当于发电机容量的三倍。输电过程中，通常将电压升高，通过高压输电线传送到远方的城市，经过降压变压器降为10kv电压，再经过配电降压变压器分配给用户。输送同样的功率，电压低则电流大，一方面由于大电流在输电线路上引起损耗，另一方面大电流在线路阻抗上产生大的压降，受电端电压很低，电能传送不出去。只有高电压能将电能输送到远方。

配电变压器广东工业大学电力工程系刘艺2、按变压方式分类升压变压器——升高电压的变压器降压变压器——降低电压的变压器特殊变压器，如试验用高压变压器、电炉用变压器、电焊用变压器、晶闸管线路中的变压器、用于测量仪表的电压互感器和电流互感器等等

广东工业大学电力工程系刘艺3、按变压器线圈数目分类双绕组变压器，在铁芯中有两个绕组，一个为初级绕组，一个为次级绕组。自耦变压器，初级、次级绕组合为一个。

三绕组变压器，三个绕组连接三种不同电压的线路。多绕组变压器，如分裂变压器。广东工业大学电力工程系刘艺4、按变压器冷却方式分类油浸式变压器—铁芯和绕组都一起浸入灌满了变压器油的油箱中，可以加强绝缘和改善冷却散热条件。（绝缘、冷却）干式变压器—能满足特殊要求，如安全等。广东工业大学电力工程系刘艺5、按变压器相数分类单相变压器三相变压器广东工业大学电力工程系刘艺二、电力变压器的基本结构铁芯带有绝缘的绕组变压器油油箱绝缘套管广东工业大学电力工程系刘艺1、铁芯—变压器的磁路电力变压器的铁心是由0.35mm厚的冷轧硅钢片叠成。减少涡流损耗，提高导磁系数。铁心柱铁轭广东工业大学电力工程系刘艺铁芯的交叠装配单相变压器铁心叠法，偶数层刚好压着奇数层的接缝，从而减少了磁路的磁阻，使磁路便于流通——接缝处气隙小。可以避免涡流在钢片之间流通。广东工业大学电力工程系刘艺三相芯式变压器的铁心排列法，主要使叠缝相互交叠，从而减少磁路的磁阻。

广东工业大学电力工程系刘艺变压器铁心柱的横切面返回广东工业大学电力工程系刘艺2、绕组——变压器的电路变压器绕组一般为绝缘扁铜线或绝缘圆铜线在绕线模上绕制而成。为便于制造、在电磁力作用下受力均匀以及机械性能良好，绕组线圈作成圈形。按照绕组在铁芯中的排列方法分类，变压器可分为铁芯式和铁壳式两类。绕组基本型式：同芯式，交叠式（按高低压绕组在铁芯上的排列方式分）广东工业大学电力工程系刘艺（1）单相芯式变压器铁心及绕组绕组同芯套装在变压器铁心柱上，低压绕组在内层，高压绕组套装在低压绕组外层，以便于绝缘。（铁芯柱被绕组包围）

广东工业大学电力工程系刘艺（2）铁壳式变压器

变压器的铁芯柱在中间，铁轭在两旁环绕，且把绕组包围起来（铁芯包围绕组）结构比较坚固、制造工艺复杂，高压绕组与铁芯柱的距离较近，绝缘也比较困难。通常应用于电压很低而电流很大的特殊场合，例如，电炉用变压器。这时巨大的电流流过绕组将使绕组上受到巨大的电磁力，铁壳式结构可以加强对绕组的机械支撑，使能承受较大的电磁力。

广东工业大学电力工程系刘艺（3）绕组的基本型式同芯式—铁芯式变压器常用。高压绕组和低压绕组均做成圆筒形，然后同芯地套在铁芯柱上。（低压绕组靠近铁芯，高压绕组套在低压绕组外面）

