变压器

电机学变压器思维导图，包括介绍了变压器的结构、变压器的额定值、变压器的空载运行、变压器的负载运行、变压器的基本理论、三相变压器、变压器的运行、其他变压器这些方面的知识点。

变压器

• 变压器的结构
  • 绕组
    • 同心式
      • 优点：制造方便
    • 交叠式
      • 优点：漏抗小，机械强度高
  • 铁芯
    • 心式
      • 优点：制造简单，装配和绝缘容易
    • 壳式
      • 机械强度高，但制造复杂
  • 油箱及变压器油
  • 绝缘管套
• 变压器的额定值
  • 额定电压U1N,U2N（线电压）
  • 额定容量SN
  • 额定电流I1N、I2N（线电流）
  • 额定频率fN=50HZ
  • 单相变压器I1N=SN/U1N
  • 三相变压器I1N=SN/(√3*U1N)
• 变压器的空载运行
  • I1=I0，I2=0
  • 磁通和电势、电压的相互关系 E1=-j4.44fN1Φm
  • 变压器的变比k
    • e1/e2=N1/N2=k（相电压之比）
  • 等效电路和相量图
• 变压器的负载运行
  • 磁势平衡方程 I1*N1+I2*N2=Im*N1 I1/I2=1/k
  • 电势平衡方程
• 变压器的基本理论
  • 变压器的归算法
    • E2'=E2*k
    • I2'=I2*(1/k)
    • R2'=R2*k^2（负载阻抗也要折算）
  • 等效电路
    • T型等效电路图
    • 简化等效电路
  • 相量图
    • 主磁通Φ在水平方向
    • E1=E2'落后于主磁通90°
    • I2'由E2'和Z2'+ZL'决定
    • 确定U2'做出I1相量和U1相量
  • 参数测定
    • 空载试验
      • zm=U1N/I0
      • Rm=p0/I0^2
      • Xm^2=zm^2-Rm^2
      • k=U1/U20
    • 损耗
      • 铁耗（不变损耗）正比于Bm^2即U1^2
      • 铜耗（可变损耗）正比于I^2
    • 短路试验
      • zk=Uk/IK
      • pk=IK^2*Rk
      • XK^2=ZK^2-RK^2
• 三相变压器
  • 铁芯结构
    • 组式（三相对称）
    • 芯式（三相不对称）中间B相磁路短，磁阻小，故电流小，可忽略
  • 同名端
    • 跟绕向有关，可判断原端和副端的电动势方向
  • 连接方法
  • 联结组
    • Yy0
    • Yd11
    • 联结组号
      • • 0-11十二个数，表示高低绕组线电动势之间的关系(时钟表示法）
  • 励磁电流、主磁通和感应电动势
    • 结论：在三相变压器中，只要一次或二次绕组中有一侧接成三角形，就可以保证相电动势接近正弦波.
  • 标幺值
    • 实际值与基值的比值（通常选用额定值作为基值）
    • 特点：1．在三相系统中，相、线标么值相等； 2．单、三相功率计算公式相同； 3．归算前后的值相等； 4．额定电压、电流和容量的标么值为1; 5．变压器基本方程组的表达形式不变； 6．不论变压器或电机容量的大小，用标么值表示时，各个参数和典型的性能数据通常都在一定的范围以内。
• 变压器的运行
  • 电压变化率
    • 在一次绕组端电压保持为额定负载功率，负载功率因数为常值时，空载与负载二次绕组相电压的代数差U20—U2与二次绕组额定相电压U2n比值称为变压器的电压变化率
    • 感性阻性负载电压变化率为正；容性负载电压变化率正负零
  • 效率
    • 输出有功/输入有功
    • 最大效率：可变铜损=不变铁耗；
  • 并联运行条件
    • 联结组号相同（一定满足）
    • 变比相同 允许变比差不超过0.5%
    • 短路阻抗标幺值相等，阻抗角要相同 负载分配与短路阻抗标幺值成反比
• 其他变压器
  • 自耦变压器
    • 结构和变比
    • 基本电磁关系
      • 电压关系
      • 电流关系
      • 功率关系
    • 优缺点
      • • 自耦变压器体积小，质量轻，价格低，便于运输和安装。同时，铜线和硅钢片的减少，铜耗和铁耗也相应减少，效率提高；
        • 将自耦变压器低压侧短路，从高压侧看，其短路阻抗与普通双绕组变压器相同，但由于自耦变压器的电压基值较高，故短路阻抗的标么值比普通双绕组变压器小，短路电流较大。
        • 由于自耦变压器的高低压绕组之间具有直接的电联系，所以一方面要求低压绕组具有与高压绕组相同的绝缘水平，另一方面也使过电压保护变得比较复杂。
  • 三绕组变压器
    • 结构特点
      • 降压：高压 中压 低压 铁芯
      • 升压：高压 低压 中压 铁芯
    • 容量分配：三个绕组的额定容量可同可不同，三绕组变压器的额定容量是三绕组中最大的那个绕组的额定容量
    • 基本方程式
      • 变比
      • 电流
      • 电压
    • 等效电路
    • 参数测定：三次短路实验
  • 互感器
    • 电压互感器
      • 二次绕组不允许短路，互感器的铁芯和二次绕组的一端必须接地
    • 电流互感器
      • 二次绕组必须可靠接地；二次绕组绝不允许开路