電機(jī)與拖動(dòng)第2章變壓器4-10

1、whh 制作 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(yùn)行分析變壓器的運(yùn)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(yùn)行特性變壓器的運(yùn)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(yùn)行三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)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(yùn)行分析變壓器的運(yùn)行分析 2.4 變壓器的參數(shù)測定

2、變壓器的參數(shù)測定 2.5 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)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(yùn)行三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)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(dòng)電機(jī)與拖動(dòng) 2.4 變壓器的參數(shù)測定變壓器的參數(shù)測定 一、空載試驗(yàn)一、空載試驗(yàn) 為了便于測試和安全，為了便于測試和安全， 空載空載 試驗(yàn)在低壓側(cè)試驗(yàn)在低壓側(cè)進(jìn)行進(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。 。 第第 2 章章 變壓器變壓器 求得數(shù)值：求得數(shù)值： 變比變比k，鐵損耗，鐵

3、損耗PFe， 勵(lì)磁阻抗勵(lì)磁阻抗Z0等等 Z1,Z2,Z0 低壓側(cè)低壓側(cè)高壓側(cè)高壓側(cè) U1 V AW V 1. 鐵損耗鐵損耗 PFeP0 2. 勵(lì)磁阻抗模勵(lì)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： 01 II 1 U 2 U 0 I 0 I 2 R1jX1R2jX2 R0 jX0 U1不變，鐵耗不變，鐵耗 為什么不變？為什么不變？ 3. 勵(lì)磁電阻勵(lì)磁電阻 R0 = P0 I02 4. 勵(lì)磁電抗勵(lì)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)，則折算至高壓側(cè)，則 折算至高壓側(cè)

4、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 二、短路試驗(yàn)二、短路試驗(yàn) 試驗(yàn)在高壓側(cè)進(jìn)行試驗(yàn)在高壓側(cè)進(jìn)行 測得數(shù)據(jù)：測得數(shù)據(jù)： US 、 I1N 、PS 。 Us = (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： 銅損銅損耗耗PCu，短路阻抗，短路阻抗 2.4 變壓器的參數(shù)測定變壓器的參數(shù)測定 I1N 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

5、器的參數(shù)測定 I1NI0可用簡化的等效電路來分析?？捎煤喕牡刃щ娐穪矸治?。 N1k II k U 0U 2 R1jX1 R2jX2 3. 短路電阻短路電阻 RS = PS I12 4. 短路電抗短路電抗 XS =| ZS | 2RS2 2.4 變壓器的參數(shù)測定變壓器的參數(shù)測定 折算至折算至75時(shí)的時(shí)的RS值：值： 銅線：銅線： 鋁線：鋁線： RS75 = RS 234.5 + 75 234.5 + RS75 = RS 228 + 75 228 + R0需要需要 溫度換溫度換 算嗎？算嗎？ 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

6、75時(shí)的短路阻抗模：時(shí)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) 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(shí)際值實(shí)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 US* = US U1N |ZS|* = |ZS | U1N / I

7、1N = |ZS | I1N U1N = US U1N = US* 中、小型電力變壓器：中、小型電力變壓器： |ZS|* = 0.04 0.105 大型電力變壓器：大型電力變壓器： |ZS|* = 0.125 0.175 應(yīng)用標(biāo)幺值的優(yōu)缺點(diǎn)應(yīng)用標(biāo)幺值的優(yōu)缺點(diǎn) (1)(1)額定值的標(biāo)幺值等于額定值的標(biāo)幺值等于1 1。采用標(biāo)幺值時(shí)，不論變。采用標(biāo)幺值時(shí)，不論變 壓器的容量大小，變壓器的參數(shù)和性能指標(biāo)總在壓器的容量大小，變壓器的參數(shù)和性能指標(biāo)總在 一定的范圍內(nèi)，便于分析和比較。一定的范圍內(nèi)，便于分析和比較。 如電力變壓器的短路阻抗標(biāo)幺值如電力變壓器的短路阻抗標(biāo)幺值 z zs s* *=0.030.1

