微機原理第三章講解

1、第三章第三章 變壓器變壓器 要點要點: :掌握變壓器的基本原理掌握變壓器的基本原理、結(jié)構(gòu)；三種結(jié)構(gòu)；三種 分析方法，特別是對等值電路圖的理解；變壓器分析方法，特別是對等值電路圖的理解；變壓器 的空載和短路實驗；三相變壓器的連接組別的判的空載和短路實驗；三相變壓器的連接組別的判 斷。斷。 難點：分析變壓器的三種主要方法難點：分析變壓器的三種主要方法數(shù)學(xué)數(shù)學(xué) 描述、等值電路圖、相量圖描述、等值電路圖、相量圖 2 第一節(jié)第一節(jié) 變壓器的工作原理、分類及結(jié)構(gòu)變壓器的工作原理、分類及結(jié)構(gòu) 變壓器是一種靜止電器變壓器是一種靜止電器, ,它通過線圈間的電磁感應(yīng)它通過線圈間的電磁感應(yīng), ,將將一一種電種電 壓

2、等級的交流電能轉(zhuǎn)換成同頻率的另一種電壓等級的交流電能壓等級的交流電能轉(zhuǎn)換成同頻率的另一種電壓等級的交流電能 變壓器在生產(chǎn)、輸送、分配和使用電能的電力系統(tǒng)中是一個十變壓器在生產(chǎn)、輸送、分配和使用電能的電力系統(tǒng)中是一個十 分重要的裝置，它起著電能傳輸經(jīng)濟、運行安全、使用方便的作用。分重要的裝置，它起著電能傳輸經(jīng)濟、運行安全、使用方便的作用。 3 一、變壓器的工作原理一、變壓器的工作原理 變壓器的主要部件變壓器的主要部件鐵心鐵心 和套在鐵心上的兩個繞組。兩繞和套在鐵心上的兩個繞組。兩繞 組只有磁耦合沒電聯(lián)系。在一次組只有磁耦合沒電聯(lián)系。在一次 繞組中加上交變電壓，產(chǎn)生交鏈繞組中加上交變電壓，產(chǎn)生交鏈

3、 一、二次繞組的交變磁通，在兩一、二次繞組的交變磁通，在兩 繞組中分別感應(yīng)電動勢。繞組中分別感應(yīng)電動勢。 在變壓器分析中，與電源相連的線圈稱為在變壓器分析中，與電源相連的線圈稱為“一次繞組一次繞組”，與，與 負(fù)載相連的繞組稱為負(fù)載相連的繞組稱為“二次繞組二次繞組”，一次、二次繞組的電磁量及，一次、二次繞組的電磁量及 其參數(shù)分別用附有下標(biāo)其參數(shù)分別用附有下標(biāo)“1”1”、“2”2”。 電動勢和匝數(shù)電流表示一次繞組的電壓、NE、I、U 1111 表示主磁通用 m 電動勢和匝數(shù)電流表示二次繞組的電壓、NE、I、U 2222 4 在變壓器中，電壓、電流、磁通和電動勢的大小和方向都是隨在變壓器中，電壓、電

4、流、磁通和電動勢的大小和方向都是隨 時間變化的，為了正確地表明它們之間的關(guān)系，必須先規(guī)定它的正時間變化的，為了正確地表明它們之間的關(guān)系，必須先規(guī)定它的正 方向。通常按電工慣例來規(guī)定正方向：方向。通常按電工慣例來規(guī)定正方向： 1 1、在同一支路內(nèi)，電壓與電流的正方向一致。、在同一支路內(nèi)，電壓與電流的正方向一致。 2 2、磁通量正方向與電流正方向之間符合右手螺旋關(guān)系。、磁通量正方向與電流正方向之間符合右手螺旋關(guān)系。 3 3、由交變磁通量產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢正方向與產(chǎn)生該磁通量的電流、由交變磁通量產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢正方向與產(chǎn)生該磁通量的電流 正方向一致，并有正方向一致，并有 的關(guān)系。的關(guān)系。 dt d N

5、e 5 忽略鐵心中的損耗，根據(jù)能量守恒定律，有：忽略鐵心中的損耗，根據(jù)能量守恒定律，有： 2211 IUIU 1 u 1 e 2 e 2 u 1 i 2 i 1U 2U 1u 2u L Z t Neu d d 111 t Neu d d 222 電動勢平衡方程式：電動勢平衡方程式： 111 222 UEN k UEN k匝比（電壓比）匝比（電壓比） 一次、二次繞組電壓、電動勢的有效值與匝數(shù)的關(guān)系：一次、二次繞組電壓、電動勢的有效值與匝數(shù)的關(guān)系： 6 二、變壓器的分類二、變壓器的分類 按用途分：電力變壓器和特種變壓器。按用途分：電力變壓器和特種變壓器。 按繞組數(shù)目分：單繞組（自耦）變壓器、雙繞組

6、變壓器、三繞組按繞組數(shù)目分：單繞組（自耦）變壓器、雙繞組變壓器、三繞組 變壓器和多繞組變壓器。變壓器和多繞組變壓器。 按相數(shù)分：單相變壓器、三相變壓器和多相變壓器。按相數(shù)分：單相變壓器、三相變壓器和多相變壓器。 按鐵心結(jié)構(gòu)分：芯式變壓器和殼式變壓器。按鐵心結(jié)構(gòu)分：芯式變壓器和殼式變壓器。 按調(diào)壓方式分：無勵磁調(diào)壓變壓器和有載調(diào)壓變壓器。按調(diào)壓方式分：無勵磁調(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。式變壓器。 7 電源變壓器 電力變壓器 控制變壓器 接觸調(diào)壓器 三相干式變壓器 8 三、變壓

7、器的結(jié)構(gòu)簡介三、變壓器的結(jié)構(gòu)簡介 鐵心鐵心變壓器中主要的磁路部分，變壓器中主要的磁路部分， 分為鐵心柱與鐵軛兩部分。鐵心柱上分為鐵心柱與鐵軛兩部分。鐵心柱上 套裝有繞組，鐵軛則為閉合磁路之用。套裝有繞組，鐵軛則為閉合磁路之用。 單相芯式變壓器單相芯式變壓器 1 1鐵心柱鐵心柱 2 2鐵軛鐵軛 3 3高壓線圈高壓線圈 4 4低壓線圈低壓線圈 三相芯式變壓器三相芯式變壓器 1 1鐵心柱鐵心柱 2 2鐵軛鐵軛 3 3高壓線圈高壓線圈 4 4低壓線圈低壓線圈 9 單相殼式變壓器單相殼式變壓器 1 1鐵心柱鐵心柱 2 2鐵軛鐵軛 3 3繞組繞組 繞組繞組變壓器中的電路部分。變壓器中的電路部分。 1 1低

