河北科技大學教案用紙

第]次課2學時

上次課復習：

本次課題（或.教材章節題目）：緒論§1.1磁路的基本定律

教學要求：掌握磁路中的幾個基本定律

重點：磁路中的幾個基本定律

難點：磁路中的幾個基本定律

教學手段及教具：講授

講授內容及時間分配：

緒論35分

基本定律50分

小結5分

課后作業

1-11-2

1.許實章主編.電機學.機械工業出版社

參考資料2.章明濤主編.電機學（上、下冊）.科學出版社

注：本頁為每次課教案首頁

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緒論(introduction)

一、電機及電機學概念(electricmachineandelectricmachinetheoryconcept)

1.電機定義：是指依據電磁感應定律實現電能的轉換或傳遞的一種電磁裝置。

2.電機分類：(按運動方式分類)

一靜止電機------------------變壓器

電機1f直流電機

旋轉電機，

〔〔交流電機｛異步電機

同步電機

3.電機在國民經濟中的作用

各行各業均離不開電機，它是衡量一個國家或一個地區發達程度戶發展速度快慢的一個

重要指標。

4.電機的發展史

分為三個階段：①直流電機的產生和形成時期；

②交流電機的形成和發展時期；

③電機理論、設計和制造工藝逐步達到完善化的時期。

5.電機學及性質：專業基礎課

6.本門課學習方法：①抓住主要矛盾；

②理論聯系實際；

③善于運用對比的方法。

二、電機中的材料(materiaIs)

1.導電材料：線圈(銅、鋁)

2.導磁材料：鐵磁材料(重點介紹)

3.結構材料：鑄鐵、鑄鋼和鋼板等

4.絕緣材料：聚酯漆、環氧樹脂、玻璃絲帶、電工紙、云母片等(A、E、B、F、H、C)

第二章磁路

§1.1電機中的基本電磁定律(basiceIectromagneticlaws)

1.磁路的概念

磁路一一磁通所經過的路徑稱?

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主磁通——通過我們所需要回路的磁通稱?

漏磁通——通過我們不需要回路的磁通稱?

主磁路——主磁通所經過的回路稱?

漏磁通——漏磁通所經過的回路稱?

直流磁通----直流電流產生的磁通稱?

交流磁通——交流電流產生的磁通稱?

直流磁路—直流磁通所經過的路徑稱?

交流磁路——交流磁通所經過的路徑稱?

2.磁路中的基本定律

①全電流定律一安培環路定律（lawoftotalcurrent）

§產出=?舉例：P12

工程上：=線圈：>///=NI

*電流方向的判斷：

②磁路的基爾霍夫第一定律：V（D=O（電路中：Z'=0）

*說明磁通是連續的。

③磁路的基爾霍夫第二定律：工印=（電路中：>

④磁路歐姆定律：①=二=二FR,,,=^~（電路中：R=Ps=M）

Rm4s"S

*鐵磁材料的燈不為常數。

3.補充：

①電磁感應定律（electromagneticinductivelaw）

e=------=—/V—

dtdt

變壓器電動勢：同上；

運動電動勢：e=Blv

*判斷方向：右手定則

②電磁力定律：f=Bil

*判斷方向：左手定則（主要用于分析旋轉電機的電磁轉矩）

例1-1

O

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第2次課2學時

0上次課復習：

安培環路定律基爾霍夫磁路定律

本次課題（或教材章節題目）：§1.2常用鐵磁材料及其特性§1.3磁路的計算

0

教學要求：1、了解常用的鐵磁材料2、掌握常用鐵磁材料的特性和磁路的計算方法

重點：1、常用鐵磁材料的特性2、磁路的計算

難點：常用鐵磁材料的特性

教學手段及教具：講授

講授內容及時間分配：

復習：分

05

§1.2常用鐵磁材料及其特性40分

§1.3磁路的計算40分

小結5分

課后作業

01-31-41-5

1.許實章主編.電機學.機械工業出版社

參考資料2.章明濤主編.電機學（上、下冊）.科學出版社

注：本頁為每次課教案首頁

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§1.2常用的鐵磁材料及其特性

1、鐵磁物質的磁化

鐵磁材料-----包含鐵、鉆、鎮以及他們的合金的材料稱?

磁化----鐵磁材料在外界磁場的作用下呈現很強的磁性，這種現象稱?

