第 2 章 變 壓 器

1、LFChun 制作 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 第第 2 章章 變變 壓壓 器器 2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理 2.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu) 2.3 變壓器的運行分析變壓器的運行分析 2.4 變壓器的參數(shù)測定變壓器的參數(shù)測定 2.5 變壓器的運行特性變壓器的運行特性 2.6 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組三相變壓器的聯(lián)結(jié)組 2.7 三相變壓器的并聯(lián)運行三相變壓器的并聯(lián)運行 2.8 自耦變壓器自耦變壓器 2.9 三繞組變壓器三繞組變壓器 2.10 儀用互感器儀用互感器 2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理 2.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu) 2.3 變壓器的運行分析變壓器的運行分

2、析 2.4 變壓器的參數(shù)測定變壓器的參數(shù)測定 2.5 變壓器的運行特性變壓器的運行特性 2.6 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組三相變壓器的聯(lián)結(jié)組 2.7 三相變壓器的并聯(lián)運行三相變壓器的并聯(lián)運行 2.8 自耦變壓器自耦變壓器 2.9 三繞組變壓器三繞組變壓器 2.10 儀用互感器儀用互感器 電機(jī)與拖動電機(jī)與拖動 返回主頁返回主頁 2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理 一、一、 單相變壓器單相變壓器 u2 u1 i1i2 1 2 一次一次 繞組繞組 二次二次 繞組繞組 施加：施加：u1i1 N1 i1 1 e 1 e1 e2 u2i2 N2 i2 2 e 2 L 1 L 2 ZL 第第 2 章章 變壓器

3、變壓器 e2 e 2 e1 e 1 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 1. 電壓變換電壓變換 一次側(cè)電路一次側(cè)電路 U1 = E1 + (R1 + jX1) I1 = E1 + Z1I1 R1 ：一次繞組一次繞組電阻。電阻。 X1 ：一次繞組一次繞組漏電抗。漏電抗。 Z1 ：一次繞組一次繞組漏阻抗。漏阻抗。 忽略忽略 Z1 ，則，則 U1E1 圖形符號表示的電路圖圖形符號表示的電路圖 ZL e1 e2 i1 + + u1 i2 u2 2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理 E1 =j4.44 N1f m 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 二次側(cè)電路二次側(cè)電路 E2 =j4.44 N2f m = E2Z2I2 U2

4、= E2(R2 + jX2) I2 U2 = ZLI2 U2E2 R2、X2、Z2 ：二次繞組的二次繞組的電阻、漏電抗、漏阻抗。電阻、漏電抗、漏阻抗。 忽略忽略 Z2 ，則，則 一、二次繞組的電動勢之比稱為一、二次繞組的電動勢之比稱為電壓比電壓比 U1 U2 k = E1 E2 = N1 N2 忽略忽略 Z1 和和 Z2 2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 2. 電流變換電流變換 i2 的大小由什么決定？的大小由什么決定？ i1 的大小由什么決定？的大小由什么決定？ I2 由由 |ZL | 決定；決定； I1 取決于取決于 I2 。 I1 隨隨 I2 變化的原因：變

5、化的原因： 能量守恒。能量守恒。 從電磁關(guān)系分析從電磁關(guān)系分析: U1N 4.44 N1f m = 常數(shù)常數(shù) N1i1 N2i2 N1i0 磁通勢平衡方程：磁通勢平衡方程： 2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理 F1m+ F2m= F0m 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 當(dāng)：當(dāng)：I2 = I2N ，I1 = I1N（滿載）（滿載） 在滿載或接近滿載時，在滿載或接近滿載時， I0 可忽略不計?？珊雎圆挥?。 N1I1 + N2I2 = N1I0 N1I1m + N2I2m = N1I0m 兩邊除以兩邊除以 得得 2 即即 2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 I1 = N2 N

6、1 I2 N1I1 + N2I2 = 0 I1 I2 N2 N1 = = 1 k = =大小關(guān)系：大小關(guān)系： 相位關(guān)系：相位關(guān)系： I1與與 I2 相位相反。相位相反。 I2 具有去磁性質(zhì)：具有去磁性質(zhì)： I2 削弱削弱m m 不變不變 I1 增加增加 以維持以維持m 不變。不變。 因此因此 I2I1 。 電流變換。電流變換。 e2 e 2 e1 e 1 u1 i1 ZL i2 1 2 u2 2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 3. 阻抗變換阻抗變換 |ZL|N1 N2 I1 + + U1 I2 U2 忽略忽略 Z1、Z2 、 I0 ，則，則 = U1 U2 I2

7、I1 = = k N1 N2 | Ze | = = U1 I1 = kU2 I2/ k U2 I2 = k2 | Ze | = = k2 | ZL | 變壓器的阻抗變換變壓器的阻抗變換 I1 k2|ZL| + + U1 2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理 等等 效效 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 【例例 2.1.1】 某半導(dǎo)體收音機(jī)的輸出需接一某半導(dǎo)體收音機(jī)的輸出需接一 只電阻為只電阻為 800 的揚聲器（喇叭），而目前市場的揚聲器（喇叭），而目前市場 上供應(yīng)的揚聲器電阻只有上供應(yīng)的揚聲器電阻只有 8 。問利用電壓比為。問利用電壓比為 多少的變壓器才能實現(xiàn)這一阻抗匹配？多少的變壓器才能實現(xiàn)這一阻

