第05章－變壓器 培訓(xùn)課件

-1-第五章變壓器第一節(jié)

變壓器的基本原理和結(jié)構(gòu)第二節(jié)

變壓器的運(yùn)行方式第三節(jié)

變壓器的等效電路

第四節(jié)

變壓器的參數(shù)測(cè)定第六節(jié)

三相變壓器第七節(jié)

其他用途的變壓器第五節(jié)

變壓器的運(yùn)行特性電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)（第3版）-2-引言

變壓器是一種靜止的電磁裝置，可將一種電壓等級(jí)的電能轉(zhuǎn)換為另一種電壓等級(jí)的電能，其基本原理是電磁感應(yīng)定律。本章主要介紹電力變壓器。第五章變壓器分類按用途分：電力變壓器和特種變壓器。

按繞組數(shù)目分：?jiǎn)卫@組（自耦）變壓器、雙繞組變壓器、三繞組變壓器和多繞組變壓器。

按相數(shù)分：?jiǎn)蜗嘧儔浩?、三相變壓器和多相變壓器?/p>

按鐵心結(jié)構(gòu)分：心式變壓器和殼式變壓器。

按調(diào)壓方式分：無勵(lì)磁調(diào)壓變壓器和有載調(diào)壓變壓器。

按冷卻介質(zhì)和冷卻方式分：干式變壓器、油浸式變壓器和充氣式變壓器。

連接發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的升壓變壓器連接發(fā)電機(jī)的封閉母線與電網(wǎng)相連的高壓出線端返回三相干式變壓器接觸調(diào)壓器電源變壓器環(huán)形變壓器控制變壓器-7-第一節(jié)

變壓器的基本原理和結(jié)構(gòu)一、變壓器的基本原理

變壓器的工作原理其實(shí)比較簡(jiǎn)單，就是利用電磁感應(yīng)定律來實(shí)現(xiàn)電能的傳輸。線圈之間有磁的耦合，但沒有電的聯(lián)系。第五章變壓器-8-

按圖中標(biāo)明的變量關(guān)系，變壓器的電動(dòng)勢(shì)平衡方程可寫成（5-2）（5-1）（5-3）式中，k

稱為匝數(shù)比，亦稱為電壓比。第五章變壓器-9-根據(jù)能量守恒原理，變壓器的輸入與輸出電能相等，即

由此可得變壓器一次、二次繞組中電壓和電流有效值的關(guān)系也就是（5-5）（5-6）

因此，只要改變一、二次繞組的匝數(shù)比，便可達(dá)到改變輸出電壓或輸出電流大小的目的，這就是變壓器利用電磁感應(yīng)定律的工作原理。（5-4）第五章變壓器-10-二、變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器的主要組成是鐵心和繞組（合稱為器身）。

1.鐵心

鐵心是變壓器的主磁路部分，為了保證鐵心的導(dǎo)磁性能，又能減小整塊鐵心的渦流損耗，變壓器鐵心一般采用一定厚度（如0.35mm厚）的表面涂有絕緣漆的熱軋或冷軋硅鋼片疊壓而成。第五章變壓器-11-第五章變壓器-12-2.繞組

繞組是變壓器的電路部分，常用銅質(zhì)的絕緣圓線或扁線繞制而成。工作電壓高的繞組稱為高壓繞組，工作電壓低的繞組稱為低壓繞組。第五章變壓器-13-3.其他結(jié)構(gòu)附件

電力變壓器多采用油浸式結(jié)構(gòu)，其附件有油箱、儲(chǔ)油柜、氣體繼電器、安全氣道、分接開關(guān)和絕緣套管等，其作用是保證變壓器的安全和可靠運(yùn)行。第五章變壓器-14-

變壓器套管是變壓器箱外的主要絕緣裝置，變壓器繞組的引出線必須穿過絕緣套管，使引出線之間及引出線與變壓器外殼之間絕緣，同時(shí)起固定引出線的作用。第五章變壓器-15-三、變壓器的額定值

為了使變壓器安全、經(jīng)濟(jì)、可靠地運(yùn)行，同時(shí)讓用戶對(duì)變壓器的性能有所了解，制造廠家對(duì)每一臺(tái)變壓器都安裝了一塊銘牌，上面標(biāo)明了變壓器的型號(hào)和各種額定數(shù)據(jù)，只有理解銘牌上各種數(shù)據(jù)的含義，才能正確地使用變壓器。

（1）額定電壓

：額定電壓

是指根據(jù)變壓器的絕緣耐壓等級(jí)、鐵心飽和限制和容許發(fā)熱條件規(guī)定的一次繞組正常工作電壓；額定電壓

指一次繞組加上額定電壓，分接開關(guān)位于額定分接頭時(shí)，二次繞組所輸出的空載電壓值。對(duì)三相變壓器而言，額定電壓是指線電壓。第五章變壓器-16-

（2）額定電流

：額定電流

是指根據(jù)容許發(fā)熱條件規(guī)定的一、二次繞組長(zhǎng)期容許通過的最大電流值。對(duì)三相變壓器而言，額定電流是指線電流。

（3）額定容量

：額定容量

是指額定工作條件下變壓器視在功率（或稱表觀功率）的保證值，它是使變壓器在穩(wěn)定負(fù)載和額定使用條件下，一次繞組施加額定電壓，且頻率為額定頻率時(shí)能輸出額定電流而不超過溫升限值的容量。三相變壓器的額定容量是指三相容量之和。第五章變壓器-17-由于電力變壓器的效率很高，忽略壓降損耗時(shí)有對(duì)單相變壓器對(duì)三相變壓器（5-6）（5-7）

當(dāng)已知一臺(tái)變壓器的額定容量和額定電壓時(shí)，可用上面兩式計(jì)算該變壓器的額定電流。第五章變壓器型號(hào)

型號(hào)表示一臺(tái)變壓器的結(jié)構(gòu)、額定容量、電壓等級(jí)、冷卻方式等內(nèi)容，表示方法為如OSFPSZ-250000/220表明自耦三相強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷三繞組銅線有載調(diào)壓，額定容量250000kVA，高壓額定電壓220kV電力變壓器-19-第二節(jié)

