變壓器課件精華版【精制材料】

1、第一章 變壓器,3.1 變壓器的工作原理 3.2 變壓器的結(jié)構(gòu)和銘牌數(shù)據(jù) 3.3 變壓器的空載運(yùn)行 3.4 變壓器的負(fù)載運(yùn)行 3.5 用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定變壓器的參數(shù) 3.6 變壓器的運(yùn)行特性 3.7 三相變壓器 3.8 三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行 3.9 特種變壓器,1,實(shí)操應(yīng)用,第三章 變壓器,變壓器是應(yīng)用電磁感應(yīng)原理工作的電磁設(shè)備，是一種靜止的電氣設(shè)備， 根據(jù)電磁感應(yīng)原理，將一種形態(tài)（電壓、電流、相數(shù)）的交流電能， 轉(zhuǎn)換成另一種形態(tài)（同頻率）的交流電能。,電力變壓器用途： 經(jīng)濟(jì)的輸送電能：高壓輸電減少輸電線路上電能損耗； 合理的分配電能：按用戶區(qū)域電壓等級(jí)和負(fù)荷需求供電； 安全的使用電能：變壓器配備

2、多種保護(hù)措施。,2,實(shí)操應(yīng)用,電力系統(tǒng)示意圖：,安裝容量約為發(fā)電機(jī)的裝機(jī)容量的57倍。,第三章 變壓器,3,實(shí)操應(yīng)用,變壓器的分類(lèi), 電力變壓器,在電力系統(tǒng)中使用的用于升高電壓 或降低電壓的變壓器。, 特種變壓器,根據(jù)冶金、礦山、化工、交通等 部門(mén)的具體要求而設(shè)計(jì)制造的專 用變壓器。,按用途分：,儀用變壓器,電壓、電流互感器，旋轉(zhuǎn)變壓器。,按相數(shù)分：, 單相變壓器, 三相變壓器,4,實(shí)操應(yīng)用,按繞組分：, 雙繞組變壓器, 三繞組變壓器, 多繞組變壓器,變壓器的分類(lèi),按冷卻條件分：,油浸式變壓器,變壓器的鐵心和繞組浸在變壓器油中。, 空冷式變壓器,鐵心和繞組通過(guò)空氣進(jìn)行冷卻。,按鐵心結(jié)構(gòu)分：,

3、心式變壓器, 殼式變壓器,5,實(shí)操應(yīng)用,電源變壓器,電力變壓器,環(huán)形變壓器,接觸調(diào)壓器,控制變壓器,三相干式變壓器,變壓器,6,實(shí)操應(yīng)用,公共鐵心：由高磁導(dǎo)率的 電工硅鋼片疊壓而成，加強(qiáng) 初、次級(jí)繞組間的電磁耦合,3.1 變壓器的工作原理,7,實(shí)操應(yīng)用,只須改變N1，N2的值，便可達(dá)到變換電壓的目的。,實(shí)際情況:,兩個(gè)線圈沒(méi)有電的直接聯(lián)系， 只有磁的耦合。,3.1 變壓器的工作原理,8,實(shí)操應(yīng)用,1銘牌 標(biāo)額定值、運(yùn)行條件、使用環(huán)境等。,5儲(chǔ)油柜（或油枕） 避免油與空氣直接接觸，減緩變壓器油受潮及老化速度，并使油有熱脹冷縮的空間。,7氣體繼電器（或瓦斯繼電器）在儲(chǔ)油柜和油箱的連接通道里，是變壓

4、器內(nèi)部故障的信號(hào)裝置。,3.2.1 變壓器的結(jié)構(gòu),9,實(shí)操應(yīng)用,10分接開(kāi)關(guān) 為穩(wěn)定副邊輸出電壓，改變高壓繞匝數(shù)從而改變變比。,11油箱 放置鐵心、繞組， 充滿變壓器油。變壓器油起絕緣 和冷卻作用（礦物油）。,3.2.1 變壓器的結(jié)構(gòu),10,實(shí)操應(yīng)用,變壓器的主要結(jié)構(gòu)：鐵心和繞組。 鐵心是變壓器的磁路部分； 繞組是變壓器的電路部分。,為了提高磁路的導(dǎo)磁性能和降低鐵心的渦流及磁滯損耗，鐵心通常用0.35mm0.5mm厚表面涂有絕緣漆的硅鋼片沖成一定的形狀疊制而成。,3.2.1 變壓器的結(jié)構(gòu)鐵心,11,實(shí)操應(yīng)用,單相殼式變壓器,鐵芯由鐵芯柱和鐵軛組成。,3.2.1 變壓器的結(jié)構(gòu)鐵心,12,實(shí)操應(yīng)用

5、,繞組是變壓器的電路部分，一般為絕緣扁銅線或絕緣圓銅線在繞線模上繞制而成。,3.2.1 變壓器的結(jié)構(gòu)繞組,繞組包括高壓繞組和低壓繞組。 高、低壓繞組同心套裝在鐵芯柱上。 低壓繞組在里，高壓繞組在外。 三相變壓器的高、低壓繞組存在相間聯(lián)結(jié)問(wèn)題。,13,實(shí)操應(yīng)用,變壓器其它附件,14,實(shí)操應(yīng)用,3.2.2 變壓器的銘牌數(shù)據(jù),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：SL-1000/10表明三相油浸自冷式雙繞組鋁線變壓器，額定容量1000kVA，高壓額定電壓10kV電力變壓器。,電力變壓器 產(chǎn)品型號(hào) SL7315/10 產(chǎn)品編號(hào) 額定容量 315kVA 使用條

