【正文】 平衡式、等效電路和相量圖。o N１ ＋（一 I2N2），這說明一次磁動勢 I１ N１ ,可分為兩個分量：第一個 204。0 N1 。1時，由式（ 5一 14）確定 200。0 N1,它是建立 Φ m所需的勵磁磁動勢。 （ 5一 16a) ? 204。1，相應(yīng)的一次磁動勢為 F`1＝ 204。 2= 204。2 (r2＋ jx2）＝ 200。σ2產(chǎn)生。1 ＋ 204。1,，其它量與空載相比沒有變化，所以一次邊電壓平衡式為 ? 217。１ ，不會有顯著的誤差。o不到額定電流的十分之一，它所產(chǎn)生的壓降對 ? 200。１具有電壓降的性質(zhì)。１ 與 204。1＝一－ 200。0同相； (8)作電抗壓降相量 j204。1和 200。0 μ ＋ 204。0 μ,與 Φm同相； ? (3)作鐵耗電流相量 204。 第 五 章 變 壓 器 52變壓器的空載運行 ? 9 ? 四、相量圖 ? 相量圖的畫法視已知條件和求解條件的不同，畫圖的步驟也不同。０ Zm=204。因而實際上 rm和 xm均不是常數(shù)。０ a＋ 204。900， 9擴，相當于通過一個純電納（勵磁電納 )jbm的電流，用于建立主磁通。該圖可以這樣理解：把實際的一次繞組看成是一個無電阻繞組和電阻 r1串聯(lián)，這個無電阻繞組分別被主磁通 Φ和漏磁通 Φσ１ 所匝鏈，并在其中感應(yīng)兩個電動勢 E1和 Eσ１ ，再把 Eσ１ 當作壓降看待，用漏電抗 x1這個參數(shù)表示。０ (jx1+r1) ? ＝－ 200。１ j 204。１＝－ 200。oμ 是空載電流 =204。用前面的方法，可作出空載電流 i0＝ f(ωt) 按正弦規(guī)律變化的曲線，如圖５－５（ c）右圖所示．此時 i0為一畸變的尖頂波，且超前 Φ為 α 角．將 i0分解為兩個部分，一部分為主磁通 Φ同相位，稱無功分量或磁化電流 ioμ,（其作用與第（１）（２）種情況相同），另一部分電流為超前主磁通 Φ９０它們均滯后電源電壓 900電角，成為有功分量或鐵耗電流I’0a． ? 渦流損耗電六流 I”0a的性質(zhì)也是有功分量，因此當考慮渦流流損耗時，鐵耗電流 i0a=I’i0+i”和即為空載勵磁電流 ,若用等效正弦波，則可用向量表示： ? 204。 ? （１）磁路不飽和，當不考慮鐵損時：當磁路不飽和并不考慮鐵損影響時，磁路磁化曲線呈線性，即主磁通 Φ與空載電流呈直線關(guān)系， 如圖 5一 5(a)的左圖所示。0x1為漏抗壓降。 ? 將漏電動勢寫成相量形式 ? 200。 ? 4 效果演示 ? (3)因為當變壓器空載時， U1=E1 , U2o=E2，再由式 (5一 7)可得 K＝ E1/E2=N1/N2=U1/U20 （ 5一 9） 式中 K稱為變壓器的“變比”或“匝數(shù)比”，它是變壓器的重要參數(shù)。2順時針旋轉(zhuǎn) 900,即垂直向下。2滯后 Φ m 900，并與 U1相位相反。 f1的單位為 Hz。其相位滯后 u1900，瞬時值為 : ? i。 要深人分析變壓器的工作原理，就要對平衡式 (5一 2)中各項進一步進行分析，下面將對主、漏電動勢及空載電流進行分析。e1+205。根據(jù)基爾霍夫第二定律，可列出空載一次邊電壓平衡式 ? u1＝ e1e2＋ i0r1 （ 5一 la) ? 式中， r,為一次繞組電阻 。而不匝鏈二次繞組，故稱一次漏磁通，以 Φ σ1表示，它不起能量傳遞作用。 效果演示 ? 由于鐵心磁導(dǎo)率比空氣大得多，所以磁通絕大部分通過鐵心而閉合，同時匝鏈繞組 N1和 N2的這部分磁通稱主磁通或互感磁通，以 Φ表示。鐵殼式一般用于小功率變壓器。變壓器的繞組是用紗包線或高強度漆包的扁銅或圓銅線繞成。 卷環(huán)式硅鋼帶在順著碾壓方向上有著較高的導(dǎo)磁率和較低的比損耗，因此目前很多變壓器都采用卷環(huán)式，如圖5一 2所示。 變壓器鐵心主要是用作磁路，同時亦用來支承繞組。 ? 以冷卻方式分： 有空氣冷卻的干式變壓器、油冷式和油浸式，航空上多用干式；地面大容量變壓器采用油浸式。所以又必須用配電變壓器把電壓降低到用戶所需的電壓。為了降低供電線路電能的損失，粗常采用高壓輸電。因為當輸送的電功率及功率因數(shù)一定時，電壓越高，電路電流越小，在線路電阻一定時，損耗就越小。第 五 章 變 壓 器 51概述 變壓器是一種靜止的電氣設(shè)備。因為發(fā)電機是旋轉(zhuǎn)電機，電壓不宜過高（大容量發(fā)電機的容量一般為 10. 5 kW20 kW)，而要把大功率的電能從發(fā)電廠輸送到遠距離的用電廠，最好采用高電壓輸電，以減小輸電線路的用線量和功率損耗。前者為主，因為容量大，效率高、成本低。 