8、抗匹配？ 解：解： Re RL k = 800 8 = = 10 2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 二、三相變壓器二、三相變壓器 1. 三相變壓器的種類三相變壓器的種類 三相組式變壓器、三相心式變壓器。三相組式變壓器、三相心式變壓器。 （1）三相組式變壓器）三相組式變壓器 特點：特點：三相之間只有電的聯(lián)系，沒有磁的聯(lián)系。三相之間只有電的聯(lián)系，沒有磁的聯(lián)系。 U1 U2 u1 u2 V1 V2 v1 v2 W1 W2 w1 w2 2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 （2）三相心式變壓器）三相心式變壓器 特點：特點：三相之間既有電的聯(lián)系，又

9、有磁的聯(lián)系。三相之間既有電的聯(lián)系，又有磁的聯(lián)系。 U1 U2 u1 u2 V1 V2 v1 v2 W1 W2 w1 w2 2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 連接方式連接方式 高壓繞組高壓繞組 低壓繞組低壓繞組 星形聯(lián)結(jié)有中性線星形聯(lián)結(jié)有中性線 YN yn 星形聯(lián)結(jié)無中性線星形聯(lián)結(jié)無中性線 Y y 三角形聯(lián)結(jié)三角形聯(lián)結(jié) D d GB: Y,yn、Y,d、YN,d、Y,y、YN,y 2 三相繞組的聯(lián)結(jié)方式三相繞組的聯(lián)結(jié)方式 最常用的三種最常用的三種 2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 【例例 2.1.2】 某三相變壓器，某三相變壓器，Y,d

10、 聯(lián)結(jié)。向某對稱聯(lián)結(jié)。向某對稱 三相負(fù)載供電。已知一次繞組的線電壓三相負(fù)載供電。已知一次繞組的線電壓 U1L = 66 kV， 線電流線電流 I1L= 15.76 A；二次繞組的線電壓；二次繞組的線電壓 U2L = 10 kV， 線電流線電流 I2L= 104 A。負(fù)載的功率因數(shù)。負(fù)載的功率因數(shù) 2 = cos 2 = 0.8。 求該變壓器一次、二次繞組的相電壓和相電流以及變壓器求該變壓器一次、二次繞組的相電壓和相電流以及變壓器 輸出的視在功率、有功功率和無功功率。輸出的視在功率、有功功率和無功功率。 解：解：(1) 一次繞組的相電壓和相電流一次繞組的相電壓和相電流 U1P = U1L 3 =

11、 kV = 38.11 kV 66 1.732 I1P = I1L= 15.76 A (2) 二次繞組的相電壓和相電流二次繞組的相電壓和相電流 U1P = U1L= 10 kV 2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 I2P = I2L 3 = A = 60.05 A 104 1.732 (3) 輸出的視在功率、有功功率和無功功率輸出的視在功率、有功功率和無功功率 S2 = 3 U2L I2L = 1.73210104 kVA = 1 800 kVA P2 = 3 U2L I2L cos 2 = 1.732101040.8 kW = 1 441 kW Q2 = 3 U2

12、L I2L sin 2 = 1.732101040.6 kvar = 1 080.8 kvar 2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 2.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu) 一、主要部件一、主要部件 1. 鐵心鐵心 由硅鋼片疊成或非晶合金制成。由硅鋼片疊成或非晶合金制成。 1 2 3 4 1 4 3 2 奇奇 數(shù)數(shù) 層層 偶偶 數(shù)數(shù) 層層 2. 繞組繞組 用絕緣圓導(dǎo)線或扁導(dǎo)線繞成。用絕緣圓導(dǎo)線或扁導(dǎo)線繞成。 3. 其他其他 外殼、油箱、油、油枕、絕緣套管等。外殼、油箱、油、油枕、絕緣套管等。 第第 2 章章 變壓器變壓器 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 1. 按用途分類按用途

13、分類 電力變壓器、電爐變壓器、整流變壓器、儀用變壓器等。電力變壓器、電爐變壓器、整流變壓器、儀用變壓器等。 2. 按相數(shù)分類按相數(shù)分類 單相變壓器、多相變壓器。單相變壓器、多相變壓器。 3. 按每相繞組的個數(shù)分類按每相繞組的個數(shù)分類 雙繞組變壓器、三繞組變壓器、雙繞組變壓器、三繞組變壓器、 多繞組變壓器、自耦變壓器等。多繞組變壓器、自耦變壓器等。 4. 按冷卻方式分類按冷卻方式分類 干式、油浸式。干式、油浸式。 5. 按結(jié)構(gòu)形式分類：按結(jié)構(gòu)形式分類： 心式變壓器和殼式變壓器。心式變壓器和殼式變壓器。 二、主要種類二、主要種類 2.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu) 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 鐵鐵

