2.按相数分类 按相数分主要有两类:一是单相变压器,用于单相交流电系统;二是三相变 压器,用于三相交流电系统。 3.按结构分类 按结构分类主要有心式变压器和壳式变压器两类,如图7-2所示。 心式变压器:其结构特点是绕组包围铁心,电力变压器都采用心式结构 壳式变压器:其结构特点是铁心包围绕组,电子设备中的小变压器一般采用 这种结构。该结构的变压器机械强度高,铁心散热比较容易 此外还有其他的分类方法。例如,按照绕组数目来区分,则有双绕组变压器 三绕组变压器等;按冷却方式来区分,则有干式变压器和油浸式变压器,油浸式 变压器还可进一步分为油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环风冷或水冷 等型式 虽然变压器的种类很多,但各种变压器运行时的基本物理过程及分析变压器 运行性能的基本方法,大体上都是一样的。 三、变压器的铭牌和额定值 每台变压器都有一块铭牌,上面标注着变压器的型号和额定值等。铭牌用不 受气候影响的材料制成,并安装在变压器外壳上的明显位置。在使用变压器之前 必须先査看铭牌。通过查看铭牌,对变压器的额定值等有了充分了解后,才能正 确使用变压器。图7-4所示为一台变压器铭牌的示意图 电力变压器 产品型号S7-500/10 标准代号XXXX 额定容量 产品代号xxX 额定电压10KV 出厂序号XXX 额定频率5HZ三相 联接组别号Y,yn0阻抗电压 冷却方式油冷 低压 开关位置 电压(V) 电流(A) 电压(V) 电流(A) II 10000 400 721.7 III 9500 30.4 XX变压器厂 X年XX月 图7-4变压器的铭牌
2．按相数分类 按相数分主要有两类：一是单相变压器，用于单相交流电系统；二是三相变 压器，用于三相交流电系统。 3．按结构分类 按结构分类主要有心式变压器和壳式变压器两类，如图 7-2 所示。 心式变压器：其结构特点是绕组包围铁心，电力变压器都采用心式结构。 壳式变压器：其结构特点是铁心包围绕组，电子设备中的小变压器一般采用 这种结构。该结构的变压器机械强度高，铁心散热比较容易。 此外还有其他的分类方法。例如，按照绕组数目来区分，则有双绕组变压器、 三绕组变压器等；按冷却方式来区分，则有干式变压器和油浸式变压器，油浸式 变压器还可进一步分为油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环风冷或水冷 等型式。 虽然变压器的种类很多，但各种变压器运行时的基本物理过程及分析变压器 运行性能的基本方法，大体上都是一样的。 三、变压器的铭牌和额定值 每台变压器都有一块铭牌，上面标注着变压器的型号和额定值等。铭牌用不 受气候影响的材料制成，并安装在变压器外壳上的明显位置。在使用变压器之前 必须先查看铭牌。通过查看铭牌，对变压器的额定值等有了充分了解后，才能正 确使用变压器。图 7-4 所示为一台变压器铭牌的示意图。 电力变压器 产品型号 S7-500/10 标准代号 XXXX 额定容量 500KVA 产品代号 XXXX 额定电压 10KV 出厂序号 XXX 额定频率 50HZ 三相 联接组别号 Y，yn0 阻抗电压 4% 冷却方式 油冷 开关位置 高压 低压 电压（V） 电流（A） 电压（V） 电流（A） I 10500 27．5 II 10000 28．9 400 721．7 III 9500 30．4 XX 变压器厂 XX 年 XX 月 图 7-4 变压器的铭牌
额定值是制造工厂对变压器正常工作时所作的使用规定。在设计变压器时, 根据所选用的导体截面、铁心尺寸、绝缘材料以及冷却方式等条件来确定变压器 正常运行时的有关数值,例如,它能流过多大电流及能承受多高的电压等等。这 些在正常运行时所承担的电流和电压等数值,就被规定额定值。各个量都处在额 定值时的状态被称为额定运行。额定运行可以使变压器安全、经济地工作并保证 定的使用寿命。变压器的额定值主要有: 1.额定电压 在额定运行时规定加在原边绕组的端电压,称为原边绕组额定电压,以U1w 表示;当变压器空载时,原边绕组加以额定电压后,在副边绕组上测量到的电压, 称为副边绕组额定电压,以U2N表示。