8、壓繞組低壓繞組 2 2高壓繞組高壓繞組 交疊式繞組交疊式繞組 10 變壓器結(jié)構(gòu)上的分類：變壓器結(jié)構(gòu)上的分類： 心式變壓器：鐵軛靠著心式變壓器：鐵軛靠著 繞組的頂面和底面，而繞組的頂面和底面，而 不包圍繞組的側(cè)面。不包圍繞組的側(cè)面。 殼式變壓器：鐵軛不僅包圍殼式變壓器：鐵軛不僅包圍 繞組的頂面和底面，而且還繞組的頂面和底面，而且還 包圍著繞組的側(cè)面。包圍著繞組的側(cè)面。 11 變壓器的主磁路，為了提高導(dǎo)變壓器的主磁路，為了提高導(dǎo) 磁性能和減少鐵損，用磁性能和減少鐵損，用0.35mm0.35mm厚、厚、 表面涂有絕緣漆的硅鋼片疊成。表面涂有絕緣漆的硅鋼片疊成。 鐵心分為鐵心和鐵軛兩部分，鐵心分為鐵心

9、和鐵軛兩部分， 鐵心上套裝繞組，鐵軛則為作為閉鐵心上套裝繞組，鐵軛則為作為閉 合磁路之用。合磁路之用。 鐵心的分類：鐵心的分類： 疊接式鐵心疊接式鐵心 漸開線式鐵心漸開線式鐵心 卷式鐵心卷式鐵心 疊接式鐵心的疊片 次序： 12 油浸式電力變壓器油浸式電力變壓器 1 1信號式溫度計信號式溫度計 2 2吸濕器吸濕器 3 3儲油柜儲油柜 4 4油位計油位計 5 5安全氣道安全氣道 6 6氣體繼電器氣體繼電器 7 7高壓套管高壓套管 8 8低壓套管低壓套管 9 9分接開關(guān)分接開關(guān) 1010油箱油箱 1111鐵心鐵心 1212線圈線圈 1313放油閥門放油閥門 13 變壓器的額定值變壓器的額定值 額定容

10、量為變壓器的視在功率（用額定容量為變壓器的視在功率（用SN 表示，單位表示，單位 kVA ，VA） 額定電壓（一次和二次繞組上分別為額定電壓（一次和二次繞組上分別為U1N 和和U2N ，單位 單位V, kV） 額定電流（一次和二次繞組上分別為額定電流（一次和二次繞組上分別為I1N 和和I2N ，單位 單位 A , kA） 單相變壓器單相變壓器 N2N2N1N1N IUIUS 三相變壓器三相變壓器 N2N2N1N1N 33IUIUS 額定頻率額定頻率fN 我國的規(guī)定為我國的規(guī)定為50Hz 14 例例3-13-1 有一臺三相油浸自冷式鋁線電力變壓器，有一臺三相油浸自冷式鋁線電力變壓器， AkV16

11、0 N S kV4 . 0/kV35/ 2NN1 UU 試求一次、二次繞組的額定電流。試求一次、二次繞組的額定電流。 解解： A64. 2A 10353 10160 3 3 3 1N N N1 U S I A9 .230A 104 . 03 10160 3 3 3 2N N N2 U S I Y,y0聯(lián)接聯(lián)接 15 第第二節(jié)節(jié) 單相變壓器的空載運行單相變壓器的空載運行 一、空載運行時的物理情況一、空載運行時的物理情況 變壓器匝數(shù)為變壓器匝數(shù)為N1的一次繞組加上的一次繞組加上 交流電壓，變壓器匝數(shù)為交流電壓，變壓器匝數(shù)為N2的二次繞的二次繞 組開路，這種情況即為變壓器的空載組開路，這種情況即為變

12、壓器的空載 運行。運行。 此時一次繞組內(nèi)的電流稱為空載電流此時一次繞組內(nèi)的電流稱為空載電流i0，并建立交變磁場。絕，并建立交變磁場。絕 大部分的磁通量存在于鐵心中，稱為主磁通大部分的磁通量存在于鐵心中，稱為主磁通m。還有少量的磁通。還有少量的磁通 量不通過鐵心而通過空氣閉合，稱為漏磁通量不通過鐵心而通過空氣閉合，稱為漏磁通1。二次繞組內(nèi)沒有。二次繞組內(nèi)沒有 電流，所以沒有漏磁通交鏈。電流，所以沒有漏磁通交鏈。 16 01 I R 1 U 0 I 001 FI N 1 E 0 1 1 E 2 E 主磁通與漏磁通的區(qū)別主磁通與漏磁通的區(qū)別 性質(zhì)上性質(zhì)上:m m與與I I0 0呈非線性關(guān)系；呈非線性

13、關(guān)系；1 1與 與I I0 0呈線性關(guān)系呈線性關(guān)系； 數(shù)量上數(shù)量上: :m m 占占99%99%以上，以上，1 1 僅占 僅占1%1%以下；以下； 作用上作用上: :m m 起傳遞能量的作用，起傳遞能量的作用，1 1起 起漏抗壓降作用。漏抗壓降作用。 電磁關(guān)系電磁關(guān)系 17 主磁通在一次、二次繞組中感應(yīng)產(chǎn)生電動勢，而一次繞組的主磁通在一次、二次繞組中感應(yīng)產(chǎn)生電動勢，而一次繞組的 漏磁通僅在一次繞組中感應(yīng)產(chǎn)生電動勢。根據(jù)電磁感定律和基爾漏磁通僅在一次繞組中感應(yīng)產(chǎn)生電動勢。根據(jù)電磁感定律和基爾 霍夫第二定律列出霍夫第二定律列出一次繞組和二次繞組的電動勢平衡方程式一次繞組和二次繞組的電動勢平衡方程式

14、 2022 d d ueN t 其中，其中，i0 空載電流；空載電流；u20 二次繞組的空載電壓；二次繞組的空載電壓； R1 一次繞組的電阻。一次繞組的電阻。 主磁通；主磁通； 1 一次繞組漏磁通。一次繞組漏磁通。 dt d N dt d NRieeRiu 1 1 11011101 )()( 18 1 1、感應(yīng)電動勢與主磁通、感應(yīng)電動勢與主磁通 空載運行時，忽略空載運行時，忽略i1R1和和e1 11 eu sin m t 設(shè)：設(shè)： ) 2 sin()90sin(cos 11111 tEtNtN dt d Ne mmm ) 2 sin()90sin(cos 22222 tEtNtN dt d N

15、e mmm 19 感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢e1 和和e2 均滯后于均滯后于 的電角度的電角度90，其有效值為其有效值為 m mmm fN fNNE E 1 111 1 44. 4 2 2 22 m mmm fN fNNE E 2 222 2 44. 4 2 2 22 E1和和E2的相量表達(dá)式的相量表達(dá)式 m fNE 11 44. 4 j m fNE 22 44. 4 j 20 可見，當(dāng)主磁通按正弦規(guī)律變化時，所 產(chǎn)生的一次主電動勢也按正弦規(guī)律變化，時 間相位上滯后主磁通。主電動勢的大小與電 源頻率、繞組匝數(shù)及主磁通的最大值成正比。 21 2、空載電流、空載電流 理想變壓器的空載電流可認(rèn)為是勵磁電流

