變壓器原理__基本結(jié)構(gòu)

1、第二章 變壓器 本章重點(diǎn)本章重點(diǎn) (1)(1)變壓器工作原理變壓器工作原理 (2)(2)變壓器的基本方程式和電磁關(guān)系變壓器的基本方程式和電磁關(guān)系 (3)(3)變壓器的等效電路變壓器的等效電路 本章難點(diǎn)本章難點(diǎn) (1)(1)變壓器的等效電路及參數(shù)含義變壓器的等效電路及參數(shù)含義 (2)(2)三相變壓器的聯(lián)結(jié)組判別三相變壓器的聯(lián)結(jié)組判別第二章 變壓器2.1 變壓器的工作原理及基本結(jié)構(gòu)變壓器的工作原理及基本結(jié)構(gòu)2.2 變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行2.3 變壓器的負(fù)載運(yùn)行變壓器的負(fù)載運(yùn)行2.5 變壓器的參數(shù)測(cè)定變壓器的參數(shù)測(cè)定2.8 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性2.6 三相變壓器三相變壓器2.9

2、 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行變壓器的并聯(lián)運(yùn)行2.10 三繞組變壓器、自偶變壓器和儀器用互感器三繞組變壓器、自偶變壓器和儀器用互感器2.4 變壓器的等效電路變壓器的等效電路2.7 標(biāo)幺值標(biāo)幺值第二章 變壓器發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)11kv升壓變壓器升壓變壓器110kv三繞組三繞組變壓器變壓器230kv去系統(tǒng)另一部分去系統(tǒng)另一部分降壓變壓器降壓變壓器11kv配電變壓器配電變壓器其他負(fù)載其他負(fù)載D電力系統(tǒng)中變壓器的使用電力系統(tǒng)中變壓器的使用第二章 變壓器 變壓器是通過電磁感應(yīng)原理，或者利用互感作用從一變壓器是通過電磁感應(yīng)原理，或者利用互感作用從一個(gè)電路向另一個(gè)電路傳遞能量的電器。兩個(gè)互相絕緣的繞個(gè)電路向另一個(gè)電路傳遞能量

3、的電器。兩個(gè)互相絕緣的繞組套在同一鐵心上，他們之間有磁的耦合，沒有電路的直組套在同一鐵心上，他們之間有磁的耦合，沒有電路的直接聯(lián)系。接聯(lián)系。 當(dāng)原邊接到交流電源時(shí)，原邊有交流電流并在鐵心中當(dāng)原邊接到交流電源時(shí)，原邊有交流電流并在鐵心中產(chǎn)生交變磁通，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，原、副邊繞組分別感產(chǎn)生交變磁通，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，原、副邊繞組分別感應(yīng)電勢(shì)應(yīng)電勢(shì)e1、e2 ,副邊有了電勢(shì)可向負(fù)載供電，實(shí)現(xiàn)能量傳遞，副邊有了電勢(shì)可向負(fù)載供電，實(shí)現(xiàn)能量傳遞，調(diào)節(jié)變比調(diào)節(jié)變比k即可達(dá)到變壓的目的。即可達(dá)到變壓的目的。k=N1N2變壓比e1=-N1ddte2=-N2ddt2.1 變壓器的工作原理及基本結(jié)構(gòu)變壓器的工作原

4、理及基本結(jié)構(gòu)第二章 變壓器(1) 按按用途用途 電力變壓器、整流變壓器、儀用變壓器、特種變壓器電力變壓器、整流變壓器、儀用變壓器、特種變壓器(2) 按按相數(shù)相數(shù) 單相、三相、多相變壓器單相、三相、多相變壓器(3) 按按結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 雙繞組變壓器、三繞組變壓器、雙繞組變壓器、三繞組變壓器、 多繞組變壓器、自耦變壓器等多繞組變壓器、自耦變壓器等(4) 按按冷卻方式冷卻方式 干式、油浸式、充氣式變壓器干式、油浸式、充氣式變壓器1. 1. 變壓器的分類變壓器的分類第二章 變壓器電子變壓器干式變壓器電源變壓器第二章 變壓器電力變壓器第二章 變壓器電力變壓器電力變壓器電力變壓器電力變壓器繞組和裝配繞組和裝配第

5、二章 變壓器2.2.變壓器的基本結(jié)構(gòu)和主要部件變壓器的基本結(jié)構(gòu)和主要部件主要部件：鐵心和繞組（構(gòu)成器身）；還有油箱、絕緣套管、主要部件：鐵心和繞組（構(gòu)成器身）；還有油箱、絕緣套管、分接開關(guān)、安全氣道等分接開關(guān)、安全氣道等第二章 變壓器 三相油浸式電力變壓器三相油浸式電力變壓器 第二章 變壓器三相變壓器三相變壓器第二章 變壓器(1) 鐵心鐵心既是磁路，也是套裝繞組的骨架既是磁路，也是套裝繞組的骨架包括：心柱（套有繞組）和鐵軛（形成閉合磁路）包括：心柱（套有繞組）和鐵軛（形成閉合磁路）由由0.350.5mm厚硅鋼片疊成或非晶合金制成厚硅鋼片疊成或非晶合金制成結(jié)構(gòu)上分為：心式和殼式，電力變壓器主要用

6、心式結(jié)構(gòu)上分為：心式和殼式，電力變壓器主要用心式第二章 變壓器鐵鐵心心柱柱鐵鐵心心柱柱鐵鐵 軛軛鐵鐵 軛軛11112222 心式變壓器心式變壓器低壓繞組低壓繞組高壓繞組高壓繞組 (a) 單相心式變壓器示意圖單相心式變壓器示意圖 （b b）心式變壓器）心式變壓器第二章 變壓器鐵鐵 鐵鐵 鐵鐵 心心軛軛 柱柱 軛軛1122 單相殼式變壓器單相殼式變壓器 第二章 變壓器第二章 變壓器(2) 繞組繞組 是變壓器的電路部分，用紙包或紗包的絕緣扁線或圓線繞成是變壓器的電路部分，用紙包或紗包的絕緣扁線或圓線繞成高壓繞組匝數(shù)多，導(dǎo)線細(xì)；低壓繞組匝數(shù)少，導(dǎo)線粗高壓繞組匝數(shù)多，導(dǎo)線細(xì)；低壓繞組匝數(shù)少，導(dǎo)線粗依照高

7、低壓繞組的相對(duì)位置分為：同心式，交疊式依照高低壓繞組的相對(duì)位置分為：同心式，交疊式第二章 變壓器鐵鐵 鐵鐵 鐵鐵 心心軛軛 柱柱 軛軛1122鐵鐵心心柱柱鐵鐵心心柱柱鐵鐵 軛軛鐵鐵 軛軛11112222同心式繞組同心式繞組交疊式繞組交疊式繞組第二章 變壓器(3)油箱及其他附件油箱及其他附件 n油箱 n儲(chǔ)油柜 n呼吸器 n冷卻器 n絕緣套管 n分接開關(guān) n壓力釋放閥 n氣體繼電器 第二章 變壓器3.3.變壓器銘牌和額定值變壓器銘牌和額定值(1) 額定電壓額定電壓 U1N / U2N 指空載電壓的額定值。指空載電壓的額定值。 即當(dāng)即當(dāng) U1 = U1N 時(shí)時(shí), U20 = U2N 如銘牌上標(biāo)注如銘