交叠式—铁壳式变压器常用。高压绕组和低压绕组各分为若干个线饼，沿着铁芯柱的高度交错地排列着。（高低压绕组交替放置在铁芯上）返回广东工业大学电力工程系刘艺3、变压器油—冷却、绝缘电力变压器绕组与铁心装配完后用夹件紧固，形成变压器的器芯。变压器器芯装在油箱内，油箱内充满变压器油。变压器油是一种矿物油，具有很好的绝缘性能。变压器油起两个作用：（1）绝缘：绕组与绕组、绕组与铁心及油箱之间。

（2）散热：热量通过油箱壳散发，油箱有许多散热油管，以增大散热面积。采用内部油泵强迫油循环，外部用变压器风扇吹风或用自来水冲淋变压器油箱。广东工业大学电力工程系刘艺机械支撑、冷却散热

变压器运行时产生热量，使变压器油膨胀，储油柜中变压器油上升，温度低时下降。储油柜使变压器油与空气接触面较少，减缓了变压器油的氧化过程及吸收空气中的水分的速度。

保护作用当变压器出现故障时，产生的热量使变压器油汽化，气体继电器动作，发出报警信号或切断电源。如果事故严重，变压器油大量汽化，油气冲破安全气道管口的密封玻璃，冲出变压器油箱，避免油箱爆裂。返回4、油箱—

广东工业大学电力工程系刘艺5、绝缘套管

绝缘套管由中心导电杆与瓷套组成。导电杆穿过变压器油箱、在油箱内的一端与线圈的端点联接，在外面的一端与外线路联接。在瓷套和导电杆间留有一道充油层——充油套管当电压等级更高时，在瓷套内腔中常环绕着导电杆包上几层绝缘纸简，在每个绝缘纸简上贴附有一层铝箔，则沿着套管的径向距离，绝缘层和铝箔层构成串联电容器，使瓷套与导电杆间的电场分布均匀。套管外形常做成伞形，电压愈高、级数愈多。返回广东工业大学电力工程系刘艺三、变压器的额定值

1、额定容量SN——制造厂所规定的在额定条件下使用时输出能力的保证值。单位为VA或kVA。对三相变压器指三相的总容量。由于效率高，原、副方的额定容量设计成相等，与体积、用铜量有关。广东工业大学电力工程系刘艺2、额定电压——由制造厂所规定的变压器在空载时额定分接头上的电压保证值。单位为V或kV。当变压器初级侧在额定分接头处接有额定电压U1N，次级侧空载电压即为次级侧额定电压U2N。对三相变压器，铭牌上的额定电压指线电压。3、额定电流——额定容量除以各绕组的额定电压所计算出来的线电流值。单位用A或kA。

电力变压器的额定频率是50Hz

变压器的额定值广东工业大学电力工程系刘艺额定值的关系单相变压器三相变压器返回广东工业大学电力工程系刘艺第二节变压器的发热和冷却

一、变压器的发热假定：铁芯和各个绕组都是独立的发热单位。即认为铁芯的发热仅来源于铁芯损耗，各绕组的发热来源于各自的铜耗，它们相互间并没有热量交换。由于油的对流作用，油在受热后将上升、而在冷却后又将下降。油浸变压器中，沿着油箱高度，上部的温度要比下部的温度略高。广东工业大学电力工程系刘艺广东工业大学电力工程系刘艺

油浸变压器的绕组均用A级绝缘。根据我国的气候情况，国家标准规定以+40℃作为周围环境空气的最高温度，并据此规定变压器各部分的容许温升

绕组最高允许温度为105℃广东工业大学电力工程系刘艺二、变压器的冷却常用冷却介质——油（油浸式）、空气（干式）冷却方式——油浸自冷式；油浸风冷式(人工通风)；强制油循环冷却式