變壓器的運(yùn)行方式一、變壓器的空載運(yùn)行

變壓器的空載運(yùn)行是指變壓器的一次繞組接在額定電壓的交流電源上，而二次繞組開路的工作模式。第五章變壓器-20-

1.空載運(yùn)行時(shí)的物理情況由于變壓器中電壓、電流、磁通及電動(dòng)勢(shì)的大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化，為了能正確表明各量之間的關(guān)系，需要規(guī)定它們的正方向。一般采用電工慣例來規(guī)定其正方向：

1)同一條支路中，電壓u的正方向與電流

i的正方向一致；

2)電流i與其磁動(dòng)勢(shì)所建立的磁通

二者的正方向符合右手螺旋法則；

3)由磁通

產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e，其正方向與產(chǎn)生該磁通的電流i的正方向一致，則有。第五章變壓器-21-

當(dāng)一次繞組加上交流電源電壓u1

時(shí)，一次繞組中就有電流產(chǎn)生，由于變壓器為空載運(yùn)行，此時(shí)稱一次繞組中的電流為空載電流i0

。由i0

產(chǎn)生空載磁動(dòng)勢(shì)F0=N1i0

，并建立空載時(shí)的磁場(chǎng)。

由于鐵心的磁導(dǎo)率比空氣（或油）的磁導(dǎo)率大得多，所以絕大部分磁通通過鐵心閉合，同時(shí)交鏈一次、二次繞組，并產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e1

和e2

，如果二次繞組與負(fù)載接通，則在電動(dòng)勢(shì)作用下向負(fù)載輸出電功率，所以這部分磁通起著傳遞能量的媒介作用，因此稱之主磁通

m

；另有一小部分磁通（約為主磁通的0.25%左右）主要經(jīng)非磁性材料（空氣或變壓器油等）形成閉路，只與一次繞組交鏈，不參于能量傳遞，稱之為一次繞組的漏磁通

1

，它在一次繞組中產(chǎn)生漏磁電動(dòng)勢(shì)e1

。第五章變壓器-22-

2.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和漏磁電動(dòng)勢(shì)

(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在變壓器的一次繞組加上正弦交流電壓u1

時(shí)，e1

和

也按正弦規(guī)律變化。假設(shè)主磁通，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，一次繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

由上式可知，當(dāng)主磁通

按正弦規(guī)律變化時(shí)，由它產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也按正弦規(guī)律變化，但在時(shí)間相位上滯后于主磁通90°，其有效值為（5-9）第五章變壓器-23-同理，二次繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為（5-10）這樣，e1和e2

可用相量表示為（5-11）

上式表明，變壓器一、二次繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與電源頻率f1、繞組匝數(shù)N及鐵心中主磁通幅值

m成正比，而在相位上滯后主磁通90°。第五章變壓器-24-(2)漏磁電動(dòng)勢(shì)變壓器一次繞組的漏磁通

1

也將在一次繞組中感應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)漏磁電動(dòng)勢(shì)e1

。（5-13）

從物理意義上講，漏電抗反映了漏磁通對(duì)電路的電磁效應(yīng)。由于漏磁通的主要路徑是非鐵磁物質(zhì)，磁路不會(huì)飽和，漏磁路是線性的，漏磁路的磁導(dǎo)是常數(shù)，因此對(duì)已制成的變壓器，漏電感L1

為一常數(shù)，當(dāng)頻率f1

一定時(shí)，漏電抗也是常數(shù)X1=

1L1

。（5-12）第五章變壓器-25-3.空載運(yùn)行時(shí)的電壓平衡方程按照?qǐng)D5-5規(guī)定的正方向，根據(jù)基爾霍夫第二定律，可以列出空載運(yùn)行時(shí)的一、二次側(cè)的電壓平衡方程（5-14）式中R1——一次繞組的電阻；

Z1——一次繞組的漏阻抗，Z1

＝R1

＋jX1

變壓器空載運(yùn)行時(shí)，阻抗壓降I0Z1

很小(一般小于0.5%U1)，可近似地認(rèn)為U1≈E1。第五章變壓器-26-4.空載運(yùn)行時(shí)的等效電路與相量圖

交變的主磁通

產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

的作用，也可以用空載電流

在一個(gè)電抗

上的電壓降來表達(dá)。由于交變磁通會(huì)在鐵心中產(chǎn)生損耗，還需要用一個(gè)電阻

來等效表征這個(gè)鐵心損耗。電阻

可以與電抗

串聯(lián)，這意味著勵(lì)磁磁通產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)有一部分要降在電阻上。這樣，空載電流

的主磁通勵(lì)磁作用以及引起的鐵心損耗，可以用勵(lì)磁阻抗

來表征，即（5-15）式中Zf——?jiǎng)?lì)磁阻抗，Zf

＝Rf

＋jXf；

Rf——?jiǎng)?lì)磁電阻，表征鐵心損耗的等效電阻；

Xf——?jiǎng)?lì)磁電抗，表征主磁通的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)作用。第五章變壓器-27-將式（5-15）代入式（5-14），便得（5-16）相應(yīng)的等效電路如右圖所示，其中第五章變壓器-28-

由于鐵心的磁導(dǎo)率與鐵心的損耗都具有非線性的特性，因此Rf和Xf一般都不是常數(shù)，它們隨外加電源電壓U1的變化而變化。通常電源電壓在額定值附近變化不大，所以定量計(jì)算時(shí)，可以認(rèn)為Zf基本上不變。變壓器中由于漏磁路的磁阻比主磁路的磁阻大得多，因此有Xf>>X1，而Rf和R1體現(xiàn)的是鐵心損耗和繞組損耗，與體現(xiàn)傳遞電能的電抗相比要小很多，故有Zf>>Z1

。

參數(shù)的大小關(guān)系第五章變壓器-29-

從鐵心損耗的機(jī)理上講，無論是渦流損耗還是磁滯損耗，都主要取決于磁通或磁通密度，也就是說，鐵心損耗與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小直接相關(guān)，因此在一些場(chǎng)合往往采用與勵(lì)磁電抗并聯(lián)的電阻模型來表征鐵心的損耗特性。這時(shí)變壓器空載運(yùn)行時(shí)的勵(lì)磁電流I0，一部分作用在勵(lì)磁電抗Xfb上用于勵(lì)磁，一部分作用在電阻Rfb上用于產(chǎn)生鐵心損耗，這時(shí)的等效電路圖和相量圖如下

所示，對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁阻抗為Zfb。鐵心損耗并聯(lián)模型*第五章變壓器-30-第五章變壓器-31-