8、牌上標(biāo)注: 電壓電壓 10 000 / 230 V 對(duì)三相變壓器是指對(duì)三相變壓器是指線電壓線電壓。(2) 額定電流額定電流 I1N / I2N 指滿載電流值，即長(zhǎng)期工作所允許的最大電流。指滿載電流值，即長(zhǎng)期工作所允許的最大電流。 三相變壓器是指線電流。三相變壓器是指線電流。第二章 變壓器 指視在功率的額定值。指視在功率的額定值。 單相變壓器：?jiǎn)蜗嘧儔浩鳎?SN = U2N I2N = U1N I1N 三相變壓器：三相變壓器： (3) 額定功率（額定容量）額定功率（額定容量） SN(4) 額定頻率額定頻率 fN 一般：一般： fN = 50Hz（工頻）（工頻）SN =3 U2N I2N =3 U

9、1N I1N (5) 額定相數(shù)，效率，溫升，短路電流，運(yùn)行方式，冷卻額定相數(shù)，效率，溫升，短路電流，運(yùn)行方式，冷卻方式，接線圖，連接組別等等。方式，接線圖，連接組別等等。第二章 變壓器2.2 2.2 變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行 原邊加額定電壓，副邊開路、負(fù)載電流為零時(shí)的運(yùn)行原邊加額定電壓，副邊開路、負(fù)載電流為零時(shí)的運(yùn)行情況，稱為變壓器的情況，稱為變壓器的空載運(yùn)行空載運(yùn)行。一、電磁關(guān)系分析一、電磁關(guān)系分析me1e2e11u1u2i0i2=0變壓器空載運(yùn)行變壓器空載運(yùn)行第二章 變壓器正方向規(guī)定正方向規(guī)定（1 1）原邊繞組內(nèi)電流的正方向與電源電壓正方向一致；）原邊繞組內(nèi)電流的正方向與電源電壓正

10、方向一致；（2 2）按右手螺旋關(guān)系，正方向的電流產(chǎn)生正方向的磁通；）按右手螺旋關(guān)系，正方向的電流產(chǎn)生正方向的磁通；（3 3）感應(yīng)電勢(shì)正方向與產(chǎn)生該電動(dòng)勢(shì)的磁通方向之間符合）感應(yīng)電勢(shì)正方向與產(chǎn)生該電動(dòng)勢(shì)的磁通方向之間符合右手螺旋關(guān)系，故感應(yīng)電勢(shì)與電流正方向一致。右手螺旋關(guān)系，故感應(yīng)電勢(shì)與電流正方向一致。副邊：副邊：（1 1）副邊繞組感應(yīng)電勢(shì)正方向與）副邊繞組感應(yīng)電勢(shì)正方向與產(chǎn)生該電動(dòng)勢(shì)的磁通正方產(chǎn)生該電動(dòng)勢(shì)的磁通正方向之間符合右手螺旋關(guān)系；向之間符合右手螺旋關(guān)系；（2 2）副邊繞組電流正方向與副邊繞組電動(dòng)勢(shì)正方向一致；）副邊繞組電流正方向與副邊繞組電動(dòng)勢(shì)正方向一致；（3 3）副邊繞組端電壓的正方

11、向與電流正方向一致。）副邊繞組端電壓的正方向與電流正方向一致。第二章 變壓器n主、漏磁通的區(qū)別主、漏磁通的區(qū)別(1) 性質(zhì)上性質(zhì)上 0與與I0成非線性關(guān)系，成非線性關(guān)系， 1與與I0成線性關(guān)系；成線性關(guān)系；(2) 數(shù)量上數(shù)量上 0占占99%以上，以上，1僅占僅占1%以下；以下；(3) 作用上作用上 0起傳遞能量的作用，起傳遞能量的作用， 1起漏抗壓降作用。起漏抗壓降作用。第二章 變壓器u1i0F0=N1i0e1e2e11m111212esin()sin()dmdtmNNtEt 222222esin()sin()dmdtmNNtEt 設(shè)設(shè) = m sint，則則n電磁關(guān)系分析電磁關(guān)系分析第二章

12、變壓器忽略漏阻抗壓降后有效值：忽略漏阻抗壓降后有效值：mfNEU11144. 4故：故：111144.444.4fNUfNEm電勢(shì)有效值：電勢(shì)有效值：111124.442mmmEEfNfN第二章 變壓器二、電壓平衡方程式二、電壓平衡方程式正方向規(guī)定如前，注意：正方向規(guī)定如前，注意： （1 1）正方向規(guī)定可以任意正方向規(guī)定可以任意 （2 2）通常原邊按電動(dòng)機(jī)慣例對(duì)待，副邊按發(fā)電機(jī)慣例通常原邊按電動(dòng)機(jī)慣例對(duì)待，副邊按發(fā)電機(jī)慣例 （3 3）習(xí)慣上，端電壓習(xí)慣上，端電壓U表示電壓降，電勢(shì)表示電壓降，電勢(shì)E表示電壓升表示電壓升1 1、電壓平衡方程式、電壓平衡方程式.11111UEEI r 副繞組：空載時(shí)

13、，I2=0原繞組：.22UE第二章 變壓器2 2、漏電抗、漏電抗原邊漏磁通：原邊漏磁通：寫成復(fù)數(shù)形式：其中：11111 1FN i 2111111ddieNNdtdt 若i1隨時(shí)間作正弦變化，則可寫成：112siniIt2211111112cosdieNNItdt .2111111Ej NIjx I 2111112xNLf L稱為原繞組稱為原繞組漏電抗漏電抗。與頻率，漏電感、匝數(shù)平方成正比，與漏磁導(dǎo)。與頻率，漏電感、匝數(shù)平方成正比，與漏磁導(dǎo)成正比。成正比。第二章 變壓器3 3、激磁電流、激磁電流 磁化電流（無功分量）磁化電流（無功分量） ，鐵耗電流（有功分量），鐵耗電流（有功分量） 。i iF

14、e定義：產(chǎn)生主磁通所需要的電流，叫定義：產(chǎn)生主磁通所需要的電流，叫激磁電流激磁電流，im表示。表示?？蛰d時(shí)，空載時(shí)，一次側(cè)空載電流就是激磁電流一次側(cè)空載電流就是激磁電流。包含兩分量：。包含兩分量：磁路不飽和：磁化曲線線性，磁路不飽和：磁化曲線線性，i正弦變化，與感應(yīng)電勢(shì)正弦變化，與感應(yīng)電勢(shì)相差相差9090度，為純無功電流。度，為純無功電流。（1 1）磁化電流）磁化電流211122112cos2sin()2diNdeNdtRdtNNItItRR 1FN iR 2siniIt第二章 變壓器it1t2tt1t2tiiti磁化電流圖解法磁化電流圖解法鐵芯飽和時(shí)：磁通正弦變化，磁化電流為尖頂波。鐵芯飽和

15、時(shí)：磁通正弦變化，磁化電流為尖頂波。第二章 變壓器it1t2tt1t2tiiti磁化電流磁化電流2 2鐵芯飽和時(shí)：當(dāng)磁通為平頂波，磁化電流為正弦波。鐵芯飽和時(shí)：當(dāng)磁通為平頂波，磁化電流為正弦波。第二章 變壓器（2 2）鐵耗電流（有功分量）鐵耗電流（有功分量） iFeFe與鐵心損耗對(duì)應(yīng)，鐵耗電流與鐵心損耗對(duì)應(yīng)，鐵耗電流 iFe 與與- -e1 1同相位，為有功電同相位，為有功電流。流。n空載電流作用和性質(zhì)空載電流作用和性質(zhì)一方面：用來勵(lì)磁，一方面：用來勵(lì)磁，建立磁場(chǎng)建立磁場(chǎng)-無功分量無功分量另方面：供變壓器另方面：供變壓器空載損耗空載損耗-有功分量有功分量性質(zhì)：主要是感性無功性質(zhì)性質(zhì)：主要是感性