6、件 戶外式 額定電壓 10000/400V 冷卻條件 ONAN 額定電流 18.2/454.7A 短路電壓 4% 額定頻率 50 Hz 器身吊重 765kg 相 數(shù) 三相 油 重 380kg 聯(lián)接組別 Y yno 總 重 1525kg 制 造 廠 生產(chǎn)日期 電力變壓器銘牌示意圖,15,實(shí)操應(yīng)用,額定容量SN：變壓器輸出的額定視在功率。 單位：VA或KVA,額定電壓U1N/U2N： U1N是變壓器原邊的額定電壓， U1N且空載時(shí)的副邊電壓= U2N。單位：V或KV,注意： 三相變壓器的額定電壓是指 線電壓。 不論是Y接還是接。,效率很高，初、次級(jí)繞組的容量設(shè)計(jì)相當(dāng)。,3.2.2 變壓器的銘牌數(shù)據(jù)

7、,16,實(shí)操應(yīng)用,額定電流I1N/I2N：根據(jù)額定容量和額定電壓計(jì)算 出來(lái)的線電流。單位：A,注意：?jiǎn)蜗嘧儔浩髋c三相變壓器的計(jì)算公式有所不同。,三相變壓器,單相變壓器,單相： 三相：,3.2.2 變壓器的銘牌數(shù)據(jù),17,實(shí)操應(yīng)用,額定頻率fN：原邊所接交流電源的頻率。單位：Hz 我國(guó)電網(wǎng)頻率規(guī)定為50Hz。,例 三相變壓器， SN=200kVA, U1N/U2N=10/0.4kV, 求： I1N/I2N,解：三相變壓器,3.2.2 變壓器的銘牌數(shù)據(jù),18,實(shí)操應(yīng)用,3.3 單相變壓器的空載運(yùn)行,變壓器空載運(yùn)行：變壓器的原繞組加上額定電壓，副繞組開(kāi)路（不接負(fù)載）。,電力系統(tǒng)三相電壓是對(duì)稱的； 頻

8、率相同； 大小相等； 相位互差120度； 只需分析一相即可，本章分析的變壓器運(yùn)行的基本原理和運(yùn)行性能等，均針對(duì)單相變壓器進(jìn)行，所涉及的參數(shù)和物理量均指一相的值； 只分析穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)； 先分析空載從簡(jiǎn)單開(kāi)始；,19,實(shí)操應(yīng)用,i2=0,磁通由i0建立。 漏磁通的磁路是線性的。 原邊漏磁通 1與原邊交鏈，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e1。 主磁通與原邊交鏈，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e1。 主磁通與副邊交鏈，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e2。 主磁通是傳遞能量的媒介。,3.3 單相變壓器的空載運(yùn)行物理狀況,20,實(shí)操應(yīng)用,沿鐵心閉合，與初、次 級(jí)交鏈，參與能量傳遞,沿非鐵磁材料的空氣和 T而閉合，僅與初級(jí)交 鏈，不參與能量傳遞， 只在初級(jí)繞組

9、中感應(yīng)漏 電動(dòng)勢(shì)，引起漏抗壓降,3.3 單相變壓器的空載運(yùn)行物理狀況,21,實(shí)操應(yīng)用,3.3.2 參考方向的規(guī)定,電壓的正方向是指電位降低的方向。,一次繞組接電源， 是接收電能， 電動(dòng)機(jī)慣例。,22,實(shí)操應(yīng)用,電動(dòng)勢(shì)的正方向是指電位升高的方向。,電動(dòng)勢(shì)E1的正方向：與電流I1的正方向相同 （由上指向下）。,3.3.2 參考方向的規(guī)定,23,實(shí)操應(yīng)用,由電動(dòng)勢(shì)E2的正方向確定，電壓U2的正方向應(yīng)由下指向上（即由x指向a）。,3.3.2 參考方向的規(guī)定,二次繞組接負(fù)載， 是輸出電能， 發(fā)電機(jī)慣例。,24,實(shí)操應(yīng)用,主磁通和漏磁通 1在繞組內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：,e1：主磁通在原繞組內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)

10、值； e2：主磁通在副繞組內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值； e1：漏磁通 1在原繞組內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值。,主磁通按正弦規(guī)律，,m：主磁通的幅值；E1m：原繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的幅值。,3.3.3 繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),25,實(shí)操應(yīng)用,原邊電動(dòng)勢(shì)幅值：,有效值：,相量表示：,當(dāng)主磁通按正弦規(guī)律變化時(shí)，原繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也按正弦規(guī)律變化， 但相位比主磁通落后900。,3.3.3 繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),26,實(shí)操應(yīng)用,副邊繞組鏈接同一磁鏈，副邊電動(dòng)勢(shì)e2：,有效值：,相量表示：,3.3.3 繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),27,實(shí)操應(yīng)用,變比K,忽略繞組電阻和漏磁通,相量圖,3.3.3 繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),28,實(shí)操應(yīng)用,空載運(yùn)行時(shí)，