油箱形式平滑油箱：50kVA波形油箱管形油箱：~200kVA散热器油箱：2500~6300kVA返回广东工业大学电力工程系刘艺作业2-12-2注意星形，三角形连接广东工业大学电力工程系刘艺第三节空载运行 概念：空载指一侧绕组接到电源（初级1），另一侧绕组（次级2）开路。一、电磁物理现象二、正方向的规定三、感应电动势、变比四、励磁电流五、励磁特性的电路模型六、漏抗七、电路方程相量图、等效电路广东工业大学电力工程系刘艺一、电磁物理现象空载电流i0，i1＝i0。全部用以励磁——励磁电流im，i0＝im励磁电流产生励磁磁势imN1，建立交变磁场。广东工业大学电力工程系刘艺原边绕组电流i0为空载电流，产生空载励磁磁势F0=I0×N1,再由F0产生磁通。磁通分为两部分 主磁通Φ流径闭合铁心，磁阻小，同时匝链了原边和副边绕组,并感应出电势e1和e2。是变压器传递能量的主要媒介 原边绕组漏磁通Ф1σ，仅与原边绕组匝链，通过变压器油或空气形成闭路，磁阻大，不传递功率。

变压器铁心由高导磁材料硅钢片制成（导磁系数μr>2000)，大部分磁通都在铁芯中流动，主磁通约占总磁通的99％强，漏磁通占总磁通的1％弱。广东工业大学电力工程系刘艺（1）磁场的磁通分为主磁通和漏磁通两部分①磁路不同，因而磁阻不同。 主磁通同时交链初级、次级绕组，又称为互磁通，路径为沿铁芯而闭合的磁路，磁阻较小。 漏磁通1只交链初级绕组，称初级侧漏磁通，它所行经的路径大部分为非磁性物质，磁阻较大。②功能不同。

主磁通通过互感作用传递功率，漏磁通不传递功率。只起压降的作用。广东工业大学电力工程系刘艺（2）电磁物理现象与1都是交变磁通在绕组中感应交变电势2-7

广东工业大学电力工程系刘艺二、正方向的规定箭头方向表示正方向规定电流的正方向与该电流所产生的磁通正方向符合“右手螺旋”定则，规定磁通的正方向与其感应电势的正方向符合“右手螺旋”定则。电源侧：电流正方向与电势正方向一致。负载侧：电流正方向与电压降正方向一致。广东工业大学电力工程系刘艺方向规定：电压u1与电流i0同方向，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=－N1dФ/dt成立。（负载支路电流正方向同电压降正方向）例如：正在增加，dФ/dt为正，e1＝－N1dФ/dt＜0为负，若外电路能使e1产生电流，其电流方向必与i0正方向相反，该电流产生磁通Ф′，与Ф方向相反，起阻止Ф增加的作用，即符合楞次定律。