16、無功性質(zhì)-也稱勵(lì)磁電流；也稱勵(lì)磁電流；大?。号c電源電壓和頻率、線圈匝數(shù)、磁路材質(zhì)大?。号c電源電壓和頻率、線圈匝數(shù)、磁路材質(zhì)及幾何尺寸有關(guān)。及幾何尺寸有關(guān)。第二章 變壓器4 4、激磁阻抗、激磁阻抗類同前面漏電抗的推導(dǎo)，主磁通、感應(yīng)電勢(shì)、磁化電抗：類同前面漏電抗的推導(dǎo)，主磁通、感應(yīng)電勢(shì)、磁化電抗：.1FeFeEIR 另，鐵耗電流與電勢(shì)另，鐵耗電流與電勢(shì)- -E1 1同相：同相：11mmFN i 21111mdidideNNLdtdtdt 若若i隨時(shí)間作正弦變化，上式用復(fù)數(shù)表示：隨時(shí)間作正弦變化，上式用復(fù)數(shù)表示：.211mEj NIjx I 磁化電抗第二章 變壓器可得，激磁電流可得，激磁電流I Im

17、 m與感應(yīng)電勢(shì)與感應(yīng)電勢(shì)E E1 1關(guān)系：關(guān)系：.111()mFeFeIIIERjx 則有：則有：.1()mmmmmEIZIRjx ImIFeIE1RFexImE1Rmxm222mFeFexRRRx222FemFeRxxRx第二章 變壓器三、等效電路三、等效電路U1.I0.r1x1E1.一次側(cè)等效電路一次側(cè)等效電路U1.I0.r1x1E1.變壓器空載等效電路變壓器空載等效電路Rmxm空載狀態(tài)運(yùn)行的變壓器可近似為一個(gè)鐵心電感接于電網(wǎng)?？蛰d狀態(tài)運(yùn)行的變壓器可近似為一個(gè)鐵心電感接于電網(wǎng)。xmx1rmr1xmrm磁滯、渦流效應(yīng)磁滯、渦流效應(yīng)建立空載磁通建立空載磁通第二章 變壓器忽略漏阻抗壓降后有效值忽

18、略漏阻抗壓降后有效值：mfNEU11144. 4故：故：111144. 444. 4fNUfNEm可知：影響主磁通大小的因素是電源電壓、電源頻率和可知：影響主磁通大小的因素是電源電壓、電源頻率和一次側(cè)線圈的匝數(shù)，與鐵芯的材質(zhì)和幾何尺寸無關(guān)。一次側(cè)線圈的匝數(shù)，與鐵芯的材質(zhì)和幾何尺寸無關(guān)。電勢(shì)方程：電勢(shì)方程：10011101101220()()mmmmmUEI rj I xIRjxIrjxIZI ZUE 第二章 變壓器四、相量圖四、相量圖 可更好地表達(dá)電壓、電勢(shì)、電流之間關(guān)系。依據(jù)電壓可更好地表達(dá)電壓、電勢(shì)、電流之間關(guān)系。依據(jù)電壓平衡方程式。平衡方程式。m m作為基準(zhǔn)相量。作為基準(zhǔn)相量。E2.E1

19、.IFe.m.I.-E1.U1.I0r1.jI0 x1.I0.第二章 變壓器n小結(jié)小結(jié)（1 1）主磁通大小由電源電壓、電源頻率和一次線圈匝數(shù)決定，）主磁通大小由電源電壓、電源頻率和一次線圈匝數(shù)決定，與磁路所用的材質(zhì)及幾何尺寸基本無關(guān)。與磁路所用的材質(zhì)及幾何尺寸基本無關(guān)。（2 2）空載電流大小與主磁通、線圈匝數(shù)及磁路的磁阻有關(guān)，鐵）空載電流大小與主磁通、線圈匝數(shù)及磁路的磁阻有關(guān)，鐵心所用材料的導(dǎo)磁性能越好，空載電流越小。心所用材料的導(dǎo)磁性能越好，空載電流越小。（3 3）電抗是聯(lián)系）電抗是聯(lián)系電氣量（電動(dòng)勢(shì)電氣量（電動(dòng)勢(shì)) )與與磁場(chǎng)量（磁通）磁場(chǎng)量（磁通）的橋梁。的橋梁。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可用電抗壓降的

20、形式表示。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可用電抗壓降的形式表示。 線性磁路中，電抗為常數(shù)；線性磁路中，電抗為常數(shù)； 非線性電路中，電抗的大小隨磁路的飽和而減小。非線性電路中，電抗的大小隨磁路的飽和而減小。第二章 變壓器2.3 2.3 變壓器的負(fù)載運(yùn)行變壓器的負(fù)載運(yùn)行原邊接入電源、副邊接負(fù)載阻抗原邊接入電源、副邊接負(fù)載阻抗ZL時(shí)的運(yùn)行情況，稱為時(shí)的運(yùn)行情況，稱為變壓器的負(fù)載運(yùn)行變壓器的負(fù)載運(yùn)行。一、電磁關(guān)系分析一、電磁關(guān)系分析mE1E11U1U2I1I2變壓器負(fù)載運(yùn)行變壓器負(fù)載運(yùn)行.E2E2.2.Z ZL L第二章 變壓器變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的磁動(dòng)勢(shì)、磁通、電動(dòng)勢(shì)之間的關(guān)系變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的磁動(dòng)勢(shì)、磁通、電動(dòng)勢(shì)之間的關(guān)

21、系磁動(dòng)勢(shì)磁動(dòng)勢(shì)磁通磁通電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)1 1N i2 2N i1 mN i12111dieLdt 122dieLdt11deNdt 22deNdt 一次繞組一次繞組二次繞組二次繞組第二章 變壓器二、磁勢(shì)平衡方程式二、磁勢(shì)平衡方程式負(fù)載時(shí)，主磁通由變化后的一次繞組磁勢(shì)負(fù)載時(shí)，主磁通由變化后的一次繞組磁勢(shì)F1=I1N1，二次側(cè)，二次側(cè)繞組磁勢(shì)共同作用的結(jié)果。繞組磁勢(shì)共同作用的結(jié)果。前述，由于一次繞組漏抗很小，可忽略，負(fù)載時(shí)：前述，由于一次繞組漏抗很小，可忽略，負(fù)載時(shí)：mfNEU11144. 4可見：可見：當(dāng)外電壓當(dāng)外電壓U1和頻率一定時(shí)，主磁通在負(fù)載時(shí)仍基本和頻率一定時(shí)，主磁通在負(fù)載時(shí)仍基本保持不變。

22、也可以說：負(fù)載時(shí)的合成磁勢(shì)保持不變。也可以說：負(fù)載時(shí)的合成磁勢(shì)I1N1+I2N2和空載和空載時(shí)的磁勢(shì)時(shí)的磁勢(shì)I0N1相等。相等。.12012112m0I NI NI NFFFF負(fù)載時(shí)磁勢(shì)平衡方程負(fù)載時(shí)磁勢(shì)平衡方程第二章 變壓器.210()IIIk 由負(fù)載引起，稱原邊由負(fù)載引起，稱原邊電流的負(fù)載分量電流的負(fù)載分量移項(xiàng)，兩邊同除以移項(xiàng)，兩邊同除以N1得：得：12NkN21LIIk 隨著負(fù)載電流隨著負(fù)載電流I2出現(xiàn)，產(chǎn)生二次側(cè)磁勢(shì)出現(xiàn)，產(chǎn)生二次側(cè)磁勢(shì)I2N2,相應(yīng)的一次側(cè)電相應(yīng)的一次側(cè)電流從流從I0增加到增加到I1，磁勢(shì)由，磁勢(shì)由I0N1增加到增加到I1N1. 這個(gè)一次側(cè)電流增這個(gè)一次側(cè)電流增加的分