11、原邊繞組中流過(guò)的電流i0， 稱為空載電流（勵(lì)磁電流）。,3.3.4 勵(lì)磁電流,空載電流i0,磁化電流i0r,鐵損電流i0a,產(chǎn)生磁通。,它與磁通同相位，是無(wú)功分量。,產(chǎn)生鐵心損耗。,它與磁通垂直，是有功分量。,在數(shù)值上，一般有i0r i0a 。,一般，,29,實(shí)操應(yīng)用,相量圖,相量關(guān)系,有效值關(guān)系,3.3.4 勵(lì)磁電流,30,實(shí)操應(yīng)用,變壓器的空載運(yùn)行,3.3.5 電壓平衡方程式,31,實(shí)操應(yīng)用,3.3.5 電壓平衡方程式,考慮漏磁通， 變壓器空載運(yùn)行時(shí)相量形式表示的 電壓平衡方程式：,原邊漏電勢(shì)由原邊繞組鏈接漏磁鏈得到：,相量表示：,漏電勢(shì)分析,32,實(shí)操應(yīng)用,漏磁通 1通過(guò)的磁路是線性的，

12、漏磁鏈 1與產(chǎn)生漏磁鏈的電流i0呈線性關(guān)系，漏電勢(shì)可表示為：,若勵(lì)磁電流i0按正弦規(guī)律變化， 即,（1）L1為原繞組的漏感系數(shù)；X1是原繞組的漏電抗。表征漏磁通對(duì)電流的電磁效應(yīng)。兩者與匝數(shù)和幾何尺寸有關(guān)，均為常數(shù)。 （2）漏電感電動(dòng)勢(shì)與電流同頻率，相位上落后I0 900。,結(jié)論：,（3）空載時(shí)，漏阻抗壓降小，,（4）主磁通大小， 取決于電網(wǎng)電壓、頻率和匝數(shù)。,3.3.5 電壓平衡方程式,33,實(shí)操應(yīng)用,考慮漏磁通， 變壓器空載運(yùn)行時(shí)相量形式表示的 電壓平衡方程式：,原邊漏阻抗,3.3.5 電壓平衡方程式,34,實(shí)操應(yīng)用,3.3.6.1 空載運(yùn)行時(shí)的相量圖,步驟：,相量圖,35,實(shí)操應(yīng)用,根據(jù)相

13、量形式的電壓平衡式，,Rm：變壓器的勵(lì)磁電阻，反映鐵耗； Xm:變壓器的勵(lì)磁電抗，反映勵(lì)磁過(guò)程； XmRm Zm =Rm+ jXm ：變壓器的勵(lì)磁阻抗。,把 和 之間的關(guān)系直接用參數(shù)形式反映， 可把 寫(xiě)成 流過(guò)一個(gè)阻抗引起的阻抗壓降。,3.3.6.2 空載運(yùn)行時(shí)的等值電路,36,實(shí)操應(yīng)用,等值電路綜合了空載時(shí)變壓器內(nèi)部的物理情況， 在等值電路中R1、X1是常量；Rm、Xm是變量， 它們隨鐵心磁路飽和程度的增加而減少。,一次側(cè)的電動(dòng)勢(shì)平衡方程為,空載時(shí)等效電路為,3.3.6.2 空載運(yùn)行時(shí)的等值電路,37,實(shí)操應(yīng)用,由于 ，所以有時(shí)忽略漏阻抗，空載等效電路只是一個(gè) 元件的電路。在 一定的情況下，

14、 大小取決于 的大小。從運(yùn)行角度講，希望 越小越好，所以變壓器常采用高導(dǎo)磁材料，增大 ，減小 ，提高運(yùn)行效率和功率因數(shù)。,R1、X1是常量；Rm、Xm是變量,3.3.6.2 空載運(yùn)行時(shí)的等值電路,38,實(shí)操應(yīng)用,小結(jié),（1）一次側(cè)主電動(dòng)勢(shì)與漏阻抗壓降總是與外施電壓平衡,若忽略漏阻抗壓降，則一次主電勢(shì)的大小由外施電壓決定.,（2）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(wú)關(guān)。,（3）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。,（4）電抗是交變磁通所感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)與產(chǎn)生該磁通的電流的比值，線性磁路中，電抗為常數(shù)，

15、非線性電路中，電抗的大小隨磁路的飽和而減小。,39,實(shí)操應(yīng)用,綜合分析， 變壓器空載運(yùn)行時(shí)的4個(gè)基本方程式,小結(jié),P70例2.2題分析,40,實(shí)操應(yīng)用,變壓器原邊接在電源上， 副邊接上負(fù)載的運(yùn)行情況，稱為負(fù)載運(yùn)行。,3.4 變壓器的負(fù)載運(yùn)行,41,實(shí)操應(yīng)用,磁動(dòng)勢(shì)平衡方程,空載時(shí),由一次磁動(dòng)勢(shì) 產(chǎn)生主磁通 ,負(fù)載時(shí),產(chǎn)生 的磁動(dòng)勢(shì)為一、二次的合成磁動(dòng)勢(shì) 。由于 的大小取決于 ，只要 保持不變，由空載到負(fù)載， 基本不變，因此有磁動(dòng)勢(shì)平衡方程,或,用電流形式表示,表明:變壓器的負(fù)載電流分成兩個(gè)分量,一個(gè)是勵(lì)磁電流 ,用來(lái)產(chǎn)生主磁通,另一個(gè)是負(fù)載分量 ,用來(lái)抵消二次磁動(dòng)勢(shì)的作用。電磁關(guān)系將一、二次聯(lián)

