【正文】 （ 5一 4）｝ ? 第 五 章 變 壓 器 52變壓器的空載運(yùn)行 ? 空載電流 i。 第 五 章 變 壓 器 52變壓器的空載運(yùn)行 ? 二、電動(dòng)勢(shì)及空載電流的分析 ? ? 實(shí)際變壓器的繞組電阻、漏磁通和鐵心損耗都是很小的，為了簡(jiǎn)化分析問(wèn)題，先忽略這些次要因素，即認(rèn)為空載時(shí)一次繞組為理想純感性繞組。0r1 （ 5一 2) ? 217。 第 五 章 變 壓 器 52變壓器的空載運(yùn)行 ? 二次繞組的空載端電壓 u2o由電動(dòng)勢(shì) e2產(chǎn)生，采用發(fā)電機(jī)慣例確定的正方向如圖 53所示（有負(fù)載時(shí)，從負(fù)載上看 i2與 u2的正方向一致），可列出空載二次邊電壓平衡式 ? u20＝ e2 （ 5一 lb) ? 若電壓、電動(dòng)勢(shì)及電流均為正弦交變量，則可列出用相量表示的空載一二次邊電壓平衡式 ? 217。另外，如果忽略鐵心部分的磁阻，則 Φ σ1的磁路的磁阻是不變的。主磁通在兩個(gè)繞組中分別感應(yīng)出主電動(dòng)勢(shì) e1,和 N1,和 N2不等，主感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e1,和 e2就不等，那么 u1和 u20也不等，這就達(dá)到變壓的目的。 52單相變壓器的空載運(yùn)行 變壓器的空載運(yùn)行是指一次繞組接于電源，而二次繞組開路時(shí)的狀態(tài)。 ? 鐵心式變壓器的繞組繞在兩個(gè)鐵心柱上（繞組包圍鐵心），故稱鐵心式。 繞在變壓器鐵心上的線圈，稱為變壓器的繞組，接在交流電源的繞組稱為一次繞組（過(guò)去稱原邊繞組或初級(jí)繞組），接有負(fù)載的繞組稱為二次繞組（過(guò)去稱為副邊繞組或次級(jí)繞組）。通常鐵心用硅鋼片疊裝而成，硅鋼片厚度一般為0． 35 mm0. 5 mm，鋼片表面有氧化膜或絕緣漆作為片間絕緣以減少渦流。 ? 按相數(shù)分： ? 有單相和三相。 現(xiàn)代多數(shù)飛機(jī)采用了交流供電，主電網(wǎng)為 208 V/115 V、 400 ，飛機(jī)電網(wǎng)中要求的電源電壓也各不相同，如陀螺儀及機(jī)上照明為 36 V,通訊、雷達(dá)、控制保護(hù)等設(shè)備所用的電壓種類則更多了，此外還需要用變壓整流器獲得各種電壓的直流電等，這些都要依靠變壓器來(lái)完成 第 五 章 變 壓 器 51概述 ? 變壓器的種類很多，可按用途、結(jié)構(gòu)、冷卻方式和相數(shù)來(lái)分類。而用戶為了安全采用低壓電。為此必須用輸電變壓器將發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓升高到輸電電壓（例如可高達(dá)500 kV）。它把一種電壓和電流的交流電能轉(zhuǎn)換成頻率相同的另一種電壓和電流的交流電能。 在電力系統(tǒng)中，變壓器是一種重要的電氣設(shè)備。 ? 第 五 章 變 壓 器 51概述 ? 建筑用電的來(lái)源主要有兩個(gè)，一種是通過(guò)國(guó)家電力系統(tǒng)，示意圖如圖51所示；另一種是自備發(fā)電機(jī)。將 1kV以下稱作低壓。 ? 以用途分： 有電源變壓器、調(diào)壓變壓器、脈沖變壓器，還有參數(shù)變壓器及其它特殊變壓器。本章重點(diǎn)對(duì)單相變壓器予以介紹。航空上常用 0. 2 mm或 0. 