因此副边绕组的额定电压是指它的空载 电压。在三相变压器中,额定电压都是指线电压。电压的单位是V或kV 2.额定电流 在额定运行时,原边绕组、副边绕组所能承担的电流,分别称为原边绕组、 副边绕组的额定电流,并分别用I和I2N。表示。在三相变压器中,额定电 流都是指线电流。电流的单位是A。 3.额定容量 原边绕组或副边绕组额定电流与额定电压的乘积,称为额定容量,以Sx 表示,它是在铭牌上所标注的额定运行状态下,变压器输出的视在功率。它的单 位以kV·A表示。对于三相变压器来说,额定容量是指三相的总容量,即 单相变压器 :5N 2N2N (7-1) 三相变压器:Sx=√3I1NU1=√3I2xU2N (7-2) 4.额定频率 额定频率用fx表示。在我国,交流电的额定频率为fx=50HZ。 5.阻抗电压 阻抗电压又称为短路电压。它表示在额定电流时变压器短路阻抗压降的大 小。通常用它的额定电压U的百分比来表示。 此外,额定值还包括额定状态下变压器的效率、温升等数据。在铭牌上除额
额定值是制造工厂对变压器正常工作时所作的使用规定。在设计变压器时， 根据所选用的导体截面、铁心尺寸、绝缘材料以及冷却方式等条件来确定变压器 正常运行时的有关数值，例如，它能流过多大电流及能承受多高的电压等等。这 些在正常运行时所承担的电流和电压等数值，就被规定额定值。各个量都处在额 定值时的状态被称为额定运行。额定运行可以使变压器安全、经济地工作并保证 一定的使用寿命。变压器的额定值主要有： 1．额定电压 在额定运行时规定加在原边绕组的端电压，称为原边绕组额定电压，以Ｕ 1N 表示；当变压器空载时，原边绕组加以额定电压后，在副边绕组上测量到的电压， 称为副边绕组额定电压，以 U 2N 表示。因此副边绕组的额定电压是指它的空载 电压。在三相变压器中，额定电压都是指线电压。电压的单位是Ｖ或ｋＶ。 2．额定电流 在额定运行时，原边绕组、副边绕组所能承担的电流，分别称为原边绕组、 副边绕组的额定电流，并分别用Ｉ 1N 和Ｉ 2N 。。表示。在三相变压器中，额定电 流都是指线电流。电流的单位是Ａ。 3．额定容量 原边绕组或副边绕组额定电流与额定电压的乘积，称为额定容量，以 S N 。 表示，它是在铭牌上所标注的额定运行状态下，变压器输出的视在功率。它的单 位以ｋV·A 表示。对于三相变压器来说，额定容量是指三相的总容量，即： 单相变压器：S N ＝I 1N U 1N ＝I 2N U 2N （7-1） 三相变压器：S N = 3 I 1N U 1N = 3 I 2N U 2N （7-2） 4．额定频率 额定频率用 f N 表示。在我国，交流电的额定频率为 f N =50HZ。 5．阻抗电压 阻抗电压又称为短路电压。它表示在额定电流时变压器短路阻抗压降的大 小。通常用它的额定电压 UN的百分比来表示。 此外，额定值还包括额定状态下变压器的效率、温升等数据。在铭牌上除额
定值外,还标注着变压器的制造厂名、出厂序号、制造年月、标准代号、相数、 联接组标号、接线图、冷却方式等。为便于运输,有时还标注变压器的重量和外 形尺寸等数据。 第二节变压器的工作原理及运行分析 、变压器的工作原理 变压器的工作原理示意图如图75所示。在绕组N1上外施交流电压U 便有交流电流1流入,因而在铁心中激励出交变磁通φ。根据电磁感应定律可知, 磁通中中的交变会在绕组N2中感应出电势E2,此时若绕组N2接上负载,就会 有电能输出。由“绕组的感应电势正比于它的匝数,因此只要改变绕组N2的匝 数,就能改变感应电势E2的大小,这就是变压器的工作原理。绕组N1;从电源 吸收电能,称为原边绕组,有关原边绕组的各量均以下标“1”来表示,例如原 边绕组的功率、电流。电阻分别为P1、I1、R1;绕组Ⅳ2向负载输出电能,称为 副边绕组,有关副边绕组的各量均以下标“2”来表示,如副边绕组的功率、电 流、电阻分别为P2、I2、R2。若原边绕组为高压绕组,副边绕组为低压绕组则该 变压器就是降压变压器:若原边绕组为低压绕组,副边绕组为高压绕组则该变压 器就是升压变压器。 t X 图7-5变压器的工作原理 二、变压器的空载运行 空载运行是指变压器的原边绕组接在电源上,副边绕组不带负载(开路, Ⅰ=0)时的状态。为了便于理解变压器的电磁关系,以下按照由简到繁的顺序先 从理想变压器的空载运行开始分析。所谓理想变压器是指绕组没有电阻,铁心中 没有损耗,磁路不饱和且没有漏磁通的变压器。 变压器是接在交流电源上工作的,其中的电压、电流。电势及磁通的大小和