從空載電流

所產(chǎn)生的功率效應(yīng)上講包含兩個(gè)分量，

一個(gè)為產(chǎn)生勵(lì)磁的無功分量，它與主磁通同相位；另一個(gè)為產(chǎn)生損耗的有功分量。通常用空載電流

與電源電壓

之間的夾角φ0來表達(dá)一次繞組上加的電源電壓所能產(chǎn)生勵(lì)磁主磁通的能力，稱作空載功率因數(shù)角。對(duì)于電力變壓器，一般空載電流約為額定電流的2%～10%，并隨變壓器容量的增大而下降。第五章變壓器-32-二、變壓器的負(fù)載運(yùn)行

1.變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的物理情況變壓器的一次繞組加上電源電壓u1

，二次繞組接上負(fù)載阻抗ZL

，則變壓器投入了負(fù)載運(yùn)行。第五章變壓器-33-

變壓器空載運(yùn)行時(shí)，一次繞組由空載電流i0

建立了空載時(shí)的主磁通。當(dāng)二次繞組接上負(fù)載阻抗ZL

時(shí)，在e2

的作用下，二次繞組流過負(fù)載電流i2，并產(chǎn)生二次繞組磁動(dòng)勢(shì)F2＝N2i2

。根據(jù)楞次定律，該磁動(dòng)勢(shì)力圖削弱空載時(shí)的主磁通，因而引起e1

的減小。由于電源電壓u1不變，所以e1的減小會(huì)導(dǎo)致一次電流的增加，即由空載電流i0變?yōu)樨?fù)載時(shí)電流i1，其增加的磁動(dòng)勢(shì)用以抵消N2i2

對(duì)空載主磁通的去磁影響，使負(fù)載時(shí)的主磁通基本回升至原來空載時(shí)的數(shù)值，使得電磁關(guān)系達(dá)到新的平衡。因此，負(fù)載時(shí)的主磁通由一、二次繞組的磁動(dòng)勢(shì)共同建立。第五章變壓器-34-

變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)，通過電磁感應(yīng)關(guān)系，將一次、二次繞組電流緊密地聯(lián)系在一起，i2的增加或減小必然同時(shí)引起i1

的增加或減??；相應(yīng)地，二次繞組輸出功率的增加或減小，必然同時(shí)引起一次繞組輸入功率的增加或減小，這就達(dá)到了變壓器通過電磁感應(yīng)傳遞能量的目的。第五章變壓器-35-

2.負(fù)載運(yùn)行時(shí)的基本方程

(1)磁動(dòng)勢(shì)平衡方程變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)，一次電流由空載時(shí)的i0

變?yōu)樨?fù)載時(shí)的i1，由于Z1

較小，因此一次繞組漏阻抗壓降I1Z1

也僅為(3~5)%

U1N

，當(dāng)忽略不計(jì)時(shí)，有U1≈E1，故當(dāng)電源電壓U1

和頻率f1不變時(shí)，產(chǎn)生E1

的主磁通

m也應(yīng)基本不變，即從空載到負(fù)載的穩(wěn)定狀態(tài)，主磁通基本不變。所以，負(fù)載時(shí)建立主磁通所需的合成磁動(dòng)勢(shì)F1＋F2

與空載時(shí)所需的磁動(dòng)勢(shì)F0

也應(yīng)基本不變，即有磁動(dòng)勢(shì)平衡方程（5-19）第五章變壓器-36-將式（5-19）兩邊除以N1并移項(xiàng)，便得（5-20）

上式表明，負(fù)載時(shí)一次電流由兩個(gè)分量組成，一個(gè)是勵(lì)磁電流，用于建立主磁通

m；另一個(gè)是供給負(fù)載的負(fù)載電流分量，用以抵消二次繞組磁動(dòng)勢(shì)的去磁作用，保持主磁通基本不變。由于變壓器空載電流很小，為方便分析問題，常忽略不計(jì)，則式（5-20）可近似為 （5-21）第五章變壓器-37-

上式表明，與相位上相差接近180°，考慮數(shù)值關(guān)系時(shí)，有

這里得到了與式（5-5）相同的結(jié)果，說明變壓器帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)，其一次側(cè)與二次側(cè)的電流，在數(shù)值上也近似地與它們的匝數(shù)成反比。

(2)電壓平衡方程根據(jù)前面的分析可知，負(fù)載電流i2通過二次繞組時(shí)也產(chǎn)生漏磁通

2

，相應(yīng)地產(chǎn)生漏磁電動(dòng)勢(shì)e2

。類似e1

的計(jì)算，e2

也可用漏抗壓降的形式來表示，即（5-23）（5-22）第五章變壓器-38-

參照?qǐng)D5-10所示的正方向規(guī)定，根據(jù)基爾霍夫第二定律，變壓器在負(fù)載時(shí)的一次、二次繞組的電壓平衡方程

綜上所述，可得到變壓器負(fù)載時(shí)的基本方程式（5-25）（5-24）第五章變壓器-39-第三節(jié)

變壓器的等效電路根據(jù)式（5-25）給出的各變量之間的相互關(guān)系，可畫出如圖5-8所示的變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的等效電路。從圖中可看出，變壓器的一次、二次繞組之間是通過電磁耦合而聯(lián)系的，它們之間并無直接的電路聯(lián)系，因此利用基本方程式計(jì)算負(fù)載時(shí)變壓器的運(yùn)行性能，就顯得十分繁瑣，尤其在電壓比k較大時(shí)更為突出。為了便于分析和簡(jiǎn)化計(jì)算，引入與變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)等效的純電路模型，并采用折算法來消除電磁耦合，建立一種簡(jiǎn)化的等效電路。第五章變壓器-40-1.繞組折算繞組折算就是將變壓器的一次、二次繞組折算成同樣匝數(shù)，通常是將二次繞組折算到一次繞組，即取N’2=N1

，則E2

變?yōu)镋’2，使E’2=E1。折算僅是一種數(shù)學(xué)手段，它不改變折算前后的電磁關(guān)系，即折算前后的磁動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系、功率傳遞及損耗等均應(yīng)保持不變。

