【正文】 ,1級(jí)和 3級(jí)四種。 ? ? 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。 ? 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。2和 200。`２，說(shuō)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(lái)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。`2 ) （９）在相量 200。`2r`2+j204。1 ＝ 200。折合法僅僅作為一個(gè)方法來(lái)使用。 ` ２ =200。 ２ － 204。 ? 下面推導(dǎo)各量的折合關(guān)系。 ? 式 (5一 16a)為變壓器負(fù)載磁動(dòng)勢(shì)平衡式。1 N1 。 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。 ? 在圖 59的相量圖中， 204。1,與相 1800或超前 Φm 900； 。0(rm+jxm) (5一 13) ? 將式 (5一 13)代人式 (5一 12)，可得電壓平衡式 ? U1＝一－ 200。這樣就可把一次繞組的漏阻抗用參數(shù) ri和 x１；的形式等效地表示出來(lái)。o的主要成分，即 204。1 =j204。 E的單位則為 V. ? 根據(jù)以上分析可以得出以下結(jié)論： 第 五 章 變 壓 器 52變壓器的空載運(yùn)行 ? (1)假設(shè) r1=0， Eσ1=0時(shí)，由 (5一 2)式可得出 ? U1≈E1＝ f1 N1 Φ m （ 5一 8) ? 此式表明，在 f1和 N1一定時(shí)，主磁通 Φ m的大小取決于電源電壓的大小，而與鐵心材料的導(dǎo)磁性能、飽和程度、尺寸大小無(wú)直接關(guān)系。 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。 ? 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。 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。 在電力系統(tǒng)中，變壓器是一種重要的電氣設(shè)備。本章重點(diǎn)對(duì)單相變壓器予以介紹。 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。20=200。圖中把主磁通 Φ m相量作基準(zhǔn)畫在水平向右時(shí)， 200。在磁路中必然產(chǎn)生正弦主磁通‘。σ１＋ 204。900 ，相當(dāng)于通過一個(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。畫圖步驟 ? 如下，見圖 5一 9。0r1 900； ? (9)作電壓相量。所以在空載時(shí)可近似認(rèn)為： 217。2＝ 200。2 N2 ＝ 204。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。`2=204。 ２ (ZL+Z ２ ) ? 200。 ２ 204。0W1＋（一 204。 (2)在 217。1：超前 ?m 900 (6)作勵(lì)磁電流相量 204。1x超前相量 204。 ? 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 ０ 略去，也就是從 rt形圖中將勵(lì)磁支路去掉，這樣便得到變壓器的近似等效電路，如圖 516所示。因?yàn)榇藭r(shí)一次邊電壓非常低，所以鐵心中主磁通可認(rèn)為非常小，勵(lì)磁電流 o≈0,因此可認(rèn)為 rm , xm這一支路是斷開的，輸入的功率即為一、二邊繞組的銅損耗。 第五章 變 壓 器 57幾種特殊變壓器 ? 21 常用的特殊變壓器有自藕變壓器、電壓互感器和電流互感器等，它們的基本原理與前面介紹的雙繞組變壓器一樣，但也有自己的特點(diǎn)。其一次繞組AX串聯(lián)于被測(cè)電路中，通過的電流 I1就是被測(cè)電流（圖 523），二次繞組 ax與電流表相接。 復(fù)習(xí)題 ? ? ? 。 小 結(jié) 等效電路可以用來(lái)進(jìn)行變壓器性能定量計(jì)算。當(dāng)被測(cè)電壓 U1作用于一次繞組時(shí)，二次繞組電．壓表指示的電壓U2≈U1／ Ku因此被測(cè)電壓U1=KuU2，其中 K u 電壓比． 第五章 變 壓 器 57幾種特殊變壓器 ? 電壓互感器因?yàn)橐脕?lái)測(cè)量電壓，因此它和變壓器不同，要求有準(zhǔn)確的變化值。通常將一、二次邊額定容量設(shè)計(jì)得相同。 ? ? 根據(jù)測(cè)量結(jié)果可以計(jì)算下列各參數(shù)： ? 變比 K=U1／ U20 ? 空載阻抗 Zo = U1／ Io Zo=Z1＋ Zm ? 但因 Zm》 Z1故可以認(rèn)為 Zo=Zm。1, 204。１一般小于 217。0+( 204。`2+204。`2Z`2 ? 200。 ? 從以上一、二次邊的功率傳遞關(guān)系，說(shuō)明折合法并不改變電源向變壓器的功率輸入，也不改變變壓器向負(fù)載的功率輸出。 ? 折合后： 217。 ２ ＝ 200。2,r`2,x`2和 Z`2等。0 N1 。1，相應(yīng)的一次磁動(dòng)勢(shì)為 F`1＝ 204。1 ＋ 204。１具有電壓降的性質(zhì)。1和 200。０ Zm=204。該圖可以這樣理解：把實(shí)際的一次繞組看成是一個(gè)無(wú)電阻繞組和電阻 r1串聯(lián)，這個(gè)無(wú)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(gè)電動(dòng)勢(shì) E1和 Eσ１ ，再把 Eσ１ 當(dāng)作壓降看待，用漏電抗 x1這個(gè)參數(shù)表示。oμ 是空載電流 =204。 ? 將漏電動(dòng)勢(shì)寫成相量形式 ? 200。 f1的單位為 Hz。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 。變壓器的繞組是用紗包線或高強(qiáng)度漆包的扁銅或圓銅線繞成。所以又必須用配電變壓器把電壓降低到用戶所需的電壓。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)是旋轉(zhuǎn)電機(jī)，電壓不宜過高（大容量發(fā)電機(jī)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(yuǎn)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。 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。當(dāng)一次繞組接到交流電源的電壓 u1時(shí)，就有空載電流 i0流過，產(chǎn)生空載磁動(dòng)勢(shì) io N1，由此在磁路中產(chǎn)生交變磁通。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(duì)應(yīng)電壓平衡式中物理量的符號(hào)則不同。1和 200。本節(jié)將分析主磁通按 ? 正弦規(guī)律變化時(shí)，空載電流 i０的三種變化規(guī)律。０ r1 ? ＝－ 200。０＝ 204。 ? (1)在水平方向上作參考相量 Φm； (2)作磁化電流相量 204。 效果演示 第 五 章 變 壓 器 52變壓器的空載運(yùn)行 ? 9 ? 217。１ ＝ － 200。2一 204。0 N1 （ 5一 16b) ? 這里的 F` o = 204。2N2大小相等，相位相反。2/K 第五章 變 壓 器 5４負(fù)載時(shí)的相量圖和等效電路 ? 電動(dòng)勢(shì)折合關(guān)系： ? 折合前： 200。 ２ / 204。2Z ２ ) ? =K 217。`2 W1） ? 所以 204。2相量的端點(diǎn)作相量 204。`0,滯后相量一200。1 ９０ ０ ， 第五章 變 壓 器 5４負(fù)載時(shí)的相量圖和等效電路 ? 11 （１０）作相量 217。 得到圖 5一 12 (d)所示的等效電路 ? 12d 最后再根據(jù)前面圖 5一 7所述的勵(lì)磁導(dǎo)納和勵(lì)磁阻抗的變換，可將圖為 5一 12( d)變換圖為 5一 13所示的等效電路。 第五章 變 壓 器 5４負(fù)載時(shí)的相量圖和等效電路 ? １７ ? 其中：rk=r1+r