23、量加的分量I1L=-I2/k, 克服了二次側(cè)的去磁效應(yīng)，使鐵心中的克服了二次側(cè)的去磁效應(yīng)，使鐵心中的主磁通由空載到負(fù)載時(shí)保持基本不變。主磁通由空載到負(fù)載時(shí)保持基本不變。令令則：則：.101LIII第二章 變壓器E2.E1.F2.I2.-F2.-I2 K.I1.F1.F0.I0.m.2磁勢(shì)平衡相量圖磁勢(shì)平衡相量圖第二章 變壓器.11111111111()UEI rjxEI ZZrjx 副邊繞組：副邊繞組：原邊繞組：原邊繞組：.22222222222()UEIrjxEI ZZrjx，副邊漏阻抗。，副邊漏阻抗。，原邊漏阻抗。，原邊漏阻抗。考慮到原、副邊繞組的電阻壓降考慮到原、副邊繞組的電阻壓降i1R

24、1 、i2R2得一、二次繞得一、二次繞組的電壓方程式。組的電壓方程式。三、電壓平衡方程式三、電壓平衡方程式第二章 變壓器n小結(jié)小結(jié)（1 1）在變壓器中存在著磁勢(shì)平衡和電勢(shì)平衡兩個(gè)基本關(guān)系，）在變壓器中存在著磁勢(shì)平衡和電勢(shì)平衡兩個(gè)基本關(guān)系，負(fù)負(fù)載變化對(duì)一次側(cè)的影響是通過二次側(cè)磁勢(shì)起作用的載變化對(duì)一次側(cè)的影響是通過二次側(cè)磁勢(shì)起作用的。（2 2）當(dāng)二次側(cè)電流增加時(shí)，二次側(cè)磁勢(shì)起趨向于改變鐵芯中的）當(dāng)二次側(cè)電流增加時(shí)，二次側(cè)磁勢(shì)起趨向于改變鐵芯中的主磁通及感應(yīng)電勢(shì)主磁通及感應(yīng)電勢(shì)E1，破壞了一次側(cè)的電壓平衡關(guān)系。此時(shí)一，破壞了一次側(cè)的電壓平衡關(guān)系。此時(shí)一次側(cè)自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)電流分量去抵償二次側(cè)磁勢(shì)的作用，

25、使一次次側(cè)自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)電流分量去抵償二次側(cè)磁勢(shì)的作用，使一次側(cè)電勢(shì)電壓間達(dá)到新的平衡。側(cè)電勢(shì)電壓間達(dá)到新的平衡。通過電勢(shì)與磁勢(shì)平衡的過程，能通過電勢(shì)與磁勢(shì)平衡的過程，能量從一次側(cè)傳遞到二次側(cè)。量從一次側(cè)傳遞到二次側(cè)。第二章 變壓器U1.I1.r1E1.變壓器負(fù)載時(shí)的電路圖變壓器負(fù)載時(shí)的電路圖r2U2.I2.E2.由圖可見：變壓器一、二次繞組的電路是獨(dú)立的，由圖可見：變壓器一、二次繞組的電路是獨(dú)立的，只有磁的聯(lián)系，沒有電的聯(lián)系，不便于計(jì)算。只有磁的聯(lián)系，沒有電的聯(lián)系，不便于計(jì)算。x1x2o1o22.4 2.4 變壓器等效電路變壓器等效電路第二章 變壓器常采用歸算的方法常采用歸算的方法, ,把兩個(gè)

26、電路化成一個(gè)電路，其目的是把兩個(gè)電路化成一個(gè)電路，其目的是簡(jiǎn)化計(jì)算，得出原、副邊有聯(lián)系的統(tǒng)一等效電路。簡(jiǎn)化計(jì)算，得出原、副邊有聯(lián)系的統(tǒng)一等效電路。需要注意：繞組歸算前后，如果改變了變壓器的狀態(tài)，折需要注意：繞組歸算前后，如果改變了變壓器的狀態(tài)，折算是毫無意義的。不能影響非歸算方的電壓、電流，鐵芯磁算是毫無意義的。不能影響非歸算方的電壓、電流，鐵芯磁通以及有功和無功功率的大小。歸算的原則：通以及有功和無功功率的大小。歸算的原則：u保持歸算前后繞組的磁效應(yīng)不變（磁勢(shì)不變）保持歸算前后繞組的磁效應(yīng)不變（磁勢(shì)不變）u保持歸算前后有功和無功功率不變。保持歸算前后有功和無功功率不變。顯然，只要想辦法將兩個(gè)

27、繞組的感應(yīng)電勢(shì)變?yōu)橄嗟燃纯伞ｏ@然，只要想辦法將兩個(gè)繞組的感應(yīng)電勢(shì)變?yōu)橄嗟燃纯伞Ｒ簿褪菍⒍卫@組匝數(shù)變?yōu)橐淮卫@組匝數(shù)即可。也就是將二次繞組匝數(shù)變?yōu)橐淮卫@組匝數(shù)即可。第二章 變壓器1. .繞組的歸算繞組的歸算( (副邊歸算到原邊副邊歸算到原邊) )21NN2N注意：二次繞組匝數(shù)變化后，二次繞組的電流必須調(diào)整，注意：二次繞組匝數(shù)變化后，二次繞組的電流必須調(diào)整，否則改變了變壓器的電磁關(guān)系。否則改變了變壓器的電磁關(guān)系。歸算是把二次側(cè)繞組匝數(shù)變換成一次側(cè)繞組的匝數(shù)，而不歸算是把二次側(cè)繞組匝數(shù)變換成一次側(cè)繞組的匝數(shù)，而不改變一、二次側(cè)繞組的電磁關(guān)系。改變一、二次側(cè)繞組的電磁關(guān)系。1 1）二次側(cè)繞組電流的歸算

28、）二次側(cè)繞組電流的歸算電流歸算原則是：保持歸算前后繞組的磁效應(yīng)不變（磁電流歸算原則是：保持歸算前后繞組的磁效應(yīng)不變（磁勢(shì)不變），歸算后的量帶勢(shì)不變），歸算后的量帶表示。表示。2222N IN I221212222NNNkNIIII第二章 變壓器2 2）二次側(cè)阻抗的歸算）二次側(cè)阻抗的歸算根據(jù)根據(jù)二次側(cè)消耗的有功功率不變二次側(cè)消耗的有功功率不變，得：，得： 22222 2I rI r2222222( )IIrrk r根據(jù)根據(jù)二次側(cè)消耗的無功功率不變二次側(cè)消耗的無功功率不變，得：，得： 222222I xI x2222222( )IIxxk x22222222()Zrjxkrjxk Z根據(jù)根據(jù)二次側(cè)