(1)電動(dòng)勢(shì)和電壓的折算由于主磁通是不變的，根據(jù)電動(dòng)勢(shì)與匝數(shù)成正比，則有即同理（5-27）第五章變壓器-41-(2)電流的折算根據(jù)折算前后二次繞組磁動(dòng)勢(shì)不變的原則，則，即(3)阻抗的折算根據(jù)折算前后消耗在二次繞組電阻及漏電抗上的有功、無功功率不變的原則，應(yīng)有（5-31）第五章變壓器-42-這樣，二次繞組阻抗的折算公式

相應(yīng)地，對(duì)負(fù)載阻抗ZL

，其折算值為（5-36）（5-37）

由以上推導(dǎo)可知，將變壓器二次繞組折算到一次繞組時(shí)，電動(dòng)勢(shì)和電壓的折算值等于實(shí)際值乘以電壓比k，電流的折算值等于實(shí)際值除以k，而電阻、漏電抗及阻抗的折算值等于實(shí)際值乘以k2。這樣，二次繞組經(jīng)過折算后，變壓器的基本方程式變?yōu)榈谖逭伦儔浩?43-（5-38）

注意：折算后僅改變二次量的大小，而不改變其相位或幅角，否則將引起功率傳遞的變化。第五章變壓器-44-2.T形等效電路經(jīng)過繞組折算，變壓器就可以用一個(gè)電路的形式（即等效電路）來表示原來的電磁耦合關(guān)系。根據(jù)式（5-38），我們可以分別畫出變壓器的部分等效電路，如圖所示，其中變壓器一次、二次繞組之間磁的耦合作用，反映在由主磁通在繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1和E’2

上。第五章變壓器-45-3.簡(jiǎn)化等效電路

T形等效電路雖然正確反映了變壓器內(nèi)部的電磁關(guān)系，但它屬于混聯(lián)電路，進(jìn)行復(fù)數(shù)運(yùn)算比較麻煩。由于一般電力變壓器運(yùn)行時(shí)，I0

只占(2~10)%I1N

，從工程計(jì)算的觀點(diǎn)來看，在負(fù)載較大時(shí)，完全可以把I0

略去不計(jì)，即去掉勵(lì)磁支路，而得到一個(gè)更簡(jiǎn)單的阻抗串聯(lián)的簡(jiǎn)化等效電路。此時(shí)接在電源與負(fù)載之間的變壓器相當(dāng)于一個(gè)串聯(lián)阻抗Zsh

，Zsh

稱為變壓器的等效漏阻抗或短路阻抗，即（5-39）式中Rsh——短路電阻，Rsh

＝R1＋R’2

；

Xsh——短路電抗，

Xsh

＝X1

＋X’2

。第五章變壓器-46-

如果不考慮變壓器本身漏阻抗的影響，由圖5-9b可看出，對(duì)于電源來說，經(jīng)過變壓器接入的負(fù)載阻抗ZL，相當(dāng)于不用變壓器而把折算后的負(fù)載阻抗Z’L直接接入電源，即二者是等效。這說明通過改變變壓器的電壓比就可改變一次側(cè)、二次側(cè)的阻抗比，達(dá)到阻抗變換的目的。在電子技術(shù)中，經(jīng)常要用到變壓器的阻抗變換作用，以獲得所需的阻抗匹配或較大的功率。第五章變壓器-47-

4.相量圖

變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系，除了用基本方程式和等效電路表示外，還可以用相量圖直觀地表達(dá)出變壓器運(yùn)行時(shí)各物理量的大小及相位關(guān)系。圖5-10為對(duì)應(yīng)T形等效電路的感性負(fù)載時(shí)的相量圖，是根據(jù)式（5-38）畫出的。第五章變壓器-48-第四節(jié)

變壓器的參數(shù)測(cè)定

上述基本方程式、等效電路或相量圖都可用于計(jì)算和分析變壓器的運(yùn)行性能，但必須先知道變壓器的繞組電阻、漏電抗及勵(lì)磁阻抗等參數(shù)。對(duì)于一臺(tái)已制成的變壓器，可通過試驗(yàn)的方法來得到這些參數(shù)，常用的試驗(yàn)包括變壓器的空載試驗(yàn)和短路試驗(yàn)。

1.空載試驗(yàn)變壓器的空載試驗(yàn)是在變壓器空載運(yùn)行的情況下進(jìn)行的，其目的是測(cè)定變壓器的電壓比k、空載電流I0、空載損耗Δp0

和勵(lì)磁參數(shù)Rf、Xf、Zf等?？蛰d試驗(yàn)的線路如圖7-14所示，空載試驗(yàn)時(shí)，調(diào)壓器TC加上工頻的正弦交流電源，調(diào)節(jié)調(diào)壓器的輸出電壓使其等于額定電壓U1N

，然后測(cè)量U1

、I0

、U20

及空載損耗Δp0

。第五章變壓器-49-

由于空載電流I0

很小，繞組損耗I02R

很小，所以認(rèn)為變壓器空載時(shí)的輸入功率Δp0

完全用來平衡變壓器的鐵心損耗，即Δp0≈ΔpFe

。由等效電路可知，變壓器空載時(shí)的總阻抗第五章變壓器-50-由于電力變壓器中，一般Rf>>R1，Xf>>X1，因此Z0≈Zf

，則有勵(lì)磁阻抗勵(lì)磁電阻勵(lì)磁電抗電壓比（5-43）（5-44）（5-42）（5-41）第五章變壓器-51-

由于勵(lì)磁參數(shù)Rf、Xf

和Zf

與鐵心的飽和程度有關(guān)，當(dāng)電源電壓變化時(shí)，鐵心的飽和程度不同，這些參數(shù)會(huì)發(fā)生變化，且隨鐵心飽和程度的增加而減小，因此為使測(cè)定的參數(shù)符合變壓器的實(shí)際運(yùn)行情況，應(yīng)取額定電壓下的數(shù)據(jù)來計(jì)算勵(lì)磁參數(shù)?？蛰d試驗(yàn)可在高壓側(cè)或低壓側(cè)進(jìn)行，考慮到空載試驗(yàn)電壓要加到額定電壓，當(dāng)高壓側(cè)的額定電壓較高時(shí)，為了便于試驗(yàn)和安全起見，通常在低壓側(cè)進(jìn)行試驗(yàn)，而高壓側(cè)開路?？蛰d試驗(yàn)在低壓側(cè)進(jìn)行時(shí)，其測(cè)得的勵(lì)磁參數(shù)是低壓側(cè)的，因此必須乘以k2