16、系起來(lái)，二次電流增加或減少必然引起一次電流的增加或減少.,3.4 變壓器的負(fù)載運(yùn)行,42,實(shí)操應(yīng)用,電動(dòng)勢(shì)平衡式,除了主磁通在原、副邊繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1和E2外， 原、副邊還有對(duì)應(yīng)于漏磁通產(chǎn)生的漏電勢(shì)。,原邊：,副邊：,原邊漏阻抗,副邊漏阻抗,3.4 變壓器的負(fù)載運(yùn)行,43,實(shí)操應(yīng)用,綜合分析， 變壓器穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的六個(gè)基本方程式,各電磁量之間同時(shí)滿足這六個(gè)方程,利用 ，k，Z1，Z2，Zm，ZL求解出 ， ， 。,3.4 變壓器的負(fù)載運(yùn)行,44,實(shí)操應(yīng)用,變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的物理過(guò)程和方程式：,3.4 變壓器的負(fù)載運(yùn)行,45,實(shí)操應(yīng)用,當(dāng)K較大時(shí)， 變壓器原、副邊電壓相差很大，為計(jì)算和作圖帶來(lái)

17、不便。,變壓器原邊和副邊沒(méi)有直接電路的聯(lián)系，只有磁路的聯(lián)系。副邊的負(fù)載通過(guò)磁勢(shì)影響原邊。 因此只有副邊的磁勢(shì)不變， 原邊的物理量沒(méi)有改變。 這為折算提供了依據(jù)。,這種保持磁勢(shì)不變而假想改變它的匝數(shù)與電流的方法，稱折合算法。,實(shí)際繞組的各個(gè)量，稱為實(shí)際值；假想繞組的各個(gè)量，稱為折算值； 保持副邊繞組的磁勢(shì)不變進(jìn)行折算， 稱為副邊向原邊折算； 保持原邊繞組的磁勢(shì)不變進(jìn)行折算， 稱為原邊向副邊折算。,3.4 變壓器的折算法,46,實(shí)操應(yīng)用,3.4 變壓器的折算法,目的：用一個(gè)等效的電路代替實(shí)際的變壓器。,折算原則：1）保持二次側(cè)磁動(dòng)勢(shì)不變；2）保持二次側(cè)各功率或損耗不變。,方法：（將二次側(cè)折算到一次

18、側(cè)),47,實(shí)操應(yīng)用,1. 副邊電流的折算值,2. 副邊電動(dòng)勢(shì)的折算值,折算前后主磁場(chǎng)、漏磁場(chǎng)不變。,同理，,即,3.4 變壓器的折算法,48,實(shí)操應(yīng)用,3. 副邊電阻的折算值,3.4 變壓器的折算法,49,實(shí)操應(yīng)用,4. 副邊電抗的折算值,3.4 變壓器的折算法,5. 副邊電壓的折算值,50,實(shí)操應(yīng)用,折算法只是一種分析的方法。凡是單位為伏的物理量（電動(dòng)勢(shì)、電壓）的折算值等于原來(lái)數(shù)值乘k；單位為歐的物理量（電阻、電抗、阻抗）的折算值等于原來(lái)數(shù)值乘k2；電流的折算值等于原來(lái)的數(shù)值乘以1/k。,(已沒(méi)有變比k),副邊繞組經(jīng)折算后，原來(lái)的基本方程成為：,3.4 變壓器的折算法,51,實(shí)操應(yīng)用,單相

19、變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系用等值電路的形式表示，作為變壓器模擬仿真的電路模型。,T型等值電路,（1）電路中全部的量和參數(shù)都是每一相的值。原邊為實(shí)際值，副邊為折算值。 （2）等效的是穩(wěn)態(tài)對(duì)稱運(yùn)行狀態(tài)。,3.4.4 變壓器負(fù)載時(shí)的等值電路,52,實(shí)操應(yīng)用,近似的型等值電路,T型電路包含有串聯(lián)、并聯(lián)回路。復(fù)數(shù)運(yùn)算復(fù)雜。,實(shí)際變壓器中， 很小。負(fù)載變化時(shí) 變化不大。因此假定I0Z1 不隨負(fù)載變化，則將T型等效電路中的激磁支路移出，并聯(lián)在電源端口，得到型等值電路。,3.4.4 變壓器負(fù)載時(shí)的等值電路,53,實(shí)操應(yīng)用,負(fù)載運(yùn)行時(shí)， I0在I1中所占的比例很小。在工程實(shí)際計(jì)算中，忽略I0，將激磁回路去掉，