29、傳輸給負(fù)載的功率不變二次側(cè)傳輸給負(fù)載的功率不變，得：，得： 2222LLI ZI Z2222( )ILLLIZZk Z第二章 變壓器3 3）二次側(cè)繞組電勢(shì)和電壓的歸算）二次側(cè)繞組電勢(shì)和電壓的歸算根據(jù)電勢(shì)與匝數(shù)成正比關(guān)系得：根據(jù)電勢(shì)與匝數(shù)成正比關(guān)系得：221222ENNENNk221EkEE二次側(cè)端電壓：二次側(cè)端電壓：2122222() ()LLLkUIZIk ZkI ZkU222EfN第二章 變壓器結(jié)論：結(jié)論：（1 1）歸算前后，二次側(cè)電流變化）歸算前后，二次側(cè)電流變化1/K1/K倍倍（1 1）二次側(cè)電勢(shì)、電壓變化）二次側(cè)電勢(shì)、電壓變化K K倍倍（2 2）二次側(cè)電阻、阻抗、負(fù)載變）二次側(cè)電阻、

30、阻抗、負(fù)載變化化K K2 2倍倍.221.N22NIkII2222LLZk ZZk Z222222rk rxk x.222LUI ZkU.221Ek EE第二章 變壓器 項(xiàng)目項(xiàng)目 歸算前歸算前 歸算后歸算后一次側(cè)一次側(cè)電壓方程電壓方程二次側(cè)二次側(cè)電壓方程電壓方程電流關(guān)系電流關(guān)系感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系的關(guān)系輸出電壓輸出電壓歸算前后的對(duì)比歸算前后的對(duì)比U1 =E1Z1I1 U1 =E1Z1I1 U2 = E2Z2I2 U2 = E2 Z2I2 N1I1N2I2 = N1I0 I1I2 = I0 E1 =ZmI0 E1 =ZmI0 E1= kE2E1 = E2U2 = ZLI

31、2 U2 = ZLI2 第二章 變壓器歸算后的基本方程式歸算后的基本方程式11112222UI ZEEI ZU120120mIIIEEI Z 根據(jù)歸算后的基本方程畫出的部分等效電路得到變壓器T型等效電路圖U1.I1.r1x1E1.rmxmI0.r2x2Uz.I2.E2.I1+.I2.=I0.E1=.E2=.-I0.Zm.第二章 變壓器2. 變壓器帶負(fù)載變壓器帶負(fù)載T 型等效電路型等效電路ZLU1I1R1 jX1 E1 = E2I0 U2 jX2 R2I2.221.N22NIkII2222LLZk ZZk Z222222rk rxk x.222LUI ZkU.221EkEE第二章 變壓器3. .

32、變壓器帶負(fù)載變壓器帶負(fù)載 形等效電路形等效電路ZLU1I1R1 jX1 E1I0 U2 jX2 R2I2第二章 變壓器4. 簡(jiǎn)化等效電路簡(jiǎn)化等效電路 該電路用于滿載該電路用于滿載 或接近滿載運(yùn)行或接近滿載運(yùn)行 時(shí)的分析、計(jì)算。時(shí)的分析、計(jì)算。I0 很小，很小，I1 I2 ZLU1 I1 I2 Rk jXk U2 第二章 變壓器 5. 相量圖相量圖 設(shè)：設(shè)： U2 = U2 0 U2I2 電感性負(fù)載電感性負(fù)載2E1 = E2R2I2jX2I2E1I0I2I1R1I1jX1I11U1第二章 變壓器 電容性負(fù)載電容性負(fù)載U2I2E1 = E2 R2I2 jX2I2 I0I2 U12E1I1R1I1

33、jX1I1 1 電阻性負(fù)載電阻性負(fù)載U2I2E1 = E2R2I2jX2I2I0I2U1E1R1I1jX1I11I1第二章 變壓器n小結(jié)小結(jié)（1 1）為簡(jiǎn)化計(jì)算，通過歸算法將原、副邊電路整合為一個(gè)統(tǒng)）為簡(jiǎn)化計(jì)算，通過歸算法將原、副邊電路整合為一個(gè)統(tǒng)一的電路，可用熟知的電路理論來分析變壓器性能。一的電路，可用熟知的電路理論來分析變壓器性能。（2 2）把副邊電路歸算到原邊，要遵循兩個(gè)原則：）把副邊電路歸算到原邊，要遵循兩個(gè)原則：磁勢(shì)不變?cè)艅?shì)不變?cè)瓌t，元件功率不變?cè)瓌t。則，元件功率不變?cè)瓌t。（3）副邊歸算前后）副邊歸算前后: 二次側(cè)電流變化二次側(cè)電流變化1/k倍倍 二次側(cè)電勢(shì)、電壓變化二次側(cè)電勢(shì)、

34、電壓變化k倍倍 二次側(cè)電阻、阻抗、負(fù)載變化二次側(cè)電阻、阻抗、負(fù)載變化k2倍倍第二章 變壓器2.5 2.5 變壓器參數(shù)的測(cè)定變壓器參數(shù)的測(cè)定變壓器中的等效參數(shù)變壓器中的等效參數(shù)勵(lì)磁阻抗勵(lì)磁阻抗Z Zm m和和短路阻抗短路阻抗Z Zk k，對(duì)變壓器的運(yùn)行性能有，對(duì)變壓器的運(yùn)行性能有直接影響，知道了變壓器的參數(shù)，就可繪出等效電路，然后應(yīng)用等效電直接影響，知道了變壓器的參數(shù)，就可繪出等效電路，然后應(yīng)用等效電路分析計(jì)算。對(duì)已經(jīng)制成的變壓器，可以路分析計(jì)算。對(duì)已經(jīng)制成的變壓器，可以通過空載試驗(yàn)測(cè)出勵(lì)磁阻抗，通過空載試驗(yàn)測(cè)出勵(lì)磁阻抗，短路試驗(yàn)測(cè)出短路阻抗。短路試驗(yàn)測(cè)出短路阻抗。一、空載試驗(yàn)（開路試驗(yàn)）一、空

35、載試驗(yàn)（開路試驗(yàn)）條件：為試驗(yàn)安全和儀器接條件：為試驗(yàn)安全和儀器接線方便，一般在低壓側(cè)做空線方便，一般在低壓側(cè)做空載實(shí)驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)，低壓側(cè)加載實(shí)驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)，低壓側(cè)加額定電壓額定電壓，二次繞組開路。，二次繞組開路。低壓側(cè)低壓側(cè)高壓側(cè)高壓側(cè)U1VAWV第二章 變壓器空載試驗(yàn)可求取空載試驗(yàn)可求取: 變比變比k、鐵耗、鐵耗PFe、勵(lì)磁阻抗、勵(lì)磁阻抗Zm 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)： U1N、I0、P0、U20。(1) 鐵損耗鐵損耗 P0 = PFePCu = RmI02R1I02 PFeP0 (2) 勵(lì)磁阻抗模勵(lì)磁阻抗模 |Zm | Z1+Zm | =U1NI0空載時(shí)輸出功率為空載時(shí)輸出功率為0，輸入功率主用于

36、鐵耗，輸入功率主用于鐵耗，I0很小，很小，R1很小，銅耗可忽略。測(cè)得的功率近似為鐵耗。很小，銅耗可忽略。測(cè)得的功率近似為鐵耗。U1.I0.r1x1E1.rmxm第二章 變壓器(3) 勵(lì)磁電阻勵(lì)磁電阻RmR1Rm =P0I02(4) 勵(lì)磁電抗勵(lì)磁電抗 Xm =|Zm |2Rm2(5) 電壓比電壓比U20U1Nk =(6) 折算折算 開路試驗(yàn)測(cè)量通常為歸算到低壓側(cè)時(shí)的值。折開路試驗(yàn)測(cè)量通常為歸算到低壓側(cè)時(shí)的值。折算到高壓側(cè)時(shí)，算到高壓側(cè)時(shí)，Rm 、Xm 和和 Zm 需要折算。需要折算。 實(shí)際值為實(shí)際值為Rm= k2P0 I02Xm =|Zm |2Rm2第二章 變壓器二二. 短路試驗(yàn)短路試驗(yàn) 測(cè)量：

