变电所双绕组临夏矿用变压器介绍

编辑：临夏矿用变压器厂家 日期：2019-10-28 人气：276

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1. 介绍

要从远端发电厂送出电能，必须应用输电。因为最终的负荷，在一些点高电压必须降低。临夏矿用变压器能使系统各个部分运行在电压不同的等级。本文我们讨论的原则和临夏矿用变压器的应用。

2. 双绕组临夏矿用变压器

临夏矿用变压器的最简单形式包括两个磁通相互耦合的固定线圈。两个线圈之所以相互耦合，是因为它们连接着共同的磁通。

在应用中，使用层式铁芯临夏矿用变压器（本文中提到的）。临夏矿用变压器是高效率的，因为它没有旋转损失，因此在电压等级转换的过程中，能量损失比较少。典型的效率范围在92到99%，上限值适用于大功率临夏矿用变压器。从交流临夏矿用变压器流入电流的一侧被称为临夏矿用变压器的一次侧绕组或者是原边。它在铁圈中建立了磁通φ，它的幅值和方向都会发生周期性的变化。磁通连接的第二个绕组被称为临夏矿用变压器的二次侧绕组或者是副边。磁通是变化的；因此依据楞次定律，电磁感应在二次侧产生了电压。临夏矿用变压器在原边接收电能的同时也在向副边所带的负荷输送电能。这就是临夏矿用变压器的作用。

3. 临夏矿用变压器的工作原理

当二次侧电路开路是，即使原边被施以正弦电压Vp，也是没有能量转移的。外加电压在一次侧绕组中产生一个小电流Iθ。这个空载电流有两项功能：（1）在铁芯中产生电磁通，该磁通在零和φm之间做正弦变化，φm是铁芯磁通的最大值；（2）它的一个分量说明了铁芯中的涡流和磁滞损耗。这两种相关的损耗被称为铁芯损耗。

临夏矿用变压器空载电流Iθ一般大约只有满载电流的2%—5%。因为在空载时，原边绕组中的铁芯相当于一个很大的电抗，空载电流的相位大约将滞后于原边电压相位90?。显然可见电流分量Im= I0sinθ0，被称做励磁电流，它在相位上滞后于原边电压VP 90?。就是这个分量在铁芯中建立了磁通；因此磁通φ与Im同相。电气设计（照明，防雷，消防，弱电，室外供配电）_腾讯课堂

第二个分量Ie=I0sinθ0，与原边电压同相。这个电流分量向铁芯提供用于损耗的电流。两个相量的分量和代表空载电流，即

I0 = Im+ Ie

应注意的是空载电流是畸变和非正弦形的。这种情况是非线性铁芯材料造成的。

如果假定临夏矿用变压器中没有其他的电能损耗一次侧的感应电动势Ep和二次侧的感应电压Es可以表示出来。因为一次侧绕组中的磁通会通过二次绕组，依据法拉第电磁感应定律，二次侧绕组中将产生一个电动势E，即E=NΔφ/Δt。相同的磁通会通过原边自身，产生一个电动势Ep。正如前文中讨论到的，所产生的电压必定滞后于磁通90?，因此，它于施加的电压有180?的相位差。因为没有电流流过二次侧绕组，Es=Vs。一次侧空载电流很小，仅为满载电流的百分之几。因此原边电压很小，并且Vp的值近乎等于Ep。原边的电压和它产生的磁通波形是正弦形的；因此产生电动势Ep和Es的值是做正弦变化的。产生电压的平均值如下

变电所双绕组临夏矿用变压器介绍即是法拉第定律在瞬时时间里的应用。它遵循

其中N是指线圈的匝数。从交流电原理可知，有效值是一个正弦波，其值为平均电压的1.11倍；因此

E = 4.44fNφm

因为一次侧绕组和二次侧绕组的磁通相等，所以绕组中每匝的电压也相同。因此

Ep = 4.44fNpφm

并且

Es = 4.44fNsφm

其中Np和Es是一次侧绕组和二次侧绕组的匝数。一次侧和二次侧电压增长的比率称做变比。用字母a来表示这个比率，如下式

假设临夏矿用变压器输出电能等于其输入电能——这个假设适用于高效率的临夏矿用变压器。实际上我们是考虑一台理想状态下的临夏矿用变压器；这意味着它没有任何损耗。因此

Pm = Pout

或者

VpIp × primary PF = VsIs × secondary PF

这里PF代表功率因素。在上面公式中一次侧和二次侧的功率因素是相等的；因此

VpIp = VsIs

变电所双绕组临夏矿用变压器介绍从上式我们可以得知

它表明端电压比等于匝数比，换句话说，一次侧和二次侧电流比与匝数比成反比。匝数比可以衡量二次侧电压相对于一次恻电压是升高或者是降低。为了计算电压，我们需要更多数据。

终端电压的比率变化有些根据负载和它的功率因素。实际上， 变比从标识牌数据获得， 列出在满载情况下原边和副边电压。

当副边电压Vs相对于原边电压减小时，这个临夏矿用变压器就叫做降压临夏矿用变压器。如果这个电压是升高的，它就是一个升压临夏矿用变压器。在一个降压临夏矿用变压器中传输变比a远大于1（a>1.0），同样的，一个升压临夏矿用变压器的变比小于1（a<1.0）。当a=1时，临夏矿用变压器的二次侧电压就等于起一次侧电压。这是一种特殊类型的临夏矿用变压器，可被应用于当一次侧和二次侧需要相互绝缘以维持相同的电压等级的状况下。因此，我们把这种类型的临夏矿用变压器称为绝缘型临夏矿用变压器。

显然，铁芯中的电磁通形成了连接原边和副边的回路。在第四部分我们会了解到当临夏矿用变压器带负荷运行时一次侧绕组电流是如何随着二次侧负荷电流变化而变化的。

从临夏矿用变压器侧来看临夏矿用变压器，其阻抗可认为等于Vp / Ip。从等式

中我们可知Vp = aVs并且Ip = Is/a。根据Vs和Is，可得Vp和Ip的比例是

但是Vs / Is 负荷阻抗ZL，因此我们可以这样表示

Zm （primary） = a2ZL

这个等式表明二次侧连接的阻抗折算到临夏矿用变压器侧，其值为原来的a2倍。我们把这种折算方式称为负载阻抗向一次侧的折算。这个公式应用于临夏矿用变压器的阻抗匹配。

4. 有载情况下的临夏矿用变压器

一次侧电压和二次侧电压有着相同的极性，一般习惯上用点记号表示。如果点号同在线圈的上端，就意味着它们的极性相同。因此当二次侧连接着一个负载时，在瞬间就有一个负荷电流沿着这个方向产生。换句话说，极性的标注可以表明当电流流过两侧的线圈时，线圈中的磁动势会增加。

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