20、得到更簡(jiǎn)單的阻抗串聯(lián)電路。,Rk 為短路電阻； Xk 為短路電抗； Zk 為短路阻抗。,3.4.4 變壓器負(fù)載時(shí)的等值電路,54,實(shí)操應(yīng)用,相量圖的畫(huà)法，視變壓器給定的和求解的具體條件。 給定量和求解量不同， 畫(huà)圖步驟也不一樣。,基本方程組可以用相量圖來(lái)表示。,變壓器接感性負(fù)載， 負(fù)載阻抗由電阻和電感組成。 為落后； 接容性負(fù)載， 負(fù)載阻抗由電阻和電容組成， 為超前。,3.4.5 變壓器負(fù)載時(shí)的相量圖,55,實(shí)操應(yīng)用,步驟：,電感性負(fù)載相量圖,假定給定U2、I2、cos2及各個(gè)參數(shù),3.4.5 變壓器負(fù)載時(shí)的相量圖,56,實(shí)操應(yīng)用,變壓器原邊電壓 U1 與電流I1 的夾角為1， 稱為變壓器負(fù)載

21、運(yùn)行的功率因數(shù)角，cos 1 稱為變壓器的功率因數(shù)。,對(duì)于運(yùn)行的變壓器，負(fù)載的性質(zhì)和大小直接影響了變壓器功率因數(shù)的性質(zhì)。,對(duì)應(yīng)于簡(jiǎn)化等效電路， 其相量圖為,3.4.5 變壓器負(fù)載時(shí)的相量圖,57,實(shí)操應(yīng)用,單相變壓器基本方法總結(jié),分析計(jì)算變壓器負(fù)載運(yùn)行方法有基本公式、等值電路和相量圖。,基本方程式：是變壓器的電磁關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式； 等值電路： 是基本方程式的模擬電路； 相量圖： 是基本方程的圖示表示；,三者是統(tǒng)一的， 一般定量計(jì)算用等效電路，討論各物理量之間的相位關(guān)系用相量圖。,58,實(shí)操應(yīng)用,在工程計(jì)算中， 各物理量（電壓、電流、功率等）除采用實(shí)際值來(lái)表示和計(jì)算外， 有時(shí)用這些物理量與所選定

22、的同單位的基值之比，即所謂的標(biāo)么值表示。用上標(biāo)“*”表示。,3.4.6 變壓器的標(biāo)么值,一、定義,標(biāo)么值,就是指某一物理量的實(shí)際值與選定的同一單位的基準(zhǔn)值的比值,即,59,實(shí)操應(yīng)用,標(biāo)么值的認(rèn)識(shí)：,（1）標(biāo)么值是兩個(gè)具有相同單位的物理量（實(shí)際值和選定的固定值）之比， 沒(méi)有量綱。,（2）選定基值時(shí)， 對(duì)于電路計(jì)算U、I、Z和S中， 兩個(gè)量的基值是任意選定， 其余兩個(gè)量的基值根據(jù)電路的基本定律計(jì)算。,（3）功率的基值是指視在功率的基值， 同時(shí)也是有功和無(wú)功功率的基值。 阻抗基值也是電阻和電抗的基值。,（4）計(jì)算單臺(tái)變壓器時(shí)， 通常以變壓器的額定值作為基值。,3.4.6 變壓器的標(biāo)么值,60,實(shí)操應(yīng)

23、用,3.4.6 變壓器的標(biāo)么值,61,實(shí)操應(yīng)用,3.4.6 變壓器的標(biāo)么值,標(biāo) 么 值,62,實(shí)操應(yīng)用,2.采用標(biāo)么值，原副邊不需要折算,3.4.6 變壓器的標(biāo)么值,3.可通過(guò)標(biāo)么值判斷運(yùn)行情況。,63,實(shí)操應(yīng)用,3.4.6 變壓器的標(biāo)么值,4.采用標(biāo)么值時(shí)， 某些物理具有相同的數(shù)值。,64,實(shí)操應(yīng)用,3.4.6 變壓器的標(biāo)么值,缺點(diǎn),1. 標(biāo)么值沒(méi)有單位，物理意義不明確。,2. 物理意義不同的量，標(biāo)么值可能相等。,65,實(shí)操應(yīng)用,基本方程式、等效電路和相量圖是分析T運(yùn)行狀況 的三種方法。,通過(guò)三種方法求解T時(shí)，需知道,3.5 變壓器的參數(shù)測(cè)定,66,實(shí)操應(yīng)用,3.5 變壓器的空載實(shí)驗(yàn),U10

24、,67,實(shí)操應(yīng)用,與飽和度有關(guān),3.5 變壓器的空載實(shí)驗(yàn),P1=P0=PFe,68,實(shí)操應(yīng)用,3.5 變壓器的空載實(shí)驗(yàn),69,實(shí)操應(yīng)用,3.5 變壓器的短路實(shí)驗(yàn),70,實(shí)操應(yīng)用,1.5 變壓器的短路實(shí)驗(yàn),當(dāng)IK=I1N時(shí)，計(jì)算短路阻抗,短路電阻應(yīng)換算到基本工作溫度75度,PK=PCu,71,實(shí)操應(yīng)用,變壓器的阻抗電壓（短路電壓）,短路試驗(yàn)時(shí)， 繞組電流達(dá)到額定值時(shí)， 加于原繞組的電壓為UkI1NZk， 此電壓稱為變壓器的阻抗電壓或短路電壓。,阻抗電壓的大小用百分比來(lái)表示：,阻抗電壓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)行觀點(diǎn)來(lái)看， 阻抗電壓小， 代表輸出電壓受負(fù)載變化的影

