【正文】 t??? ?? ? ? ?22deNdt???2???電 流磁 場電 流線 性 磁 路全 耦 合反 電 動 勢 ： 平 衡 輸 入 電 壓驅 動 電 動 勢 ： 驅 動 二 次 電 路 工 作電 動 勢 圖 1－ 4 變壓器電磁過程 2．二次側 ⑴ 主電動勢 2e 或 2E ，它由 ? 產(chǎn)生并與之成右手螺旋方向； ⑵電流 2i 或 2I ，它是在負載情況下由 2E 產(chǎn)生并與之方向相同； ⑶ 漏電動勢 2e?? 或 2E? ，由漏磁通 2??? 產(chǎn)生并與之成右手螺旋方向； 1U1I1E 2U?1N2N LZ2I2E2??? 2?? 圖 1– 3 原理結構與慣例正方向 電機基本知識 12 ⑷ 輸出電壓 2u 或 2U ，它是變壓器整個工作過程的最終結果，與 2I 成 非關聯(lián)方向 。 ⑵電流 1i 或 1I ：它由電壓 1U 產(chǎn)生并與之成 關聯(lián)方向 （負載慣例） ，即電流自高電位端流入繞組。按照繞組接線方式的不同，變壓器一、二次側的額定相電流 1NI? 、 2NI? 和額定相電壓 1NU? 、 2NU? 可分別用下式求出，即 對 Y 接線的側： jN jNII?? 、 jNjN 3UU ?? （ j= 2， 1 代表一次側， 2 代表二次側） 對Δ接線的側： jN jNUU?? 、 jNjN 3II ?? 三、變壓器主要物理量及其慣例正方向 圖 1?3 示出了單相變壓器的原理結構和主要物理量，下面說明各物理量的 慣例參考方向 。繞組端頭標記：單相，高壓 A（ U1）、 X（ U2），低壓 a（ u1）、 x（ u2）；三相，高壓繞組首端用 A、 B、 C，尾端用 X、 Y、 Z 表示；低壓繞組首端用 a、 b、 c，尾端用 x、 y、 z 表示。端點間的電壓稱為線電壓，繞組首尾端間的電壓稱為相電壓；端線電流稱為線電流，繞組內(nèi)部電電機基本知識 11 流稱為相電流。 三相指線值 額定值的相互關系： 單相變壓器滿足 N 1 N 1 N 2 N 2 NS U I U I?? 三相變壓器滿足 N 1 N 1 N 2 N 2 N33S U I U I?? 補充：繞組連接方法及其端頭標記 繞組連接方法 A B CX Y Z A B CX Y ZN A B CX Y Z A B CX Y Z （ a） （ b） （ c） （ d） 圖 1?2 三相繞組 聯(lián)結 法 （ a） Y 聯(lián)結 ；（ b） YN 聯(lián)結 ；（ c） D 聯(lián)結 （ 后接，標準接法 ）；（ d） D 聯(lián)結 （ 前接 ） Y（星形）連接：將三 個（相）繞組的尾端連在一起，連接點稱為中性點，中性點出線稱為中性線（帶中性線的星形 YN）；首端（稱為端點）對外出線（稱為端線，俗稱火線）。 （ 2） 氣體繼電器 ：裝在連通油箱與油枕的管道上，對氣體的壓力敏感 （ 3） 安全氣道（俗稱防爆管） （ 4） 出線套管等 二、變壓器的額 定值及其相互關系 1． 額定值：是指變壓器正常使用時應滿足的一組規(guī)定值，包括： （ 1） 額定容量 NS ，單位 kVA； 基本含義 1N 2N NS S S?? （ 2） 一次額定電壓 1NU ，單位 V 或 kV； 一次額定電流 1NI ， A。儲油柜的一個端面上裝在油位計（俗稱油標），用來指示油量，供運行人員觀察，以及時補油或放油。用于特大型變壓器。 （ 3）散熱器：用薄銅片組合而成 ，裝在與油箱連通的油管上，以增大散熱面積，散熱器的外面裝一組風扇，以提高散熱效果。 變壓器油 起 冷卻與加強絕緣 雙重 作用 。 2． 冷卻部件 （ 1）油箱：用鋼板焊接而成，用來盛放變壓器油，器身浸在變壓器油中。必須注意，一、二次繞組與高、低壓繞組是不同的概念。 輸入電能（或接電源）的繞組稱為 一次繞組 ，該側稱為 一次側 ；輸出電能（或接負載）的繞組叫做 二次繞組 ，該側稱為 二次側 。 對繞組的要求有：①每相 （匝鏈同樣的主磁通） 至少有兩個匝數(shù)不同的繞組（ 供 變壓用）；② 在高壓繞組上引出若干分接抽頭（ 供 調(diào)壓用）。 ⑵繞組 ： 繞組是用帶絕緣的銅導體繞制而成的線圈或線圈組合，有多種形式。鐵心中套有繞組的部分稱為 鐵心柱 ；其余部分稱為 磁軛 ，用來連通主磁路。 （ 1） 電力變壓器：用來實現(xiàn)電能傳輸、分配的變壓器； （ 2） 儀用變壓器（又稱為互感器）： 包括 電壓互感器 （ TA） 、電流互感器 （ 3） 特種變壓器：交流電焊機（電焊變壓器）、整流變壓器 、脈沖變壓器等 一、變壓器的結構 （要掌握各部件的組成、作用、要求） １． 電磁部件（也稱器身） 這部分是變壓器工作的核心部件， 包括 繞組和鐵心 。以保證電能的質量指標，即保證電壓穩(wěn)定在規(guī)定的范圍內(nèi)。 大小 F BIl? 