16、理想變壓器的空載電流可認(rèn)為是勵磁電流I Im m，因為鐵耗存在，因為鐵耗存在， 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 主磁通主磁通無功分量無功分量I I ；另一個是鐵損耗分量，作用是供變壓器鐵 ；另一個是鐵損耗分量，作用是供變壓器鐵 心損耗心損耗有功分量有功分量I IFe Fe。 。 性質(zhì)：由于空載電流的無功分量遠(yuǎn)大于有功分量，所以空載電流主性質(zhì)：由于空載電流的無功分量遠(yuǎn)大于有功分量，所以空載電流主 要是感性無功性質(zhì)要是感性無功性質(zhì)也稱勵磁電流；也稱勵磁電流； 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

17、關(guān)，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)， 用空載電流百分?jǐn)?shù)用空載電流百分?jǐn)?shù)I I0 0% %來表示：來表示： %100% N 0 0 I I I 變壓器空載運行時，二次側(cè)無電能輸出，在這種情況下，二次變壓器空載運行時，二次側(cè)無電能輸出，在這種情況下，二次 繞組的存在，不影響鐵心和一次繞組中的電磁情況。這時一次繞組繞組的存在，不影響鐵心和一次繞組中的電磁情況。這時一次繞組 中的電流稱為中的電流稱為空載電流空載電流。它的。它的主要作用是在鐵心中建立磁場，產(chǎn)生主要作用是在鐵心中建立磁場，產(chǎn)生 主磁通。主磁通。 22 I Im m、I IFe Fe、I I之間的關(guān)系， 之間的關(guān)系

18、， 22 Fem III 11 U p E p I FeFe Fe 鐵耗電流鐵耗電流I IFe Fe與鐵耗的關(guān)系， 與鐵耗的關(guān)系， m IU 與 1 通常，通常，I I I IFe Fe，所以 ，所以 之間的相位角之間的相位角 接近于接近于9090， 磁化電流磁化電流I I 是勵磁電流 是勵磁電流I Im m的主要分量。的主要分量。 0 變壓器一次繞組從電源輸入少量的電功率變壓器一次繞組從電源輸入少量的電功率p0，這個功率主要用，這個功率主要用 來補償鐵心中的鐵損耗來補償鐵心中的鐵損耗pFe。p0pFe 23 漏電動勢漏電動勢E 1 m IE 1 1 11 jX m EI 漏電抗漏電抗X 1

19、是一次繞組的一個參數(shù)。是一次繞組的一個參數(shù)。 E1滯后于勵磁電流滯后于勵磁電流Im9090。 3、漏磁通和漏電抗、漏磁通和漏電抗 實際上，變壓器空載運行時，還存在少量的漏磁通，它也會實際上，變壓器空載運行時，還存在少量的漏磁通，它也會 在一次繞組中感應(yīng)產(chǎn)生電動勢在一次繞組中感應(yīng)產(chǎn)生電動勢E E1 1。漏磁通的實際分布是很復(fù)雜 。漏磁通的實際分布是很復(fù)雜 的，為了便于分析，引入一個漏電抗參數(shù)。由于漏磁通所通過的的，為了便于分析，引入一個漏電抗參數(shù)。由于漏磁通所通過的 路徑是非磁性物質(zhì)，其磁導(dǎo)率是常數(shù)，所以漏磁通的大小與產(chǎn)生路徑是非磁性物質(zhì)，其磁導(dǎo)率是常數(shù)，所以漏磁通的大小與產(chǎn)生 漏磁通的繞組中的

20、電流成正比。因此，漏電動勢漏磁通的繞組中的電流成正比。因此，漏電動勢E1的有效值也與的有效值也與 漏磁通的幅值漏磁通的幅值1以及產(chǎn)生漏磁通的電流以及產(chǎn)生漏磁通的電流Im的有效值成正比。的有效值成正比。 24 二、空載運行時的電動勢平衡方程式、相量圖及等效電路二、空載運行時的電動勢平衡方程式、相量圖及等效電路 1111111 ()()j() mmm UI REEI RI XE 11111 (jX )()() mm IREI ZE 220 EU 綜合考慮變壓器一次繞組的電阻綜合考慮變壓器一次繞組的電阻R1及漏磁通及漏磁通1 1的影響，變 的影響，變 壓器空載運行時，相量形式的電動勢平衡方程式壓器空

21、載運行時，相量形式的電動勢平衡方程式 （2） FemFem III，I，I 90超前同相與 （1）以 為參考量 m 121 90E，E、E m 作滯后（3） （5） 1 U （4） 11 XI jIR mm ， 25 1 (jX ) mmmmm EI ZIR 主磁通在鐵心中通過，其磁導(dǎo)率不是常數(shù)，為了便于分析，也可主磁通在鐵心中通過，其磁導(dǎo)率不是常數(shù)，為了便于分析，也可 以把以把 之間的關(guān)系直接用參數(shù)形式來表示，則之間的關(guān)系直接用參數(shù)形式來表示，則 流過流過 一個阻抗時引起的阻抗壓降。一個阻抗時引起的阻抗壓降。 11 IE 與 11 IE 與 mmmm ZIZIEZIU 1111 )( 并且有

22、并且有 22 2 1 mmm m Fe m m m RZX I p R I E Z， 其中，其中，Z 1 一次繞組漏阻抗一次繞組漏阻抗 Zm 變壓器的勵磁阻抗變壓器的勵磁阻抗 Xm 變壓器的勵磁電抗變壓器的勵磁電抗 Rm 變壓器的勵磁電阻變壓器的勵磁電阻 26 根據(jù)關(guān)系式可以畫出等效電路圖，它綜合了空載時變壓器內(nèi)部根據(jù)關(guān)系式可以畫出等效電路圖，它綜合了空載時變壓器內(nèi)部 的物理情況的物理情況 圖中，圖中，R R1 1、X X1 1常量，而常量，而R Rm m、Z Zm m因鐵心中因鐵心中 存在發(fā)熱和飽和現(xiàn)象，故都是變量，它們都存在發(fā)熱和飽和現(xiàn)象，故都是變量，它們都 是虛擬值，且是虛擬值，且X X

23、m mRRm m, ,其物理意義是：其物理意義是：X Xm m是表是表 征鐵心磁化性能的一個綜合參數(shù)，隨鐵心飽征鐵心磁化性能的一個綜合參數(shù)，隨鐵心飽 和程度的增加而減小和程度的增加而減小,R,Rm m是表征鐵心發(fā)熱而是表征鐵心發(fā)熱而 消耗有功功率的一個參數(shù)。消耗有功功率的一個參數(shù)。 )()( )( 11 1111 mmmm mmmm jXRIjXRI ZIZIEZIU 27 第第三節(jié)節(jié) 單相變壓器的基本方程式單相變壓器的基本方程式 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)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)載運行接上負(fù)載的運行狀態(tài)，稱

24、為負(fù)載運行。這時，二次側(cè)就有電流這時，二次側(cè)就有電流i2通通 過，過， i2隨負(fù)載大小而變化，與此同時，一次側(cè)的電流隨負(fù)載大小而變化，與此同時，一次側(cè)的電流i1也隨之而變也隨之而變 化?；?。 變壓器負(fù)載運行時，二次側(cè)繞組中的電流變壓器負(fù)載運行時，二次側(cè)繞組中的電流 產(chǎn)生磁動勢產(chǎn)生磁動勢 ， 該磁動勢也作用于主磁路上，企圖改變空載運行時該磁動勢也作用于主磁路上，企圖改變空載運行時 在主磁路內(nèi)在主磁路內(nèi) 所產(chǎn)生的主磁通所產(chǎn)生的主磁通 以及由主磁通所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢以及由主磁通所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 ，從，從 而破壞空載運行時的電動勢平衡關(guān)系而破壞空載運行時的電動勢平衡關(guān)系 。 2 I 22N I m