，將其折算成高壓側(cè)的勵(lì)磁參數(shù)。第五章變壓器-52-

2.短路試驗(yàn)變壓器的短路試驗(yàn)是在二次繞組短路的條件下進(jìn)行的，其目的是測(cè)定變壓器的短路損耗（銅損耗）Δpsh、短路電壓Ush

和短路參數(shù)Rsh、Xsh、Zsh

等。由于短路試驗(yàn)時(shí)電流較大（加到額定電流），而外加電壓卻很低，一般電力變壓器為額定電壓的(4~10)%，因此為便于測(cè)量，一般在高壓側(cè)試驗(yàn)，低壓側(cè)短路。短路試驗(yàn)的線路如下圖所示。第五章變壓器-53-

短路試驗(yàn)時(shí)，用調(diào)壓器TC使一次側(cè)電流從零升到額定電流I1N，分別測(cè)量其短路電壓Ush

、短路電流Ish

和短路損耗Δpsh

，并記錄試驗(yàn)時(shí)的室溫θ（℃）。由于短路試驗(yàn)時(shí)外加電壓很低，主磁通很小，所以鐵耗和勵(lì)磁電流均可忽略不計(jì)，這時(shí)輸入的功率（短路損耗）Δpsh

可認(rèn)為完全消耗在繞組的電阻損耗上，即Δpsh≈ΔpCu

。由簡(jiǎn)化等效電路，根據(jù)測(cè)量結(jié)果，取Ish

＝I1N

時(shí)的數(shù)據(jù)計(jì)算室溫下的短路參數(shù)。短路阻抗短路電阻短路電抗（5-47）（5-46）（5-45）第五章變壓器-54-

由于繞組的電阻隨溫度而變，而短路試驗(yàn)一般在室溫下進(jìn)行，故測(cè)得的電阻值應(yīng)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)換算到基準(zhǔn)工作溫度。對(duì)A、E、B級(jí)的絕緣，其參考溫度為75℃，則換算公式為對(duì)銅線變壓器對(duì)鋁線變壓器這樣，在75℃時(shí)的短路阻抗為（5-48）（5-48）（5-49）第五章變壓器-55-

另外，短路電流等于額定電流時(shí)的短路損耗ΔpshN

和短路電壓（阻抗電壓）UshN

也應(yīng)換算到75℃時(shí)的數(shù)值，即

為了便于比較，常把UshN75

C

表示為對(duì)一次側(cè)額定電壓的相對(duì)值的百分?jǐn)?shù)，即（5-51）（5-50）（5-52）

一般中小型變壓器ush＝(4~10.5)%，大型變壓器的ush＝(12.5~

17.5)%左右。如果變壓器的絕緣耐熱等級(jí)為其它絕緣耐熱等級(jí)，則應(yīng)校正的參考溫度為115℃。第五章變壓器-56-

短路電壓（阻抗電壓）ush是變壓器的一個(gè)重要參數(shù)，標(biāo)在變壓器的銘牌上，它的大小反映了變壓器在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，漏阻抗壓降的大小。從運(yùn)行的角度上看，希望ush

值小一些，使變壓器輸出電壓波動(dòng)受負(fù)載變化的影響小些，但從限制變壓器短路電流的角度來看，則希望ush

值大一些，這樣可以使變壓器在發(fā)生短路故障時(shí)的短路電流小一些。第五章變壓器-57-

以上所分析的是單相變壓器的計(jì)算方法，對(duì)于三相變壓器而言，變壓器的參數(shù)是指一相的參數(shù)，因此只要采用相電壓、相電流、一相的功率（或損耗），即每相的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算即可。例5-1第五章變壓器第五章變壓器第五章變壓器-60-第五節(jié)

變壓器的運(yùn)行特性對(duì)于負(fù)載來講，變壓器的二次側(cè)相當(dāng)于一個(gè)電源。對(duì)于電源，我們所關(guān)心的運(yùn)行性能是它的輸出電壓與負(fù)載電流之間的關(guān)系，即一般所說的外特性，以及變壓器運(yùn)行時(shí)的效率特性。一、變壓器的外特性和電壓變化率由于變壓器內(nèi)部存在電阻和漏電抗，因此負(fù)載運(yùn)行時(shí)，當(dāng)負(fù)載電流流過二次側(cè)時(shí)，變壓器內(nèi)部將產(chǎn)生阻抗壓降，使二次側(cè)端電壓隨負(fù)載電流的變化而變化，這種變化關(guān)系可用變壓器的外特性來描述。變壓器的外特性是指一次側(cè)的電源電壓和二次側(cè)負(fù)載的功率因數(shù)均為常數(shù)時(shí)，二次側(cè)端電壓隨負(fù)載電流變化的規(guī)律，即U2=f(I2)。第五章變壓器-61-

變壓器帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)，二次側(cè)端電壓的變化程度通常用電壓變化率來表示。所謂電壓變化率是指：當(dāng)一次側(cè)接在額定頻率和額定電壓的電網(wǎng)上，負(fù)載功率因數(shù)一定時(shí)，從空載到負(fù)載運(yùn)行時(shí)二次側(cè)端電壓的變化量ΔU與額定電壓的百分比，用ΔU

表示，即

通過簡(jiǎn)化等值電路和簡(jiǎn)化相量圖，可推導(dǎo)出電壓變化率的實(shí)用計(jì)算公式（5-53）負(fù)載因數(shù)第五章變壓器-62-

根據(jù)式（5-54），可以畫出變壓器的外特性，如圖5-13所示。電壓變化率ΔU

是變壓器主要性能指標(biāo)之一，它表征了變壓器二次側(cè)供電電壓的穩(wěn)定性，一定程度上反映了電能的質(zhì)量。一般電力變壓器中，當(dāng)cos

2

接近１時(shí)，額定負(fù)載時(shí)的電壓變化率約為(2~3)%，而當(dāng)cos

2＝0.8（感性）時(shí)，額定負(fù)載時(shí)的電壓變化率約為(4~7)%，即電壓變化率大為增加，因此，提高負(fù)載的功率因數(shù)也可起到減小電壓變化率的作用。