方向：由左手定則確定 應用此式時要求大家樹立一個觀點：即磁場相互作用產(chǎn)生力 電機基本知識 9 第一部分 變壓器 本課程主要討論 用來實現(xiàn)電能傳輸、分配的變壓器， 稱為 電力變壓器 ， 其作用 有：⑴變換電壓等級（簡稱 變壓 ）。 2． 安培定律 載流導體的周圍將產(chǎn)生磁場，簡稱電生磁。 e(a)交 流 鐵 心 線 圈感 應 變 壓 器 電 動 勢 velB(b)導 體 切 割 磁 力 線感 應 運 動 電 動 勢 圖 0–5 電機中的感應電動勢 旋轉電機中，繞組與磁場有相對運動，各線圈邊中的導體將切割磁力線產(chǎn)生 運動電動勢 。靜止的鐵心中的交變磁通m sin t? ? ?? 穿越繞組的全部 N 線匝，其磁鏈 N??? 在繞組中產(chǎn)生 變壓器電動勢 。 一般說來，磁鏈是時間和位置的函數(shù)，即 ( , )f xt?? ，故感應電動勢可表達為 ( ) ( )d d xe d t x d t t? ? ???? ? ? ? ? ? ? 式中前一項稱為 運動電動勢 ，后一項稱為 變壓器電動勢 。 這種 阻礙 作用就是 電抗 的概念，即 電抗對應于交變 場 。這就是 法拉第 在 1831 年 發(fā)現(xiàn)的電磁感應現(xiàn)象，也稱 電磁感應定律 。 目的：理解磁路基本物理量與基本定律；掌握磁路計算方法，并能根據(jù)計算結果理解旋轉電機中氣隙的 含義。用單位正電荷從電場中一點移動到另一點外力所作的功表示 磁動勢 F（ A） ：指產(chǎn)生磁通的本領。它是分析磁場問題的簡化方法。它是分析電場問題的簡化方法。它在磁鐵外由 N 指向 S 而內(nèi)部則相反，是一條閉合曲線，習慣上用磁力線的疏密來表述各點磁場的強弱。它起始于正電荷而終止于負電荷，習慣上用電力線的疏密來表述電場中各點電場的強弱。它由載流導體或永磁體產(chǎn)生，并且在場源處最強，離開場源按照一定 的梯度分布。特征是它由場源（即電荷）產(chǎn)生，并且在場源處最強，離開場源按照一定的梯度分布?？梢?，這種情況往往需要進行疊代多次。如該段為空氣隙，則磁場強度 Hδ =Bδ /μ0； ⑷求各段磁路的總磁動勢 mmj j M jj 1 j 1F H R N I??? ? ? ???l； ⑸根據(jù)勵磁繞組的匝數(shù)求出勵磁電流 I=F/N。 磁路計算 電機磁路的特點是：沿磁路各點的磁場強度矢量 jH 和路徑 jl 的方向相同， 同時包圍的電流是一個或多個 N匝線圈的電流，即總電流為 NI，所以，全電流定律又可表示成 m m nj j M j kj 1 j 1 k 1dl H l = H l U I N I? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? 即 各段磁路上的磁壓降等于磁路所包圍的電流代數(shù)和，即Σ Hjlj=Ni 式中： I 為流過線圈的直流電流大小或交流電流的有效值，相應地，閉合磁路中截面相同的各段磁路的磁通 Φ 、磁場強度 Hj和磁壓降 UMj就為恒定值或有效值； lj為磁場強度相同的某段磁路的長度。 ⑼自感 L： 2LN?? ；感抗 xL?? ⑽互感 M：它是反應繞組在交流電作用下相互影響的物理量，滿足 12 1 2M N N?? 。電機中，磁路包圍的通常是一個電流為 i的 N匝線圈，即磁動勢 F Ni? 。一般材料的導磁性能與真空相當，即其 r? ≈ 1；鐵磁材料的 r? 值約在幾十到數(shù)百萬。 ⑷磁導率 μ：是描述材料導磁性能優(yōu)劣的物理量，滿 足 r0? ??? 。它也可以描述某個截面上磁場平均強度，即 BA??， A為磁路的截面積。普通電機中，磁通是由繞組通電流產(chǎn)生的，其中絕大部分同時匝 鏈（或穿越）電機的所有繞組，所以稱為 主磁通 ? ；另有很小一部分僅與該繞組自身匝鏈，故稱為 漏磁通 ?? 。 2．磁路主要物理量（與電路對應關系） 磁路主要有以下幾個物理量： 電機基本知識 5 ⑴ 磁通 ? 磁通 是描述磁路中某截面上磁場總體強弱的物理量，單位為 Wb（韋伯）。 磁路是研究磁場問題的簡化方法，這就像電路是研究電場問題的簡化方法一樣，因此，磁路與電路具有很多 相同之處，即磁路也分成直流磁路和交流磁路，磁路的物理量、磁路定律、磁路計算方法也與電路有相似之處和類比關系。為此對絕緣材料分級規(guī)定，見下表。 要點：主磁路的構成，鐵心疊裝的場合與目的；繞組的組成、對外聯(lián)系方式（完整電路）。 電機基本知識 4 ⑶同步電機 —— 轉速1 60 fnnp??同 步 速的交流旋轉電機 主磁路：定、轉子鐵心 +2 段氣隙 定子繞組（也稱電樞繞組）接交流電源（ 同步 電動機）或輸出交流電（ 同步 發(fā)電機），定子是交流電路；轉子繞組（勵磁繞組）接直流電源，故轉子是直流電路。一、二次均為交流電