14、 心心 柱柱 鐵鐵 心心 柱柱 鐵鐵 軛軛 鐵鐵 軛軛 11112222 心式變壓器心式變壓器 低壓繞組低壓繞組高壓繞組高壓繞組 2.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu) (b) 單相心式變壓器示意圖單相心式變壓器示意圖 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 鐵鐵 鐵鐵 鐵鐵 心心 軛軛 柱柱 軛軛 11 22 2.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu) 單相殼式變壓器單相殼式變壓器 更多的圖片更多的圖片 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 2.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu) 三相油浸式電力變壓器三相油浸式電力變壓器 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 2.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu) S9 型配電變壓器型配電變壓器（10

15、kV） 更多的圖片更多的圖片 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 2.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu) 大型油浸電力變壓器大型油浸電力變壓器 更多的圖片更多的圖片 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 2.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu) 大型油浸電力變壓器大型油浸電力變壓器 更多的圖片更多的圖片 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 2.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu) 干式變壓器干式變壓器 更多的圖片更多的圖片 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 三、額定值三、額定值 1. 額定電壓額定電壓 U1N / U2N 指空載電壓的額定值。指空載電壓的額定值。 即當(dāng)即當(dāng) U1 = U1N 時時, U20 = U2N 如銘牌上標(biāo)注 如銘牌上標(biāo)注:

16、 電壓電壓 10 000 / 230 V 三相變壓器是指線電壓。三相變壓器是指線電壓。 2. 額定電流額定電流 I1N / I2N 指滿載電流值，即長期工作所允許的最大電流。指滿載電流值，即長期工作所允許的最大電流。 三相變壓器是指線電流。三相變壓器是指線電流。 2.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu) 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 指視在功率的額定值。指視在功率的額定值。 單相變壓器：單相變壓器： SN = U2N I2N = U1N I1N 三相變壓器：三相變壓器： 3. 額定功率（額定容量）額定功率（額定容量） SN 4. 額定頻率額定頻率 fN 一般：一般： fN = 50Hz（工頻）（工頻）

17、 SN =3 U2N I2N =3 U1N I1N 2.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu) 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 【例例 2.2.1】 某三相變壓器，某三相變壓器，YN,d 聯(lián)結(jié)，容量聯(lián)結(jié)，容量 SN = 500 kVA ，額定電壓，額定電壓 U1N / U2N = 35/11 kV。求該變。求該變 壓器在額定狀態(tài)下運行時，高、低壓繞組的線電流和相壓器在額定狀態(tài)下運行時，高、低壓繞組的線電流和相 電流。電流。 解：解：(1) 高壓繞組的額定線電流高壓繞組的額定線電流 I1NL = I1N = SN 3 U1N 因高壓繞組為因高壓繞組為 Y 形聯(lián)結(jié)，額定相電流為形聯(lián)結(jié)，額定相電流為 I1NP

18、= I1NL = 8.25 A 2.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu) = A 8.25 A 500103 1.73235103 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 (2) 低壓繞組額定線電流低壓繞組額定線電流 I2NL = I2N = SN 3 U1N 因低壓繞組為形聯(lián)結(jié)，額定相電流為因低壓繞組為形聯(lián)結(jié)，額定相電流為 I2NP = I2NL 3 2.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu) = A 26.24 A 500103 1.73211103 = A 15.15 A 26.24 1.732 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 2.3 變壓器的運行分析變壓器的運行分析 一、等效電路一、等效電路 將匝數(shù)為將匝數(shù)為N2的

19、實際二次繞組用匝數(shù)為的實際二次繞組用匝數(shù)為N1的等的等 效二次繞組來代替。代替時保持磁通勢和功率不效二次繞組來代替。代替時保持磁通勢和功率不 變。變。 第第 2 章章 變壓器變壓器 二次繞組的折算公式：二次繞組的折算公式： 1. 折算后的二次繞組電流折算后的二次繞組電流 磁通勢不變：磁通勢不變： N1I2 = N2I2 I2 = N2 N1 I2= I2 k 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 2.3 變壓器的運行分析變壓器的運行分析 2. 折算后的二次繞組電壓和電動勢折算后的二次繞組電壓和電動勢 輸出視在功率不變：輸出視在功率不變： U2I2 = U2 I2 U2 = I2 I2 U2 = kU2 匝數(shù)相

20、同：匝數(shù)相同： E2= E1 = kE2 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 2.3 變壓器的運行分析變壓器的運行分析 3. 折算后的二次繞組漏阻抗和負(fù)載阻抗折算后的二次繞組漏阻抗和負(fù)載阻抗 有功功率不變有功功率不變 R2 I22 = R2 I22 R2 = R2 I22 I22 = k2 R2 無功功率不變無功功率不變 X2I22 = X2 I22 X2 = X2 I22 I22 = k2 X2 因而因而 Z2 = k2 Z2 ZL = k2 ZL 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 2.3 變壓器的運行分析變壓器的運行分析 折算實質(zhì)上是在功率和磁通勢保持不變的條件折算實質(zhì)上是在功率和磁通勢保持不變的條件 下，對繞組的