第五章變壓器-63-二、變壓器的效率特性

1．變壓器的損耗變壓器在能量傳遞的過程中會(huì)產(chǎn)生損耗，由于變壓器是靜止的電器，因此變壓器的損耗僅有銅損耗ΔpCu

和鐵心損耗ΔpFe兩大類。

（1）銅耗變壓器的繞組都有一定的電阻，當(dāng)電流流過繞組時(shí)就要產(chǎn)生繞組損耗，稱之為銅損耗，即銅耗ΔpCu。銅耗的大小取決于負(fù)載電流和繞組電阻的大小，因而是隨負(fù)載的變化而變化，故稱之為可變損耗。由于短路試驗(yàn)時(shí)外電壓很低，鐵心中磁密很低，因此鐵耗可以略去不計(jì)，所以短路損耗主要是銅耗。這樣在一定負(fù)載下，變壓器的銅耗ΔpCu

為（5-55）第五章變壓器-64-

（2）鐵耗由于鐵心中的磁通是交變的，所以在鐵心和結(jié)構(gòu)件中要產(chǎn)生磁滯損耗和渦流損耗，統(tǒng)稱為鐵心損耗，即鐵耗ΔpFe

。當(dāng)電源電壓U1

一定時(shí)，鐵耗基本上可認(rèn)為是恒定的，故稱之為不變損耗，它與負(fù)載電流的大小和性質(zhì)無關(guān)。由于變壓器空載時(shí)空載電流I0和繞組電阻都較小，因此空載時(shí)的繞組損耗很小，可以略去不計(jì)，所以空載損耗主要是鐵耗，即（5-57）（5-56）因此，變壓器的總損耗為第五章變壓器-65-

2．變壓器的效率變壓器的效率

是指它的輸出功率P2

與輸入功率P1

的比值，用百分?jǐn)?shù)表示，即（5-60）

由于變壓器的電壓變化率很小，因此，如果不考慮負(fù)載時(shí)輸出電壓U2

的變化，即認(rèn)為U2≈U2N

，當(dāng)采用相值計(jì)算時(shí)，則有（5-58）將上式代入式（5-58），可得到變壓器效率的實(shí)用計(jì)算公式第五章變壓器-66-

3．效率特性當(dāng)變壓器工作在負(fù)載功率因數(shù)cos

2

＝常值的條件下，其效率

與負(fù)載系數(shù)

之間的關(guān)系，即

=f(

)曲線，稱為變壓器的效率特性。在式（5-60）代入不同的負(fù)載系數(shù)

，可繪出如圖5-14所示的變壓器效率特性曲線。圖5-14第五章變壓器-67-

在某一負(fù)載下變壓器的效率將出現(xiàn)最大效率

max。通過數(shù)學(xué)分析可知，當(dāng)可變損耗與不變損耗相等時(shí)，效率達(dá)最大值，由此可得到產(chǎn)生變壓器最大效率時(shí)的負(fù)載系數(shù)

m為（5-61）

由于電力變壓器常年接在電網(wǎng)上運(yùn)行，鐵耗總是存在，而銅耗隨負(fù)載的變化而變化，同時(shí)變壓器不可能一直在滿載下運(yùn)行，因此，為了使總的經(jīng)濟(jì)效果良好，鐵耗應(yīng)相對(duì)小些，所以一般電力變壓器取Δp0/ΔpshN=1/4～1/2，故最大效率

max

發(fā)生在

m＝0.5～0.7范圍內(nèi)。第五章變壓器-68-第六節(jié)三相變壓器現(xiàn)代電力系統(tǒng)均采用三相制供電，因而廣泛使用三相變壓器。從運(yùn)行原理來看，三相變壓器在對(duì)稱負(fù)載運(yùn)行時(shí)，各相的電壓和電流大小相等，相位上彼此相差120°，因而可取一相進(jìn)行分析。就其一相而言，這時(shí)三相變壓器的任意一相與單相變壓器之間就沒有什么區(qū)別，因此前面所述的單相變壓器的分析方法及其結(jié)論完全適用于三相變壓器在對(duì)稱負(fù)載下的運(yùn)行情況。本節(jié)主要討論三相變壓器本身的特點(diǎn)，如三相變壓器的磁路、三相繞組的聯(lián)接方法、三相變壓器的聯(lián)結(jié)組以及三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行等問題。第五章變壓器-69-一、三相變壓器的磁路系統(tǒng)

1.三相變壓器組的磁路三相變壓器組是由三個(gè)單相變壓器按一定方式聯(lián)接起來組成的，如圖5-15所示。由于每相的主磁通Φ各沿自己的磁路閉合，因此相互之間是獨(dú)立的。當(dāng)一次側(cè)繞組加上三相對(duì)稱電壓時(shí)，三相的主磁通必然對(duì)稱，三相的空載電流也是對(duì)稱的。第五章變壓器-70-2.三相心式變壓器的磁路三相心式變壓器的磁路特點(diǎn)是三相主磁通磁路相互聯(lián)系，彼此相關(guān)，為了使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、減小體積和節(jié)省硅鋼片，可將三相鐵心柱布置在同一平面內(nèi)。常用的三相心式變壓器的鐵心結(jié)構(gòu)如圖5-16所示，其三相磁路不對(duì)稱，使空載電流不對(duì)稱。由于電力變壓器的空載電流很小，它的不對(duì)稱對(duì)變壓器負(fù)載運(yùn)行的影響很小，可以不予考慮，因而空載電流取三相的平均值。第五章變壓器-71-二、三相變壓器的電路系統(tǒng)——聯(lián)結(jié)組*

為了方便變壓器繞組的聯(lián)結(jié)及標(biāo)記，對(duì)繞組的首端和末端的標(biāo)志規(guī)定如表5-1所示。第五章變壓器-72-1.三相變壓器繞組的聯(lián)結(jié)法在三相變壓器中，繞組的聯(lián)結(jié)主要采用星形和三角形兩種聯(lián)結(jié)方法，如圖所示。第五章變壓器-73-

2．變壓器的聯(lián)結(jié)組由于變壓器繞組可以采用不同的聯(lián)結(jié)，因此一次繞組和二次繞組的對(duì)應(yīng)線電動(dòng)勢(shì)（或線電壓）之間將產(chǎn)生不同的相位移。為了簡(jiǎn)單明了地表達(dá)繞組的聯(lián)結(jié)及對(duì)應(yīng)線電動(dòng)勢(shì)（或線電壓）之間的相位關(guān)系，將變壓器一次、二次繞組的聯(lián)結(jié)分成不同的組合稱為繞組的聯(lián)結(jié)組。（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1094.1－2013）第五章變壓器-74-