8、0=0.030.10，如果求出的短路阻抗標(biāo)幺值，如果求出的短路阻抗標(biāo)幺值 不在此范圍內(nèi)，就應(yīng)核查一下是否存在計(jì)算或不在此范圍內(nèi)，就應(yīng)核查一下是否存在計(jì)算或 設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。 1 1、應(yīng)用標(biāo)幺值的優(yōu)點(diǎn)、應(yīng)用標(biāo)幺值的優(yōu)點(diǎn) (2)(2)采用標(biāo)幺值時(shí)，原、副邊各物理量不需進(jìn)行折算采用標(biāo)幺值時(shí)，原、副邊各物理量不需進(jìn)行折算 ，便于計(jì)算。，便于計(jì)算。 如副邊電壓向原邊折算，采用標(biāo)幺值如副邊電壓向原邊折算，采用標(biāo)幺值: : * 2 2 2 2 2 1 2 * 2 U U U kU kU U U U NNN 注意基值選擇，應(yīng)選一次側(cè)基值注意基值選擇，應(yīng)選一次側(cè)基值 (3)(3)采用標(biāo)幺值能直觀地表示變壓器

9、的運(yùn)行情況。采用標(biāo)幺值能直觀地表示變壓器的運(yùn)行情況。 如已知一臺運(yùn)行著的變壓器端電壓和電流為如已知一臺運(yùn)行著的變壓器端電壓和電流為35kV35kV 、20A20A，從這些實(shí)際數(shù)據(jù)上判斷不出什么問題，從這些實(shí)際數(shù)據(jù)上判斷不出什么問題 但如果已知它的標(biāo)幺值為但如果已知它的標(biāo)幺值為U Us s* *=1.0=1.0、I Is s* *=0.6=0.6，說明，說明 這臺變壓器欠載運(yùn)行。這臺變壓器欠載運(yùn)行。 (4)(4)同單位的兩個(gè)物理量之間的比較更為直觀。同單位的兩個(gè)物理量之間的比較更為直觀。 已知一臺運(yùn)行著的變壓器已知一臺運(yùn)行著的變壓器額定電流為額定電流為95A95A，負(fù)載電負(fù)載電 流流50A50A

10、；另一臺的；另一臺的額定電流額定電流18A18A，負(fù)載電流為負(fù)載電流為15A15A， 問：哪一臺帶的負(fù)載大？問：哪一臺帶的負(fù)載大？ （5 5）相電壓和線電壓標(biāo)幺值恒相等，相電流和線電）相電壓和線電壓標(biāo)幺值恒相等，相電流和線電 流標(biāo)幺值恒相等；流標(biāo)幺值恒相等； * 0 * 0 1 I Z 2* 0 * 0 * 0 I P R * ss UZ * ss PR NN Pcos * NN Qsin * * 1 1 1 1 1 * 11p1 3 3 3 p pN p N U U U U U UUU一次側(cè)有 2、缺點(diǎn)、缺點(diǎn) 標(biāo)么值沒有單位，物理意義不明確。標(biāo)么值沒有單位，物理意義不明確。 （6 6）某些意

11、義不同的物理量標(biāo)么值相等）某些意義不同的物理量標(biāo)么值相等 * 2 * 1 II 負(fù)載系數(shù)負(fù)載系數(shù) 三相變壓器的空載實(shí)驗(yàn)和短路試驗(yàn)三相變壓器的空載實(shí)驗(yàn)和短路試驗(yàn) N1N2 U1N V WA A A 三相變壓器的空載實(shí)驗(yàn)三相變壓器的空載實(shí)驗(yàn) W N1N2 US V WA A A 三相變壓器的短路實(shí)驗(yàn)三相變壓器的短路實(shí)驗(yàn) W I1N 三相變壓器測得的是線值、三相功率三相變壓器測得的是線值、三相功率 應(yīng)換算成相值和單相功率應(yīng)換算成相值和單相功率 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(yàn)求得由空載試驗(yàn)求得 【例例2.4.1】 一

12、臺三相變壓器，一臺三相變壓器， SN = 750 kVA， 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(yàn)數(shù)據(jù)如下表：，繞組為銅線，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表： 試試 驗(yàn)驗(yàn) 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(yàn)空載試驗(yàn) 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(yàn)短路試驗(yàn) 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 =

13、P0 / 3 I02 = = 0.35 3 800 / 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 三相功率三相功率 = 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(yàn)求得由短路試驗(yàn)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

14、.3 2 2 000 XZR 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 2.5 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性 運(yùn)行特性：外特性、效率特性。運(yùn)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(shí)為常數(shù)時(shí) U2 = f ( I2) 外特性。外特性。 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 U2 第第 2