广东工业大学电力工程系刘艺三、感应电动势、电压变比广东工业大学电力工程系刘艺变比——初级电压与次级空载时端点电压之比。电压变比k

决定于初级、次级绕组匝数比。略去电阻压降和漏磁电势

2、电压变比广东工业大学电力工程系刘艺四、激磁（励磁）电流的三个分量忽略电阻压降和漏磁电势，则U1＝E1＝4.44fN1m。m∝U1即：当外施电压U1为定值，主磁通m也为一定值问题：一台结构已定的变压器当外施电压为已知，需要电源提供多大的励磁电流呢?励磁电流包括哪些成分呢?答：决定于变压器的铁芯材料及铁芯几何尺寸。因为铁芯材料是磁性物质，励磁电流的大小和波形将受磁路饱和、磁滞及涡流的影响。广东工业大学电力工程系刘艺(一)磁路饱和影响当Bm＜0.8T，磁路末饱和状态、磁化曲线＝f(i0)呈线性，导磁率是常数。当按正弦变化，i0亦按正弦变化。广东工业大学电力工程系刘艺磁路饱和影响（续）如Bm＞0.8T，磁路开始饱和，＝f(i0)呈非线性，随i增大导磁率逐渐变小。磁通为正弦波，i0为尖顶波，尖顶的大小取决于饱和程度。对尖顶波进行波形分析，除基波分量外，包含有各奇次谐波。其中以3次谐波幅值最大。用等效正弦波电流替代实际尖顶波电流。等效原则：令等效正弦波与尖顶波有相同的有效值，与尖顶波的基波分量有相同频率且同相位。广东工业大学电力工程系刘艺磁路饱和影响此时未考虑铁芯损耗，励磁电流仅含磁化电流分量I，I与m同相位。I滞后于-E190，I具有无功电流性质，它是励磁电流的主要成分。广东工业大学电力工程系刘艺(二)磁滞现象的影响励磁电流是不对称尖顶波，把它分解成两个分量。（1）对称的尖顶波，它是磁路饱和所引起的，即磁化电流分量I。（2）近似正弦波，电流分量Ih，频率为基波频率，磁滞电流分量，Ih与-E1同相位，是有功分量电流。广东工业大学电力工程系刘艺磁滞现象的影响广东工业大学电力工程系刘艺(三)涡流对励磁电流的影响交变磁通不仅在绕组中感应电势，也在铁芯中感应电势，从而在铁芯中产生涡流及涡流损耗。涡流电流分量Ie由涡流引起的，与涡流损耗对应，Ie与-E1同相位。由于磁路饱和、磁滞和涡流三者同时存在，励磁电流实际包含I、Ih和Ie三个分量；又由于Ih和Ie同相位，合并称为铁耗电流分量，用IFe表示。广东工业大学电力工程系刘艺空载时励磁电流Iu——磁化电流，无功性质，为励磁电流的主要分量。IFe——铁耗电流，有功性质，产生磁滞（Ih）和涡流损耗（Ie）广东工业大学电力工程系刘艺五、励磁特性的电路模型Xm是主磁通Φ引起的电抗，为励磁电抗。广东工业大学电力工程系刘艺六、漏抗描述漏磁电势的电路参数。由于漏磁通所经路径主要为非磁性物质（空气），磁阻为常数。即漏磁通与产生该漏磁通的电流成正比且同相位，漏电感亦为常数。广东工业大学电力工程系刘艺七、空载电路方程、等效电路、相量图

1、电路方程广东工业大学电力工程系刘艺2、等效电路rm+jXm上的压降表示主磁通对变压器的作用（随外施电压的增加而减小——由于饱和影响）X1表示漏磁通对电路的影响，近似为常数广东工业大学电力工程系刘艺3、相量图U2（参考方向）、E2E1与U2方向一致Φm超前E190度Im超前Φm

一个角度U1广东工业大学电力工程系刘艺作业2-32-4重点理解各参数的物理意义及相互间关系返回广东工业大学电力工程系刘艺第四节 变压器负载运行概念：是指一侧绕组接电源，另一侧绕组接负载运行。一、负载时的电磁物理过程二、基本方程式三、归算四、归算后的分析返回广东工业大学电力工程系刘艺一、负载时的电磁物理现象变压器的初级、次级绕组没有电的联系，功率传递依靠互感。在功率传递过程中应满足能量守恒，在电路上需满足电压平衡、磁路上需满足磁势平衡。N1N2Nextm广东工业大学电力工程系刘艺（1）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全部磁势应等于产生磁通所需的励磁磁势。广东工业大学电力工程系刘艺（2）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I1应包含有二个分量。其中Im用以励磁主磁通。I1L所产生负载分量磁势，用以抵消次级磁势对主磁路的影响。励磁电流的值决定于主磁通m，即决定于E1。u1≈E1=4.44fN1Φm广东工业大学电力工程系刘艺（3）电磁现象返回广东工业大学电力工程系刘艺二、基本方程式返回广东工业大学电力工程系刘艺三、归算(折算）绕组归算—用一假想的绕组替代其中一个绕组使之成为k＝1的变压器。归算量在原符号加上标号区别，归算后的值称为归算值或折算值。原则：归算不改变实际变压器内部的电磁平衡关系。广东工业大学电力工程系刘艺归算方法一次级侧归算到初级侧保持初级绕组匝数N1不变．设想有一个匝数为N2=N1的次级绕组，用它来取代原有匝数为N2的次级绕组。满足变比：k＝N1/N2＝1。广东工业大学电力工程系刘艺归算方法二初级侧归算到次级侧保持次级绕组匝数N2不变，设想有一个匝数为N1＝N2的初级绕组，用它来取代初级有匝数为N1的初级绕组。k＝N1/N2＝1广东工业大学电力工程系刘艺（1）次级电流的归算值物理意义：当用N2＝N1替代了N2，其匝数增加了k倍。为保持磁势不变。次级电流归算值减小到原来的1／k倍。条件：归算前后磁动势应保持不变广东工业大学电力工程系刘艺（2）次级电势的归算值条件：归算前后次级边电磁功率应不变