磁化式鐵磁材料的特性之一

磁化后其導磁能力為空氣的導磁能力2000-6000倍

2、磁化曲線和磁滯回線

a、起始磁化曲線(分為四段)

開始磁化時，外磁場較弱，磁通密度增加較慢

隨著磁場的增強，材料內大量磁疇開始轉向趨于外磁場方向，使B增加很快。

當外磁場繼續增大時，大部分磁疇以趨于一致，可轉向得越來越少，使B的增加

變慢。

達到飽和以后，曲線變平，因為這時基本上沒有可轉向的磁疇了，此時B=UoH

磁化曲線開始拐彎的點稱為膝點。見圖1—7

b、磁滯回線

將鐵磁材料進行周期性磁化便得到圖1-8中的abcdefa曲線，當去掉外磁場后，鐵

磁材料仍保留一定的磁密，稱為剩磁Br。為去掉剩磁Br,需要加一定的反向外磁場，此

反向外磁場強度稱為矯頑力He。Br和He是兩個重要參數，He落后Br的特性稱為磁滯,

呈現磁滯現象的回線稱為磁滯回線。

磁滯現象是鐵磁材料的另一個特性。

基本磁化曲線可表示為：B=f(H)

將各磁滯回線的頂點連接起來所得的曲線，稱為基本磁化曲線。

3、鐵磁材料

鐵磁材料C軟磁材料：〃高，8,小，磁滯回線窄而長，如：鑄鋼、硅鋼、坡莫合

,金，制作電機鐵心；

I硬磁材料：u不高，Br大，磁滯回線寬而胖，制造永久磁鐵；

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4、鐵心損耗

①磁滯損耗：磁疇之間產生摩擦而產生的，phocJBl

22

°②渦流損耗：渦流與鐵心電阻相作用產生的損耗，見圖1T2pFe=fBld/Re

③鐵損：磁滯損耗+渦流損耗，

§1.3磁路的計算

1、直流電路的計算

通常先給出4)_____＞計算所需的勵磁磁動勢F__?根據匝數，求電流。

也有個別的計算是逆運算

a、簡單串聯磁路的計算：

特點：磁路中各處磁通6相同，但由于各段磁路面積不同，磁密也不一樣，故應先

求各段的磁壓降，然后相加便得到所需的磁動勢F。見P21例1-2

b、簡單磁路并聯

特點：總磁通為各支路磁通之和

以P21例1?3為例說明。

2、直流電機的空載磁路和磁化曲線

空載磁路及其計算：

由圖l-15a可見，總磁通可分為主磁通和漏磁通小f。，(約占小。的15?25%)

即：@m=6o+6f。

由圖l-15a可見，四極電機有四條并聯支路，每條支路由五段組成：①主磁極鐵心

②定子磁胡③氣隙④電樞齒⑤電樞鐵心

當選定某一回路后，根據各段的磁通和截面積，算出各段的磁密Bk,再根據所用材

料的基本磁化曲線，查的相應的磁場強度Hk,根據￡)=2X4算出Fo即可。

k=\

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第3次課2學時

上次課復習：

本次課題（或教材章節題目）：§2.1變壓器的基本結構和額定值§2.2變壓器的空載運行

教學要求：1、了解變壓器的基本結構2、掌握變壓器空載運行時各物理量之間的關系

重占?變壓器的空載運行

難點：變壓器的空載運行

教學手段及教具：講授、實物

講授內容及時間分配：

§2.1變壓器的基本結構和額定值30分

§2.2變壓器的空載運行55分

小結5分

課后作業2-1

1.許實章主編.電機學.機械工業出版社

參考資料2.章明濤主編.電機學（上、下冊）.科學出版社

注：本頁為每次課教案首頁

0

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第二章變壓器(transformer)

1.變壓器的定義：它是一種靜止的電機，通過線圈間的電磁感應關系，將某一等級的交

流電壓轉換為同頻都J另一等級的交流電壓，

2.變壓器的用途：變換電壓、電流、阻抗、耦合、隔離等

3.電力變壓器：用于電力系統升、降電壓的變壓器。

0§2.1變壓器的基本結構和額定值

(basicstructureandsumoftransformer)

一、基本結構(basicstructure)

