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第三章 電機與電力拖動

第一節 變壓器

一、變壓器的用途

變壓器是一種能夠改變交流電壓的設備。變壓器能將電壓由低變高或由高變低，它是電力系統中最重要的電氣設備之一。

二、變壓器的工作原理(重點)

以單相變壓器為例。如圖3-1，變壓器由鐵芯、一次繞組、二次繞組組成，

與電源相聯的繞組稱為一次繞組(原繞組、初級繞組)，匝數為N1;

與負載相聯的繞組稱為二次繞組(副繞組、次級繞組)，匝數為N2。

當一次繞組與交流電源接通，而二次繞組未接負載時，變壓器處于空載狀態。這時一次繞組在電源電壓作用下，有交變電流通過，此電流為空載電流。

空載時，一、二次繞組電壓有效值之比存在以下關系：

空載時，一次、二次繞組的匝數比等于電壓比。

當變壓器帶載時，一、二次繞組中電流的有效值與匝數存在以下的關系：

即，帶載時變壓器一、二次繞組電流比近似為其匝數比的倒數。

變壓器效率：變壓器輸出、輸入有功功率之比

變壓器的輸出功率等于輸入功率與其損耗功率(鐵損和銅損)之差。一般電力變壓器的鐵損(鐵心渦流損失)和銅損(繞組電阻損耗的能量)都很小，變壓器滿負荷運行時效率均在 95% 以上。

在電子設備中使用的變壓器效率比較低，一般在 90% 以下。

顯然，變壓器空載時的效率為零，因為輸出功率 P2=0

三、變壓器的主要額定數據(重點)

1、額定容量Se：指變壓器在銘牌規定的額定電壓、額定電流下連續運行時，能夠輸送的能量。其計算公式為：

S_e=UeIe×10^-3—— 單相電力變壓器

——三相電力變壓器

S_e——額定容量(視在功率)kVA

U_e——電力變壓器二次側的額定電壓 V

I_e——電力變壓器二次側的額定電流 A

2、額定電壓Ue：指變壓器長時間運行所能承受的工作電壓(銘牌上的Ue值，除非另有規定，一般指調壓中間分接頭的額定電壓值)，以kV表示。

3、額定電流Ie：指變壓器在額定容量下，允許長期通過的電流。

4、溫升：變壓器繞組或上層油面的溫度與變壓器周圍環境的溫度之差稱為繞組或上層油面的溫升。。

5、額定工作狀態：是變壓器在額定電壓、額定頻率、額定負載及規定使用條件下的工作狀態，在銘牌上都有標示。

四、變壓器的結構(重點)

這里以中、小型變壓器為主。

變壓器的組成如圖3-2所示。

中、小型電力變壓器主要有器身和輔助部件組成，器身主要包括：鐵芯、繞組、絕緣和引線。其中，鐵芯和繞組是變壓器的最基本組成部分。

五、變壓器的標準現狀(重點)

我國中小型電力變壓器的標準先后進行了三次較大的修改。可分為初期標準、中期標準和近期標準。

根據性能水平，初期標準為高損耗標準，中期標準為較高損耗標準，近期標準為低損耗標準。

1999年4月，國家電力公司規定：“64”、“73”系列高能耗配電變壓器要全部更換，新選用(包括改造更換)的配電變壓器，必須是低損耗的。

目前主要是采用S9型(包括新S9型)和少量非晶合金配電變壓器。

新安裝的主變壓器，必須采用新型節能變壓器。

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（責任編輯：中大編輯）

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