（1）高低壓側(cè)繞組相電動(dòng)勢(shì)的相位關(guān)系以單相變壓器為例，研究由同一主磁通所交鏈的兩個(gè)繞組相電動(dòng)勢(shì)之間的相位關(guān)系（此即電路理論中互感線圈的同名端問題）。由同一主磁通所交鏈的兩個(gè)繞組，其兩個(gè)繞組的相電動(dòng)勢(shì)只有同相位和反相位兩種情況，它取決于繞組的同名端和繞組的首末端標(biāo)記。第五章變壓器-75-

（2）三相變壓器聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)的確定三相變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)不僅與繞組的同名端及首末端的標(biāo)記有關(guān)，還與三相繞組的聯(lián)結(jié)方式有關(guān)。根據(jù)聯(lián)結(jié)圖，用相量圖法判斷聯(lián)結(jié)組的標(biāo)號(hào)一般可分為四個(gè)步驟：

1）標(biāo)出高、低壓側(cè)繞組相電動(dòng)勢(shì)的假定正方向。

2）作出高壓側(cè)的電動(dòng)勢(shì)相量圖，將相量圖的A點(diǎn)放在鐘面的“12”處，相量圖按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，相序?yàn)锳-B-C（相量圖的三個(gè)頂點(diǎn)A、B、C按順時(shí)針方向排列）。

3）判斷同一相高、低壓側(cè)繞組相電動(dòng)勢(shì)的相位關(guān)系，作出低壓側(cè)的電動(dòng)勢(shì)相量圖，相量圖按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，相序?yàn)閍-b-c（相量圖的三個(gè)頂點(diǎn)a、b、c按順時(shí)針方向排列）。

4）確定聯(lián)結(jié)組的標(biāo)號(hào)，觀察低壓側(cè)的相量圖a點(diǎn)所處鐘面的序數(shù)（就是幾點(diǎn)鐘），即為該聯(lián)結(jié)組的標(biāo)號(hào)。根據(jù)聯(lián)結(jié)組的標(biāo)號(hào)以及一個(gè)鐘點(diǎn)數(shù)對(duì)應(yīng)30

角，即可確定高、低壓側(cè)對(duì)應(yīng)線電動(dòng)勢(shì)（或線電壓）之間的相位移。第五章變壓器-76-

（3）Yy0聯(lián)結(jié)組（4）Yd11聯(lián)結(jié)組第五章變壓器-77-

記住以上四種聯(lián)結(jié)組的標(biāo)號(hào)、繞組聯(lián)結(jié)和首末端標(biāo)記，則可通過以下規(guī)律確定其他聯(lián)結(jié)組的標(biāo)號(hào)或由聯(lián)結(jié)組的標(biāo)號(hào)確定繞組聯(lián)結(jié)和首末端標(biāo)記。在高壓側(cè)繞組的聯(lián)結(jié)和標(biāo)記不變，而只改變低壓側(cè)繞組的聯(lián)結(jié)或標(biāo)記的情況下，其規(guī)律歸納起來有以下三點(diǎn)：

1）對(duì)調(diào)低壓側(cè)繞組首末端的標(biāo)記，即高、低壓側(cè)繞組的首端由同名端改為異名端，其聯(lián)結(jié)組的標(biāo)號(hào)加6個(gè)鐘點(diǎn)數(shù)。

2）低壓側(cè)繞組的首末端標(biāo)記順著相序移一相（a-b-c

c-a-b），則聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)加4個(gè)鐘點(diǎn)數(shù)。

3）高、低壓側(cè)的繞組聯(lián)結(jié)相同（Yy和Dd）時(shí)，其聯(lián)結(jié)組的標(biāo)號(hào)為偶數(shù)；高、低壓側(cè)的繞組聯(lián)結(jié)不相同（Yy和Dd）時(shí)，其聯(lián)結(jié)組的標(biāo)號(hào)為奇數(shù)。第五章變壓器-78-三、三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行在電力系統(tǒng)中，常采用多臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行的運(yùn)行方式。所謂并聯(lián)運(yùn)行，就是將兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的變壓器的一次、二次繞組分別并聯(lián)到公共母線上，同時(shí)對(duì)負(fù)載供電。第五章變壓器-79-

變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)有很多的優(yōu)點(diǎn)，主要有：

1）提高供電的可靠性。并聯(lián)運(yùn)行的某臺(tái)變壓器發(fā)生故障或需要檢修時(shí)，可以將它從電網(wǎng)上切除，而電網(wǎng)仍能繼續(xù)供電；

2）提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)負(fù)載有較大的變化時(shí)，可以調(diào)整并聯(lián)運(yùn)行的變壓器臺(tái)數(shù)，以提高運(yùn)行的效率；

3）可以減小總的備用容量，并可隨著用電量的增加而分批增加新的變壓器。當(dāng)然，并聯(lián)運(yùn)行的臺(tái)數(shù)過多也是不經(jīng)濟(jì)的，因?yàn)橐慌_(tái)大容量的變壓器，其造價(jià)要比總?cè)萘肯嗤膸着_(tái)小變壓器的低，而且占地面積小。第五章變壓器-80-

變壓器并聯(lián)運(yùn)行的理想情況是：

1）空載時(shí)并聯(lián)運(yùn)行的各臺(tái)變壓器之間沒有環(huán)流；

2）負(fù)載運(yùn)行時(shí)，各臺(tái)變壓器所分擔(dān)的負(fù)載電流按其容量的大小成比例分配，使各臺(tái)變壓器能同時(shí)達(dá)到滿載狀態(tài)，使并聯(lián)運(yùn)行的各臺(tái)變壓器的容量得到充分利用；

3）負(fù)載運(yùn)行時(shí)，各臺(tái)變壓器二次側(cè)電流同相位，這樣當(dāng)總的負(fù)載電流一定時(shí)，各臺(tái)變壓器所分擔(dān)的電流最?。蝗绻髋_(tái)變壓器的二次側(cè)電流一定，則承擔(dān)的負(fù)載電流最大。