25、響小。 一般為410.5%。,72,實(shí)操應(yīng)用,特別提出：,1、對(duì)三相變壓器，實(shí)驗(yàn)測(cè)定的電壓、電流均為線值，功率為三相的值。要根據(jù)接線方式，將測(cè)出的電壓、電流換算為相值，將測(cè)得的功率除以3，取一相的功率值，再按上述公式計(jì)算三相變壓器的參數(shù)和變比。,3.5 變壓器的短路實(shí)驗(yàn),73,實(shí)操應(yīng)用,變壓器的運(yùn)行特性主要有外特性（副邊電壓變化率）和效率。,1.外特性 當(dāng)原繞組外施電壓和負(fù)載功率因數(shù)不變時(shí)， 副邊端電壓隨負(fù)載電流變化的規(guī)律。 U2f（I2）,2. 效率特性 當(dāng)原繞組外施電壓 和副繞組的負(fù)載功率因數(shù)不變時(shí)， 變壓器效率隨負(fù)載電流變化的規(guī)律。 f(I2).,3.6 變壓器的運(yùn)行特性,74,實(shí)操應(yīng)用

26、,3.6.1 外特性,變壓器的外特性是指原邊電壓=U1N和負(fù)載功率因數(shù)=常數(shù)時(shí)， 副邊端電壓隨負(fù)載電流變化而變化的曲線,75,實(shí)操應(yīng)用,用標(biāo)么值表示：,3.6.1 電壓變化率,定義：當(dāng)原邊施加額定頻率的額定電壓時(shí)，副邊空載電壓與某一功率因素額定負(fù)載時(shí)的副邊電壓U2之差，對(duì)副邊額定電壓U2N的百分值。,注意： 的計(jì)算是代數(shù)運(yùn)算，不是向量運(yùn)算。,變壓器的電壓變化率反映了變壓器供電電壓的穩(wěn)定性。是變壓器的重要性能指標(biāo)。,76,實(shí)操應(yīng)用,負(fù)載時(shí)電壓變化率可用簡(jiǎn)化的等效電路和相量圖來(lái)分析。,3.6.1 電壓變化率,77,實(shí)操應(yīng)用,3.6.1 電壓變化率,=1額定負(fù)載,78,實(shí)操應(yīng)用,容性負(fù)載,非額定負(fù)載

27、運(yùn)行時(shí),3.6.1 電壓變化率,79,實(shí)操應(yīng)用,為了保證二次端電壓在允許范圍之內(nèi),通常在變壓器的高壓側(cè)設(shè)置抽頭,并裝設(shè)分接開(kāi)關(guān),調(diào)節(jié)變壓器高壓繞組的工作匝數(shù),來(lái)調(diào)節(jié)變壓器的二次電壓。,電壓調(diào)整,分接開(kāi)關(guān)有兩種形式：一種只能在斷電情況下進(jìn)行調(diào)節(jié)，稱為無(wú)載分接開(kāi)關(guān)-這種調(diào)壓方式稱為無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓；另一種可以在帶負(fù)荷的情況下進(jìn)行調(diào)節(jié)，稱為有載分接開(kāi)關(guān)-這種調(diào)壓方式稱為有載調(diào)壓。,中、小型電力變壓器一般有三個(gè)分接頭，記作UN 5%。大型電力變壓器采用五個(gè)或多個(gè)分接頭,例UN 2x2.5%或UN 8x1.5%。,3.6.1 電壓變化率,80,實(shí)操應(yīng)用,變壓器在能量傳遞過(guò)程中， 將產(chǎn)生銅耗和鐵耗，它們又各自包

28、含有基本損耗和附加損耗。,基本銅耗：原、副邊繞組中電流引起的直流電阻的損耗。,附加銅耗：導(dǎo)體在交變漏磁場(chǎng)作用下引起集膚效應(yīng)，有效電阻增大而增加的銅耗。,基本鐵耗：鐵心中的磁滯和渦流損耗。,附加鐵耗：結(jié)構(gòu)件中的渦流損耗,額定電壓下， 磁密基本不變，,1.損耗,3.6.1 效率及效率特性,81,實(shí)操應(yīng)用,不變損耗,可變損耗,總損耗：,3.6.1 效率及效率特性,82,實(shí)操應(yīng)用,效率大小反映變壓器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性能的好壞，是表征變壓器運(yùn)行性能的重要指標(biāo)之一。,效率是指變壓器的輸出功率與輸入功率的比值。,3.6.1 效率及效率特性,結(jié)論適用單、三相變壓器,83,實(shí)操應(yīng)用,變壓器效率的大小與負(fù)載的大小、功率