25、I m 1 E 11 EU 28 0 2211 NINI 2 1 2 1 I N N I 一、負(fù)載運行時的物理情況一、負(fù)載運行時的物理情況 由于電源電壓恒定，即由于電源電壓恒定，即U1= =常數(shù)，則常數(shù)，則E1常數(shù)，常數(shù)，m常數(shù)。因常數(shù)。因 此，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不變，以及由主磁通所感應(yīng)產(chǎn)生的電動勢基本不變。 上述關(guān)系稱為磁動勢平衡關(guān)系，表

26、明上述關(guān)系稱為磁動勢平衡關(guān)系，表明當(dāng)二次繞組的電流增加時，當(dāng)二次繞組的電流增加時， 一次繞組的電流就相應(yīng)地增加一次繞組的電流就相應(yīng)地增加。 29 二、負(fù)載運行時的基本方程式二、負(fù)載運行時的基本方程式 1 1、磁動勢平衡方程式、磁動勢平衡方程式 當(dāng)變壓器處于穩(wěn)態(tài)運行時，其內(nèi)部的電磁關(guān)系可以用當(dāng)變壓器處于穩(wěn)態(tài)運行時，其內(nèi)部的電磁關(guān)系可以用磁動勢平磁動勢平 衡方程式衡方程式和和電動勢平衡方程式電動勢平衡方程式來表達(dá)。來表達(dá)。 1 u 1 e 2 e 2 u 1 i 2 i 1U 2U 1u 2u L Z 負(fù)載時作用在主磁路鐵負(fù)載時作用在主磁路鐵 心上的磁動勢有兩個：一次心上的磁動勢有兩個：一次 繞組

27、磁動勢繞組磁動勢 和二次繞和二次繞 組的磁動勢組的磁動勢 。此時，。此時， 鐵心內(nèi)主磁通鐵心內(nèi)主磁通 將由這將由這 兩個磁動勢的合成磁動所激兩個磁動勢的合成磁動所激 勵。勵。 11N I 22N I m 30 原邊電勢平衡 副邊電勢平衡 1 I 2 I 1 F 2 F m F 1 E 2 E 0)( 22112211 NINIININI m 12211 NININI m 1 u 1 e 2 e 2 u 1 i 2 i 1U 2U 1u 2u L Z )( 2 1 2 1 I N N II： m 或 負(fù)載時一次繞組中的電流由兩部分組成負(fù)載時一次繞組中的電流由兩部分組成，一部分為維持主磁通，一部分

28、為維持主磁通 的勵磁分量的勵磁分量Im；另一部分為用以補償二次繞組磁動勢作用的負(fù)載分；另一部分為用以補償二次繞組磁動勢作用的負(fù)載分 量量-N2I2/N1，也就是一次電流的增量，也就是一次電流的增量I1。 31 2 2、電動勢平衡方程式、電動勢平衡方程式 實際上，變壓器的一次、二次繞組之間除一次、二次繞組磁動實際上，變壓器的一次、二次繞組之間除一次、二次繞組磁動 勢聯(lián)合產(chǎn)生的主磁通外，一次、二次繞組的磁動勢還會各自產(chǎn)生一勢聯(lián)合產(chǎn)生的主磁通外，一次、二次繞組的磁動勢還會各自產(chǎn)生一 小部分僅與繞組本身相交鏈的閉合漏磁通小部分僅與繞組本身相交鏈的閉合漏磁通 它們在各自交鏈它們在各自交鏈 的繞組中感應(yīng)漏

29、電動勢的繞組中感應(yīng)漏電動勢 21 和 21 EE 和 32 和漏電抗和漏電抗。 分別為一次和二次繞組的漏阻抗、電阻分別為一次和二次繞組的漏阻抗、電阻 121212 ZZRRXX、 、 、 、和 mmZ IE 1 111111111 jUEI RI XEI Z 222222222 jUEI RI XEI Z 1212 /EENNk 根據(jù)基爾霍夫定律，寫出一次、二次回路方程。根據(jù)基爾霍夫定律，寫出一次、二次回路方程。 變壓器負(fù)載運行基本方程式變壓器負(fù)載運行基本方程式 12211 NININI m 1111 ZIEU 2222 ZIEU 1 u 1 e 2 e 2 u 1 i 2 i 1U 2U 1

30、u 2u L Z 33 第四節(jié)第四節(jié) 變壓器的等效電路及相量圖變壓器的等效電路及相量圖 變壓器負(fù)載時的基本方程式綜合了變壓器內(nèi)部的電磁關(guān)系變壓器負(fù)載時的基本方程式綜合了變壓器內(nèi)部的電磁關(guān)系, ,利利 用這些方程式可研究和分析變壓器和各種運行性能。變壓器一次、用這些方程式可研究和分析變壓器和各種運行性能。變壓器一次、 二次繞組的匝數(shù)不等。此外一次、二次繞組之間又不直接相接，只二次繞組的匝數(shù)不等。此外一次、二次繞組之間又不直接相接，只 通過電磁感應(yīng)而聯(lián)系。通過電磁感應(yīng)而聯(lián)系。 這兩方面的原因，使得實際計算十分繁瑣。為此，希望有一個這兩方面的原因，使得實際計算十分繁瑣。為此，希望有一個 既能正確反映

31、變壓器內(nèi)部電磁過程，又便于工程計算的單純電路來既能正確反映變壓器內(nèi)部電磁過程，又便于工程計算的單純電路來 代替沒有電路聯(lián)系、僅有磁耦合作用的實際變壓器，這種電路稱為代替沒有電路聯(lián)系、僅有磁耦合作用的實際變壓器，這種電路稱為 變壓器的等效電路變壓器的等效電路。 34 一、繞組歸算一、繞組歸算 歸算：將變壓器的二次（或一次）繞組用另一個繞組來等效，歸算：將變壓器的二次（或一次）繞組用另一個繞組來等效， 同時，對該繞組的電磁量作相應(yīng)的變換，以保持兩側(cè)的電磁關(guān)系不同時，對該繞組的電磁量作相應(yīng)的變換，以保持兩側(cè)的電磁關(guān)系不 變。變。 歸算原則：歸算原則： 1 1）保持二次側(cè)磁動勢不變；保持二次側(cè)磁動勢不

