【正文】 U1＝一－ 200。0 a．超前 204。1,與相 1800或超前 Φm 900； 。１ ＋ 204。 ? 在圖 59的相量圖中， 204。 效果演示 第五章 變 壓 器 53單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行 ? 53單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行 ? 變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)，一次繞組從電源輸入的電能，依靠主磁通傳遞到二次邊，由二次邊向負(fù)載供給電能．本節(jié)在分析空載運(yùn)行的基礎(chǔ)上，討論二次繞組接負(fù)載阻抗后變壓器內(nèi)部的電磁現(xiàn)象。 1Z1 ( 5一 14) 10 ? 變壓器負(fù)載即二次繞組接上負(fù)載阻抗 ZL，因此有電流 204。2 ＋ 204。1 N1 。 1. 嚴(yán)格地講，變壓器從空載到負(fù)載狀態(tài)，雖然電源電壓 217。 ? 式 (5一 16a)為變壓器負(fù)載磁動(dòng)勢(shì)平衡式。這是分析變壓器和交流電機(jī)常用的三種基本方法。 ? 下面推導(dǎo)各量的折合關(guān)系。 ? 折合后： 200。 ２ － 204。` ２ / 204。 ` ２ =200。 ? 以上推導(dǎo)了各量的折合關(guān)系，下面再分析一下折合前后變壓器的能量關(guān)系變化情況。折合法僅僅作為一個(gè)方法來使用。0一 204。1 ＝ 200。`2平行，在 204。`2r`2+j204。0=E1/(r2m+x2m)1/2 。`2 ) （９）在相量 200。１ +204。`２，說明此時(shí)二次邊端電壓一般是升高的． ３．等效電路 為方便計(jì)算，往往把變壓器兩個(gè)繞組之間的電磁聯(lián)系轉(zhuǎn)換成只有電氣聯(lián)系的等效電路． 現(xiàn)將變壓器從實(shí)際原理圖到 T形等效電路的各步驟變化過程以圖５－１２和５－１３所示繪制，實(shí)際變壓器如圖５－１２ a. 效果演示 首先把實(shí)際繞組用兩個(gè)理想繞組和一個(gè)理想電阻來代替： 一個(gè)只與主磁通匝鏈（只感應(yīng)主電動(dòng)勢(shì)，不產(chǎn)生漏抗壓降、電阻、電阻壓降）；一個(gè)只與漏磁通匝鏈，產(chǎn)生漏抗壓降。它完全反映了變壓器的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的情況，因?yàn)樗耆洗艅?shì)平衡關(guān)系和電壓平衡系。2和 200。 第五章 變 壓 器 55變壓器的參數(shù)與實(shí)驗(yàn) ? 變壓器的參數(shù)就是在等效電路中所介紹的各種電阻和電抗（ r１，r2,x1,x2， rm和 xm），它們是衡量變壓器性能的重要指標(biāo)。 ? 勵(lì)磁電阻 rm= Po/ I２ o ? 勵(lì)磁電抗 xm=(z2mr2m)1/2 ? 以上實(shí)驗(yàn)必須注意，應(yīng)在額定電壓下進(jìn)行，因?yàn)?Zm是隨電壓大小而變化的。兩繞組的漏抗卻很難用實(shí) ? 驗(yàn)方法分開，通常假定二次邊漏抗折合到一次邊時(shí)，可作為相等，即 ? x1 = x’2=XK/2 由于 UK很小，為測量準(zhǔn)確，應(yīng)將電壓表放在靠近被測繞組端。 ? ? 工業(yè)頻率為 50 Hz，航空用頻率為 400 Hz, 第五章 變 壓 器 56變壓器的額定數(shù)據(jù)和特性實(shí)驗(yàn) ? ２０ ? 二、外特性 ? 從變壓器負(fù)載時(shí)的相量圖或等效電路可看出，當(dāng)電源電壓 U１不變時(shí)，隨著二次邊電流 I２ 的變化，二次邊電壓也將變化，我們稱 U１為常數(shù)時(shí) ,U2 = f(I2)的關(guān)系曲線為外特性。在鐵心上只繞一個(gè)繞組，一、二次邊共用一部分繞組， 為了滿足不同線路的要求，電壓互感器準(zhǔn)確度分為 : , ,1級(jí)和 3級(jí)四種。 ? 電流互感器一次邊通常只有幾匝甚至 1匝，而二次邊的匝數(shù)很多，所以電流互感器的二次繞組、鐵心和外殼同樣都應(yīng)接地，而且在應(yīng)用時(shí)應(yīng)特別注意其二次繞組側(cè)不允許開路，一、二次邊都不接熔斷器，更換儀表前應(yīng)先將二次繞組短路。相量圖是用圖形來表達(dá)各個(gè)交流物理量的相位關(guān)系，它們都是根據(jù)電壓平衡關(guān)系畫出的。 ? 解：因?yàn)椋?U1/U2=N1/N2 ? 所以： U2=U1 N2/N1 ? =100 2400/400=600V ? 另一種做法：因?yàn)樵?、副線圈每匝線圈所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是相等的，所以副邊的電壓 U2=1/4 2400=600V. 150CM2,磁通密度的最大值為每平方公分 12022磁力線，電源頻率為50HZ，求： ； 6000V時(shí)所需要的匝數(shù)； 220V時(shí)所需要的匝數(shù)。 ? 作等效電路和畫相量圖時(shí)所需的參數(shù)，可以通過空載和短路實(shí)驗(yàn)求得，這是兩個(gè)最基本的實(shí)驗(yàn)方法。 (3)根據(jù)折合的概念，把匝數(shù) N1， N2的實(shí)際變壓器變換成一、二次邊匝數(shù)相等的等效變壓器，由此得出變壓器各物理量折合前后的關(guān)系式。 第五章 變 壓 器 57幾種特殊變壓器 ? 三、電流互感器 ? 