15、章章 變壓器變壓器 電壓調(diào)整率（電壓變化率）：電壓調(diào)整率（電壓變化率）： 1. 定義公式定義公式 電壓變化率電壓變化率的定義：的定義： 在額定電源電壓和一定負(fù)載功率因數(shù)的條件下，由空載到額定在額定電源電壓和一定負(fù)載功率因數(shù)的條件下，由空載到額定 負(fù)載時(shí)二次側(cè)端電壓變化的百分比，即：負(fù)載時(shí)二次側(cè)端電壓變化的百分比，即： %100%100 2 22 2 220 N N N R U UU U UU V 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% 用副邊量表示用副邊量表示 用原邊量表示用原邊量表示 k 3. 利用簡化等效電路計(jì)算的公式利用簡化等效電路計(jì)算的公式

16、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(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性 )( 121ssN jXRIUU 2121 21 sincos SSN XIRIPQUU P Q o VR = U1NU2 U1N 100% I1 VR = (RS cos 2 +XS sin 2 ) 100% I1 U1N 用標(biāo)幺值表示的計(jì)算公式用標(biāo)幺值表示的計(jì)算公式 VR = (RS cos 2 +XS sin 2 ) 100% I1 U1N 用標(biāo)幺值表示的計(jì)算公式用標(biāo)幺值表

17、示的計(jì)算公式 %100)sincos( %100) sincos ( 2 * 2 * 1 2121 1 1 SS N SNSN N R XR U XIRI I I V 其中，其中， 為負(fù)載系數(shù)。為負(fù)載系數(shù)。 * 2 * 1 2 2 1 1 II I I I I NN 討論：討論： u對于純阻性負(fù)載，對于純阻性負(fù)載， ， ，故，故 V VR R 較小；較小； u對于感性負(fù)載，對于感性負(fù)載， ， ，故，故V VR R00，即隨著負(fù)載，即隨著負(fù)載 電流的增加，二次側(cè)的電壓下降較大；電流的增加，二次側(cè)的電壓下降較大； u對于容性負(fù)載，對于容性負(fù)載， ， ，若，若 ， 則則VR0 ，說明隨著負(fù)載電流，說

18、明隨著負(fù)載電流 的增加，二次側(cè)的電壓有可的增加，二次側(cè)的電壓有可 能升高。能升高。 1cos 2 0sin 2 0cos 2 0sin 2 0cos 2 0sin 2 22 sincos SS XR 2 I 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 U2 VR = (RS cos 2 +XS sin 2 ) 100% I1 U1N 變壓器外特性的引申內(nèi)容變壓器外特性的引申內(nèi)容 變壓器運(yùn)行，二次側(cè)電壓隨負(fù)載變化而變化，如變壓器運(yùn)行，二次側(cè)電壓隨負(fù)載變化而變化，如 果電壓變化范圍太大，則給用戶帶來很大的影響果電壓變化范圍太大，則給用戶帶來很

19、大的影響 。為了保證。為了保證二次側(cè)電壓在一定范圍內(nèi)變化二次側(cè)電壓在一定范圍內(nèi)變化，必須，必須 進(jìn)行進(jìn)行電壓調(diào)整。電壓調(diào)整。 通常在變壓器的高壓繞組上設(shè)有抽頭通常在變壓器的高壓繞組上設(shè)有抽頭( (分接頭分接頭) )， 用以調(diào)節(jié)高壓繞組的匝數(shù)用以調(diào)節(jié)高壓繞組的匝數(shù)( (調(diào)節(jié)變化調(diào)節(jié)變化) )，調(diào)節(jié)二次，調(diào)節(jié)二次 側(cè)電壓。側(cè)電壓。 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)

20、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(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性 I1 = I1N 時(shí)時(shí) 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(yàn)用短路試驗(yàn)） 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 可變損耗。可變損耗。 (3) 鐵損耗鐵損耗 PFe = R0 I02 （用用 T 形等效電路形等效電路） = P0（用空載試驗(yàn)用空載試驗(yàn)） 由于由于 PFe m、f 等，等， 當(dāng)當(dāng) U1、f 均不變

21、時(shí)，均不變時(shí)， 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(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性 SSNSN N Scu PRIRI I I RIP 22 1 22 1 2 1 1 2 1 )( 3. 效率效率 P1 P2 = 100% 2.5 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性 ? 2PS CuFe PPP P 2 2 P0 = SN cos 2 = SN 2 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 2 SN 2P0