37、測(cè)量：PCu、短路參數(shù)。、短路參數(shù)。 實(shí)驗(yàn)方法：實(shí)驗(yàn)方法： 逐漸增加逐漸增加 U1 ，使電，使電流達(dá)到額定值：流達(dá)到額定值：I1 = I1N 。U1 = (5%10%)U1N高壓側(cè)高壓側(cè)低壓側(cè)低壓側(cè)U1AVW 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)： Uk = U1、Ik = I1N 、Pk 。(1) 銅損耗銅損耗 PCu PFe + PCu = Pk(2) 短路阻抗模短路阻抗模 |Zk | = UkIk由于外施電壓很低，主磁通很由于外施電壓很低，主磁通很小，鐵耗和勵(lì)磁電流均可忽略小，鐵耗和勵(lì)磁電流均可忽略，則輸入功率近似等于一、二，則輸入功率近似等于一、二次側(cè)繞組的銅耗。次側(cè)繞組的銅耗。第二章 變壓器U1.-U

38、2.I1 =- I2 .rkXk短路試驗(yàn)時(shí)，繞組溫度與實(shí)際短路試驗(yàn)時(shí)，繞組溫度與實(shí)際運(yùn)行時(shí)不一樣。需要折算到運(yùn)行時(shí)不一樣。需要折算到75度時(shí)的值。若繞組為銅線，可度時(shí)的值。若繞組為銅線，可按課本上的公式按課本上的公式2-53進(jìn)行換算。進(jìn)行換算。短路試驗(yàn)時(shí)，使電流達(dá)到額定值時(shí)所加的電壓短路試驗(yàn)時(shí)，使電流達(dá)到額定值時(shí)所加的電壓Uk稱為稱為阻阻抗壓降抗壓降或或短路電壓短路電壓。一般用額定電壓的百分值表示。它。一般用額定電壓的百分值表示。它也是變壓器銘牌數(shù)據(jù)之一。也是變壓器銘牌數(shù)據(jù)之一。(3) 短路電阻短路電阻 | Rk | =PkIk2(4) 短路電抗短路電抗 Xk =| Zk | 2Rk2Uk =

39、UkU1N100% 第二章 變壓器A.ABC三相組式鐵心變壓器三相組式鐵心變壓器2.6 2.6 三相變壓器三相變壓器一、三相變壓器概述一、三相變壓器概述B.C.XYZ第二章 變壓器A.C.B.A.C.B.ABC三相心式鐵心的形成三相心式鐵心的形成第二章 變壓器二、單相變壓器的極性和繞組標(biāo)志二、單相變壓器的極性和繞組標(biāo)志u同極性端的確定同極性端的確定u三相變壓器的三相變壓器的Y和和D連接連接為確定相電壓的相位關(guān)系，高壓、低壓繞組相電壓相量為確定相電壓的相位關(guān)系，高壓、低壓繞組相電壓相量的正方向規(guī)定為：從繞組的首端指向尾端。的正方向規(guī)定為：從繞組的首端指向尾端。相電壓的相位關(guān)系，取決于繞組的同名端

40、是否同在尾端相電壓的相位關(guān)系，取決于繞組的同名端是否同在尾端或首端?；蚴锥恕UAXaxuaAUAXxaua第二章 變壓器相電壓相量的正方向規(guī)定為：從繞組的首端指向尾相電壓相量的正方向規(guī)定為：從繞組的首端指向尾端。端。相電壓的相位關(guān)系，取決于相電壓的相位關(guān)系，取決于繞組的同名端繞組的同名端是否同在是否同在尾端或首端。同在首端或尾端，電壓相位相同；否尾端或首端。同在首端或尾端，電壓相位相同；否則，電壓相位相反。則，電壓相位相反。AUAXxauaAUAXaxuaUA與ua反相UA與ua反相第二章 變壓器三、繞組連接方式和連接組別三、繞組連接方式和連接組別國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定五種連接組別：國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定五種連

41、接組別：Y，Yn12 ；YN，y12 ；Y，y12 ；YN，d11 ；Y，d11星形接法（星形接法（Y），或者帶中性點(diǎn)（），或者帶中性點(diǎn)（YN）三角形接法（三角形接法（D）三相繞組原邊、副邊采用不同的連接方式時(shí)，三相繞組原邊、副邊采用不同的連接方式時(shí)，高壓側(cè)線高壓側(cè)線電壓與低壓側(cè)線電壓之間可以形成不同的相位電壓與低壓側(cè)線電壓之間可以形成不同的相位。為表明。為表明這種高低壓線電壓之間的關(guān)系，采用這種高低壓線電壓之間的關(guān)系，采用“時(shí)鐘表示法時(shí)鐘表示法”。第二章 變壓器UA.UB.UC.Ub.Uc.Ua.ABCUAB.abcab.UY,y12連接組UA.UB.UC.UAB.ub.ua.uab.時(shí)鐘法

42、組別判定UAB.uab.UAB相量作為時(shí)針指向相量作為時(shí)針指向12點(diǎn)，固定不動(dòng)；點(diǎn)，固定不動(dòng)；uab相量作為分相量作為分針，其指向的點(diǎn)數(shù)即為連接組號(hào)。針，其指向的點(diǎn)數(shù)即為連接組號(hào)。第二章 變壓器UA.UB.UC.ub.uc.ua.ABCUAB.abcab.uY,y6連接組UA.UB.UC.UAB.ub.ua.uab.UAB.uab.第二章 變壓器UA.UB.UC.ua.ub.uc.ABCUAB.cabab.uY,y4連接組UA.UB.UC.UAB.ua.ub.uab.UAB.uab.第二章 變壓器UA.UB.UC.ub.uc.ua.ABCUAB.abcab.uY,d11連接組UA.UB.UC.

43、UAB.ub.ua.uab.UAB.uab.注意：對(duì)注意：對(duì)D形接法，形接法，線電壓等于相電壓線電壓等于相電壓第二章 變壓器2.7 2.7 標(biāo)幺值標(biāo)幺值在工程計(jì)算中，各物理量除了采用實(shí)際值來表示和計(jì)算外，在工程計(jì)算中，各物理量除了采用實(shí)際值來表示和計(jì)算外，有時(shí)也用標(biāo)幺值來表示和計(jì)算。有時(shí)也用標(biāo)幺值來表示和計(jì)算。標(biāo)幺值就是某一物理量的實(shí)際值與選定對(duì)應(yīng)物理量的基值之標(biāo)幺值就是某一物理量的實(shí)際值與選定對(duì)應(yīng)物理量的基值之比。標(biāo)幺值比。標(biāo)幺值= =實(shí)際值實(shí)際值/ /基值基值某一物理量某一物理量A，基值用，基值用Ab，則標(biāo)幺值為：，則標(biāo)幺值為：A*=A/Ab標(biāo)幺值為相對(duì)值，無量綱。對(duì)電路計(jì)算，四個(gè)基本物理