L鐵心：構成主磁路，機械骨架，由硅鋼片迭成

①材料：0.35mm厚涂有絕緣漆膜的硅鋼片，導磁性能好，可減少鐵損；

②鐵心形狀：矩形、十字形等；

③迭片方式：交迭式迭裝

2.線圈：導電部分，銅線或鋁線

0*為便于線圈和鐵心絕緣，低壓靠近鐵心柱在里面，高壓在外面；

線圈在鐵心上排列方式：/同心式

［交迭式

3.油箱和冷卻裝置：

*變壓器油的作用：絕緣和冷卻

4.絕緣套管：用于引線

5.保護裝置和其他

0

二、變壓器的分類(classificationoftransformer)

1.按用途分：升壓、降壓變壓器；

2.按相數分：單相、三相變壓器；

3.按線圈數：雙線圈、三線圈、自耦變壓器；

4.按鐵心結構：心式、組式變壓器;

5.按冷卻介質和冷卻方式：油浸式、干式、風冷式變壓器等；

?河北科技大學教’案用紙

6.容量大?。盒⌒?、中型、大型、特大型變壓器。

三、額定值：（Thesumsettlesavalue）

S、：銘牌規定在額定使用條件下所輸出的視在功率。

UN：指變壓器長時間運行所承受的工作電壓。（三相為線電壓）

UiN：規定加在一次側的電壓；

U2Ni一次側加額定電壓，二次側空載時的端電壓。

底：變壓器額定容量下允許長期通過的電流有和，2N（三相為線電流）。

fN：我國工頻：50Hz；

還有額定效率、溫升等額定值。

單相變壓器的關系式：SN=UNIN

三相變壓器的關系式：SN=6UQN

**：對于雙線圈變壓器一、二次側的額定容量相等。（由于其效率高）

四、舉例：一臺Y,dll聯接的三相變壓器，額定容量為3150kVA,UM&F的/6.3kV,求:

①變壓器一、二次額定電壓和額定電流？

②變壓器一、二次線圈的額定電壓和額定電流？

**思考題：原邊加直流電壓是否可以？為什么？

§2.2變壓器的空載運行

（no-loadoperationofsinglephasetransformer）

1.從空載和負載運行時的電磁關系出發，導出基本方程式、等效電路和相量圖；

2.分析穩態運行性能（電壓變化率、損耗和效率）

*適用于三相變壓器的對稱運行。

一、電磁現象(electromagneticphenomenon)

1.空載定義：；2=0

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2.物理過程:

O

O

*電機中各物理量正方向的規定

O3.①。和①區別：

O①在性質上：d與I。非線性關系；與I。線性關系；

②在數量上：①。占99%以上；叫。占居以下；

③在作用上：燈傳遞能量的媒介；漏抗壓降。

二、空載時各物理量(physicalquantitiesofno-load)

1.原邊電壓日"變壓器一次線圈所接的電網電壓；

2.空載電流io：

①作用：一是用來激磁，產生主磁通；二是供空載損耗。

O

②組成：Io=Ioa+IOr

③性質：感性無功；

④大小：2-8%；vZ0r))Z0fl.\Z0?Z0r,稱為激磁電流。

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**70為什么越小越好？

⑤波形：磁路飽和：尖頂波；磁路不飽和：正弦波。

*實際需要：將尖頂波的空載電流等效為正弦波。

3.空載磁動勢Ao

Fo=TV]Io...建立空載磁場

4.主磁通感應的電動勢

設Go=sincot,貝！Je="①。=2才N[①桁sin（3f-90°）

}dt

用相量表示時：￡i=一旦44例

同理可得：Ei=-J4.44于$

*結論:EJE”f.N《N30”,在相位上滯后后,”90。。

5.一次漏感電動勢用小

設①s=G.sin創，貝IJ%=-乂粵口=2裾N&.sin（初一90。）

at

江=-/4.44例3.

又可得：Eia=-j!oXl

TV2

式中：屆=2始小-二常數，為一次繞組的漏電抗。

R/ne

6.一次線圈電阻壓降,0〃

7.空載損耗p（）

P。=PFe+PCuBPFe0c

*空載損耗約占（0.2-1）%,隨容量的增大在變壓器中所長的比例而減小。

o

三、空載時的電磁關系(electromotiverelationshipofno-load)

1.電動勢平衡方程：

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①一次側：U1=—E\-^-Iof|+j1QXy=—E\+1o

忽略IZ,則有：罵=4.44,河中,”