21、電壓、電流所進(jìn)行的一種線性變換。下，對繞組的電壓、電流所進(jìn)行的一種線性變換。 ZL U1 I1 R1 jX1 E1 E2 jX2 R2 I2 U2 提出漏阻抗后的變壓器提出漏阻抗后的變壓器 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 T 形等效電路形等效電路 ZL U1 I1 R1 jX1 E1 = E2 I0 U2 jX2 R2 I2 2.3 變壓器的運行分析變壓器的運行分析 R0 jX0 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 簡化等效電路簡化等效電路 該電路用于滿載該電路用于滿載 或接近滿載運行或接近滿載運行 時的分析、計算。時的分析、計算。 短路電阻：短路電阻： RS = R1 + R2 短路電抗：短路電抗： XS = X1

22、 + X2 短路阻抗：短路阻抗： ZS = RS + j XS I0 很小，很小，I1 I2 ZL U1 I1 I2 RS jXS U2 2.3 變壓器的運行分析變壓器的運行分析 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 【例例 2.3.1】 一臺單相變壓器，一臺單相變壓器，U1N /U2N = 380/190 V，Z1 = ( 0.4j0.8 ) ，Z2 = ( 0.15j0.3 ) ， Z0 = ( 600j1 200 ) ，ZL = ( 7.5j4.75 ) ，當(dāng)，當(dāng)一次繞一次繞 組加上額定電壓組加上額定電壓 380 V 時，試分別用時，試分別用T 形等效電路和簡形等效電路和簡 化等效電路求負(fù)載電流和電壓的

23、實際值?；刃щ娐非筘?fù)載電流和電壓的實際值。 解：解：(1) 用用T形等效電路形等效電路 k = U1N U2N = = 2 380 190 Z2 = k2Z2 = 22 (0.15j0.3) = (0.6j1.2) ZL = k2ZL = 22 (7.5j4.75) = (30j19) = 35.5 32.35 O 2.3 變壓器的運行分析變壓器的運行分析 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 電路總阻抗電路總阻抗 Z = Z1 Z0 (Z2 ZL) Z0 Z2 ZL = 36.6 34.88 O I1 = U1 Z = A 36.6 34.88 O 380 0 O = 10.38 34.88 O A E2

24、 = E1 = Z1I1U1 = ( 0.4j0.8 ) V 10.38 34.88 O 380 0 O = 371.91 180.68 O V I2 = E2 Z2ZL = 10.14 147.25 O A 2.3 變壓器的運行分析變壓器的運行分析 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 I2 = kI2 = 210.14 A = 20.28 A U2 = |ZL| I2 (2) 用簡化等效電路用簡化等效電路 ZS = Z1Z2 = (1.0j2.0) = 180.04 V= 7.524.752 20.28 V = 10.15 34.17 O A I1 =I2 = U1 ZSZL I2 = kI2 = 210

25、.15 A = 20.3 A U2 = |ZL| I2 = 180.22 V 2.3 變壓器的運行分析變壓器的運行分析 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 項目項目 折算前折算前 折算后折算后 一次一次 電壓方程電壓方程 二次二次 電壓方程電壓方程 電流關(guān)系電流關(guān)系 感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢 感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢 的關(guān)系的關(guān)系 輸出電壓輸出電壓 2. 基本方程式基本方程式 U1 =E1Z1I1 U1 =E1Z1I1 U2 = E2Z2I2 U2 = E2 Z2I2 N1I1N2I2 = N1I0 I1I2 = I0 E1 =Z0I0 E1 =Z0I0 E1= kE2E1 = E2 U2 = ZLI2 U2 =

26、ZLI2 2.3 變壓器的運行分析變壓器的運行分析 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 3. 相量圖相量圖 設(shè)：設(shè)： U2 = U2 0 U2 I2 電感性負(fù)載電感性負(fù)載 2 E1 = E2 R2I2 jX2I2 E1 I0 I2 I1 R1I1 jX1I1 1 U1 2.3 變壓器的運行分析變壓器的運行分析 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 電容性負(fù)載電容性負(fù)載 U2 I2 E1 = E2 R2I2 jX2I2 I0 I2 U1 2 E1 I1 R1I1 jX1I1 1 2.3 變壓器的運行分析變壓器的運行分析 電阻性負(fù)載電阻性負(fù)載 U2I2 E1 = E2 R2I2 jX2I2 I0 I2 U1 E1 R1I1 j

27、X1I1 1 I1 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 2.4 變壓器的參數(shù)測定變壓器的參數(shù)測定 一一、空載試驗、空載試驗 試驗在低壓側(cè)進(jìn)行試驗在低壓側(cè)進(jìn)行 低壓側(cè)低壓側(cè)高壓側(cè)高壓側(cè) U1 V AW V 測得數(shù)據(jù)：測得數(shù)據(jù)： U1、I0、P0、U2。 。 1. 鐵損耗鐵損耗 PFeP0 2. 勵磁阻抗模勵磁阻抗模 |Z0 | = U1 I0 第第 2 章章 變壓器變壓器 求得數(shù)值：求得數(shù)值： 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 3. 勵磁電阻勵磁電阻 R0 = P0 I02 4. 勵磁電抗勵磁電抗 X0=|Z0 |2R02 5. 電壓比電壓比 U2 U1 k = 若要將若要將|Z0 |、R0和和X0折算至高壓側(cè)，則折算至

