電機與電氣控制技術(shù)：第一章 變壓器

2024/9/7本章以一般用途的電力變壓器為主要研究對象，著重分析單相變壓器的工作原理、基本結(jié)構(gòu)和運行情況，對其他用途的變壓器做簡單介紹。通過學(xué)習(xí)，掌握變壓器變電壓、變電流、變阻抗的原理，掌握三相變壓器的聯(lián)結(jié)組別和并聯(lián)運行條件；理解變壓器銘牌數(shù)據(jù)含義；學(xué)會正確使用各種變壓器。第一章變壓器2024/9/7第五節(jié)其它用途的變壓器

第四節(jié)

三相變壓器

第三節(jié)單相變壓器的負載運行

第二節(jié)單相變壓器的空載運行

第一節(jié)變壓器基本工作原理和結(jié)構(gòu)

2024/9/7第一節(jié)變壓器基本工作原理和結(jié)構(gòu)

一、變壓器的基本工作原理

2024/9/7二、變壓器的應(yīng)用與分類按用途不同主要分為:1）電力變壓器2)特殊變壓器3)儀用互感器4)試驗變壓器5)控制用變壓器6)調(diào)壓器2024/9/7三、電力變壓器的基本結(jié)構(gòu)

電力變壓器主要由鐵心、繞組、絕緣套管、油箱及附件等部分組成。

2024/9/7四、電力變壓器的額定值與主要系列

（一）電力變壓器的額定值1．額定容量SN

2．額定電壓UN1和UN23．額定電流IN1和IN24．額定頻率f2024/9/7（二）電力變壓器的型號及主要系列2024/9/7第二節(jié)單相變壓器的空載運行

一、空載運行時各物理量正方向的規(guī)定

2024/9/7二、感應(yīng)電動勢與漏磁電動勢

（一）感應(yīng)電動勢

（二）漏磁電動勢

2024/9/7三、空載運行時的電動勢平衡方程式和電壓比電動勢平衡方程式：

電壓比k：2024/9/7四、空載電流和空載損耗

空載電流一方面用來產(chǎn)生主磁通，另一方面用來補償變壓器空載時的損耗。為此，將分解成兩部分，一部分為無功分量，另一部分為有功分量。2024/9/7五、變壓器空載運行時的相量圖2024/9/7第三節(jié)單相變壓器的負載運行

一、負載運行時的各物理量

2024/9/7二、變壓器負載運行時的基本方程式（一）磁通平衡方程式

2024/9/7（二）電動勢平衡方程式2024/9/7三、變壓器負載運行時的相量圖2024/9/7四、變壓器的作用（一）變換電壓

（二）變換電流2024/9/7（三）變換阻抗

2024/9/7五、變壓器的運行特性（一）變壓器的外特性和電壓變化率（二）變壓器的效率特性2024/9/7第四節(jié)三相變壓器

一、三相變壓器的磁路系統(tǒng)）三相變壓器有三相變壓器組與三相心式變壓器兩種。（一）三相變壓器組的磁路

2024/9/7二、三相變壓器的電路系統(tǒng)

（二）三相心式變壓器的磁路繞組名稱首端末端中性點高壓繞組A、B、CX、Y、ZN低壓繞組a、b、cx、y、zn2024/9/7（一）三相變壓器繞組的聯(lián)結(jié)法

（二）三相變壓器的聯(lián)結(jié)組

三相變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號采用“時鐘序數(shù)表示法”。2024/9/7（三）高低壓繞組相電動勢的相位關(guān)系

1、同名端與同名端的規(guī)定

2024/9/72、單相變壓器的聯(lián)結(jié)組a)II0聯(lián)結(jié)組b)II6聯(lián)結(jié)組2024/9/75）自該幾何中心向低壓側(cè)相量圖的a端點引一連線并延伸，其所指示鐘面的序號，就是高低壓繞組的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號3、三相變壓器聯(lián)結(jié)組標(biāo)號的確定1)按三相變壓器高、低壓繞組聯(lián)結(jié)方式，畫出高、低壓繞組聯(lián)結(jié)圖

2)作出高壓側(cè)相電動勢的相量圖，并將相量圖的A點置于鐘面的“12”處

3)作出低壓側(cè)相電動勢的相量圖

4）把低壓側(cè)的相量圖移向高壓側(cè)的相量圖，并使兩者的幾何中心相重合2024/9/7（四）三相變壓器的標(biāo)準聯(lián)結(jié)組及其相量分析1、Yy0聯(lián)結(jié)組2024/9/72、Yd11聯(lián)結(jié)組三相變壓器常用聯(lián)結(jié)組見書中表1-2

2024/9/7三、三相變壓器的并聯(lián)運行2024/9/7三相變壓器并聯(lián)運行的條件：1)并聯(lián)運行的各臺變壓器的額定電壓應(yīng)相等，即各臺變壓器的電壓比應(yīng)相等3）并聯(lián)運行的各臺變壓器的短路阻抗（或短路電壓）的相對值要相等2）并聯(lián)運行的各臺變壓器的聯(lián)結(jié)組必須相等2024/9/7第五節(jié)其它用途的變壓器

一、自耦變壓器

自耦變壓器的結(jié)構(gòu)特點是一次、二次繞組共用一個繞組，如右圖所示自耦變壓器的輸出視在功率（即容量）為2024/9/7

三相自耦變壓器單相自耦調(diào)壓器2024/9/7二、儀用互感器

（一）電壓互感器

2024/9/7使用電壓互感器時，應(yīng)注意以下幾點：2）電壓互感器的鐵心和二次繞組的一端必須可靠接地，以防高壓繞組絕緣損壞時，鐵心和二次繞組上帶上高電壓而觸電。1）電壓互感器在運行時二次繞組絕不允許短路，否則短路電流很大將互感器燒壞。為此在電壓互感器二次側(cè)電路中應(yīng)串聯(lián)熔斷器作短路保護。3）電壓互感器有一定的額定容量，使用時不宜接過多的儀表，否則將影響互感器的準確度。2024/9/7（二）電流互感器

2024/9/73）電流表內(nèi)阻抗應(yīng)很小，否則影響測量精度。使用電流互感器時，應(yīng)注意以下幾點：1）電流互感器運行時二次繞組絕不許開路。若二次繞組開路，則電流互感器成為空載運行狀態(tài)，此時一次繞組中流過的大電流全部成為勵磁電流，鐵心中的磁通密度猛增，磁路產(chǎn)生嚴重飽和，這一方面鐵心過熱而燒壞繞組絕緣，另一方面，二次繞組中因匝數(shù)很多，將感應(yīng)產(chǎn)生很高的電壓，可能將絕緣擊穿，危及二次繞組中的儀表及操作人員的安全。為此，電流互感器的二次繞組電路中絕不允許裝熔斷器。在運行中若要拆下電流表，應(yīng)先將二次繞組短路后再進行。2）電流互感器的鐵心和二次繞組的一端必須可靠接地，以免絕緣損壞時，高壓側(cè)電壓傳到低壓側(cè)，危及儀表及人身安全。2024/9/7三、弧焊變壓器

4）短路電流不應(yīng)過大，且焊接電流穩(wěn)定。對弧焊變壓器的要求：1）為保證容易起弧，空載電壓在60～75V之間。為操作者安全，最高空載電壓小于85V。2）負載運行時具有迅速下降的外特性，如圖所示。一般在額定負載時輸出電壓約30V