32、變； 2 2）保持二次側(cè)各功率或損耗不變。）保持二次側(cè)各功率或損耗不變。 目的：用一個等效的電路代替實際的變壓器。目的：用一個等效的電路代替實際的變壓器。 方法：將二次側(cè)折算到一次側(cè)方法：將二次側(cè)折算到一次側(cè) 35 根據(jù)磁動勢平衡方程，二次繞組電路是通過它的電流所產(chǎn)生的根據(jù)磁動勢平衡方程，二次繞組電路是通過它的電流所產(chǎn)生的 磁動勢去影響一次繞組電路，因此，歸算前后二次繞組的磁動勢應(yīng)磁動勢去影響一次繞組電路，因此，歸算前后二次繞組的磁動勢應(yīng) 保持不變。從一次側(cè)看，將有同樣的電流和功率從電源輸入，并有保持不變。從一次側(cè)看，將有同樣的電流和功率從電源輸入，并有 同樣的功率傳遞到二次側(cè)。同樣的功率傳遞

33、到二次側(cè)。 對一次繞組來說，歸算過的二次繞組與實際二次繞組是等效的。對一次繞組來說，歸算過的二次繞組與實際二次繞組是等效的。 因此，歸算后的二次繞組各電磁量數(shù)值都應(yīng)換算，稱為因此，歸算后的二次繞組各電磁量數(shù)值都應(yīng)換算，稱為歸算值歸算值，用，用 符號符號“”表示。表示。 歸算的含義就是用一個匝數(shù)與一次繞組相等、電磁效應(yīng)與二次歸算的含義就是用一個匝數(shù)與一次繞組相等、電磁效應(yīng)與二次 繞組相同的繞組去代替實際的二次繞組。繞組相同的繞組去代替實際的二次繞組。 歸算只是一種人為的處理方法，而絕不會改變變壓器運行的電歸算只是一種人為的處理方法，而絕不會改變變壓器運行的電 磁本質(zhì)。磁本質(zhì)。 36 二次繞組歸算

34、后，變壓器一次和二次繞組具有同樣的匝數(shù)，即二次繞組歸算后，變壓器一次和二次繞組具有同樣的匝數(shù)，即 （一）電動勢和電壓的歸算（一）電動勢和電壓的歸算 12 NN 則則 221 222 ENN k ENN 2020 EkE 22 UkU 22 EkE 所以：所以： 上式說明，上式說明，要把二次側(cè)電動勢歸算到一次側(cè)，只需要乘以電壓要把二次側(cè)電動勢歸算到一次側(cè)，只需要乘以電壓 比比k k即可即可。同理，二次側(cè)其他的電動勢、電壓值也應(yīng)按同一電壓比。同理，二次側(cè)其他的電動勢、電壓值也應(yīng)按同一電壓比 歸算歸算 37 （二）電流的歸算（二）電流的歸算 為了保持二次側(cè)磁動勢在歸算前后不變，即為了保持二次側(cè)磁動勢

35、在歸算前后不變，即N2I2=N2I2，側(cè)，側(cè) k I N N I N N I 2 1 2 2 2 2 2 2 2 I I k 所以所以 歸算后的電流為歸算前的電流的歸算后的電流為歸算前的電流的1/k 38 （三）阻抗的歸算（三）阻抗的歸算 阻抗歸算的原則：歸算前后電阻銅耗及漏感中無功功率不變。阻抗歸算的原則：歸算前后電阻銅耗及漏感中無功功率不變。 2 2 2 222 2 2 I RRk R I 2 2 2 222 2 2 I XXk X I 歸算后的阻抗等于歸算前阻抗的歸算后的阻抗等于歸算前阻抗的k k2 2倍。倍。 如果要將一次側(cè)歸算到二次側(cè)，則歸算按相反方式進(jìn)行，即一如果要將一次側(cè)歸算到二

36、次側(cè)，則歸算按相反方式進(jìn)行，即一 次側(cè)的電動勢、電壓除以次側(cè)的電動勢、電壓除以k k，電流乘以，電流乘以k k，而阻抗除以，而阻抗除以k k2 2。 2 2 22 2 2 RIRI 2 2 22 2 2 XIXI 39 歸算后變壓器負(fù)載運行時的基本方程式變?yōu)槿缦滦问剑簹w算后變壓器負(fù)載運行時的基本方程式變?yōu)槿缦滦问剑?m III 21 1111 ZIEU 2222 ZIEU 21 EE mmZ IE 1 40 二二 、等效電路、等效電路 m III 21 1111 ZIEU 2222 ZIEU 21 EE 根據(jù)歸算后的變根據(jù)歸算后的變 壓器負(fù)載運行方程式壓器負(fù)載運行方程式 mmZ IE 1 分別

37、畫出一次側(cè)、二次側(cè)的電路圖。圖中二次分別畫出一次側(cè)、二次側(cè)的電路圖。圖中二次 側(cè)繞組的各參數(shù)已歸算到一次側(cè)。側(cè)繞組的各參數(shù)已歸算到一次側(cè)。 圖中的圖中的a a、b b和和c c、D D分別是等電位，可用導(dǎo)線聯(lián)分別是等電位，可用導(dǎo)線聯(lián) 接起來。這樣兩個繞組就合并成一個繞組了。接起來。這樣兩個繞組就合并成一個繞組了。 這時電壓比為，這時電壓比為， 12 EE 41 a、b和和c、d分別是等電位點，可分別是等電位點，可 連接起來而不改變運行情況。于連接起來而不改變運行情況。于 是作出變壓器的是作出變壓器的T形等效電路。形等效電路。 右圖中，二次繞組各右圖中，二次繞組各 量均已經(jīng)歸算到一次量均已經(jīng)歸算

38、到一次 繞組，即繞組，即 12 NN 12 EE 既然兩個繞組已并聯(lián)起來了既然兩個繞組已并聯(lián)起來了, ,便可將兩個繞組合并成一個繞組便可將兩個繞組合并成一個繞組, , 在這個繞組中有勵磁電流在這個繞組中有勵磁電流I Im m通過。通過。 合并后的繞組連同變壓器鐵心在內(nèi)就相當(dāng)于一個繞在鐵心上的合并后的繞組連同變壓器鐵心在內(nèi)就相當(dāng)于一個繞在鐵心上的 電感線圈，可用一個等效阻抗電感線圈，可用一個等效阻抗Zm=Rm+jXm來表示。來表示。 42 三三 、相量圖、相量圖 根據(jù)根據(jù)T T形等效電路，可以畫出相應(yīng)的相量圖。相量圖不僅可以形等效電路，可以畫出相應(yīng)的相量圖。相量圖不僅可以 表明變壓器中的電磁關(guān)系

39、，而且還可以較直觀地看出變壓器中各表明變壓器中的電磁關(guān)系，而且還可以較直觀地看出變壓器中各 電磁量的大小和相位關(guān)系。電磁量的大小和相位關(guān)系。 43 四四 、近似等效電路圖、近似等效電路圖 “ “T”形等效電路雖然能精確地表達(dá)變壓器內(nèi)部的電磁關(guān)系，但形等效電路雖然能精確地表達(dá)變壓器內(nèi)部的電磁關(guān)系，但 它是一種復(fù)聯(lián)電路，要進(jìn)行復(fù)數(shù)運數(shù)，比較繁瑣。它是一種復(fù)聯(lián)電路，要進(jìn)行復(fù)數(shù)運數(shù)，比較繁瑣。 考慮到一般變壓器中，考慮到一般變壓器中，ZmZ1，若把勵磁支路前移，認(rèn)為在一，若把勵磁支路前移，認(rèn)為在一 定的電源電壓下，勵磁電流定的電源電壓下，勵磁電流Im= =常數(shù)，不受負(fù)載變化影響，同時，常數(shù)，不受負(fù)載變