定值外，还标注着变压器的制造厂名、出厂序号、制造年月、标准代号、相数、 联接组标号、接线图、冷却方式等。为便于运输，有时还标注变压器的重量和外 形尺寸等数据。 第二节 变压器的工作原理及运行分析 一、变压器的工作原理 变压器的工作原理示意图如图 7-5 所示。在绕组 N 1 上外施交流电压 U 1 ；， 便有交流电流 1 . I 流入，因而在铁心中激励出交变磁通 . 。根据电磁感应定律可知， 磁通 . 中的交变会在绕组 N 2 中感应出电势 2 . E ，此时若绕组 N 2 接上负载，就会 有电能输出。由“绕组的感应电势正比于它的匝数，因此只要改变绕组 N 2 的匝 数，就能改变感应电势 2 . E 的大小，这就是变压器的工作原理。绕组 N 1 ；从电源 吸收电能，称为原边绕组，有关原边绕组的各量均以下标“1”来表示，例如原 边绕组的功率、电流。电阻分别为 P1、I1、R1；绕组 N2 向负载输出电能，称为 副边绕组，有关副边绕组的各量均以下标“2”来表示，如副边绕组的功率、电 流、电阻分别为 P2、I2、R2。若原边绕组为高压绕组，副边绕组为低压绕组则该 变压器就是降压变压器；若原边绕组为低压绕组，副边绕组为高压绕组则该变压 器就是升压变压器。 图 7-5 变压器的工作原理 二、变压器的空载运行 空载运行是指变压器的原边绕组接在电源上，副边绕组不带负载（开路， I2=0）时的状态。为了便于理解变压器的电磁关系，以下按照由简到繁的顺序先 从理想变压器的空载运行开始分析。所谓理想变压器是指绕组没有电阻，铁心中 没有损耗，磁路不饱和且没有漏磁通的变压器。 变压器是接在交流电源上工作的，其中的电压、电流。电势及磁通的大小和
方向都随时间而变化,要研究这些量之间的关系及计算它们的数值,必须首先规 定出它们的正方向。正方向的规定是人为的,习惯上将变压器中各电磁量的正方 向按图7-5所示做如下规定 (1)电位降用电压U表示;电位升用电势E表示 (2)原边绕组电压U1的正方向是从原边绕组的首端A指向末端X (3)原边绕组电流I1;的正方向是从原边绕组的首端A指向末端X,即原 边绕组电压的正方向和电流的正方向一致。 (4)磁通φ的正方向与电流入的正方向之间符合右手螺旋定则。 (5)原边绕组感应电势E1的正方向和副边绕组感应电势E2的正方向与产 生它们的磁通中的正方向之间亦符合右手螺旋定则 1.理想变压器空载时的电压方程 理想变压器空载运行示意图如图7-5所示。空载时原边绕组上接电源电压U1 (正弦交流电),原边绕组中流过的电流1用Ⅰo表示。被称为空载电流Ⅰo。空载 电流Ⅰo产生空载磁势loN1加在变压器的铁心磁路上。由于铁心中的磁场就是由 JoN建立的,所以又称空载磁势ⅠoNl为励磁磁势,空载电流lo又被称为励磁电 流。励磁磁势ⅠoN在铁心中激励起按正弦变化的磁通φ,该磁通同时与原边、 副边绕组交链,通过铁心回路闭合,称为主磁通,其幅值用φn表示,它在原边 和副边绕组中产生感应电势E1和E2 根据电磁感应定律,可推导出原边、副边绕组感应电势的有效值为: E1=4.44fN1Φm (7-3) E=4.44fN,Φ 式中E1、E2——原、副边绕组感应电势的有效值(V); N1、N2一原、副边绕组的匝数 Φn——主磁通的幅值(Wb)
方向都随时间而变化，要研究这些量之间的关系及计算它们的数值，必须首先规 定出它们的正方向。正方向的规定是人为的，习惯上将变压器中各电磁量的正方 向按图 7-5 所示做如下规定： （1）电位降用电压 • U 表示；电位升用电势 • E 表示； （2）原边绕组电压 1 • U 的正方向是从原边绕组的首端 A 指向末端 X； （3）原边绕组电流 1 • I ；的正方向是从原边绕组的首端 A 指向末端 X，即原 边绕组电压的正方向和电流的正方向一致。 （4）磁通 • 的正方向与电流入的正方向之间符合右手螺旋定则。 （5）原边绕组感应电势 1 • E 的正方向和副边绕组感应电势 2 • E 的正方向与产 生它们的磁通中的正方向之间亦符合右手螺旋定则。 