29、因數(shù)及變壓器本身參數(shù)有關(guān)。,效率特性：在功率因數(shù)一定時(shí)，變壓器的效率與負(fù)載電流之間的關(guān)系=f(),稱為變壓器的效率特性。,3.6.1 效率及效率特性,84,實(shí)操應(yīng)用,即當(dāng)銅損耗等于鐵損耗（可變損耗等于不變損耗）時(shí),變壓器效率最大：,或,為了提高變壓器的運(yùn)行效益，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使變壓器的鐵損耗小些。,3.6.1 效率及效率特性,一般設(shè)計(jì)， 0.40.6范圍內(nèi)，效率大。,85,實(shí)操應(yīng)用,變壓器可以實(shí)現(xiàn)：變電壓、變電流、變阻抗、變相位。 對(duì)變壓器相位的特別要求如： 可控整流電路的同步變壓器； 并聯(lián)運(yùn)行的變壓器。 連接組別應(yīng)在銘牌上標(biāo)注。,3.7 三相變壓器,86,實(shí)操應(yīng)用,三相變壓器對(duì)稱運(yùn)行：三相變壓器同

30、一側(cè)各相電壓及各相電流均大小相等、相位互差120o，即：,3.7 三相變壓器,87,實(shí)操應(yīng)用,所以，三相變壓器對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，只要把一相的情況討論清楚，其他兩相的情況也就清楚了，而每一相的情況就相當(dāng)于一臺(tái)單相變壓器，可以按單相變壓器理論去討論。但是，三相變壓器畢竟不同于單相變壓器，與單相變壓器比有以下特點(diǎn)：,(1)存在不同于單相變壓器的磁路系統(tǒng)；,(2)存在相間繞組的連接關(guān)系問(wèn)題；,(3)存在不同于單相變壓器的電流、電勢(shì)諧波問(wèn)題。,3.7 三相變壓器,88,實(shí)操應(yīng)用,三相變壓器按磁路結(jié)構(gòu)來(lái)劃分，可分為：,組式變壓器,芯式變壓器,組式變壓器是由三臺(tái)完全相同的單相變壓器連接而成的。,可看到：三相磁路相

31、同，但互相獨(dú)立、互不關(guān)聯(lián)、互不影響。,3.7 三相變壓器,89,實(shí)操應(yīng)用,演變過(guò)程如下：,原組式變壓器,芯式變壓器,演變結(jié)果：芯式變壓器三相磁路互為關(guān)聯(lián)、互為通路、互相影響。,3.7 三相變壓器,芯式變壓器是由組式變壓器演變而成的。,90,實(shí)操應(yīng)用,為了正確聯(lián)接，必須將繞組的各個(gè)出線端給予標(biāo)志：,3.7.1 變壓器的連接組別,91,實(shí)操應(yīng)用,3.7.1 變壓器的連接組別,末端連在一起，首端引出，為星形連接“Y”， 中點(diǎn)引出Yo；,一相繞組末端與另一相繞組首端相連， 依次得到一閉合回路， 為三角形連接“”， 有順、逆之分。,92,實(shí)操應(yīng)用,（1）高、低壓繞組中電動(dòng)勢(shì)相位關(guān)系（單相繞組）,單相變壓

32、器中， 高壓繞組首端為“A”、末端為“X”；低壓繞組首端為“a”、末端為“x”。,原、副繞組被同一主磁通交鏈， 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在任一瞬間原邊繞組一端點(diǎn)為高電位，副邊繞組也有一端點(diǎn)為高電位。 這兩個(gè)端點(diǎn)為“同名端”。,3.7.1 變壓器的連接組別,A與a同名端,A與a異名端,93,實(shí)操應(yīng)用,對(duì)于任意標(biāo)定的a、x， 感應(yīng)電勢(shì) 和 的相位關(guān)系有兩種結(jié)果， 即 與 同相或反相。,時(shí)鐘表示法：標(biāo)志變壓器高、低壓繞組的相位關(guān)系。,時(shí)鐘表示法：高壓繞組電勢(shì) 從A到X， 記為 , 作為時(shí)鐘的長(zhǎng)針，指向12點(diǎn)；低壓繞組電勢(shì) 從a到x， 記為 ，作為時(shí)鐘的短針， 根據(jù)相位關(guān)系， 指向針面上哪個(gè)數(shù)字， 改數(shù)字為變壓器的

33、聯(lián)接組別的標(biāo)號(hào)。,單相變壓器：I/I-12； I/I-6；,3.7.1 變壓器的連接組別,94,實(shí)操應(yīng)用,I/I-12（標(biāo)準(zhǔn)),I/I-6,長(zhǎng)針,短針,3.7.1 變壓器的連接組別,（A與a同名端）,（A與a異名端）,95,實(shí)操應(yīng)用,三相變壓器的聯(lián)接組是用副邊線電動(dòng)勢(shì)與原邊線電動(dòng)勢(shì)的相位差來(lái)決定。 與原、邊三相繞組的聯(lián)接方法、繞組的繞向和繞組的首末端的標(biāo)法有關(guān); 確定三相變壓器的聯(lián)接組號(hào)需通過(guò)畫(huà)相量位形圖來(lái)判別。,3.7.1 變壓器的連接組別,96,實(shí)操應(yīng)用,以Y/Y連接的三相變壓器為例說(shuō)明聯(lián)接組的判別,（1）在接線圖上標(biāo)出各相電動(dòng)勢(shì)相量；,（2）畫(huà)出原繞組電動(dòng)勢(shì)相量位形圖；,（3）根據(jù)同一鐵