40、化影響，同時， 忽略忽略Im在一次繞組中產(chǎn)生的漏阻抗壓降。這樣的電路稱為在一次繞組中產(chǎn)生的漏阻抗壓降。這樣的電路稱為“”形形 等電路。根據(jù)這種電路對變壓器的運行情況進(jìn)行定量計算，所引起等電路。根據(jù)這種電路對變壓器的運行情況進(jìn)行定量計算，所引起 的誤差是很小的。的誤差是很小的。 由于一般變壓器由于一般變壓器ImZ1、RmR1、XmX1, ,所以可認(rèn)為：所以可認(rèn)為： m R I P R 2 10 0 0 m XRZX 2 0 2 00 47 在空載試驗中，由于在空載試驗中，由于Z Zm m與磁路的飽和程度有關(guān)，在不同電源電與磁路的飽和程度有關(guān)，在不同電源電 壓下測出的數(shù)值是不同的，所以應(yīng)以額定電壓

41、下測讀的數(shù)據(jù)來計算壓下測出的數(shù)值是不同的，所以應(yīng)以額定電壓下測讀的數(shù)據(jù)來計算 勵磁支路的參數(shù)。勵磁支路的參數(shù)。 空載試驗在變壓器一次側(cè)、二次側(cè)都可以進(jìn)行，通常為了安全空載試驗在變壓器一次側(cè)、二次側(cè)都可以進(jìn)行，通常為了安全 起見，一般在低壓側(cè)進(jìn)行。不過要將低壓側(cè)所測得的起見，一般在低壓側(cè)進(jìn)行。不過要將低壓側(cè)所測得的Z Zm m標(biāo)在高壓側(cè)標(biāo)在高壓側(cè) 的等效電路中，還必須歸算到高壓側(cè)，即乘以電壓比的等效電路中，還必須歸算到高壓側(cè)，即乘以電壓比k k的平方。的平方。 對于三相變壓器，應(yīng)用公式時，必須采用每相值，即一相的損對于三相變壓器，應(yīng)用公式時，必須采用每相值，即一相的損 耗以及相電壓和相電流等來進(jìn)

42、行計算。耗以及相電壓和相電流等來進(jìn)行計算。 48 二、負(fù)載試驗二、負(fù)載試驗（又稱短路試驗）（又稱短路試驗） 負(fù)載試驗是以額定頻率的額定負(fù)載試驗是以額定頻率的額定 電流通過變壓器的一個繞組，另一電流通過變壓器的一個繞組，另一 個繞組的端子接成短路。讀取個繞組的端子接成短路。讀取pk、Uk、 Ik數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)來計算變壓器的來計算變壓器的短路電壓百分短路電壓百分 數(shù)數(shù)uk%、銅損銅損pk和和短路阻抗短路阻抗Zk。 在做負(fù)載試驗時，一次側(cè)所加的電壓必須降低，通常使一次、在做負(fù)載試驗時，一次側(cè)所加的電壓必須降低，通常使一次、 二次電流達(dá)到額定值為止。這時一次側(cè)所加的電壓約為其額定電壓二次電流達(dá)到額定值為止。

43、這時一次側(cè)所加的電壓約為其額定電壓 值的值的5%5%10%10%。為了便于測量，一般在高壓側(cè)加電壓，低壓側(cè)短路。為了便于測量，一般在高壓側(cè)加電壓，低壓側(cè)短路。 因為存在鐵心的飽的現(xiàn)象因為存在鐵心的飽的現(xiàn)象, ,在不同的電流下，有不同的在不同的電流下，有不同的Zk值，值， 所以應(yīng)以額定電流下的數(shù)據(jù)作為等效電路中的計算參數(shù)。所以應(yīng)以額定電流下的數(shù)據(jù)作為等效電路中的計算參數(shù)。 49 由于外加電壓很小，主磁通很少，勵磁電流和鐵損耗很小，由于外加電壓很小，主磁通很少，勵磁電流和鐵損耗很小， Zm=，忽略鐵損?？烧J(rèn)為變壓器從電源輸入的功率，忽略鐵損?？烧J(rèn)為變壓器從電源輸入的功率pk完全消耗在完全消耗在 一

44、次、二次繞組的銅耗上。一次、二次繞組的銅耗上。 k k k U Z I 2 k k k p R I 222 Cu1122kkk pI RpI RI R 22 kkk XZR 從等效電路圖看，變壓器二次從等效電路圖看，變壓器二次 側(cè)短路側(cè)短路(Z(ZF F =0), =0),則勵磁阻抗則勵磁阻抗Z Zm m與二與二 次側(cè)漏阻抗次側(cè)漏阻抗Z Z2 2 直接并聯(lián)，因 直接并聯(lián)，因Z Zm m比比 Z Z2 2 大得多，因而短路電流幾乎決 大得多，因而短路電流幾乎決 定于變壓器內(nèi)部很小的漏阻抗定于變壓器內(nèi)部很小的漏阻抗( (即即 短路阻抗）。所以負(fù)載試驗必須在短路阻抗）。所以負(fù)載試驗必須在 降低電壓下

45、進(jìn)行。降低電壓下進(jìn)行。 50 折算到折算到75時的數(shù)值時的數(shù)值 0 75 C 0 75 k k T RR T 22 75 C75 C k kk ZRX 繞組的電阻是隨溫度而變的，而負(fù)載試驗應(yīng)在繞組的電阻是隨溫度而變的，而負(fù)載試驗應(yīng)在10104040的環(huán)境的環(huán)境 下進(jìn)行，所以經(jīng)過計算所得的電阻應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行，所以經(jīng)過計算所得的電阻應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)(GB1094)(GB1094)規(guī)定折算規(guī)定折算 到參考溫度。到參考溫度。 ：試驗時的環(huán)境溫度：試驗時的環(huán)境溫度 T T0 0：對銅為：對銅為234.5234.5 51 標(biāo)么值標(biāo)么值, ,就是指某一物理量的實際值與選定的同一單位的基準(zhǔn)就是指某一物理量的實

46、際值與選定的同一單位的基準(zhǔn) 值的比值（通常以額定值為基準(zhǔn)值）值的比值（通常以額定值為基準(zhǔn)值）, ,即即 基準(zhǔn)值 實際值 標(biāo)么值 阻抗電壓阻抗電壓 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稱為阻抗電壓。用一次側(cè)額定電壓的百分值次繞組上的短路電壓稱為阻抗電壓。用一次側(cè)額定電壓的百分值 表示。阻抗電壓是一個很重要的參數(shù)，它標(biāo)明在變壓器的銘牌上。表示。阻抗電壓是一個很重要的參數(shù)，它標(biāo)明在變壓器的銘牌上。 1N 175 C 1N1N %100%100% kk k I Z U u UU 阻抗電壓阻抗電壓的標(biāo)么值的標(biāo)么值 1N * 175 C7