22、2PS 100% = 當(dāng)當(dāng) U1= U1N、cos 2 為常數(shù)時(shí)：為常數(shù)時(shí)： = 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(shí)，時(shí)， = 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(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性 ?；?S p p0 【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)

23、整率和滿載時(shí)的效率。的三相負(fù)載供電，求電壓調(diào)整率和滿載時(shí)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(shí)的時(shí)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)求滿載效率求滿載效率 滿載時(shí)滿載時(shí)=1,故故 U1NP = = 5 780V 10000 U1NP I1NP 5 780 43.3 2.5 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性 2.5 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性 SN 2 SN

24、 2P0 2PS 100% = 1 750 103 0.8 1 750 103 0.8 3800 13 10 900 100% = =97.6% 表征相位關(guān)系的標(biāo)志表征相位關(guān)系的標(biāo)志 2.6 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組三相變壓器的聯(lián)結(jié)組 第第 2 章章 變壓器變壓器 三相變壓器高、低壓繞組三相變壓器高、低壓繞組對應(yīng)的對應(yīng)的之間的相之間的相 位差，通常用位差，通常用時(shí)鐘法時(shí)鐘法來表示來表示 什么是變壓器的聯(lián)結(jié)組：什么是變壓器的聯(lián)結(jié)組： 繞組的繞組的繞制方向繞制方向 繞組繞組首末端的標(biāo)注方法首末端的標(biāo)注方法 三相繞組的三相繞組的連接方法連接方法 聯(lián)結(jié)組與什么有關(guān)：聯(lián)結(jié)組與什么有關(guān)：聯(lián)結(jié)組的表示方式：聯(lián)結(jié)組

25、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(gè)數(shù)，十二個(gè)數(shù)， U1 U2 u1 u2 U1與與u1是是 同極性端同極性端 ( (同名端同名端) ) U1與與u2是是 異極性端異極性端 ( (異名端異名端) ) (a) 繞向相同繞向相同 U1 U2 u1 u2 U1與與u2 是是 同極性端同極性端 ( (同名端同名端) ) U1與與u1 是是 異極性端異極性端 ( (異名端異名端) ) (b) 繞向相反繞向相反 一、單相繞組的極性一、單相繞組的極性 同名端決于繞組的繞制方向，與首末端的標(biāo)注無關(guān)同名端決于繞組的繞制方向，與首末端的標(biāo)注無

26、關(guān) 同名端：同名端： 原、副邊中，某一瞬間，同為高電位（或同為低電位）的出線原、副邊中，某一瞬間，同為高電位（或同為低電位）的出線 端。端。 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 時(shí)鐘表示法：時(shí)鐘表示法：EU看作長針，看作長針，固定指向固定指向12 的位置的位置，Eu看作短針看作短針 。 電動(dòng)勢的正方向：從末端指向首端電動(dòng)勢的正方向：從末端指向首端 I/I-0I/I-6 1、 三相變壓器繞組的聯(lián)結(jié)方式三相變壓器繞組的聯(lián)結(jié)方式 繞組標(biāo)注方法繞組標(biāo)注方法 繞組名稱繞組名稱 單相變壓器單相變壓

27、器 三相變壓器三相變壓器 中性中性 點(diǎn)點(diǎn) 首端首端 末端末端首端首端 末端末端 高壓繞組高壓繞組AXA、B、CX、Y、ZN 低壓繞組低壓繞組axa、b、c x、y、zn 二、三相變壓器繞組的聯(lián)結(jié)二、三相變壓器繞組的聯(lián)結(jié) 繞組名稱繞組名稱 單相變壓器單相變壓器三相變壓器三相變壓器 中性點(diǎn)中性點(diǎn) 首端首端末端末端首端首端末端末端 高壓繞組高壓繞組U U1 1U U2 2U U1 1、V V1 1、W W1 1U U2 2、V V2 2、W W2 2N N 低壓繞組低壓繞組u u1 1u u2 2u u1 1、v v1 1、w w1 1u u2 2、v v2 2、w w2 2n n 或者有的記法或者