28、高壓側(cè)，則 折算至高壓側(cè)的參數(shù)折算至高壓側(cè)的參數(shù)=k2 折算至低壓側(cè)的參數(shù)折算至低壓側(cè)的參數(shù) 2.4 變壓器的參數(shù)測定變壓器的參數(shù)測定 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 二、短路試驗二、短路試驗 試驗在高壓側(cè)進(jìn)行試驗在高壓側(cè)進(jìn)行 測得數(shù)據(jù)：測得數(shù)據(jù)： US 、 I1 、PS 。 U1 = (5%10%)U1N 高壓側(cè)高壓側(cè)低壓側(cè)低壓側(cè) U1 A V W 求得數(shù)值：求得數(shù)值： 1. 銅損耗銅損耗 PCu = PS 2. 短路阻抗模短路阻抗模 |ZS | = US I1 2.4 變壓器的參數(shù)測定變壓器的參數(shù)測定 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 3. 短路電阻短路電阻 RS = PS I12 4. 短路電抗短路電抗 XS

29、 =| ZS | 2RS2 5. 阻抗電壓阻抗電壓 US 銘牌上常用阻抗電壓的標(biāo)么值表示：銘牌上常用阻抗電壓的標(biāo)么值表示： 標(biāo)么值標(biāo)么值 = 實際值實際值 基值基值 電壓、電流與阻抗（電阻和電抗）的基值電壓、電流與阻抗（電阻和電抗）的基值: U1N 、 I1N 、 U2N 、 I2N 、 I1N U1N 、 I2N U2N 2.4 變壓器的參數(shù)測定變壓器的參數(shù)測定 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 阻抗電壓的標(biāo)么值：阻抗電壓的標(biāo)么值： US* = US U1N = |ZS | I1N U1N = |ZS | U1N / I1N = |ZS|* 中、小型電力變壓器：中、小型電力變壓器： |ZS|* = 0.

30、04 0.105 大型電力變壓器：大型電力變壓器： |ZS|* = 0.125 0.175 折算至折算至75時的時的RS值：值： 銅線：銅線： 鋁線：鋁線： 2.4 變壓器的參數(shù)測定變壓器的參數(shù)測定 RS75 = RS 234.5 + 75 234.5 + RS75 = RS 228 + 75 228 + 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 2.4 變壓器的參數(shù)測定變壓器的參數(shù)測定 繞阻電抗與溫度無關(guān)：繞阻電抗與溫度無關(guān)： XS75 = XS 75時的短路阻抗模：時的短路阻抗模： 22 S75S75S75 ZRX 若要將若要將|ZS |、RS和和XS折算至低壓側(cè)，則折算至低壓側(cè)，則 1 k2 折算至低壓側(cè)的

31、參數(shù)折算至低壓側(cè)的參數(shù)= = 折算至高壓側(cè)的參數(shù)折算至高壓側(cè)的參數(shù) 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 三相變壓器的空載實驗和短路試驗三相變壓器的空載實驗和短路試驗 N1N2 U1N V WA A A 三相變壓器的空載實驗三相變壓器的空載實驗 W N1N2 US V WA A A 三相變壓器的短路實驗三相變壓器的短路實驗 W I1N 2.4 變壓器的參數(shù)測定變壓器的參數(shù)測定 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 求折算至高壓側(cè)的求折算至高壓側(cè)的 |Z0|、R0、X0 和和 |ZS| 、RS、XS。 解：解： (1) 由空載試驗求得由空載試驗求得 【例例2.4.1】 一臺三相變壓器，一臺三相變壓器， SN = 750 kVA

32、， U1N / U2N = 10 000/231 V，I1N / I2N = 43.3 / 1 874 A。Y,d 聯(lián)結(jié)。聯(lián)結(jié)。 室溫為室溫為 20 ，繞組為銅線，試驗數(shù)據(jù)如下表：，繞組為銅線，試驗數(shù)據(jù)如下表： 試試 驗驗 線電壓線電壓/V 線電流線電流/A 功率功率/W 備備 注注 空載試驗空載試驗 231/10 000 103.8 3 800 電壓加在低壓側(cè)電壓加在低壓側(cè) 短路試驗短路試驗 440 43.3 10 900 電壓加在高壓側(cè)電壓加在高壓側(cè) | Z0 | = U1 I0 = = 3.85 231 103.8 /3 R0 = P0 / 3 I02 = = 0.35 3 800 /

33、3 (103.8 /3 )2 2.4 變壓器的參數(shù)測定變壓器的參數(shù)測定 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 = 3.83 U2 U1 k = 10 000 / 3 231 = 25 折算至高壓側(cè)折算至高壓側(cè) Z0 = 2523.85 = 2 406 R0 = 2520.35 = 219 X0 = 2523.83 = 2 394 (2) 由短路試驗求得由短路試驗求得 | ZS | = US IS RS = PS / 3 IS2 = = 1.94 10 900 / 3 43.32 2.4 變壓器的參數(shù)測定變壓器的參數(shù)測定 = = 5.87 440 / 3 43.3 2 2 000 XZR 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院