E2I2＝E2I2 物理意义：当用N2替代了N2，其匝数增加到k倍。而主磁通m及频率f均保持不变，归算后的次级电势应增加k倍。广东工业大学电力工程系刘艺（3）电阻的归算值条件：归算前后铜耗应保持不变物理意义：当用N2替代N2后，匝数增加到k倍，次级绕组长度增加到k倍；次级电流减到为原来的l/k倍，归算后的次级绕组截面积应减到原来的l／k倍，故归算后的次级电阻应增加到原来的k2倍。（绕组本身没有变化）广东工业大学电力工程系刘艺（4）漏抗的归算值条件：归算前后次级漏磁无功损耗应保持不变物理意义：绕组的电抗和绕组的匝数平方成正比。由于归算后次级匝数增加了k倍，故漏抗应增加到k2倍。返回广东工业大学电力工程系刘艺四、归算后的基本方程、等效电路、相量图广东工业大学电力工程系刘艺归算后的T形等效电路广东工业大学电力工程系刘艺相量图注意：相量图的作法必须与方程式的写法一致，而方程式的写法又必须与所规定的正方向一致。变压器的相量图包括三个部分：①次级侧电压相量图；②电流相量图或磁势平衡相量图；③初级侧电压相量图。广东工业大学电力工程系刘艺相量图——作图步骤首先选定一个参考相量、且只能有一个参考相量。常以U2为参考相量，根据给定的负载画出负载电流相量I2。根据次级侧电压平衡式E2＝U2+I2Z2可画出相量E2，由于E1＝E2，因此也可画出相量E1。主磁通m应超前E190，激磁电流又超前m一铁耗角。由磁势平衡式I1=Im+(-I2)求得I1。由初级侧电压平衡式U1=-E2+I1Z1求得U1。广东工业大学电力工程系刘艺变压器的实用相量图广东工业大学电力工程系刘艺五、近似等效电路和简化等效电路

1、近似等效电路把励磁支路移至端点处。计算时引起的误差不大：变压器的激磁电流(即空载电流)为额定电流的3％-8％，（大型变压器不到1％）。广东工业大学电力工程系刘艺2、简化等效电路略去励磁电流（支路）常用于定性分析注意简化的近似假设返回广东工业大学电力工程系刘艺第五节标么值一、标么值的表示方法对各个物理量选一个固定的数值作为基值，取实际值与基值之比称为该物理量的标么值。标么值用下标“*”二、基值（采用下标“b”）电压基值——额定电压 U1b=U1N,U2b=U2N电流基值——额定电流I1b=I1N,I2b=I2N功率基值——额定容量Sb＝SN阻抗基值——额定电压与额定电流之比。初级、次级侧各物理量应采用不同基值标幺值=实际值/基值

广东工业大学电力工程系刘艺三、标么值的优点1．计算方便，容易判断计算错误因为取额定值作为基值，当实际电压为额定电压和实际电流为额定电流时，用标么值计算就作为1。2．采用标么值计算同时也起到了归算作用（即原、副方不需再折算）这是由于初级、次级侧分别采用了不同基值，且已包含有变比关系。3．采用标么值更能说明问题返回广东工业大学电力工程系刘艺第六节参数测定方法空载试验 测定励磁电阻rm和励磁电抗xm、Zm、铁损耗pFe短路试验 测定短路参数rk和xk、Zk、绕组铜损耗pcu广东工业大学电力工程系刘艺一、空载试验试验可在高压侧测量也可在低压侧测量，视实际测量方便而定。（但为测量安全，通常在低压侧加电压，将高压侧开路）如令高压侧开路，在低压侧进行测量，测得的数据是低压侧的值，计算的励磁阻抗也是归算至低压侧的值。