28、有的記法 ACB XZY C E B E A E AB E CA E BC E A E B E C E X Z Y A B C AB E BC E CA E o C o B o A 240EE 120EE 0EE 相 電 勢 線 電 勢 ACCA CBBC BAAB EEE EEE EEE 兩種三相繞組接線：兩種三相繞組接線： 把三相繞組的三個(gè)末端連在一起，而把它們的首端引出把三相繞組的三個(gè)末端連在一起，而把它們的首端引出 三個(gè)末端連接在一起形成中性點(diǎn)，如果將中性點(diǎn)引出，就形成了三相四線制了，三個(gè)末端連接在一起形成中性點(diǎn)，如果將中性點(diǎn)引出，就形成了三相四線制了， 表示為表示為YN或或yn。 1

29、、星形聯(lián)結(jié)、星形聯(lián)結(jié) 電動(dòng)勢的正方向：從首端指向末端電動(dòng)勢的正方向：從首端指向末端 三角型（三角型（）接法：第一種接法接法：第一種接法 AB E CA E BC E A E B E C E A, Y B, Z C, X ACB C E B E A E XZY BAB EE 線 電 勢 ACA CBC BAB EE EE EE 三相相序?yàn)锳-B-C-A時(shí)，A，B，C三個(gè)點(diǎn)是順 時(shí)針方向依次排列，ABC是等邊三角形。 三角型（三角型（）接法：第二種接法接法：第二種接法 AB E CA E BC E ACB C E B E A E XZY 線 電 勢 CCA BBC AAB EE EE EE CCA

30、 EE A, Z B, X C, Y AAB EE BBC EE 三相變壓器高、低繞組都可以用三相變壓器高、低繞組都可以用Y Y或或連接，用連接，用Y Y連連 接時(shí)，中點(diǎn)可引出線，也可不引出線。接時(shí)，中點(diǎn)可引出線，也可不引出線。 時(shí)鐘表示法：時(shí)鐘表示法： 把把原邊原邊繞組的繞組的線電動(dòng)勢線電動(dòng)勢相量作為時(shí)鐘的相量作為時(shí)鐘的長針長針，且，且 固定指向固定指向12的位置，的位置， 對應(yīng)對應(yīng)的的副邊副邊繞組的線電動(dòng)勢相量作為時(shí)鐘的繞組的線電動(dòng)勢相量作為時(shí)鐘的短針短針， 其所指的鐘點(diǎn)數(shù)就是變壓器聯(lián)結(jié)組的標(biāo)號。其所指的鐘點(diǎn)數(shù)就是變壓器聯(lián)結(jié)組的標(biāo)號。 2、 三相變壓器繞組的聯(lián)結(jié)組三相變壓器繞組的聯(lián)結(jié)組 原

31、、副繞組原、副繞組對應(yīng)對應(yīng) 的的之間之間 的相位關(guān)系的相位關(guān)系 1）.Yy連接 A CB XZY C E B E A E AB E c E b E a E ab E a b c B E C E A a B C AB E a E x z y b E c E ab E c b X Y Z A E 時(shí)鐘表示 法，EAB為長 針始終指向 12點(diǎn)，Eab為 短針，用它 指向的時(shí)鐘 數(shù)表示組別 數(shù)。 連接組別：Y,y0 2. Yd連接 A C B XZY C E B E A E AB E x zy a ab E cb c E b E a E B B E C E A C AB E X Y Z A E a E

32、 a, y c, x b, z ab E 連接組別為：Y,d11 2. Yd連接 A C B XZY C E B E A E AB E B E C E AB E B A C X Y Z A E aab EE a, z c, y b, x 連接組別為：Y,d1 xzy a ab E cb c E b E a E 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 v

33、2 w2 Eu Ev Ew 電動(dòng)勢的正方向：從末端指向首端電動(dòng)勢的正方向：從末端指向首端 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) Ew Ev Eu v1(w2) w1(u2) u1(v2) w2 u2 v2 Euv D,d2 EU EV EW Ew Eu Ev U1 V1 W1 U2 V2 W2 w1 u1 v1 聯(lián)接組的幾點(diǎn)認(rèn)識：聯(lián)接組的幾點(diǎn)認(rèn)識： （1 1）當(dāng)變壓器的繞組標(biāo)志（同名端或首末端）改）當(dāng)變壓器的繞組標(biāo)志（同名端或首末端）改 變時(shí)，變時(shí)， 變壓器的聯(lián)接組號也隨著改變。變壓器的聯(lián)接組號也隨著改