即R〃=—G

4.44,陽4.44加

*結論：影響主磁通大小的因素是：電源電壓U1、電源頻率f和一次側線圈匝數N”與

鐵心材質及幾何尺寸基本無關。

②二次側：U20=EZ

ENUU

2.變比：=-j=N*降壓K〉1；升壓K<1；

七2N2U2OU2N

**三相變壓器：Y,d接線：K=華」

D,y接線：K=

U2N

Y,y和D,d接線：K=2d

U2N

3.等效電路：

令：-Ei=IoZm=(rm+jxin)Io

*乙和二的物理意義；

則有：U\=-￡+/oZ[=(〃+氏.)/o+(q+jxjh

式中：Z”、(和與隨磁路飽和程度的增加而減小。

等效電路為：U\=IoZin+Io

變壓器空載時的等效電路

由于心》r,,xjXl,可得簡化等效電路：UIXIOZI

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變壓器空載時的簡化等效電路

**空載電流的大?。喝Q于激磁阻抗的大小，從變壓器運行的角度看，希望空載電流越

小越好，因此變壓器采用高導磁率的鐵磁材料?，以增大Z.減少I。，提高變壓器的效率和

功率因數。

4.相量圖：

①空載時的方程式：（總結）

②空載時的相量圖：

**變壓器空教運行時，cos外很低，一般在0.1?0.2之間。

O

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第4次課2學時

注：本頁為每次課教案首頁

0

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上次課復習：

空載運行時各物理量之間的關系

0

本次課題（或:教材章節題目）：§2.3變壓器的負載運行§2.4基本方程式、等效電路

教學要求：掌握變壓器的負載運行時各物理量之間的關系，基本方程式、等效電路

重點：變壓器的負載運行時各物理量之間的關系，基本方程式、等效電路

難點：變壓器的負載運行時各物理量之間的關系，基本方程式、等效電路

教學手段及教具：講授

講授內容及時間分配：

0

復習5分

§2.3變壓器的負載運行40分

§2.4基本方程式、等效電路40分

小結5分

0

課后作業2-22-3

1.許實章主編.電機學.機械工業出版社

參考資料2.章明濤主編.電機學（上、下冊）.科學出版社

§2?3變壓器的負載運行

(loadoperationofsingle-phasetransformer)

一、磁動勢平衡關系(magnetomotiveforce(mmf)balancerelationship)

1.負載運行定義：在九，QN下，二次線圈接以負載的運行狀態。

2.負載時的電磁過程

①o

單相變壓器負載運行示意圖

---------------------------------?1\八

-----------------------------------------------------------?Iir2

3.磁動勢平衡方程式：(1)磁動勢形式：上+12=10(或iiN|=ioN「i2N2)

(2)電流形式：Z,=/0+(-21)

k

*解釋方程的物理意義？

若忽略I。，則有：!二7注意大小和相位。

hKN、

O

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§2.4基本方程和等效電路

一、基本方程

o

Ui=—E\+1iF|4-jI\x]=—E\+1]Z]

U，=Ei-I?jI?X2=E?-17Z2

hM+/2M=/oN、

區4=K

E?M

?=-/「

U2=hZL

二、折算(conversion)

1.折算目的：獲得等效電路；簡化計算；畫相量圖

2.折算方法：W=N.

3.折算原則：鼠="和二次側的各功率保持不變

4.折算的物理量：

①二次側電流：I2'=b/k

②二次側電動勢的折算：E2'=kE2

E2J=kE2

IV=kU2

,2

③二次側阻抗的折算：R2=kR2

z2

X20=kX20

Ri/=k2R).

2

XJ=kXL

5.折算后的方程：

^i=-Ei+7iZ,

Ui=￡2-/2z；

??，

E\=E2

??f?

I\+h=Io

E\=~hZni

f，

Ui=hz/

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o

三、等效電路和相量圖(equivalentcircuitandphasordiagram)