47、5 C75 C 1N1N1N1NN / kkkk kk I ZZZ U uZ UUUIZ * k Z其中其中,為短路阻抗的相對值為短路阻抗的相對值 52 從運行性能考慮，要求變壓器的阻抗電壓小一些，即變壓器漏從運行性能考慮，要求變壓器的阻抗電壓小一些，即變壓器漏 阻抗小一些，使二次繞組端電壓受負(fù)載變化而波動的影響小些，但阻抗小一些，使二次繞組端電壓受負(fù)載變化而波動的影響小些，但 從限制變壓器短路電流的角度來看，則希望阻抗電壓大些，這樣可從限制變壓器短路電流的角度來看，則希望阻抗電壓大些，這樣可 使變壓器由于某種原因而引起的短路時的電流小一些。使變壓器由于某種原因而引起的短路時的電流小一些。 不

48、論變壓器的容量大小和電壓高低，用標(biāo)么值表示時，所有電不論變壓器的容量大小和電壓高低，用標(biāo)么值表示時，所有電 力變壓器的性能數(shù)據(jù)變化范圍很小，這就便于對不同容量的變壓器力變壓器的性能數(shù)據(jù)變化范圍很小，這就便于對不同容量的變壓器 進(jìn)行分析和比較。進(jìn)行分析和比較。 用標(biāo)么值表示時，無論從高壓側(cè)或低壓看進(jìn)去的阻抗標(biāo)么值都用標(biāo)么值表示時，無論從高壓側(cè)或低壓看進(jìn)去的阻抗標(biāo)么值都 是相等的，故不必進(jìn)行折算，使運算大為簡便。是相等的，故不必進(jìn)行折算，使運算大為簡便。 阻抗電壓的實際意義阻抗電壓的實際意義 53 第六節(jié)第六節(jié) 三相變壓器三相變壓器 在對稱負(fù)載時，三相變壓器的一次、二次繞組便是三相對稱電在對稱負(fù)載

49、時，三相變壓器的一次、二次繞組便是三相對稱電 路，各相電壓和電流的大小相等，彼此相差路，各相電壓和電流的大小相等，彼此相差120120電角度，各相參電角度，各相參 數(shù)相等。對三相變壓器的研究和對稱三相電路一樣，僅需分析一相數(shù)相等。對三相變壓器的研究和對稱三相電路一樣，僅需分析一相 即可，再根據(jù)對稱關(guān)系直接得出其余兩相的電壓和電流。因此，單即可，再根據(jù)對稱關(guān)系直接得出其余兩相的電壓和電流。因此，單 相變壓器的基本方程式、等效電路、相量圖和運行特性完全適用于相變壓器的基本方程式、等效電路、相量圖和運行特性完全適用于 三相變壓器。三相變壓器。 54 一、三相變壓器的電路系統(tǒng)一、三相變壓器的電路系統(tǒng)聯(lián)

50、結(jié)組聯(lián)結(jié)組 1 1、聯(lián)結(jié)法、聯(lián)結(jié)法 a)星形聯(lián)結(jié)星形聯(lián)結(jié) b)三角形聯(lián)結(jié)三角形聯(lián)結(jié) 把三相繞組的三個末端把三相繞組的三個末端 X X、Y Y、Z Z聯(lián)接在一起，而把聯(lián)接在一起，而把 它們的首端它們的首端A A、B B、C C引出，引出， 便是星形聯(lián)結(jié)（便是星形聯(lián)結(jié)（Y Y接法）用接法）用 字母字母Y Y或或y y表示表示 把一相繞組的末端和另一相繞把一相繞組的末端和另一相繞 組的首端連在一起，順次聯(lián)接成一組的首端連在一起，順次聯(lián)接成一 閉合回路，然后從首端閉合回路，然后從首端A A、B B、C C引出，引出， 便是三角形聯(lián)結(jié)，用字母便是三角形聯(lián)結(jié)，用字母D D或或d d表示。表示。 55 2

51、2、聯(lián)結(jié)組、聯(lián)結(jié)組 三相繞組可以采用不同方式聯(lián)結(jié)，使得三相變壓器一次、二次三相繞組可以采用不同方式聯(lián)結(jié)，使得三相變壓器一次、二次 繞組中的線電壓出現(xiàn)不同的相位差，因此按一次、二次線電壓的相繞組中的線電壓出現(xiàn)不同的相位差，因此按一次、二次線電壓的相 位差關(guān)系把變壓器繞組的聯(lián)結(jié)分成各種位差關(guān)系把變壓器繞組的聯(lián)結(jié)分成各種聯(lián)結(jié)組。聯(lián)結(jié)組。 對于三相繞組，無論采用什么聯(lián)結(jié)法，一次、二次線電壓的相對于三相繞組，無論采用什么聯(lián)結(jié)法，一次、二次線電壓的相 位差總是位差總是3030電角度的倍數(shù)。因此通常采用電角度的倍數(shù)。因此通常采用“時鐘表示法時鐘表示法”。用鐘。用鐘 面上的面上的1212個數(shù)字表示這種相位差。

52、個數(shù)字表示這種相位差。 時鐘表示法：把高、低壓繞組的兩個線電壓三角形的重心重合時鐘表示法：把高、低壓繞組的兩個線電壓三角形的重心重合 在一起，并把高壓側(cè)線電壓三角形的一條中性線作為時鐘的長針，在一起，并把高壓側(cè)線電壓三角形的一條中性線作為時鐘的長針， 指向指向“1212點點”，再把低壓側(cè)線電壓三角形中相對應(yīng)的中性線作為時，再把低壓側(cè)線電壓三角形中相對應(yīng)的中性線作為時 鐘的短針，它所指的鐘點就是該變壓器的聯(lián)結(jié)組的鐘的短針，它所指的鐘點就是該變壓器的聯(lián)結(jié)組的“標(biāo)號標(biāo)號”。 56 三相高、低壓繞組線電壓相量間的相位差，三相高、低壓繞組線電壓相量間的相位差，不僅取決于三相繞不僅取決于三相繞 組的聯(lián)結(jié)法

53、，而且還與繞組的繞向及繞組端子的標(biāo)志有關(guān)組的聯(lián)結(jié)法，而且還與繞組的繞向及繞組端子的標(biāo)志有關(guān)。 同名端：同名端：無論單相變壓器還是三相變壓器的高、低壓繞組，都無論單相變壓器還是三相變壓器的高、低壓繞組，都 繞在同一個鐵心柱上，它們被同一個主磁通交鏈。在同一瞬間，高繞在同一個鐵心柱上，它們被同一個主磁通交鏈。在同一瞬間，高 壓端繞組的某一端點電位為壓端繞組的某一端點電位為“正正”，低壓繞組必有一端點電位也相，低壓繞組必有一端點電位也相 對為對為“正正”，這兩個對應(yīng)端點稱為，這兩個對應(yīng)端點稱為“同名端同名端”。同。同“”表示。同表示。同 名端取決于繞組的繞制方向。名端取決于繞組的繞制方向。 高、低壓