34、變。 （2 2）Y/YY/Y聯(lián)接的三相變壓器，聯(lián)接的三相變壓器， 其聯(lián)接組號都是偶數(shù)；其聯(lián)接組號都是偶數(shù)； （3 3） Y/Y/ 聯(lián)接的三相變壓器，其聯(lián)接組號都是奇數(shù)；聯(lián)接的三相變壓器，其聯(lián)接組號都是奇數(shù)； （4 4）高、低壓繞組對應(yīng)的線電動(dòng)勢因連接方式不同）高、低壓繞組對應(yīng)的線電動(dòng)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。 （5）標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組Y，yn0、Y，d11、YN，d11、Y， y0、YN，y0。最常用的聯(lián)接組是最常用的聯(lián)接組是Y/Y12 和和 Y/ 11。 例如例如:Y,y0:Y,y0：高、低壓繞組對應(yīng)的線電動(dòng)勢的相位差為：高、低壓繞組對應(yīng)的線電動(dòng)

35、勢的相位差為0 0。 Y,d11 Y,d11：高、低壓繞組對應(yīng)的線電動(dòng)勢的相位差為：高、低壓繞組對應(yīng)的線電動(dòng)勢的相位差為11113030330330。 2.7 三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)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(yùn)行可以隨負(fù)荷變化較大，用多臺變壓器并聯(lián)運(yùn)行可以隨 時(shí)調(diào)節(jié)投入變壓器的臺數(shù)。時(shí)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?？梢詼p少變壓器的儲備容量。 u1 u2 T1 T2 第第 2 章章 變壓器變壓器 1. 空載時(shí)各臺變壓器的空載時(shí)各臺變壓器的 I2 = 0，即各臺變壓器之，即各臺

36、變壓器之 間無環(huán)流。間無環(huán)流。 2. 負(fù)載運(yùn)行時(shí)，各臺變壓器分擔(dān)的負(fù)載與它們負(fù)載運(yùn)行時(shí)，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(yùn)行的條件二、理想并聯(lián)運(yùn)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0.5%(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(yùn)行的理想狀態(tài)一、并聯(lián)運(yùn)行的理想

37、狀態(tài) 2.7 三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行 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(yùn)行的等效電路兩臺并聯(lián)運(yùn)行的等效電路 U2 U1 ZS ZS IL ZL IL IL 2.7 三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)

38、行三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行 IL S 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| * * IL IN = IL IN (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(shí)，的標(biāo)么值）相等時(shí)， 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。 US = US| * * I L IL = |ZS | |ZS | * * * * = S S * * =1 S = S * S SN = S SN IL IL = IN IN S S = SN SN (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(shí)，的阻抗角相等時(shí)，

39、 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，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(yùn)行三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行 【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(yùn)行。已知并聯(lián)運(yùn)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(shí)，兩臺變壓器各自分擔(dān)的負(fù)載是多少？時(shí)，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

40、少？過載，最大負(fù)載應(yīng)是多少？ |US | = 0.04， ， *|US | = 0.045， ， * 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(yùn)行三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行 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(gè)繞

41、組。只有一個(gè)繞組。 手手 柄柄 接接 線線 柱柱 第第 2 章章 變壓器變壓器 （1）在電機(jī)試驗(yàn)時(shí)，）在電機(jī)試驗(yàn)時(shí)， 常用調(diào)壓器來常用調(diào)壓器來改變電壓的大小改變電壓的大?。?（2）用調(diào)壓器來將電網(wǎng)電壓）用調(diào)壓器來將電網(wǎng)電壓調(diào)到較準(zhǔn)確調(diào)到較準(zhǔn)確。 （3）用于連接兩個(gè)電壓相近的電網(wǎng)；）用于連接兩個(gè)電壓相近的電網(wǎng)； （4）交流電動(dòng)機(jī)減壓起動(dòng)設(shè)備）交流電動(dòng)機(jī)減壓起動(dòng)設(shè)備 RL I1 + E1 + E2 N1 N2 I2 + U1 U2 + U1 U2 E1 E2 = N1 N2 = k 2. 自耦變壓器的工作原理自耦變壓器的工作原理 I 降壓自耦變壓器降壓自耦變壓器 N1 N2 + + U1 I1 E