第 五 章 變 壓 器 51概述 但一般用電裝置并不需要如此高的電壓，如大型動力用電為 10 kV或 6 kV；小型動力用電為 380 V/220 V電扇、照明、收音機等用 220 V或 110 V；車床照明用電為 36 V低壓。 ? 以結(jié)構(gòu)分： 有鐵心式、鐵殼式和卷環(huán)式三種，航空上多用卷環(huán)式。 第 五 章 變 壓 器 51概述 單相變壓器主要由鐵心和繞組兩部件組成。 硅鋼片形狀有兩邊不等長的 Л形、條形和 E形，它們均交錯相疊，使其相鄰兩片間的接縫錯開，這可減少鋼片接縫處的磁阻，如圖 5一 1所示。如果一次電壓高于二次電壓，稱為降壓變壓器，反之稱為升壓變壓器。 鐵殼式變壓器的高、低壓繞組交替放置，一起繞在中間鐵心柱上（鐵心包圍繞組），故稱鐵殼式，見圖 5一 1(b)。當一次繞組接到交流電源的電壓 u1時，就有空載電流 i0流過，產(chǎn)生空載磁動勢 io N1，由此在磁路中產(chǎn)生交變磁通。 ? 可以看出，能量傳遞是以主磁通 Φ作為媒介的；另有很少一部分磁通經(jīng)過空氣閉合，它只匝鏈一次繞組 N1，并感應(yīng)漏電動勢 eσ1?？墒紫却_定磁通 Φ的參考正方向，繞組上的電動勢 e1,e2和 eσ1與空載電流 i ０ 正方向取為相同，它們與磁通 Φ的正方向 ? 符合右手螺旋法則． ? 在一次邊規(guī)定空載電流 i０ 與外加電壓 u１的正方向一致，即把一次繞組當作一個用電“負載”。1200。2 ? 注意上述各物理量的正方向可以人為任意規(guī)定的，規(guī)定正方向不同，對應(yīng)電壓平衡式中物理量的符號則不同。電源電壓加在 ? 純電感的一次繞組上，故產(chǎn)生純感性的空載電流i。根據(jù)電磁感應(yīng)定律由主磁通感應(yīng)產(chǎn)生的一、二次主電動勢瞬 ? 時值分別為 ? e1＝一 N1d Φ /dt＝一 N1 Φ mcos ω t＝ 2E1sin（ ω t一900） ? e2＝一 N2一 N1d Φ /dt –ωN2 Φ m mcos ω t＝ 2E2sin (ω t一 900） (56) ? 式中， E1， E2分別為一、二次主電動勢的有效值，由上式可得 ? E1=2πf1N1 Φ m/ 2= N1 Φ m （ 5一 7) ? E2=2πf1N2 Φ m/ 2= N2 Φ m ? 式中： Φ m的單位為 Wb。1和 200。1和 200。各物理量瞬時波形圖見圖 5一 4(a)。0900 ，其有效值為 : E σ1=1/(2)1/2 (2)1/2 I0 ωL1= I0 ωL1=I0x1 ? 式中 x1= ωL1 為一次繞組的漏電抗。1 = j204。本節(jié)將分析主磁通按 ? 正弦規(guī)律變化時，空載電流 i０的三種變化規(guī)律?？捎蒙厦嫦嗤姆椒?，得到 Φ＝ f(ωt) 按正弦規(guī)律變化的曲線，如圖５－５（ b）右圖所示．從曲線可以看出， i0的變化曲線是個尖頂波，但仍與 Φ同相位，它們均滯后電源電壓 u1900．對這個尖頂波在工程上經(jīng)常采用等效正弦波 i01來代替它，等效正弦波的有效值等于原波有效值，而頻率等于原波基波 的頻率，其平均功率等于原基波的平均功率． 效果演示 第 五 章 變 壓 器 52變壓器的空載運行 ? （３）磁路飽和，考慮鐵損時：交變磁場引起的鐵損耗包括磁滯和渦流兩部分．當磁路飽和并考慮磁滯時，磁化曲線變成磁滯回線，如圖5一 5(c)的左圖所示。oa (511) ? 其中：鐵耗電流 ioa是很小的，磁化電流 204。oμ ． 效果演示 第 五 章 變 壓 器 52變壓器的空載運行 ? ６ ? 三、空載電壓平衡式和等效電路 ? 根據(jù)以上分析，空載時一次邊的電壓平衡式可由（ 5一 2)改寫而成 ? 217。０ r1 ? ＝－ 200。１ + 204。 首先一次繞組的等效電路根據(jù)式 (5一12)可畫出如圖 5一 6所示。 在式（ 5一 11)中，無功電流 ioμ滯后于 一200。０＝ 204。 xm二表示鐵心磁化性能的一個集中參數(shù)，也可以說表征主磁通對電路的電磁效應(yīng)，叫勵磁電抗，它與鐵心勵磁線圈匝數(shù)的 ? 平方及主磁路的磁導(dǎo) Λ m成正比，即 ? xm=ωLm=ωN21∧ m 第 五 章 變 壓 器 52變壓器的空載運行 ? 由于鐵磁材料磁化曲線是非線性的，即磁導(dǎo)系數(shù)隨鐵心飽和程度的提高而降低，故 xm將隨飽和程度的提高而減小。１＝ 204。o（ r1 ＋ jxm） ? (513) ? 根據(jù)上式可以得出變壓器在空載時一次邊的等效電路，如圖 ? 5一 8所示。 ? (1)在水平方向上作參考相量 Φm； (2)作磁化電流相量 204。0＝ 204。2滯后 Φm