44、標(biāo)幺值為相對(duì)值，無量綱。對(duì)電路計(jì)算，四個(gè)基本物理U,I,S,Z中，其中兩個(gè)基值任選，另外兩個(gè)按電路理論計(jì)算。中，其中兩個(gè)基值任選，另外兩個(gè)按電路理論計(jì)算。一般選取電壓和電流的基值一般選取電壓和電流的基值Ub、Ib，其他兩個(gè)量的基值由計(jì)算，其他兩個(gè)量的基值由計(jì)算得到。對(duì)單相系統(tǒng)，功率和阻抗基值分別為：得到。對(duì)單相系統(tǒng)，功率和阻抗基值分別為：bb bSU IbbbUZI注意：注意：功率基值即是有功功率也是無功率基值即是有功功率也是無功功率的基值，也是容量的基值。阻功功率的基值，也是容量的基值。阻抗基值即是電阻基值又是電抗基值抗基值即是電阻基值又是電抗基值第二章 變壓器在變壓器和電機(jī)中，通常選擇額定

45、電壓和額定電流作為基值。在變壓器和電機(jī)中，通常選擇額定電壓和額定電流作為基值。此時(shí)額定電壓、電流和額定視在功率的標(biāo)幺值為此時(shí)額定電壓、電流和額定視在功率的標(biāo)幺值為1 1，更簡(jiǎn)潔。，更簡(jiǎn)潔。以額定相電壓以額定相電壓UN和額定相電流和額定相電流IN作為相電壓和相電流基值。作為相電壓和相電流基值。則有：則有：一次和二次側(cè)相電壓的標(biāo)幺值：*1111b1NUUUUU*2222b2NUUUUU*1111b1NIIIII*2222b2NIIIII11*111b1NNIZZZZU22*222b2NNIZZZZU一次和二次側(cè)相電流的標(biāo)幺值：一次和二次側(cè)阻抗的標(biāo)幺值：第二章 變壓器功率的基值：1b1b 1b112

46、22bNNNNSU IUIUIS1b1b 1b11222b333NNNNSU IUIUIS可見，一二次側(cè)具有相同的功率基值?？梢?，一二次側(cè)具有相同的功率基值。線電壓、線電流的標(biāo)幺值：以線電壓、線電流的額定值作為基值。則三相電路中，以線電壓、線電流的額定值作為基值。則三相電路中，相電壓和線電壓的標(biāo)幺值恒相等，相電流和線電流的標(biāo)相電壓和線電壓的標(biāo)幺值恒相等，相電流和線電流的標(biāo)幺值恒相等。幺值恒相等。三相功率的基值取為變壓器的三相額定容量，有三相功率的基值取為變壓器的三相額定容量，有: :bN33NNNNSSUIU I第二章 變壓器當(dāng)系統(tǒng)中有多臺(tái)變壓器或電機(jī)時(shí)：各變壓器或電機(jī)都有以各自功率基值計(jì)算的

47、標(biāo)幺值，考各變壓器或電機(jī)都有以各自功率基值計(jì)算的標(biāo)幺值，考慮到整個(gè)系統(tǒng)的計(jì)算，應(yīng)選定一特定的功率慮到整個(gè)系統(tǒng)的計(jì)算，應(yīng)選定一特定的功率Sb作為整個(gè)作為整個(gè)系統(tǒng)的功率基值，這樣系統(tǒng)中各個(gè)裝置的標(biāo)幺值需要換系統(tǒng)的功率基值，這樣系統(tǒng)中各個(gè)裝置的標(biāo)幺值需要換算到以算到以Sb為功率基值的標(biāo)幺值。為功率基值的標(biāo)幺值。*bbUISU I*1b11bUISU I*bbIUZI U*11b1bIUZI U其中，S1*、Z1*分別為功率基值為Sb1時(shí)功率和阻抗的標(biāo)幺值；S*、Z*分別為功率基值為Sb時(shí)功率和阻抗的標(biāo)幺值第二章 變壓器在同一電壓基值下在同一電壓基值下，阻抗的標(biāo)幺值與對(duì)應(yīng)的功率基值，阻抗的標(biāo)幺值與對(duì)應(yīng)

48、的功率基值成正比。成正比。*b111*1bbbbbU ISSUISU IUIS22*b1b1b1b*1b1b11bb1bb1bbbbbbI UUIUSUSZZUIUIUSUS選用同一電壓基值*11bbSSSS*1b1bSZZS此即為不同功率基值下的阻抗、功率標(biāo)幺值換算關(guān)系。此即為不同功率基值下的阻抗、功率標(biāo)幺值換算關(guān)系。第二章 變壓器應(yīng)用標(biāo)幺值的優(yōu)點(diǎn): (1)(1)不論變壓器或電機(jī)容量的大小，用標(biāo)幺值表示時(shí)，各個(gè)不論變壓器或電機(jī)容量的大小，用標(biāo)幺值表示時(shí)，各個(gè)參數(shù)和典型的性能數(shù)據(jù)通常都在一定的范圍以內(nèi)，因此便參數(shù)和典型的性能數(shù)據(jù)通常都在一定的范圍以內(nèi)，因此便于比較和分析。于比較和分析。 (2)

49、(2)用標(biāo)幺值表示時(shí)，歸算到高壓側(cè)或低壓側(cè)時(shí)變壓器的參用標(biāo)幺值表示時(shí)，歸算到高壓側(cè)或低壓側(cè)時(shí)變壓器的參數(shù)恒相等，故用標(biāo)幺值計(jì)算時(shí)不必再進(jìn)行歸算。數(shù)恒相等，故用標(biāo)幺值計(jì)算時(shí)不必再進(jìn)行歸算。(3)(3)標(biāo)幺值的缺點(diǎn)是沒有量綱，無法用量綱關(guān)系來檢查。標(biāo)幺值的缺點(diǎn)是沒有量綱，無法用量綱關(guān)系來檢查。 第二章 變壓器2.8 2.8 變壓器的運(yùn)行性能變壓器的運(yùn)行性能 運(yùn)行性能：外特性、效率特性。運(yùn)行性能：外特性、效率特性。一一. 外特性和電壓調(diào)整率外特性和電壓調(diào)整率 當(dāng)當(dāng) U1、cos 2 為常數(shù)時(shí)為常數(shù)時(shí) U2 = f ( I2) 外特性。外特性。 (1) 電壓調(diào)整率的定義電壓調(diào)整率的定義U2 I2 OU

50、2N2=1 2= 0.8(電感性電感性)2= 0.8(電容性電容性) I2N U2uN 5% 額定負(fù)載、功率因數(shù)為指定值時(shí)，額定負(fù)載、功率因數(shù)為指定值時(shí)，稱為稱為額定電壓調(diào)整率額定電壓調(diào)整率定義：定義：當(dāng)一次側(cè)電壓保持為額當(dāng)一次側(cè)電壓保持為額定，負(fù)載功率因數(shù)為常值，從定，負(fù)載功率因數(shù)為常值，從空載到負(fù)載時(shí)二次側(cè)電壓變化空載到負(fù)載時(shí)二次側(cè)電壓變化的百分值，用的百分值，用u u表示。表示。1220221100%100%NNNUUUUuUU 第二章 變壓器U1與U2間的夾角很小，則近似有：2I2U1U22ABCKRI2KXI j2ab 122222cossinkkUUABabI RI XZLU1I1