42、1 E2 U2 I2 串聯(lián)繞組串聯(lián)繞組 公共繞組公共繞組 21 III 2. 自耦變壓器的工作原理自耦變壓器的工作原理 2.8 自耦變壓器自耦變壓器 I + + U2 I1 E1 E2 U1 I2 升壓自耦變壓器升壓自耦變壓器 21 III 自耦變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖自耦變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖 自耦變壓器工作原理圖自耦變壓器工作原理圖 (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

43、略忽略 I0，則，則 (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 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 2.8 自耦變壓器自耦變壓器 I = I1 I2 感應(yīng)功率感應(yīng)功率 Si 傳導(dǎo)功率傳導(dǎo)功率 St 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 = I2 I1 I 降壓自耦變壓器降壓自耦變壓器 N1 N2 + + U1 I1 E1 E2 U

44、2 I2 在升壓變壓器中在升壓變壓器中 S1 = U1I1= U1 (II2 ) = U1IU1I2 = SiSt I = I1 I2 I + + U2 I1 E1 E2 U1 I2 升壓自耦變壓器升壓自耦變壓器 降壓變壓器降壓變壓器 升壓變壓器升壓變壓器 感應(yīng)功率感應(yīng)功率 Si 傳導(dǎo)功率傳導(dǎo)功率 St U2I U1I U2I1 U1I2 在在 SN 一定時(shí)，一定時(shí)， k 越接近越接近 1，Si 越小，越小， St 所占所占 比例越大，經(jīng)濟(jì)效果越顯著。比例越大，經(jīng)濟(jì)效果越顯著。 2.8 自耦變壓器自耦變壓器 自耦變壓器的主要優(yōu)缺點(diǎn)自耦變壓器的主要優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：繞組容量小于額定容量，優(yōu)點(diǎn)：繞組容

45、量小于額定容量， 與額定容量與額定容量 相同的普通變壓器比，相同的普通變壓器比， 消耗的材料少、體積消耗的材料少、體積 小、造價(jià)低，小、造價(jià)低， 同時(shí)效率高。同時(shí)效率高。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 一次、二次邊電路有直接的聯(lián)系，一次、二次邊電路有直接的聯(lián)系， 變變 壓器內(nèi)部絕緣和防過電壓的措施要加強(qiáng)。壓器內(nèi)部絕緣和防過電壓的措施要加強(qiáng)。 2.9 三繞組三繞組變壓器變壓器 1. 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 有三個(gè)繞組和三個(gè)電壓等級。有三個(gè)繞組和三個(gè)電壓等級。 第第 2 章章 變壓器變壓器 低壓低壓 中壓中壓 高壓高壓 降壓變壓器降壓變壓器 中壓中壓 低壓低壓 高壓高壓 升壓變壓器升壓變壓器 2. 工作原理工作原理 N1 N3

46、 N2 I1I2 U1 I3 U2 U3 三繞組三繞組變壓器變壓器 (1) 空載時(shí)，三個(gè)繞組的電壓關(guān)系空載時(shí)，三個(gè)繞組的電壓關(guān)系 = k12= N1 N2 U1 U2 = k13= N1 N3 U1 U3 = k23= N2 N3 U2 U3 2.9 三繞組變壓器三繞組變壓器 (2) 負(fù)載時(shí)，用簡化等效電路分析負(fù)載時(shí)，用簡化等效電路分析 將兩個(gè)二次繞組折算至一次側(cè)，則將兩個(gè)二次繞組折算至一次側(cè)，則 U2 = k12U2 ， U3 = k13U3 I2 = I2 ， 1 k12 I3 = I3 1 k13 2.9 三繞組變壓器三繞組變壓器 R1 jX1 R2 jX2 R3 jX3 I1 U2 I

47、2 U1 I3 U3 等效電抗等效電抗 X1、X2、X3 與雙繞組變壓器不同：與雙繞組變壓器不同： 自漏磁通自漏磁通 互漏磁通互漏磁通 主磁通主磁通 等效電抗等效電抗 等效電感與自感和互感的關(guān)系等效電感與自感和互感的關(guān)系 L = L1L22M U1U2 = Z1I1Z2I2 U1U3 = Z1I1Z3I3 式中：式中： Z1 = R1jX1 ， Z2 = R2jX2 ， Z3 = R3jX3 。 。 2.9 三繞組變壓器三繞組變壓器 電壓關(guān)系電壓關(guān)系 磁通勢平衡方程磁通勢平衡方程 N1I1N2I2 N3I3 = N1I0 折算后，由簡化等效電路得折算后，由簡化等效電路得 I1I2I3 = 0

