导图社区 变压器
变压器的思维导图，介绍了变压器的基本结构、变压器的工作原理、变压器的等效电路和相量图、标幺值、变压器参数测定、变压器运行特性、三相变压器、特殊变压器的知识。
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变压器
变压器的基本结构
主要部件
铁心
绕组
其他部件
油箱，散热器，分接开关等
变压器的工作原理
空载运行
电磁关系
→Φ1σ→e1σ u1→i0→N1i0→Φ →e1 →e2→u20
主磁通，漏磁通与电动势
e1=E1msin(ωt-90°) e2=E2msin(ωt-90°) E1=4.44fN1Φm E2=4.44fN2Φm L1σ=NΦ1σ/i0
变压器的电压比k
k=E1/E2 =(4.44fN1Φm)/(4.44fN2Φm )=N1/N2
负载运行
------------------→R1i1 u1 →i1 →N1i1 →Φ1σ →e1σ →Φ →e1 →e2 → u2 →i2 →N2i2 →Φ2σ →e2σ | ↑ -----------------→R2i2 | ----------------------------------
电压平衡方程
U1=-E1+Z1I1 U2=E2-Z2I2
磁动势平衡以及能量传递
N1i1+N2i2=N1im I1=Im+I1L (I1≈I1L=-1/k *I2)
变压器的等效电路和相量图
绕组折算
U1=-E1+Z1I1 U2'=E2'-Z2'I2' E1=E2' E1=-ZmIm I1+I2'=Im
T形等效电路
标幺值
定义
某一物理量的实际值与选定的基值之比，其中基值一般选为额定值
优点
各个参数和典型的性能数据通常在一定的范围内，因此便于比较和分析
采用标幺值表示电压和电流是，便于只管表示变压器的运行情况
对称三相电路中任一点处，相电压和线电压和标幺值恒定相等，相电流和线电流的标幺值恒定相等
用标幺值表示时，折算到高压侧或低压侧变压器的参数恒定相等
方程式的算式中某些系数可以省略，某些物理流的标幺值将具有相同的数值
缺点
各物理量的标幺值没有量纲，物理概念不太清楚，不能用量纲关系检查关系式是否正确
变压器参数测定
空载试验
空载试验的输入功率即空载损耗基本就是铁耗
PFe=P0
励磁电阻Rm=PFe/I0²=P0/I0² 励磁阻抗|Zm|=U1/I0
电压比
k=U20/U1
短路试验
短路试验的输入功率即短路损耗就是额定铜耗
PCuN=PS
短路电阻RS=R1+R2'=PS/IS² 短路阻抗|ZS|=US/IS
阻抗电压US
US*=US/U1N=|ZS|/(U1N/I1N)=|ZS|/|Z1b|=|ZS*|
变压器运行特性
电压调整率
在一次电压为额定值U1N，负载功率因数cosφ2不变的情况下，从空载到负载时二次电压U2变化的百分值
VR=(U2N-U2)/U2N*100% 或VR=(U1N-U2')/U1N*100%
变压器的损耗
P=PFe+PCu 铁耗为不变损耗，铜耗为可变损耗
效率特性
η=P2/P1*100%=βSNcosφ2/(βSNcosφ2+P0+β²PS)*100%
三相变压器
类型
心式
壳式
联结组
联结方法
名称 高压绕组 低压绕组 星形无中性线联结 Y y 星形有中性线联结 YN yn 三角形联结 D d 曲折形无中性线联结 Z z 曲折形有中性线联结 ZN zn
并联运行
理想状态
空载运行时，并联的各台变压器的二次电流为0，与变压器单独运行时一样
负载运行时，各台变压器分分担的负载和他们的容量成正比，实现负载的合理分配
各台变压器从同一相上输出的电流的相位相同，使输出的总负载电流有效值等于各台变压器输出电流有效值的算术和
并联运行条件
各台变压器的连接组相同
各台变压器的电压和电压比相等
各台变压器的短路阻抗的标幺值相同，阻抗角相等
短路阻抗对并联运行的影响
并联的各台变压器所承担的负载与其短路阻抗模成反比
短路阻抗模的标幺值小的变压器的负担重，标幺值大的变压器的负担轻
特殊变压器
自耦变压器
电压与电流的变换关系
U1aN/U2aN=(N1+N2)/N2=1+k=ka
容量关系
S2a=U2aI2a=U2aI+U2aI1a
特点及应用
输出容量比较大，相比双绕组变压器，自耦变压器成本更低，重量轻，体积小，效率高，常用于高低电压接近的场合
三绕组变压器
磁动势平衡方程
N1I1+N2I2+N3I3=N1I0
仪用互感器
电压互感器
相当于一台空载运行的降压变压器
电流互感器
相当于一台短路运行的升压变压器