08 mm的冷鋼片。 ? 2 ? 一般情況下，變壓器一、二次繞組圈數(shù)不等，電壓不同。鐵心式變壓器的低壓繞組在內(nèi)（其電壓較低，容易與鐵心絕緣）高壓繞組在外，見(jiàn)圖 5一 1(a)。 一、空載運(yùn)行的電壓平衡式 圖 5一 3是鐵心式雙繞組（一、二次繞組匝數(shù)分別為 N1和N2）變壓器的空載運(yùn)行示意圖。另外，由于主電動(dòng)勢(shì) e1和 e2由同一交變磁通 Φ(其頻率由電源決定）感應(yīng)出來(lái)的，因此 e1,e2 ,u1和 u20的頻率均與 Φ的頻率相同。 ? 圖 5一 3所示各交變的物理量的正方向是根據(jù)電工慣例確定的。1= 200。20=200。設(shè)外加電源電壓按余弦規(guī)律變化，其瞬時(shí)值為 ? u1= 2U1cosωt （ 5一 3) ? 式中： U1為電源電壓有效值， ω = 2πf1為電源的角頻率 ,f1為電源的頻率。激勵(lì)建立主磁通 Φ，且兩者同相位，故主磁通按正弦規(guī)律變化，其瞬時(shí)值為 ? Φ＝ Φ m sin ω t (5一 5) ? 式中， Φ m為主磁通的幅值。另一方面，在 U1一定時(shí)，若 f1或 N1，變化，則主磁通也將與其成反比變化． (2)由式 (5一 6)可知 200。圖中把主磁通 Φ m相量作基準(zhǔn)畫在水平向右時(shí)， 200。1 ，相差 1800，即垂直向上。 第 五 章 變 壓 器 52變壓器的空載運(yùn)行 ? ? 根據(jù)電磁感應(yīng)定律由漏磁通產(chǎn)生的一次邊漏電動(dòng)勢(shì)為 ? e1＝一 Ld i0 /dt= –L1(2)1/2 ω cos ω t＝ (2)1/2E2sin (ω t一900） ? 因?yàn)?φ σ1=L1i0，如果忽略鐵心部分的磁阻，則 φ σ1磁路的磁阻是不變的，即一次繞組的漏電感 L1是常數(shù)，因此漏電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為 ? 即 e σ1也作正弦變化，但其相位滯后 204。0x1 (5一 10) ? 則， 200。在磁路中必然產(chǎn)生正弦主磁通‘。從圖中曲線可看出，當(dāng) Φ為時(shí)間的正弦函數(shù)變化時(shí)， Φ也為時(shí)間的正弦函數(shù)，并與 Φ同相位 效果演示 第 五 章 變 壓 器 52變壓器的空載運(yùn)行 ? ５ b ? （２）磁路飽和，當(dāng)不考慮鐵損時(shí)：當(dāng)磁路飽和并不考慮鐵損影響時(shí)，磁路磁化曲線呈非線性，即主磁通 Φ與空載電流 i0不呈直線關(guān)系， 如圖 5一 5(b)的左圖所示。oμ +204。０ ≈ 204。σ１＋ 204。０ r1 ? ＝－ 200。０ Z1 ? 式中， Zi = ri +Jxi為一次繞組的漏阻抗。 第 五 章 變 壓 器 52變壓器的空載運(yùn)行 ? ７ 再根據(jù)式 (5一 11)可將勵(lì)磁回路的等效電 用一個(gè)等效的并聯(lián)電路表示，見(jiàn)圖 5一7(a)。900 ，相當(dāng)于通過(guò)一個(gè)純電導(dǎo)（勵(lì)磁電導(dǎo)）Gm的電流，用于抵消鐵心磁滯和渦流造成的鐵損． 總電流 I０是兩者的相量和，即 204。其中 I20表示鐵損耗．由于變壓器中實(shí)際上不存在rm這個(gè)電阻，而是 ? 人為地把它看作與鐵損耗等值的量，所以稱它為勵(lì)磁（等效）電阻。 ? 利用圖 5一 7(b)，可以知道 ? － 200。