34、XS =| ZS | 2RS2 = 5.54 折算至折算至75 RS = 1.94 = 2.36 234.5 +75 234.5 +20 XS = 5.54 | ZS | = RS2XS2 = 6.02 2.4 變壓器的參數(shù)測定變壓器的參數(shù)測定 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 2.5 變壓器的運行特性變壓器的運行特性 運行特性：外特性、效率特性。運行特性：外特性、效率特性。 一、外特性一、外特性 當(dāng)當(dāng) U1、cos 2 為常數(shù)時為常數(shù)時 U2 = f ( I2) 外特性。外特性。 電壓調(diào)整率：電壓調(diào)整率： U2 I2 O U2N 2=1 2= 0.8(電感性電感性) 2= 0.8(電容性電容性) I2N

35、 U2 VR = U2NU2 U2N 100% 第第 2 章章 變壓器變壓器 1. 定義公式定義公式 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 2. 折算至一次側(cè)的公式折算至一次側(cè)的公式 VR = U1NU2 U1N 100% 3. 利用簡化等效電路計算的公式利用簡化等效電路計算的公式 ZL U1 I1I2 RS jXS U2 U2 I1= I2 2 RSI1 jXSI1 U1N VR = (RS cos 2 +XS sin 2 ) 100% I1N U1N 2.5 變壓器的運行特性變壓器的運行特性 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 二、效率特性二、效率特性 1. 功率功率 變壓器由電源輸入的有功功率變壓器由電源輸入的有功功

36、率 P1 = U1I1cos 1 變壓器輸出的有功功率變壓器輸出的有功功率 P2 = U2I2cos 2 2. 損耗損耗 (1)總損耗總損耗 P1P2 = PCuPFe (2) 銅損耗銅損耗 PCu = R1I12R2I22 = R1I12R2I22（用用 T 形等效電路形等效電路） 2.5 變壓器的運行特性變壓器的運行特性 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 I1 = I1N 時時 的短路損耗的短路損耗 PCu = RS I12 = RS I22 （用簡化等效電路用簡化等效電路） = 2 PS （用短路試驗用短路試驗） 式中式中: : 負(fù)載系數(shù)。負(fù)載系數(shù)。 由于由于: : PCu I 2 = I1 I1N

37、 可變損耗。可變損耗。 (3) 鐵損耗鐵損耗 PFe = Rm I02 （用用 T 形等效電路形等效電路） = P0（用空載試驗用空載試驗） 由于由于 PFe m、f 等，等， 當(dāng)當(dāng) U1、f 均不變時，均不變時， PFe 不變（與不變（與 I2 大小無關(guān)）大小無關(guān)） 不變損耗。不變損耗。 2.5 變壓器的運行特性變壓器的運行特性 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 3. 效率效率 P1 P2 = 100% 因因 VR 不大，則若忽略不大，則若忽略 VR ，則，則 U2 = U2N P2 = U2I2cos 2 = U2NI2cos 2 = U2NI2N cos 2 I2 I2N = SN cos 2 =

38、SN 2 SN 2 SN 2PFePCu 100% = SN 2 SN 2P0 2PS 100% = 2.5 變壓器的運行特性變壓器的運行特性 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 當(dāng)當(dāng) U1= U1N、cos 2 為常數(shù)時：為常數(shù)時： = f ( I2) 或或 = f () 4. 效率特性效率特性 求得求得 P0= 2 PS 即即 PCu= PFe 時，時， = max 效率特性。效率特性。 令令 d d = 0 小型電力變壓器小型電力變壓器: :N = 80% 90% 大型電力變壓器大型電力變壓器: :N = 98% 99% I2 O (0.40.6) I2N 2.5 變壓器的運行特性變壓器的運行特性 湖

39、南理工學(xué)院信息學(xué)院 【例例2.5.1】用用一臺例一臺例2.4.1中的三相變壓器向中的三相變壓器向20.8(電電 感性感性)的三相負(fù)載供電，求電壓調(diào)整率和滿載時的效率。的三相負(fù)載供電，求電壓調(diào)整率和滿載時的效率。 解解:(1)求電壓調(diào)整率求電壓調(diào)整率 由例由例2.4.1已求得已求得75時的時的RS2.36, Xs=5.54,額定相電額定相電 流流I1NP43.3A,額定相電壓額定相電壓 3 VR =(RS cos 2+ XS sin 2) 100% =(2.360.8+5.540.6) 100%=3.9% (2)求滿載頻率求滿載頻率 滿載時滿載時=1,故故 U1NP = = 5 780V 100