48、3. 容量容量 S1N = U1NI1N S2N = U2NI2N S3N = U3NI3N SN = maxS1N，S2N，S3N 工作時(shí)，各繞組的視在功率均不得超過其自工作時(shí)，各繞組的視在功率均不得超過其自 身的容量。身的容量。 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 一、電壓互感器一、電壓互感器 U1 U2 = N1 N2 = ku 國產(chǎn)互感器：國產(chǎn)互感器： U2N = 100 V 空載運(yùn)行的降壓變壓器?？蛰d運(yùn)行的降壓變壓器。 電壓互感器電壓互感器 V R N1 （匝數(shù)多（匝數(shù)多） 保險(xiǎn)絲保險(xiǎn)絲 N2 （匝數(shù)少（匝數(shù)少） u （被測電壓）（被測電壓） 電壓表電壓

49、表 被測電壓被測電壓=電壓表讀數(shù)電壓表讀數(shù) N1/N2 電壓互感器注意事項(xiàng)電壓互感器注意事項(xiàng) （1） 二次繞組絕對不允許短路，否則有很二次繞組絕對不允許短路，否則有很 大的短路大的短路 電流，電流， 引起繞組引起繞組 過熱而燒毀；過熱而燒毀； （2）二次繞組可靠接地以確保安全；）二次繞組可靠接地以確保安全； （3）二次回路串入阻抗值不能太小，以免）二次回路串入阻抗值不能太小，以免 影響其測量精度。影響其測量精度。u1 V u1 u2 二、電流互感器二、電流互感器 N1很小。很小。 短路運(yùn)行的升壓變壓器。短路運(yùn)行的升壓變壓器。 I1 I2 = N2 N1 = ki 國產(chǎn)互感器：國產(chǎn)互感器： I2

50、N = 5 A 2.10 儀用互感器儀用互感器 電流表電流表 被測電流被測電流=電流表讀數(shù)電流表讀數(shù) N2/N1 （被測電流）（被測電流） A Ri1 i2 電流互感器注意事項(xiàng)電流互感器注意事項(xiàng) （1） 二次邊絕對不許開路。開路時(shí)，原邊電二次邊絕對不許開路。開路時(shí)，原邊電 流將成為勵(lì)磁電流，造成鐵損耗急劇上升，熱，流將成為勵(lì)磁電流，造成鐵損耗急劇上升，熱， 燒毀絕緣，并在副邊出現(xiàn)極高的電壓。燒毀絕緣，并在副邊出現(xiàn)極高的電壓。 （2）二次邊可靠接地。）二次邊可靠接地。 （3）二次邊串入阻抗值不能超過規(guī)定值；二次）二次邊串入阻抗值不能超過規(guī)定值；二次 邊阻抗大后，副邊電流減小，勵(lì)磁電流增大，誤邊阻

51、抗大后，副邊電流減小，勵(lì)磁電流增大，誤 差增加。差增加。 E2 開路時(shí)：開路時(shí)：I2 = 0，I1 不變不變 A i2 i1 例題例題 1.某臺單相變壓器某臺單相變壓器U1n / U2n 220V/ 110 V， 當(dāng)高壓加當(dāng)高壓加 220V電壓時(shí)，空載電流為電壓時(shí)，空載電流為I 0 ，主磁通為，主磁通為m，如圖，如圖 。 （1）將）將U2和和u1連在一起，連在一起， 在在U1和和u2端加端加330V電壓，求電壓，求 此時(shí)空載電流和主磁通。此時(shí)空載電流和主磁通。 （2）將）將U2和和u2連在一起，連在一起， 在在U1和和u1端加端加110V電壓，求電壓，求 此時(shí)空載電流和主磁通。此時(shí)空載電流和主磁通。 U1 U2 u1 u2 （1）U1和和u1為同名端，為同名端，U2和和u1連在一起，為串聯(lián)。連在一起，為串聯(lián)。 U1 U2 u1 u2 VWWfUUU muuUUuU 330)(44. 4 21 212121 m m fW Wf WWf 1 1 21 44. 4 220 2 3 44. 4 330 )(44. 4 330 變比