1．理想变压器空载时的电压方程 理想变压器空载运行示意图如图7-5所示。空载时原边绕组上接电源电压 1 • U （正弦交流电），原边绕组中流过的电流 1 • I 用 0 • I 表示。被称为空载电流 0 • I 。空载 电流 0 • I 产生空载磁势 0 • I N1 加在变压器的铁心磁路上。由于铁心中的磁场就是由 0 • I N1 建立的，所以又称空载磁势 0 • I N1 为励磁磁势，空载电流 0 • I 又被称为励磁电 流。励磁磁势 0 • I N1 在铁心中激励起按正弦变化的磁通 • ，该磁通同时与原边、 副边绕组交链，通过铁心回路闭合，称为主磁通，其幅值用 m • 表示，它在原边 和副边绕组中产生感应电势 1 • E 和 2 • E 。 根据电磁感应定律，可推导出原边、副边绕组感应电势的有效值为： E 1 =4.44fN 1 m (7-3) E 2 =4.44fN 2 m (7-4) 式中 E 1、E 2 ——原、副边绕组感应电势的有效值（V）； N 1、N 2 ——原、副边绕组的匝数； m——主磁通的幅值（Wb）；
f一一正弦交流电的频率(HZ)。 上式表明了感应电势与主磁通的关系。而主磁通与励磁电流的关系由磁化曲 线相联系。 因而感应电势与励磁电流之间必然存在着一定的关系。通过进一步的分析可 知,理想变压器原边绕组感应电势再与励磁电流Ⅰ之间的关系可以用一个电抗 来表达,即 E=-jIoX 式中的X称为变压器的励磁电抗,它是表示铁心磁化性能的一个参数,X与 铁心绕组的电感Ln。相对应,因而它与原边绕组匝数N1的平方和铁心磁路的磁 导A成正比,即 L=2TfN:A 根据正方向的规定和基尔霍夫定律可知,电势马应与电压年平衡,即理想变 压器空载时原边绕组电压方程为 U,=-E (7-7) 上式表明,在理想变压器中,外加的电源电压曹;和原边绕组中的感应电势 亡;在数值上是相等的,而在相位上相差180。因此可以得到 U,=E,=4.44fN,Φ (7-8) 上式表明,一定幅值的外加电压U1,产生一定幅值的交变磁通Φn,以建立 与电压平衡的感应电势。即在频率f和匝数N1;不变的条件下,电压U1;正比 于磁通Φ;或者说,若外加电压U1;不变,则磁通电也不变。变压器运行时铁 心中的磁通基本上不变,这是分析变压器运行情况的一个基本概念 根据正方向的规定和基尔霍夫定律可知,副边绕组输出的空载电压Uz就等 于副边绕组感应电势E2,即变压器空载时副边绕组电压方程为: 变压器的变压比
f 一一正弦交流电的频率（HZ）。 上式表明了感应电势与主磁通的关系。而主磁通与励磁电流的关系由磁化曲 线相联系。 因而感应电势与励磁电流之间必然存在着一定的关系。通过进一步的分析可 知，理想变压器原边绕组感应电势再与励磁电流 0 • I 之间的关系可以用一个电抗 来表达，即： • E =-j 0 • I X m (7-5) 式中的 X m 称为变压器的励磁电抗，它是表示铁心磁化性能的一个参数,X m 与 铁心绕组的电感 L m 。相对应，因而它与原边绕组匝数 N 1 的平方和铁心磁路的磁 导 m 成正比，即： X m ＝ Ｌ m =2 fN 2 1 m (7-6) 根据正方向的规定和基尔霍夫定律可知，电势马应与电压年平衡，即理想变 压器空载时原边绕组电压方程为： U 1 =- 1 • E （7-7） 上式表明，在理想变压器中，外加的电源电压曹；和原边绕组中的感应电势 亡；在数值上是相等的，而在相位上相差 1800。因此可以得到： U 1 = E 1 = 4.44fN 1 m （7-8） 上式表明，一定幅值的外加电压 U 1 ，产生一定幅值的交变磁通 m ，以建立 与电压平衡的感应电势。即在频率ｆ和匝数 N 1 ；不变的条件下，电压 U 1 ；正比 于磁通 m ；或者说，若外加电压 U 1 ；不变，则磁通电也不变。变压器运行时铁 心中的磁通基本上不变，这是分析变压器运行情况的一个基本概念。 根据正方向的规定和基尔霍夫定律可知，副边绕组输出的空载电压 U20 就等 于副边绕组感应电势 E2，即变压器空载时副边绕组电压方程为： 20 • U = 2 • E （7-9） 2．变压器的变压比