《電機及拖動基礎(chǔ)》第三章--變壓器課件

1、*電機及拖動基礎(chǔ)1/46變壓器：變換電壓、交換電能，實現(xiàn)電能傳輸和電信號處理。一次側(cè) 二次側(cè)，高壓輸電、配電、，10kV、35kV、110kV、220kV、500kV 380/220V、3kV、6kV。第三章 變壓器 第一節(jié) 變壓器的工作原理及結(jié)構(gòu) 變壓器的主要部件鐵心和套在鐵心上的兩個繞組。兩繞組只有磁路耦合沒電氣聯(lián)系。在一次繞組 一、變壓器的工作原理中加上交變電壓，產(chǎn)生交鏈一、二次繞組的交變磁通，在兩繞組中分別感應(yīng)電動勢。*電機及拖動基礎(chǔ)3/46k匝比，變比。 所以，改變N1、N2之比，就可以達(dá)到改變電壓的目的。N1N2為降壓變壓器，N1有功分量，所以空載電流主要是感性無功性質(zhì)，也稱勵磁電

2、流。 三、空載電流和空載損耗 空載電流包含兩個分量，一個是勵磁分量，作用是建立磁場，產(chǎn)生主磁通，無功分量， ；另一個是鐵損耗分量，對應(yīng)變壓器鐵心損耗，有功分量 。 *電機及拖動基礎(chǔ)19/46 大小：與電源電壓和頻率、線圈匝數(shù)、磁路材質(zhì)及幾何尺寸有關(guān)，用空載電流百分?jǐn)?shù)I0%來表示：變壓器空載運行時的勵磁電流、主磁通、感應(yīng)電動勢*電機及拖動基礎(chǔ)20/46其中，Z 1 一次繞組漏阻抗； Zm 變壓器的勵磁阻抗； Xm 變壓器的勵磁電抗； Rm 變壓器的勵磁電阻。 四、空載運行時的相量圖及等效電路*電機及拖動基礎(chǔ)21/46 并且有: 書P92，【例3-1】，改動。變壓器空載運行相量圖*電機及拖動基礎(chǔ)2

3、2/46第三節(jié) 單相變壓器的負(fù)載運行 變壓器一次側(cè)接在額定頻率、額定電壓的交流電源上，二次側(cè)接上負(fù)載的運行狀態(tài)，稱為負(fù)載運行。 一、負(fù)載運行時的物理情況變壓器負(fù)載運行原理接線圖*電機及拖動基礎(chǔ)23/46在一次繞組內(nèi)在二次繞組內(nèi)磁通量磁動勢 基本電磁關(guān)系：*電機及拖動基礎(chǔ)24/46 由于電源電壓恒定，即U1=常數(shù)，則E1常數(shù)，常數(shù)。因此，達(dá)到新的電動勢平衡的條件是使一次繞組的電流增量所產(chǎn)生的磁動勢與二次繞組電流所產(chǎn)生的磁動勢相抵消，以維持主磁通基本不變，以及由主磁通所感應(yīng)產(chǎn)生的電動勢基本不變。 磁動勢平衡方程式： 上式同除以N1：*電機及拖動基礎(chǔ)25/46 原邊： 二、負(fù)載運行時的基本方程式 副

4、邊： 變壓器負(fù)載運行時的六個基本方程式：*電機及拖動基礎(chǔ)26/46 三、繞組的折算 為了得到表示T內(nèi)部電磁關(guān)系的等效電路，以簡化分析計算，如將變壓器的二次繞組匝數(shù)N2用一次繞組匝數(shù)N1來等效。 折算原則：將副邊N2折算N1成時，保持副繞組磁動勢及功率傳遞關(guān)系不變。 折算后，各量折算值用上標(biāo)“”表示。 1.電流的折算（磁動勢不變），*電機及拖動基礎(chǔ)27/46 3.阻抗的歸算（功率損耗不變），k2 2.電動勢和電壓的折算（功率不變），k*電機及拖動基礎(chǔ)28/46 折算后的變壓器負(fù)載運行時的六個基本方程式（形式不變）：*電機及拖動基礎(chǔ)29/46 圖中a、b和c、d分別是等電位點，可連接起來而不改變運

5、行情況。于是作出變壓器的T形等效電路。（由前述的基本方程式也可得出該等效電路）。 四 、變壓器負(fù)載時的等效電路和相量圖 （一）等效電路*電機及拖動基礎(chǔ)30/46 Rsh、Xsh和Zsh分別稱為短路電阻、短路電抗和短路阻抗。只適用于T穩(wěn)態(tài)負(fù)載運行（特別是負(fù)載較大時）和短路工況。I0I1，將勵磁支路移去Z1Zm，將勵磁支路左移*電機及拖動基礎(chǔ)31/46 （二）相量圖 阻感負(fù)載： （另，阻容負(fù)載。）*電機及拖動基礎(chǔ)32/46 四、等效電路參數(shù)測定 （一）空載試驗 通過測量空載電流和一、二次電壓及空載功率來計算變比、空載電流百分?jǐn)?shù)、鐵耗和勵磁阻抗。 變壓器空載運行時，可以認(rèn)為輸入功率p0完全用來抵償鐵