１ ＋ 204。畫圖步驟 ? 如下，見(jiàn)圖 5一 9。0 μ 900； (4)作電流相量 204。1和 200。 (7)作電阻壓降相量 204。0r1 900； ? (9)作電壓相量。or1 ＋ j204。o之間的夾角為 Ψ0, 從電壓平衡式和相量圖中可以知道，一次邊電壓 U1可以分成三個(gè)分量，一個(gè)是電阻壓降，一個(gè)是電抗壓降，一個(gè)是與主電勢(shì)平衡的電壓分量 － 200。or1和 j204。所以在空載時(shí)可近似認(rèn)為： 217。要列出負(fù)載運(yùn)行時(shí)一、二次邊的基本平衡式、等效電路和相量圖，進(jìn)而分析變壓器的特性和性能． ? 一、電壓平衡式 ? 與變壓器的負(fù)載運(yùn)行與空載運(yùn)行相比，一次邊只是電流由 204。1一 204。2產(chǎn)生，同時(shí) 204。2＝ 200。 2Z2 ( 5一 15) ? 式中， Z2 = r2＋ jx2，為二次繞組的漏阻抗． ? 二次端電壓 217。2, 并建立二次邊磁動(dòng)勢(shì) F2`＝ 204。由于一、二次磁動(dòng)勢(shì)都作用于主磁路上，因此它們共同 ? 激勵(lì)而建立主磁通 Φ m。2 N2 ＝ 204。1為定值，但由于一次繞組存在很小漏阻抗，因此當(dāng) 204。0 N1 也有微小變化。它可改寫為 205。2N2 )為負(fù)載分量，用以補(bǔ)償二次磁動(dòng)勢(shì)對(duì)主磁通中 Φ m的影響，它與 205。但是由于一、二次邊繞組的匝數(shù)互不相等，一、二次邊繞組之間只有電磁的聯(lián)系而無(wú)電的直接聯(lián)系，所以對(duì)負(fù)載運(yùn)行進(jìn)行計(jì)算或在同一比例尺下把一、二次邊這些量畫在同一相量圖上來(lái)進(jìn)行分析是比較困難的。折合又稱為歸算、折算等。 ? 電流折合關(guān)系： 根據(jù)折合前后二次磁動(dòng)勢(shì) F2不變這一原則，有 ? 204。`2=204。 ` ２ ＝－ N1?m。 ２ ? 阻抗折合關(guān)系： ? 折合前： 217。 ２ Z ２ ? 200。 ２ (ZL+Z ２ ) ? 200。 ` ２ = (K200。 ２ 204。 ` ２ 204。 ２ 204。 ? 先分析一次邊。 ２ 與 205。 ? 有了上述折合值的概念后，進(jìn)行基本平衡式、相量圖和等效電路分析時(shí)都要用折合值，若要知道實(shí)際值時(shí)只需將折合值用公式折合回去即可。0W1＋（一 204。`2 ? 電壓平衡式 ? 一次邊 217。 `2=200。`2=＝一 i。 (2)在 217。`2r`2 端點(diǎn)上作相量 j 204。1=200。`2x`2。1：超前 ?m 900 (6)作勵(lì)磁電流相量 204。 相位角 φ０ = arctan(xm/rm)。`2大小相等，方向相反． （８）作相量 204。1 端點(diǎn)作相量 204。1x超前相量 204。1r1+ j 204。１和 217。一個(gè)理想電阻：產(chǎn)生電阻壓降。 ? 512c 然后，再用前面圖 5一 7所示方法，把圖中帶鐵心的線圈 N1用勵(lì)磁電導(dǎo) gm和勵(lì)磁電納 bm來(lái)代替，則 ? 13 同時(shí)還清楚地表明了能量傳遞的過(guò)程 :U1,I1, cosφ1為輸入功率 P1，用 P1減去一次繞組的銅損耗 pcu1=I21r1 和鐵損耗 P Fe =I20rm后，剩下的 E`2I`2 cos φ 2 = E2 I2 co