1.形等效電路和相量圖

①“T”形等效電路

②相量圖

2.近似等效電路

一般LNZKO.08U】N時采用

3.簡化等效電路和相量圖

①簡化等效電路：忽略I。

②電壓方程式：Ui=h（rk+jXJ-U2

其中：X^Xy+X?。

o

Zk=rk+jXk

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③簡化相量圖：（選擇講）。

O

*說明：△ABC為阻抗三角形；對于一臺已制成的變壓器，其形狀是固定的。

**短路阻抗大小的意義：①從正常運行角度，希望小些；

②從短路角度看，希望大些，可限制地路電流。

O

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第5次課2學時

O

注：本頁為每次課教案首頁

0

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上次課復習：

T型等效電路

0

本次課題（或:教材章節題目）：§2.5等效電路參數的測定

教學要求：掌握等效電路參數的測定方法

重點：等效電路參數的測定方法

難點：等效電路參數的測定方法

教學手段及教具：講授

講授內容及時間分配：

0

復習5分

開路參數的測定35分

短路參數的測定45分

小結5分

0

課后作業2-4、2-16

1.許實章主編.電機學.機械工業出版社

參考資料2.章明濤主編.電機學（上、下冊）.科學出版社

§2.5變壓器參數的測定

(measurementoftransformerparameters)

說明：通過空載和短路試驗測取。

一、空載實驗(no-loadtest)

1.目的：通過測量It),Ul，U20及Po來計算K,Io(%),PFe,Zm=rm+jXm以及判斷鐵心質

量和線圈質量。

2.接線：一般低壓側加壓，高壓側開路

3.步驟：①低壓側加電壓，高壓側開路；

②電源電壓由0?L21N(或L2UN-O),測山、比。、I。和Po值;

③可得Io=f(Ui)及Po=f(Ui)

**電壓單方向上升(下降)。

4.計算：

①變比：K=〃"

■

②/o(%)=-^-xlOO

AN

③PFe=^0

④由空載簡化等效電路，得：z-牛；I東”正-退

5.注意：①次和Xm是隨電壓的大小而變化的，故取對應額定電壓時的值。

②空載試驗在任何一方做均可，高壓側參數是低壓側的k2倍。

③三相變壓器必須使用一相的值。

④cos<0.2,很低，為減小誤差，應使用低功率因數表。

O河北科技大學教案用紙

二、短路實驗(shortcircuittest)

KKKK

1.目的：測I、U及P,計算U(%),PcuZK=rK+jxKo

2.接線：通常高壓側加壓，低壓側短路

3.步驟：①高壓側接電源，低壓側短接;

②電壓由0?3使IK=0-1.2IN,分別測IK、UK及PK;

③可得Mf(UK),線性；PK=f(W),拋物線。

4.計算：

①PCU^PK=PK(PK=PCu+PFc7PCu，：電源電壓很低PFe^O)

②由簡化等效電路，得分=%；7=與；打=序無

IHIV

*一般認為：r}^r2=^rKix]?x2=-xK

③溫度折算：線圈電阻與溫度有關，國標規定向75℃換算;

235+75

對銅線：r.

Klsc235+。。

225+75

對鋁線：r.

K15c225+6"

ZK75℃

**①三相變壓器必須使用一相的值。

②短路試驗在任何一方做均可，高壓側參數是低壓側的k2倍。

三、短路電壓(阻抗電壓)(shortcircuitvoltage)

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1.定義：短路試驗時，使短路電流為額定電流時一次側所加的電壓，成為短路電壓UK即

UK\=I1NZK75C

**記作：額定電流在短路阻抗上的壓降，亦稱作阻抗電壓。

/,a/Zk75c

2.短路電壓百分值：MJ%)=^xl(X)%=°xlOO%

U|NU[N

短路電壓有功分量：〃八％)=4叱SxlOO%

U[N

短路電壓無功分量：”(％)=上生xlOO%

U\N

3.上對變壓器運行性能的影響：短路電壓大小反映短路阻抗大小

①正常運行時希望小些，電壓波動??；

②限制短路電流時，希望大些。

**中、小型變壓器：(4?10.5)%；

大型變壓器：(12.5?17.5)%。

O

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O

第6次課2學時

注：本頁為每次課教案首頁

0

上次課復習：

本次課題（或教材章節題目）：§2.6三相變壓器

0

教學要求：1、了解三相變壓器的結構與磁路2、熟練掌握三相變壓器的連接組別的判

斷方法

重點：三相變壓器的連接組別的判斷方法

難點：三相變壓器的連接組別的判斷方法

教學手段及教具：講授實物

講授內容及時間分配：

結構與磁路15分

高低壓繞組相電壓的關系25分

0

三相變壓器的連接組45分

小結5分

0

課后作業2-62-72-172-18

1.許實章主編.電機學.機械工業出版社

參考資料2.章明濤主編.電機學（上、下冊）.科學出版社

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2.6三相變壓器

(three-phasetransformer)