51、I2Rk jXk U2 %100)sincos(2*2*kkXRIu變壓器簡(jiǎn)化等效電路變壓器簡(jiǎn)化等效電路感性負(fù)載相量圖感性負(fù)載相量圖第二章 變壓器 基本銅耗基本銅耗：是指電流流過繞組時(shí)所產(chǎn)生的直流電阻：是指電流流過繞組時(shí)所產(chǎn)生的直流電阻損耗。損耗。1.1.銅耗銅耗雜散銅耗：雜散銅耗：主要指漏磁場(chǎng)引起電流集膚效應(yīng)，使繞主要指漏磁場(chǎng)引起電流集膚效應(yīng)，使繞組的有效電阻增大而增加的銅耗，以及漏磁場(chǎng)在結(jié)組的有效電阻增大而增加的銅耗，以及漏磁場(chǎng)在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗等。構(gòu)部件中引起的渦流損耗等。銅耗與負(fù)載電流的平方成正比，因而也稱為銅耗與負(fù)載電流的平方成正比，因而也稱為可變損可變損耗。耗。二、效率和效

52、率特性二、效率和效率特性變壓器運(yùn)行時(shí)將產(chǎn)生損耗，變壓器的損耗分為銅耗和鐵變壓器運(yùn)行時(shí)將產(chǎn)生損耗，變壓器的損耗分為銅耗和鐵耗兩類。每一類又包括基本損耗和雜散損耗。耗兩類。每一類又包括基本損耗和雜散損耗。第二章 變壓器2.2.鐵耗鐵耗 基本鐵耗：基本鐵耗：是變壓器鐵心中的磁滯和渦流損耗。是變壓器鐵心中的磁滯和渦流損耗。雜散鐵耗：雜散鐵耗：包括疊片之間的局部渦流損耗和主磁包括疊片之間的局部渦流損耗和主磁通在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗等。通在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗等。 2mB21U鐵耗可近似認(rèn)為與鐵耗可近似認(rèn)為與 或或 成正比，由于變壓成正比，由于變壓器的一次電壓保持不變器的一次電壓保持不變, ,故鐵

53、耗可視為故鐵耗可視為不變損耗不變損耗。第二章 變壓器效率 : 輸出功率與輸入功率之比。pPPPP22123.效率特性12PpP 222222coskFeFeCuRmIppppImUP其中:第二章 變壓器 2222202220coscoskFeRmIpImUImU從效率特性可見從效率特性可見, ,當(dāng)負(fù)載達(dá)到某一數(shù)值時(shí)當(dāng)負(fù)載達(dá)到某一數(shù)值時(shí), ,效率將達(dá)到最大值效率將達(dá)到最大值max。把上式對(duì)。把上式對(duì)I I2 2求導(dǎo)求導(dǎo), ,并使并使 , ,可得可得: : 上式說明，發(fā)生最大效率時(shí)，變壓器的銅耗恰好等于鐵耗。上式說明，發(fā)生最大效率時(shí)，變壓器的銅耗恰好等于鐵耗。02dIdFeKpRmI22效率特性：

54、效率特性：效率效率是負(fù)載電流的函數(shù)，如圖所示是負(fù)載電流的函數(shù)，如圖所示 。)(2If第二章 變壓器2I0cupmaxFep變壓器的效率特性變壓器的效率特性第二章 變壓器工程上常用間接法來計(jì)算效率，即測(cè)出銅耗和鐵耗工程上常用間接法來計(jì)算效率，即測(cè)出銅耗和鐵耗, ,再計(jì)算再計(jì)算效率。公式如下效率。公式如下: : KNNKNPIPISPIPPp2*2202*222*201coscoscos1 小型電力變壓器小型電力變壓器: :N = 80% 90% 大型電力變壓器大型電力變壓器: :N = 98% 99%第二章 變壓器 負(fù)荷容量很大，一臺(tái)變壓器不能滿足要求。負(fù)荷容量很大，一臺(tái)變壓器不能滿足要求。 負(fù)

55、荷變化較大，用多臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行可以隨時(shí)調(diào)節(jié)投入負(fù)荷變化較大，用多臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行可以隨時(shí)調(diào)節(jié)投入變壓器的臺(tái)數(shù)。變壓器的臺(tái)數(shù)。 可以減少變壓器的儲(chǔ)備容量?？梢詼p少變壓器的儲(chǔ)備容量。 u1 u2 T1 T2 變壓器并聯(lián)運(yùn)行是指：一次繞組和二次繞組分別并聯(lián)到一變壓器并聯(lián)運(yùn)行是指：一次繞組和二次繞組分別并聯(lián)到一次側(cè)和二次側(cè)的公共母線上的運(yùn)行方式。次側(cè)和二次側(cè)的公共母線上的運(yùn)行方式。2.9 2.9 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行變壓器的并聯(lián)運(yùn)行第二章 變壓器(1) 空載時(shí)各臺(tái)變壓器的空載時(shí)各臺(tái)變壓器的 I2 = 0，即各臺(tái)變壓器之，即各臺(tái)變壓器之 間無環(huán)流。間無環(huán)流。(2) 負(fù)載運(yùn)行時(shí)，各臺(tái)變壓器分擔(dān)的負(fù)載與它們負(fù)

56、載運(yùn)行時(shí)，各臺(tái)變壓器分擔(dān)的負(fù)載與它們 的容量成正比。的容量成正比。(3) 各臺(tái)變壓器同一相上輸出的電流同相位，各臺(tái)變壓器同一相上輸出的電流同相位， 使得總輸出電流：使得總輸出電流： I2 = Ii 。2. 并聯(lián)運(yùn)行的變壓器應(yīng)滿足要求并聯(lián)運(yùn)行的變壓器應(yīng)滿足要求(1) 電壓比相等，以保證二次側(cè)的空載電壓相等。電壓比相等，以保證二次側(cè)的空載電壓相等。 規(guī)定：規(guī)定：電壓比之差電壓比之差0.5%(平均電壓比平均電壓比)(2) 聯(lián)結(jié)組相同，以保證二次側(cè)空載電壓相位相同。聯(lián)結(jié)組相同，以保證二次側(cè)空載電壓相位相同。 1.理想并聯(lián)運(yùn)行的狀態(tài)理想并聯(lián)運(yùn)行的狀態(tài)(3) 短路阻抗標(biāo)幺值相等，阻抗角要相同。短路阻抗標(biāo)幺

57、值相等，阻抗角要相同。第二章 變壓器兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行的等效電路圖，虛線部分為理想變壓兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行的等效電路圖，虛線部分為理想變壓器，電流、阻抗已歸算到二次側(cè)。器，電流、阻抗已歸算到二次側(cè)。電源負(fù)載U2.I2.I1I.I1II.I2I.I2II.ZkI.ZkII.kIkIIU1.I1.122IkIIUUIZk122IIkIIIIUUIZk222IIIIII第二章 變壓器求解方程得到：12211IIIkIIILIckIkIIkIkIIUkkZIIIIZZZZ12211IIIkIIILIIckIkIIkIkIIUkkZIIIIZZZZ111IIIckIkIIUkkIZZ2kIILIkIkIIZIIZZ2kILIIkIkIIZIIZZ變壓器變壓器I I的負(fù)的負(fù)載電流分量載電流分量變壓器變壓器IIII的負(fù)的負(fù)載電流分量載電流分量變壓器間的環(huán)流變壓器間的環(huán)流第二章 變壓器111IIIckIkIIUkkIZZ3.電壓比不同時(shí)，引起變壓器間的環(huán)流電壓比不同時(shí)，引起變壓器間的環(huán)流電壓比不同時(shí)，引起變壓器間的環(huán)流電壓比不同時(shí)，引起變壓器間的環(huán)流環(huán)流與負(fù)載大