6、耗。*電機及拖動基礎(chǔ)33/46 從空載運行的等效電路得出 （二）短路試驗 通過測量短路電流、短路電壓及短路功率來計算變壓器的短路電壓百分?jǐn)?shù)、銅損和短路阻抗。 折算到高壓側(cè)，阻抗乘以k2。*電機及拖動基礎(chǔ)34/46 高壓側(cè)加電壓，低壓側(cè)短路；由于外加電壓很小，主磁通很少，鐵損耗很少，忽略鐵損。 折算到75的換算公式為： 銅線： 鋁線：*電機及拖動基礎(chǔ)35/46 阻抗電壓 負(fù)載試驗時，當(dāng)繞組中電流達(dá)到額定值，加在一次繞組上的短路電壓。用一次側(cè)額定電壓的百分值表示。*電機及拖動基礎(chǔ)36/46第四節(jié) 變壓器的運行特性 一、電壓調(diào)整率和外特性 變壓器二次側(cè)的端電壓隨負(fù)載變化的程度用電壓調(diào)整率u來表示。*

7、電機及拖動基礎(chǔ)37/46 變壓器的近似等效電路相量圖外特性曲線*電機及拖動基礎(chǔ)38/46 二、電壓變化率的計算 電壓變化率是表征變壓器運行性能的重要指標(biāo)之一，它大小反映了供電電壓的穩(wěn)定性。 式中 為負(fù)載系數(shù)。 可見，電壓變化率的大小與負(fù)載大小、性質(zhì)及變壓器的本身參數(shù)有關(guān)。*電機及拖動基礎(chǔ)39/46 三、變壓器的效率和損耗 變壓器的損耗主要是鐵耗和銅耗兩種： 鐵耗包括基本鐵耗和附加鐵耗?；捐F耗為磁滯損耗和渦流損耗。附加損耗包括由鐵心疊片間絕緣損傷引起的局部渦流損耗、主磁通在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗等。鐵耗與外加電壓大小有關(guān)，而與負(fù)載大小基本無關(guān)，故也稱為不變損耗，pFe=p0=常值。 銅耗也分

8、基本銅耗和附加銅耗?；俱~耗是在電流在一、二次繞組直流電阻上的損耗；附加損耗包括因集膚效應(yīng)引起的損耗以及漏磁場在結(jié)構(gòu)部件中引起*電機及拖動基礎(chǔ)40/46的渦流損耗等。銅耗大小與負(fù)載電流平方成正比，故也稱為可變損耗。 變壓器的效率也是指其輸出的有功功率與輸入的有功功率之比，用百分值表示。*電機及拖動基礎(chǔ)41/46 即銅損耗等于鐵損耗時，變壓器效率最高，為：*電機及拖動基礎(chǔ)42/46 效率既與變壓器自身參數(shù)（內(nèi)因）有關(guān)，又與負(fù)載大小、性質(zhì)（外因）有關(guān)。*電機及拖動基礎(chǔ)43/46第五節(jié) 三相變壓器一、三相變壓器的磁路系統(tǒng)1.組式變壓器*電機及拖動基礎(chǔ)44/462.芯式變壓器*電機及拖動基礎(chǔ)45/46

9、二、三相變壓器的電路系統(tǒng)聯(lián)結(jié)組1、聯(lián)結(jié)法 a)星形聯(lián)結(jié) b)三角形聯(lián)結(jié)*電機及拖動基礎(chǔ)46/462、單相變壓器聯(lián)結(jié)組a)I/I-0聯(lián)結(jié)組 b)I/I-6聯(lián)結(jié)組*電機及拖動基礎(chǔ)47/46三相變壓器線圈的連接組別1)連接方式：Y或D；（y,d）2)定義：反映三相變壓器對稱運行時，高、低壓側(cè)對應(yīng)線電動勢（或線電壓）之間的相位關(guān)系，它與線圈的繞向和首、末端標(biāo)記及高、低壓線圈的連接方式有關(guān)。3)時鐘表示法：（相量圖）舉例：作圖步驟3.三相變壓器連接組*電機及拖動基礎(chǔ)48/46A、B、C正相序：按順時針方向旋轉(zhuǎn)。1）A、B、C相序畫出高壓繞組相電動勢 相量圖， 與水平面成30；2）按線電動勢與相電動勢關(guān)系畫出線電動勢 ；3）將a與A重合，分別畫出 ，相序為a-b-c（根據(jù)同名端）。4） 指向12點， 即為該聯(lián)結(jié)組的標(biāo)號（就是幾點鐘） 。 根據(jù)聯(lián)結(jié)組的標(biāo)號以及一個鐘點數(shù)對應(yīng)30角，即可確定高、低壓側(cè)對應(yīng)線電動勢（或線電壓）之間的相位移。*電機及拖動基礎(chǔ)49/46ABCXYZEabEABaxbcY/Y-0ABCXYZabcxyzEAXEaxY，y接法的連接組號*電機及拖動基礎(chǔ)50/46Y/Y-2EaxABCXYZabcxyzEAXaxbcABCXYZE