本章主要內容：①磁路系統；②電路系統；③線圈中的空載電動勢波形

一、三相變壓器的磁路系統

(magneticcircuitsystemofthree-phasetransformer)

按鐵心結構分：

L組式變壓器：各相磁路彼此無關，即三相磁路是獨立的；

原邊外施三相對稱電壓一三相對稱磁通一由于磁路對稱，產生三相對稱的空載電流

2.心式變壓器：各相磁路彼此相關，有電和磁的聯系；

原邊外施三相對稱電壓一三相對稱磁通一但由于磁路不對稱，產生的三相空載電流不

對稱，且中間電流小。

*組式和心式變壓器的比較：

①組式變壓器：受運輸條件或備用容量限制采用

②心式變壓器：省材料，效率高，占地少，成本低，運行維護簡單，廣泛應用。

二、三相變壓器的電路系統

(circuitsystemofthree-phasetransformer)

(一)、線圈首、末端的標志及極性(markofhead,endandpolarity)

1.變壓器線圈的首、末端標志

單相變壓器三相變壓器

線圈名稱

首端末端首端末端中點

A(U.)B(VJX(U2)Y(V2)

高壓線圈AX0

C(W,)Z(W2)

A(uJb(v,)X(u2)y(V2)

低壓線圈aX0

c(w))z(w2)

中壓線圈

AmxmAmBmCmXmYmZmom

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2.極性：指瞬時極件一一同名端

由線圈的繞向和首末端標志決定

（二）、單相變壓器的連接組別（connectionsofsingle-phasetransformer）

L定義：反映單相變壓器高、低壓線圈電動勢（或電壓）之間的相位關系，它由線圈

的繞向和首末端標志決定。

2.單相變壓器的連接組別：1,10；1,16

1,16的意義;

②國標規定：1,10為標準連接組別。

（三）、三相變壓器線圈的連接組別（connectionsofthree-phasetransformer）

L連接方式：Y或D；（y,d）——復習電路知識

2.定義：反映三相變壓器對稱運行時，高、低壓側對應線電動勢（或線電壓）之間的相

位關系，它與線圈的繞向和首、末端標記及高、低壓線圈的連接方式有關。

3.時鐘表示法：（位形圖）

舉例：

A,a

位形圖Y,yO

作圖步驟：①先畫出高壓線圈的位形圖；

②便于比較，將A,a連成等電位點；

③畫出低壓側的位形圖；

④將AB,ab連線，得出結論。

4.國標規定了五種標準連接組：Y,ynO；Y,dll；YN,dll；YN,yO；Y,yOo

O

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**①凡Y,y或D,d連接均為偶數：

②凡Y,d或D,y連接均為奇數。

**本節課將原理講完后，主要讓學生自己練習。

三、磁路和線圈連接方式對空載電動勢波形的影響

(influenceofmagneticcircuitandcircuitsystemtoemfwave)

復習電路知識：①非正弦波(如e,i,6)可分解成：基波+3次諧波+5次諧波+……,主

要是3次諧波的影響，其余忽略不計。

②3次諧波特點：三相大小相等、相位相同、3倍基波頻率。

磁路和線圈連接方式對空載電動勢波形的影響

線Y,yYN,y或D,yY,dY,yn

波形組式心式組式心式正常運行組式心式

激磁電流正弦正弦尖頂尖頂正弦正弦正弦

主磁通平頂基本正弦正弦正弦基本正弦平頂基本正弦

感應電動勢尖頂基本正弦正弦正弦基本正弦尖頂基本尖頂

**說明：Y,yn接線空載時與Y,y接線情況完全相同。

思考題：Y,d接線的三相變壓器，三次諧波電動勢在d中能形成環流，而基波電動勢在d

中能否形成環流，為什么？

O

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第7次課2學時

0上次課復習：

變壓器的連接組別

本次課題（或教材章節題目）：§2.7標幺值§2.8變壓器的運行性能

0

教學要求：1、理解標幺值的含義2、掌握變壓器的運行性能

重占?標幺值的計算、變壓器的運行性能

難點：變壓器的運行性能

教學手段及教具：講授

講授內容及時間分配：

復習10分

標幺值的含義15分

標幺值的計算20分

0變壓器的運行性能40分

小結5分

課后作業

02-92-10

1.許實章主編.電機學.機械工業出版社

參考資料2.章明濤主編.電機學（上、下冊）.科學出版社

注：本頁為每次課教案首頁

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§2.7標么值

一、標么值的定義(definitionofpre-unitvalue)