40、00 U1NP I1NP 5 780 43.3 2.5 變壓器的運行特性變壓器的運行特性 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 2.5 變壓器的運行特性變壓器的運行特性 SN 2 SN 2P0 2PS 100% = 1 750 103 0.8 1 750 103 0.8 3800 13 10 900 100% = =97.6% 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 2.6 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組三相變壓器的聯(lián)結(jié)組 一、聯(lián)結(jié)組的表示方式一、聯(lián)結(jié)組的表示方式 聯(lián)結(jié)組聯(lián)結(jié)組: 連接形式連接形式 + 聯(lián)結(jié)組號。聯(lián)結(jié)組號。 聯(lián)結(jié)組號聯(lián)結(jié)組號:有有011十二個數(shù)，以十二個數(shù)，以表示出高、表示出高、 低壓繞組線電動勢之間的相位差。低壓繞組線電

41、動勢之間的相位差。 1. 相電動勢的相位關(guān)系相電動勢的相位關(guān)系 U1 U2 u1 u2 相位關(guān)系相位關(guān)系: EU Eu EU Eu U1 U2 u1 u2 第第 2 章章 變壓器變壓器 EU Eu EU Eu 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 2. 線電動勢的相位關(guān)系線電動勢的相位關(guān)系 時鐘表示法：時鐘表示法：高壓繞組的線電動勢高壓繞組的線電動勢 (任取一個任取一個) 作分針，指向作分針，指向12點；低壓繞組對應(yīng)的線電動勢作時點；低壓繞組對應(yīng)的線電動勢作時 針，它們所確定的鐘點數(shù)即為聯(lián)結(jié)組號。針，它們所確定的鐘點數(shù)即為聯(lián)結(jié)組號。 2.6 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組三相變壓器的聯(lián)結(jié)組 高、低壓繞組對應(yīng)的線電動勢因連

42、接方式不同高、低壓繞組對應(yīng)的線電動勢因連接方式不同 會出現(xiàn)會出現(xiàn)3030整數(shù)倍的相位差。整數(shù)倍的相位差。 例如例如:Y,y0:Y,y0連接形式為連接形式為Y,yY,y。聯(lián)結(jié)組號為。聯(lián)結(jié)組號為0 0。 鐘表指在鐘表指在0 0點點, ,高、低壓繞組對應(yīng)的線電動勢的相位高、低壓繞組對應(yīng)的線電動勢的相位 差為差為0 0。 Y,d11- Y,d11-連接形式為連接形式為Y,dY,d。聯(lián)結(jié)組號為。聯(lián)結(jié)組號為1111。鐘表。鐘表 指在指在1111點點, ,高、低壓繞組對應(yīng)的線電動勢的相位差高、低壓繞組對應(yīng)的線電動勢的相位差 為為11113030330330。 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 二、標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組二、標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)

43、組 Y，yn0、Y，d11、YN，d11、Y，y0、YN，y0。 三、聯(lián)結(jié)組的判斷方法三、聯(lián)結(jié)組的判斷方法 例例2.6.1 EW EU EV U1 V1 W1 EUV u1 v1 w1 Eu Ev Ew Euv Y,yn6 2.6 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組三相變壓器的聯(lián)結(jié)組 EU EV EW U1 V1 W1 U2 V2 W2 u1 v1 w1 n u2 v2 w2 Eu Ev Ew 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 2.6 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組三相變壓器的聯(lián)結(jié)組 例例2.6.2 EUV EU EW EV U1(W2) V1(U2) W1(V2) Ev Eu Ew v1(w2) w1(u2) u1(v2) w2

44、u2 v2 Euv D,d2 EU EV EW Ew Eu Ev U1 V1 W1 U2 V2 W2 w1 u1 v1 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 2.7 三相變壓器的并聯(lián)運行三相變壓器的并聯(lián)運行 負(fù)荷容量很大，一臺變壓器不能滿足要求。負(fù)荷容量很大，一臺變壓器不能滿足要求。 負(fù)荷變化較大，用多臺變壓器并聯(lián)運行可以隨負(fù)荷變化較大，用多臺變壓器并聯(lián)運行可以隨 時調(diào)節(jié)投入變壓器的臺數(shù)。時調(diào)節(jié)投入變壓器的臺數(shù)。 可以減少變壓器的儲備容量。可以減少變壓器的儲備容量。 u1 u2 T1 T2 第第 2 章章 變壓器變壓器 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 1. 空載時各臺變壓器的空載時各臺變壓器的 I2 = 0，即各臺變壓

45、器之，即各臺變壓器之 間無環(huán)流。間無環(huán)流。 2. 負(fù)載運行時，各臺變壓器分擔(dān)的負(fù)載與它們負(fù)載運行時，各臺變壓器分擔(dān)的負(fù)載與它們 的容量成正比。的容量成正比。 3. 各臺變壓器同一相上輸出的電流同相位，各臺變壓器同一相上輸出的電流同相位， 使得總輸出電流：使得總輸出電流： I2 = Ii 。 二、理想并聯(lián)運行的條件二、理想并聯(lián)運行的條件 1. 電壓比相等，以保證二次空載電壓相等。電壓比相等，以保證二次空載電壓相等。 規(guī)定：規(guī)定：電壓比之差電壓比之差5%(平均電壓比平均電壓比) 2. 聯(lián)結(jié)組相同，以保證二次空載電壓相位相同。聯(lián)結(jié)組相同，以保證二次空載電壓相位相同。 一、并聯(lián)運行的理想狀態(tài)一、并聯(lián)運