電流互感器也是一種儀用變壓器，它是將大電流變換為小電流的鐵心變壓器。 第五章 變 壓 器 57幾種特殊變壓器 ? 22 ? 二 .電壓互感器。 四、效率 變壓器的效率 η等于輸出功率與輸人功率之比，即 ? η=P2/P1X 100％＝ P2/(P2+PFe+Pcu) X100％ ? 由于銅損耗隨負(fù)載大小在變化，所以效率也隨負(fù)載變化，一般在 50％ 70%額定負(fù)載時(shí)效率最高，變壓器效率可達(dá) 90％以上。 ? 第五章 變 壓 器 56變壓器的額定數(shù)據(jù)和特性實(shí)驗(yàn) ? ? 一次邊額定電壓 U１ N是指接到一次繞組上的線電壓，二次邊額定電壓 U２ N、是指當(dāng)一次邊加上額定電壓之后二次邊空載時(shí)的線電壓，單位為 V. ? ? 對(duì)應(yīng)額定運(yùn)行狀態(tài)下一二次邊的線電流 I1N和 I2N單位為 A。當(dāng)一次繞組電流達(dá)到額定值時(shí)，二次繞組中電流也達(dá)額定值，這時(shí)兩繞組銅損耗相當(dāng)于額定負(fù)載時(shí)的銅損耗。 ? 空載時(shí)，二次邊開路，一次邊接調(diào)壓器并調(diào)整 電壓到額定值 U1 N，測量U1, U空載電流 Io及空載輸人功率 Po。 1中所占的比值從數(shù)量上是很小的，為了計(jì)算更方便，可 ? 以進(jìn)一步將電流 204。 ? 14 在一般變壓器中，勵(lì)磁阻抗 Zm比漏阻抗 Z1大得多。1，因 `就可以把兩個(gè)繞組的變壓器看成一個(gè)繞組的變壓器，并且可以把代表只匝鏈漏磁的繞組用漏磁電抗 x1，和 x`2表示，見圖 5一 12 (c）。`２，說明此時(shí)二次邊端電壓一般是下降的．在圖１１中，為清楚起見各相量是夸大的，實(shí)際上 217。1r1端點(diǎn)作相量 j 204。`2 ，與相量 204。 ? (5）作相量一 200。 （ 3）作200。 ? 效果演示 第五章 變 壓 器 5４負(fù)載時(shí)的相量圖和等效電路 ? 11 ? (1)先根據(jù)變比 K求出U`2和 I`2，然后按比例尺畫出 U`2和 I`2相量，它們之間的夾角是 φ2。1Z1, ? 二次邊 217。1W1＝ 204。 ? 二次邊輸出有功功率 ? U` ２ I ` ２ cosφ ２ =KU ２ (1/K) I２ cosφ ２ =U ２ I ２ cosφ ２ ? 式中： φ ２ 為 217。 ２ /K)K2Z ２ ? =K(200。 ２ ＝ 200。 ２ Z ２ = 204。 ２ =K 200。2／ I2=N2/N1=1/K ? 得 204。保持二次繞組磁動(dòng)勢(shì)不變，而假想它的匝數(shù)與一次繞組相同的方法為二次邊折合到一次邊，當(dāng)然也可以把一次邊折合到二次邊。０ N１ 為主磁場所需的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)分量；第二個(gè)（一204。1是有微小的變化，相應(yīng)的主磁通 Φ m和勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì) 204。1 N1+ 204。2Z2 效果演示 第五章 變 壓 器 53單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行 ? 二、磁動(dòng)勢(shì)平衡式 ? 變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)二次繞組 204。根據(jù)圖 5一 10規(guī)定正方向，可得出二次邊電壓平衡式為 ? 217。1＝一 200。１ 來說是很小的。o之間的夾角為 Ψ0, U1與 204。ox1超前 204。0 a.； (5)作主電動(dòng)勢(shì)相量 200。 ? 已知 E１ ,I0a． I0μ及變壓器一次邊的參數(shù) (r1， x1）。但通常由于電源電壓變化不大，使運(yùn)行點(diǎn)的 Φm變化范圍也不大，此時(shí)可近似認(rèn)為 rm和 xm是常數(shù)。有功電流 i0a與一，同相一 200。１ + 204。１－ 200。０ =204。 第 五 章 變 壓 器 52變壓器的空載運(yùn)行 ? 5a ? 當(dāng)變壓器外加正弦電源電壓 u1時(shí)。上式說明變壓器空載運(yùn)行時(shí)，一、二次邊電壓之比等于繞組匝數(shù)之比，欲便一、二次邊有不同的電壓，只需兩繞組有不同的匝數(shù)。用相量表示上述各量之間的關(guān)系如圖 54(b)所示。＝ 2Ⅰ 0 sin ω t （ 5一 4）｝ ? 第 五 章 變 壓 器 52變壓器的空載運(yùn)行 ? 空載電流 i。0r1 （ 5一 2) ? 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。 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)。 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（過去稱為副邊繞組或次級(jí)繞組）。 ? 按相數(shù)分： ? 有單相和三相。而用戶為了安全采用低壓電。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。 ? 第 五 章 變 壓 器 51概述 ? 建筑用電的來源主要有兩個(gè)，一種是通過國家電力系統(tǒng)，示意圖如圖51所示；另一種是自備發(fā)電機(jī)。 ? 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。航空上常用 0. 2 mm或