實際值

標么值=

*實際值與基準值必須具有相同的單位。

二、基準值的選取(selectionofbasicvalue)

1.通常以額定值為基準值，各側的物理量以各自側的額定值為基準

例如：變壓器一次側選

,IM

變壓器一次側選U2N，/2N，Z2N=3；

,2N

由于變壓器一、二次側容量相等，均選打

**①額定值的標么值為1；②標么值的表示為在原符號右上角加表示;

③使用標么值表示的基本方程式與采用實際值時的方程式在形式上一致。

舉例：u；=2/；=:；z>—

UINZ[N

2.實際值、標么值和百分值的關系

①實際值二標么值X基準值

②百分值二標么值X100%

三、優缺點(meritsandshortcomings)

1.優點：①便于分析比較;

②直觀反映變壓器運行情況，如：U；=0.9,/；=1.05(過載)

③物理意義不同的物理量，具有相同的數值;

O

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Z~UK->rK~UKa，XK=UKr

④采用標么值后，不必折算了；

⑤采用標么值后，三相變壓器的計算公式與單相變壓器的計算公式完全相同。

2.缺點:①沒有單位；②物理概念比較模糊。

例2.2

例2.3

§2.8變壓器的運行性能

(operationcharacteristicsoftransformer)

一、電壓變化率(voltagereguIationfactor)

1.原因：內部漏阻抗壓降的影響；

2.定義式：%也=5L2;一；

U?NJGN

3.參數表達式：由簡化相量圖，可得：(推導過程略)

=以匕cos+“sina)

式中：p=3=i；稱為負載系數，直接反應負載的大小，如〃=0,表示空載；

,2N

”1，表示滿載;

**影響的因數：①負載大小￡；②短路阻抗標么值；③負載性質外

二、變壓器的電壓調節(voltageregulationoftransformer)

1.通過改變高壓側分接頭(即改變高壓側線圈的匝數)來調壓。

±5%

2.分接頭;

±2x2.5%

O無激磁調壓

3.調壓方法:

有載調壓

三、損耗和效率(lossandefficiency)

國基本銅損：原副線圈酬電阻的損耗

銅損＜［附加銅損：漏磁場引起的

基本鐵損：磁滯和渦流員耗

I附加鐵損：鐵心、迭片間引起的

林鐵損---------不變損耗；銅損---------可變損耗。

O

O

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2.效率：n=AxlOO%

*變壓器的效率比較高，一般在(95?98)%之間，大型可達99%以上。

n=(1-^^)x100%=(1——PFe+Pcu)xlOO%

6Pz+PFe+Pa

令：PFC=P。

匕=（；）2&八，二夕》.

l2N

P2=U?N12cqs(p2=pU2Nl2Ncos32=弟Ncos02

)X100%

**結論：①效率大小與負載大小、性質及空載損耗和短路損耗有關。

②效率特性：7=/（/?）

③最大效率：

令：”=。得您=曳即夕%=外（或銅損==鐵損）時，有

鄧VPKN

〃=1________組______

，ax凡SNCOS8+2綜

**說明：變壓器的鐵損總是存在，而負載是變化的，為了提高變壓器的經濟效益，提高

全年效益，設計時，鐵損應設計得小些，一般取目”=0.5?0.6,對應的PKN與Po之比為3?

40

O

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第8次課2學時

上次課復習：

效率特性

本次課題（或教材章節題目）：§2.9變壓器的并聯運行

教學要求：掌握變壓器的并聯運行的條件

重占?變壓器的并聯運行的條件

難點：

教學手段及教具：講授

講授內容及時間分配：

效率特性5分

變壓器的并聯運行的條件25分

不滿足并聯條件時的分析55分

小結5分

課后作業2-222-23

1.許實章主編.電機學.機械工業出版社

參考資料2.章明濤主編.電機學（上、下冊）.科學出版社

注：本頁為每次課教案首頁

0

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2.7變壓器的并聯運行

(paralleiconnectionoperationoftransformer)

一、變壓器的并聯運行

前言：1.定義：幾臺變壓器的原、副線圈分別連接到原、副邊的公共母線上，共同向負

0載供