54、繞組中電壓相位關(guān)系有兩種可能，一種是兩者同相位，高、低壓繞組中電壓相位關(guān)系有兩種可能，一種是兩者同相位， 另一種是兩者反相位（相位相差另一種是兩者反相位（相位相差180180電角度）。電角度）。 57 a)I/I-0聯(lián)結(jié)組聯(lián)結(jié)組 如以如以UAX、Uax表示高、低壓繞組的電壓相量，若這兩個繞組的表示高、低壓繞組的電壓相量，若這兩個繞組的 繞向都是左繞，而上端子均標(biāo)為首端，下端子均標(biāo)為末端，按電壓繞向都是左繞，而上端子均標(biāo)為首端，下端子均標(biāo)為末端，按電壓 正方向（正方向（AX，ax），這兩個電壓相量的相位差等于零。），這兩個電壓相量的相位差等于零。 如果兩個繞組的繞向相同，但端子的標(biāo)志相反，即高壓

55、繞組端如果兩個繞組的繞向相同，但端子的標(biāo)志相反，即高壓繞組端 子標(biāo)志不變，低壓繞組端子的標(biāo)志對換，上端標(biāo)為末端子標(biāo)志不變，低壓繞組端子的標(biāo)志對換，上端標(biāo)為末端x x，下端標(biāo)，下端標(biāo) 為首端為首端a a，按電壓正方向，這兩個電壓相位差就變?yōu)?，按電壓正方向，這兩個電壓相位差就變?yōu)?80180電角度。電角度。 b)I/I-6聯(lián)結(jié)組聯(lián)結(jié)組 58 決定三相變壓器聯(lián)結(jié)組標(biāo)號的步驟為：決定三相變壓器聯(lián)結(jié)組標(biāo)號的步驟為： 1 1）按規(guī)定的繞組端子標(biāo)志，連接成所規(guī)定的聯(lián)結(jié)組，畫出聯(lián)）按規(guī)定的繞組端子標(biāo)志，連接成所規(guī)定的聯(lián)結(jié)組，畫出聯(lián) 結(jié)圖。結(jié)圖。 2 2）標(biāo)明繞組的同名端和相電壓的方向。）標(biāo)明繞組的同名端和相電

56、壓的方向。 3 3）判斷同一相的相電壓相位，畫出高、低壓對稱邊三相電勢）判斷同一相的相電壓相位，畫出高、低壓對稱邊三相電勢 的相量圖，的相量圖，將相量將相量EAX與與Eax的頭的頭A和和a畫在一起畫在一起。 4 4）根據(jù)高、低壓線電勢的相位差確定聯(lián)結(jié)組的標(biāo)號。）根據(jù)高、低壓線電勢的相位差確定聯(lián)結(jié)組的標(biāo)號。 59 60 61 62 63 變壓器聯(lián)結(jié)組的種類很多，為了制造和并聯(lián)運行時的 方便，我國規(guī)定Y Y，yn0yn0；Y Y，d11d11；YNYN，d11d11；YNYN，y0y0和和Y Y， y0y0等五種作為三相雙繞組電力變壓器的標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組等五種作為三相雙繞組電力變壓器的標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組。其中

57、以前三種最為常用。 Y，Yn0聯(lián)結(jié)組的二次側(cè)可引出中性線，成為三相四線 制，用作配電變電器時可兼供動力和照明負(fù)載。 Y，d11聯(lián)結(jié)組用于二次側(cè)電壓超過400V的線路中，這 時二次側(cè)接成三角形，對運行有利。 YN，d11聯(lián)結(jié)組主要用于高壓輸電線路中，使電力系統(tǒng) 的高壓側(cè)有可能接地。 64 Y y0 聯(lián)結(jié)組聯(lián)結(jié)組 Yd11 聯(lián)結(jié)組聯(lián)結(jié)組 65 二、三相變壓器的磁路系統(tǒng)二、三相變壓器的磁路系統(tǒng) 鐵心的結(jié)構(gòu)形式鐵心的結(jié)構(gòu)形式 三相變壓器的磁路系統(tǒng)即三相變壓器的鐵心，可以分成各相磁三相變壓器的磁路系統(tǒng)即三相變壓器的鐵心，可以分成各相磁 路彼此獨立和互相聯(lián)系的兩類。常用的三相芯式變壓器的磁路是互路彼此獨立

58、和互相聯(lián)系的兩類。常用的三相芯式變壓器的磁路是互 相聯(lián)系的。相聯(lián)系的。 a)單相芯式鐵心的合并單相芯式鐵心的合并 b)鐵心的演變鐵心的演變 c)c)三相芯式鐵心三相芯式鐵心 66 三、三相變壓器的電路系統(tǒng)和磁路系統(tǒng)對電動勢波形影響三、三相變壓器的電路系統(tǒng)和磁路系統(tǒng)對電動勢波形影響 磁路中的磁通與勵磁電流的關(guān)系服從于鐵磁物質(zhì)的磁化曲線。磁路中的磁通與勵磁電流的關(guān)系服從于鐵磁物質(zhì)的磁化曲線。 磁路由鐵磁物質(zhì)構(gòu)成，若不考慮鐵耗，其勵磁電流即為磁化電流，磁路由鐵磁物質(zhì)構(gòu)成，若不考慮鐵耗，其勵磁電流即為磁化電流， 可用圖解法確定主磁通的對應(yīng)波形。可用圖解法確定主磁通的對應(yīng)波形。 不考慮鐵耗時勵不考慮鐵耗

59、時勵 磁電流波形確定磁電流波形確定 67 該磁化電流的波形為尖頂波，其中主要諧波含量是該磁化電流的波形為尖頂波，其中主要諧波含量是3 3次諧波，次諧波， 還有其他奇次高次諧波，表達(dá)式為：還有其他奇次高次諧波，表達(dá)式為： tItIi 3sin2sin2 21 當(dāng)磁化電流作正弦變化時，利當(dāng)磁化電流作正弦變化時，利 用圖解法確定的主磁通的波形為平用圖解法確定的主磁通的波形為平 頂波，其中主要諧波含量也是頂波，其中主要諧波含量也是3 3次次 諧波，同時也有奇次高次諧波。諧波，同時也有奇次高次諧波。 tt mm 3sinsin 31 勵磁電流中無三次勵磁電流中無三次 諧波的主磁通波形諧波的主磁通波形 雖

60、然變壓器的勵磁電流只有額定電雖然變壓器的勵磁電流只有額定電 流的流的1%1%3%3%，但勵磁電流的波形卻影響，但勵磁電流的波形卻影響 著感應(yīng)電動勢的波形，而這種影響還與著感應(yīng)電動勢的波形，而這種影響還與 三相繞組的聯(lián)結(jié)法有關(guān)。三相繞組的聯(lián)結(jié)法有關(guān)。 單相變壓器，當(dāng)外加電壓單相變壓器，當(dāng)外加電壓u1 1是正弦波時，電動勢是正弦波時，電動勢e1 1及產(chǎn)生及產(chǎn)生e1 1的的 主磁通也主磁通也應(yīng)是正弦波，但由于磁路飽和的關(guān)系，空載電流應(yīng)是正弦波，但由于磁路飽和的關(guān)系，空載電流i0 0將是尖將是尖 頂波，其中除基波外，還含有較強的頂波，其中除基波外，還含有較強的3 3次諧波和其它高次諧波。次諧波和其它高