34、心柱上原、副繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的相位關(guān)系， 畫(huà)出副邊繞組電動(dòng)勢(shì)位形圖。將“a”點(diǎn)與“A”點(diǎn)重合，使相位關(guān)系更直觀。,可以判斷得到， 該聯(lián)接組為Y/Y12 或 Y，y12,（4）比較原、副繞組線電動(dòng)勢(shì) 與 的相位關(guān)系。 根據(jù)鐘點(diǎn)法確定聯(lián)接組別。,3.7.1 變壓器的連接組別,97,實(shí)操應(yīng)用,Y/Y6 (Y,y6）,Y/Y4 （Y,y4）,同一鐵心柱上繞組的是cab,改變同名端,3.7.1 變壓器的連接組別,98,實(shí)操應(yīng)用,Y/11 （Y,d11）,Y/1 (Y,d1）,3.7.1 變壓器的連接組別,99,實(shí)操應(yīng)用,3.7.1 變壓器的連接組別,100,實(shí)操應(yīng)用,3.7.1 變壓器的連接組別,101,

35、實(shí)操應(yīng)用,可推知：,Y/Y-12(Y,y0)副邊繞組僅改變繞向或倒換標(biāo)志時(shí)，聯(lián)接組別將為Y/Y-6(Y,y6)。,Y/Y-4(Y,y4)副繞僅改變繞向或倒換標(biāo)志，聯(lián)接組別將變?yōu)閅/Y-10(Y,y10)； Y/Y-8(Y,y8)副繞僅改變繞向或倒換標(biāo)志，聯(lián)接組別將變?yōu)閅/Y-2(Y,y2)。,Y/Y聯(lián)接只有2、4、6、8、10、12六種聯(lián)接組別。,3.7.1 變壓器的連接組別,102,實(shí)操應(yīng)用,Y/-11（Y，d11）副方按順序依次移動(dòng)一次標(biāo)志，應(yīng)為Y/-3（Y，d3），再按順序依次移動(dòng)一次標(biāo)志，應(yīng)為Y/-7（Y，d7）； Y/-1（Y，d1）副方按順序依次移動(dòng)一次標(biāo)志，應(yīng)為Y/-5（Y，d5

36、），再按順序依次移動(dòng)一次標(biāo)志，應(yīng)為Y/-9（Y，d9）。,Y/-11（Y，d11）副繞僅倒換標(biāo)志或改變繞向，聯(lián)接組別變?yōu)閅/-5（Y，d5）； Y/-1（Y，d1）副繞僅倒換標(biāo)志或改變繞向，聯(lián)接組別變?yōu)閅/-7（Y，d7）。,Y/聯(lián)接只有1、3、5、7、9、11六種組別。,3.7.1 變壓器的連接組別,103,實(shí)操應(yīng)用,同樣方法可推知： /Y（D，y）只有1、3、5、7、9、11六種聯(lián)接組別；/（D，d）只有2、4、6、8、10、12六種聯(lián)接組別；Y/Y0（Y，yn）和 Y0/Y（YN，y）也都只有2、4、6、8、10、12六種聯(lián)接組別。,電力系統(tǒng)中使用的三相變壓器通常只采用Y/Y0-12 、

37、 Y/-11 、 Y0/-11 、 Y0/ Y-12 、 Y/ Y-12五種聯(lián)接組別。,3.7.1 變壓器的連接組別,104,實(shí)操應(yīng)用,連接組別的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：,（1）當(dāng)變壓器的繞組標(biāo)志（同名端或首末端）改變時(shí)， 變壓器的聯(lián)接組號(hào)也隨著改變。,（2）Y/Y聯(lián)接的三相變壓器， 其聯(lián)接組號(hào)都是偶數(shù)；,（3） Y/聯(lián)接的三相變壓器，其聯(lián)接組號(hào)都是奇數(shù)；,（4） /聯(lián)接可以得到與Y/Y聯(lián)接相同的組號(hào)； /Y聯(lián)接也可以得到與Y/聯(lián)接相同的組號(hào)；,（5）最常用的聯(lián)接組是Y/Y-12 和 Y/-11；,3.7.1 變壓器的連接組別,105,實(shí)操應(yīng)用,變壓器并聯(lián)運(yùn)行： 原、副繞組分別并聯(lián)到原邊和 副邊的公共母線上。,3.8 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行,106,實(shí)操應(yīng)用,（1）各變壓器的原、副邊額定電壓分別相等， 即變比k相等。 （2）各變壓器的聯(lián)接組號(hào)相同（必須嚴(yán)格保證）； （3）各變壓器短路電壓或短路阻抗的相對(duì)值相等。,變壓器并聯(lián)運(yùn)行滿足的條件：,3.8 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行,107,實(shí)操應(yīng)用,3.8 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行,短路阻抗很小，即使變比差值很小，也能產(chǎn)生較大的環(huán)流。 空載