第五章變壓器-81-為達(dá)到上述理想的并聯(lián)運(yùn)行，需要滿足下列三個(gè)條件：

1）并聯(lián)運(yùn)行的各臺(tái)變壓器的額定電壓應(yīng)相等，即各臺(tái)變壓器的電壓比應(yīng)相等；

2）并聯(lián)運(yùn)行的各臺(tái)變壓器的聯(lián)結(jié)組號(hào)必須相同；

3）并聯(lián)運(yùn)行的各臺(tái)變壓器的短路阻抗（或阻抗電壓）的相對(duì)值要相等。第五章變壓器-82-1.電壓比不等時(shí)的并聯(lián)運(yùn)行假設(shè)并聯(lián)運(yùn)行的其他條件都具備，只是電壓比不等，且kI

＞kII

。由于并聯(lián)運(yùn)行的兩臺(tái)變壓器的一次側(cè)接在同一電源電壓U1下，而kI

＞kII

，則使得兩臺(tái)變壓器的二次側(cè)空載電壓不等，且U20I

＜U20II

，故二次側(cè)繞組之間在并聯(lián)前存在空載電壓差，如圖所示，當(dāng)二次側(cè)繞組并聯(lián)后，在兩個(gè)繞組中就會(huì)產(chǎn)生空載環(huán)流Ic

。第五章變壓器-83-2.聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)不同時(shí)的并聯(lián)運(yùn)行如果并聯(lián)運(yùn)行的兩臺(tái)變壓器的電壓比和短路阻抗相對(duì)值均相等，但是聯(lián)結(jié)組的標(biāo)號(hào)不同，那后果十分嚴(yán)重。因?yàn)槁?lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)不同時(shí)，兩臺(tái)變壓器二次側(cè)線電壓的相位不同，至少相差30°，因此會(huì)產(chǎn)生很大的空載電壓差ΔU20

由于電力變壓器的短路阻抗很小，這樣大的電壓差將在兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行的變壓器的二次繞組中產(chǎn)生很大的空載環(huán)流，同時(shí)一次側(cè)亦感應(yīng)很大環(huán)流，會(huì)將變壓器的繞組燒毀，所以變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)不同時(shí)絕對(duì)不允許并聯(lián)運(yùn)行。第五章變壓器-84-3.短路阻抗（或阻抗電壓）相對(duì)值不等時(shí)的并聯(lián)運(yùn)行如果并聯(lián)運(yùn)行的兩臺(tái)變壓器，其電壓比相同，聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)相同，則在圖5-21中就不會(huì)有空載環(huán)流產(chǎn)生。但因兩臺(tái)變壓器的阻抗電壓的相對(duì)值不等，如ushI>ushII

，則在額定負(fù)載時(shí)，第一臺(tái)變壓器的繞組壓降大于第二臺(tái)變壓器的繞組壓降，即短路阻抗相對(duì)值較大的第一臺(tái)變壓器外特性較軟，如圖5-23所示。第五章變壓器-85-

但是，并聯(lián)運(yùn)行的兩臺(tái)變壓器二次側(cè)接在同一母線上，具有相同的U2

值，因而使變壓器的負(fù)載分配不均勻，將會(huì)出現(xiàn)第一臺(tái)變壓器的負(fù)載電流還小于額定值時(shí)，第二臺(tái)變壓器已過載了。也就是說兩臺(tái)壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的負(fù)載因數(shù)

與短路阻抗相對(duì)值成反比，短路阻抗相對(duì)值小的變壓器，要負(fù)擔(dān)較大的負(fù)載。

第五章變壓器-86-第七節(jié)

其他用途的變壓器

隨著工業(yè)技術(shù)水平的不斷發(fā)展，除了前面介紹的普通雙繞組變壓器外，相應(yīng)地出現(xiàn)了適用于各種用途的特殊變壓器，雖然種類和規(guī)格很多，但其基本原理與普通雙繞組變壓器相同或相似，在此不再一一詳述。本節(jié)主要介紹較為常用的自耦變壓器和儀用互感器的基本原理及特點(diǎn)。

第五章變壓器-87-一、自耦變壓器自耦變壓器的特點(diǎn)是一次、二次繞組共用一個(gè)繞組，此時(shí)一次繞組中的一部分充當(dāng)二次繞組（自耦降壓變壓器）或二次繞組中的一部分充當(dāng)一次繞組（自耦升壓變壓器）。因此，一次、二次繞組之間既有磁的關(guān)聯(lián)，又有電的直接聯(lián)系。第五章變壓器-88-

自耦變壓器無論是升壓還是降壓，其基本原理是相同的。下面以自耦降壓變壓器為例進(jìn)行分析。在普通雙繞組變壓器中，通過電磁感應(yīng)，從一次側(cè)將功率傳遞到二次側(cè)，而在自耦變壓器中除了通過電磁感應(yīng)傳遞功率外，還由于一次側(cè)和二次側(cè)之間電路相通，而直接傳遞一部分功率。當(dāng)在一次繞組施加電源電壓時(shí)，由于主磁通的作用，在一次、二次繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其有效值為電壓比第五章變壓器-89-

當(dāng)自耦變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)，根據(jù)磁動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系，負(fù)載時(shí)合成磁動(dòng)勢(shì)建立的主磁通與空載磁動(dòng)勢(shì)建立的主磁通相同，故有忽略空載電流一次側(cè)和二次側(cè)電流大小與匝數(shù)成反比，而相位相反。

第五章變壓器-90-

公共繞組中的電流應(yīng)為相量之和，即對(duì)自耦降壓變壓器，I2

＞I1，且相位相反，故有

由于自耦變壓器的電壓比k一般接近于1，這時(shí)I1

與I2

的數(shù)值相差不大，公共繞組中的電流I較小，因此公共繞組可用截面較小的導(dǎo)線繞制，以節(jié)省繞組用銅量，同時(shí)減小變壓器的體積和重量。第五章變壓器-91-

自耦變壓器的輸出視在功率（即容量）為

上式表明，自耦變壓器的輸出視在功率可分為兩個(gè)部分，其中Ｕ2I是通過電磁感應(yīng)傳遞給負(fù)載的，即通常所說的電磁功率，這部分功率決定了變壓器的主要尺寸和材料消耗，是變壓器設(shè)計(jì)的依據(jù)，稱為自耦變壓器的計(jì)算容量（或電磁功率）。另一部分U2I1

是一次電流I1

直接傳遞給負(fù)載的功率，稱為傳導(dǎo)功率。傳導(dǎo)功率是自耦變壓器所特有的。第五章變壓器