广东工业大学电力工程系刘艺1、空载特性曲线I0=f(U1)

通过调压器给变压器供电，调压器输出电压U10,从1.2UN到0.3UN取8--9点，每点均测出P0，I0，U20空载试验时电压较高，电流较小，故电流要精确测量，电流表及功率表电流接线端中流过的电流为实际空载电流。广东工业大学电力工程系刘艺2、空载试验参数计算励磁参数值随饱和而变化。为反映变压器运行时的磁路饱和情况，空载试验时应调整外施电压等于额定电压令U0为外施每相电压，I0为每相电流，P0为每相输入功率即等于每相的空载损耗p0(约等于铁耗，即不变损耗）。（下式中均为相值，但测量给出的值为线值）广东工业大学电力工程系刘艺二、短路试验短路试验应降低电压进行。控制短路电流不超过额定值。（控制短路电流IK=IN，此时Uk约为5%UN）短路试验可以在高压侧测量而把低压侧短路，也可在低压侧测量而把高压侧短路。二者测得的数值不同，用标么值计算则相同。广东工业大学电力工程系刘艺1、短路特性曲线Ik=f(uk),Pk=f(uk),试验开始时应注意调压器输出应调到零，然后从0开始，慢慢调节，并监视电流表，使短路电流Ik≈1.2IN时停止升压，防止过大电流产生，对变压器不利。记录数据Uk，Ik，从1.2IN到0.5IN测5～6点。由于外施电压Uk低，励磁电流很小（可忽略），铁心中Ф低，故Pk中所含铁耗较小，可忽略铁耗，故Pk中只含铜耗（与电流有关，又称为可变损耗。）（简化等效电路）广东工业大学电力工程系刘艺2、短路试验参数计算Uk表示每相电压，Ik表示每相电流，Pk表示每相输入功率即等于每相短路损耗pk电阻随温度而变化，如短路试验时的室温为(℃)，按标准规定应换算到标准温度75℃时的值。（式2-48）广东工业大学电力工程系刘艺3、短路电压短路试验时，使短路电流恰为额定电流的外施电压uk，称为短路电压U

kN。以额定电压百分数表示，称为短路电压百分数。短路电压百分数去掉100％符号，就是短路电压标么值。（uk不能太小，也不能太大。uk太大时，变压器空载时电压高，负载时电压压降较多。uk太小时，变压器接额定电压短路时电流太大。）广东工业大学电力工程系刘艺3、短路电压的有功与无功分量

广东工业大学电力工程系刘艺例2-1，2-22-1一台单相变压器，额定容量为600kVA，额定电压为35/6.3kV，试验数据如下：求近似等效电路参数试验类型电压（V）电流（A）功率（W）备注短路空载22753500017.140.94395003300高压侧测高压侧测广东工业大学电力工程系刘艺作业习题：2-8思考题：9，10，14返回广东工业大学电力工程系刘艺第八节变压器的运行性能一、电压变化率（外特性的一种表示方式）1、电压变化程度——由于变压器内部存在着电阻和漏抗，负载时产生电阻压降和漏抗压降，导致次级侧电压随负载电流变化而变化。设外施电压为额定电压，取空载与额定负载两种情况下的次级侧电压的算术差与空载电压之比定义为电压变化率(又称电压调整率)广东工业大学电力工程系刘艺2、电压变化率U%的分析用副边量表示用原边量表示广东工业大学电力工程系刘艺3、简化计算（用简化等效电路）

前提条件：电流为额定电流，即I2N*=1广东工业大学电力工程系刘艺4、电压变化率与负载大小额定负载时（感性负载）：

一般负载时

定义负载率广东工业大学电力工程系刘艺5、电压变化率与负载性质U与负载电流的功率因数有关广东工业大学电力工程系刘艺电阻性负载时功率因数等于1，即2＝O，cos2=1，sin2＝O，U％=ua*。电压降落不大。电阻电感性负载时功率因数为滞后，2取正值，随着2增大，ua*cos2减小，ur*sin2增大，U随之增大。但不是直线关系。U％有一最大值，用d(U％)／d