双绕组变压器物理模型 高压绕组 ·高压绕组← 壳式 铁芯 变压器 低压绕组 一次侧 二次侧 绕组 绕组 互漏碱通？ dD 中 铁芯 低压绕组 重要参数 芯式 变压器 变比k=NN2 变压器示意图 August 27,2011 6
August 27, 2011 6 双绕组变压器物理模型 Φm Φσ Φσ 低压绕组 高压绕组 铁芯 低压绕组 高压绕组 壳式 变压器 芯式 变压器 铁芯 u1 e1m e1σ i1 Φm Φ1σ Φ2σ -u2 e2m e2σ i2 一次侧 绕组 二次侧 绕组 N1 N2 重要参数 变比k=N1/N2 互漏磁通？ 变压器示意图
变压器运行时的内部电磁关系 一次侧 电阻压降R1 自漏磁通中。→电势e1。 ↑ 电压41 电流1·磁势F 电势e1 磁滞 合成磁势Fm 合成磁通中m 互漏磁通？ 涡流▲ 电压2 电流i2◆ 磁势F2 电势e2 ↓ 电阻压降R22 自漏磁通中。→电势2如 二次侧 August 27,2011 7
August 27, 2011 7 变压器运行时的内部电磁关系 电压u1 电流i1 磁势F1 一次侧 合成磁势Fm 合成磁通Φm 自漏磁通Φ1σ 电压u2 电流i2 磁势F2 二次侧 电势e1 电势e2 电势e1σ 电势e 自漏磁通Φ2σ 2σ 电阻压降R1i1 电阻压降R2i2 磁滞 涡流 互漏磁通？
变压器空载运行 空载运行 -是指变压器一次侧绕组加交 漏磁路 流额定电压，二次侧绕组开 一漏磁路的磁通称为漏磁通， 路的运行状态： 它主要经过空气隙闭合，包 含互漏磁通和自漏磁通两部 ·分析方法 分。 一将主磁路非线性与漏磁路线 互漏磁通 性部分分开处理。主磁路的 一漏磁通中同时与一次侧和二 磁感应线沿铁芯闭合，具有 次侧匝链且经过气隙的漏磁 高磁导率与非线性特性。漏 通； 磁路的磁感应线要经过空 ·自漏磁通 气，磁阻很大，认为是线性 的。 一仅与自身绕组匝链且经过气 隙的漏磁通。 主磁路 √空载主磁通由一次侧绕组电 主磁路的磁通称为主磁通， 流与铁芯内部涡流共同产 它经过铁芯并同时匝链一次 侧与二次侧绕组： 生。 August 27,2011 8
August 27, 2011 8 变压器空载运行 • 空载运行 – 是指变压器一次侧绕组加交 流额定电压，二次侧绕组开 路的运行状态； • 分析方法 – 将主磁路非线性与漏磁路线 性部分分开处理。主磁路的 磁感应线沿铁芯闭合，具有 高磁导率与非线性特性。漏 磁路的磁感应线要经过空 气，磁阻很大，认为是线性 的。 • 主磁路 – 主磁路的磁通称为主磁通， 它经过铁芯并同时匝链一次 侧与二次侧绕组； • 漏磁路 – 漏磁路的磁通称为漏磁通， 它主要经过空气隙闭合，包 含互漏磁通和自漏磁通两部 分。 • 互漏磁通 – 漏磁通中同时与一次侧和二 次侧匝链且经过气隙的漏磁 通； • 自漏磁通 – 仅与自身绕组匝链且经过气 隙的漏磁通。 空载主磁通由一次侧绕组电 流与铁芯内部涡流共同产 生
变压器的空载运行 ·空载电流 电势平衡关系 √一次侧绕组加额定频率的 一次侧绕组主电势、漏电势 额定电压，产生交变的励 和电阻压降与外施电压相平 磁电流，同时出现铁芯损 衡。 耗的有功电流，一次侧总 一由于二次侧绕组开路，没有 电流，因此二次侧绕组空载 电流称为空载电流。 端电压与其主电势和互漏电 ·空载电流有三个作用 势相平衡。 一在铁芯中建立脉振主磁场， 从而在一次侧和二次侧绕组 中分别感应主电势： 一还在空气中建立漏磁场，在 一次侧感应漏电势，互漏磁 场在二次侧也要感应电势。 一在一次侧绕组中产生电阻压 降。 August 27,2011 9
August 27, 2011 9 变压器的空载运行 • 空载电流 一次侧绕组加额定频率的 额定电压，产生交变的励 磁电流，同时出现铁芯损 耗的有功电流，一次侧总 电流称为空载电流。 • 空载电流有三个作用 – 在铁芯中建立脉振主磁场， 从而在一次侧和二次侧绕组 中分别感应主电势； – 还在空气中建立漏磁场，在 一次侧感应漏电势，互漏磁 场在二次侧也要感应电势。 – 在一次侧绕组中产生电阻压 降。 • 电势平衡关系 – 一次侧绕组主电势、漏电势 和电阻压降与外施电压相平 衡。 – 由于二次侧绕组开路，没有 电流，因此二次侧绕组空载 端电压与其主电势和互漏电 势相平衡。 F Φ
变压器的空载运行 ·主磁路磁通交变的； 主磁通交变的作用还有 ·在磁路不饱和时，感应 引起磁滞现象、磁滞损 电势与正弦波电压相平 耗，同时在铁芯叠片中 衡，因此主磁通基本上 感应涡流，形成涡流磁 是正弦波，电流接近正 场，产生涡流损耗。此 弦波。 外，磁性材料的交变磁 当磁路饱和时，尽管电 化使得内部磁畴反复消 势和主磁通仍然保持正 涨，产生额外铁芯损 弦波，但是电流变成尖 耗。这些损耗与交流频 顶波，随着饱和程度的 率和磁通密度的峰值与 增加，电流峰值越尖。 分布有关，还与铁芯叠 片的几何尺寸有关。 August 27,2011 10
August 27, 2011 10 变压器的空载运行 • 主磁路磁通交变的； • 在磁路不饱和时，感应 电势与正弦波电压相平 衡，因此主磁通基本上 是正弦波，电流接近正 弦波。 • 当磁路饱和时，尽管电 势和主磁通仍然保持正 弦波，但是电流变成尖 顶波，随着饱和程度的 增加，电流峰值越尖。 • 主磁通交变的作用还有 引起磁滞现象、磁滞损 耗，同时在铁芯叠片中 感应涡流，形成涡流磁 场，产生涡流损耗。此 外，磁性材料的交变磁 化使得内部磁畴反复消 涨，产生额外铁芯损 耗。这些损耗与交流频 率和磁通密度的峰值与 分布有关，还与铁芯叠 片的几何尺寸有关