46、行的理想狀態(tài) 2.7 三相變壓器的并聯(lián)運行三相變壓器的并聯(lián)運行 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 3. 短路阻抗標(biāo)么值相等。短路阻抗標(biāo)么值相等。 ZS IL= ZS IL IL IL = ZS ZS (1) 各臺變壓器承擔(dān)的負(fù)載各臺變壓器承擔(dān)的負(fù)載 與其短路阻抗模成反比。與其短路阻抗模成反比。 IL IL = |ZS | |ZS | U2IL U2IL = S S IL IL = |ZS | |ZS | IN IN IN IN UN UN I L IL = |ZS | |ZS | * * * * = S S * * 兩臺并聯(lián)運行的等效電路兩臺并聯(lián)運行的等效電路 U2 U1 ZS ZS IL ZL IL I

47、L 2.7 三相變壓器的并聯(lián)運行三相變壓器的并聯(lián)運行 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 希望希望 IL IL = IN IN 負(fù)載與容量成正比負(fù)載與容量成正比 即即I L = IL * |ZS | = |ZS| * * (2)當(dāng)當(dāng) ZS 模的標(biāo)么值（或模的標(biāo)么值（或 US 的標(biāo)么值）相等時，的標(biāo)么值）相等時， 各臺變壓器承擔(dān)的負(fù)載與其容量成正比。各臺變壓器承擔(dān)的負(fù)載與其容量成正比。 (3)當(dāng)各臺變壓器的當(dāng)各臺變壓器的 ZS 的阻抗角相等時，的阻抗角相等時， 各臺變壓器的輸出電流同相位。各臺變壓器的輸出電流同相位。 即當(dāng)即當(dāng) S = S 有有 IL = IL IL S = S S 如果：如果： S S 20

48、，則可以不考慮相位。，則可以不考慮相位。 2.7 三相變壓器的并聯(lián)運行三相變壓器的并聯(lián)運行 IL IN = IL IN 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 【例例 2.7.1 】 兩臺電壓比和聯(lián)結(jié)組相同的變壓器兩臺電壓比和聯(lián)結(jié)組相同的變壓器 并聯(lián)運行。已知并聯(lián)運行。已知 SN = 100 kVA ， ，SN = 100 kVA， ， 試求當(dāng)總負(fù)載為試求當(dāng)總負(fù)載為 200 kVA 時，兩臺變壓器各自分擔(dān)的負(fù)載是多少？時，兩臺變壓器各自分擔(dān)的負(fù)載是多少？為了不使為了不使兩臺兩臺 變壓器變壓器過載，最大負(fù)載應(yīng)是多少？過載，最大負(fù)載應(yīng)是多少？ |US | = 0.04， ， *|US | = 0.045， ， *

49、解：解：(1) * |US | |US | * = S S * * = 0.045 0.04 S /SN S /SN = S S = SL = 200 kVA S = 106 kVA， ， S = 94 kVA (2) 應(yīng)當(dāng)使應(yīng)當(dāng)使S = 100 kVA 則則S = 0.04 0.045 S = 89 kVA SLmax = S + S = 189 kVA 2.7 三相變壓器的并聯(lián)運行三相變壓器的并聯(lián)運行 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 2.8 自耦變壓器自耦變壓器 1. 自耦變壓器的基本結(jié)構(gòu)自耦變壓器的基本結(jié)構(gòu) 只有一個繞組。只有一個繞組。 手手 柄柄 接接 線線 柱柱 第第 2 章章 變壓器變壓器

50、更多的圖片更多的圖片 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 2. 自耦變壓器的工作原理自耦變壓器的工作原理 (1) 電壓關(guān)系電壓關(guān)系 忽略漏阻抗，則忽略漏阻抗，則= U1 U2 E1 E2 = N1 N2 = k 2.8 自耦變壓器自耦變壓器 I 降壓自耦變壓器降壓自耦變壓器 N1 N2 + + U1 I1 E1 E2 U2 I2 I + + U2 I1 E1 E2 U1 I2 升壓自耦變壓器升壓自耦變壓器 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 (2) 電流關(guān)系電流關(guān)系 N1I1N2I2 = N1I0 N1I1N2I2 = 0 I1 = I2 N2 N1 I1 I2 N2 N1 = I1與與 I2 相位相反。相位相反。 1 k = I = I1I2 2.8 自耦變壓器自耦變壓器 公共繞組的電流公共繞組的電流 忽略忽略 I0，則，則 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 在降壓變壓器中，在降壓變壓器中， I1 I2 (3) 功率關(guān)系功率關(guān)系 變壓器容量變壓器容量 SN = U2NI2N = U1NI1N S2 = U2I2 在降壓變壓器中在降壓變壓器中 = U2 (II1 ) = U2IU2I1 = SiSt 2.8 自耦變壓器自耦變壓器 I = I1 I2 湖南理工學(xué)院信息學(xué)院 在升壓變壓器中在升壓變壓器中 S1 = U1I1= U1 (II2 ) = U1IU1I2 = SiSt 降壓