三變壓器完成PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1 三變壓器完成三變壓器完成 平面式變壓器 干式變壓器 油浸式變壓器 電源變壓器 第1頁/共73頁 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 第2頁/共73頁 3.1 變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu) 3.1.1 基本工作原理和分類 一、基本工作原理 變壓器的主要部件是鐵心和套在鐵心上的 兩個繞組。兩繞組只有磁耦合沒電聯(lián)系。在一 次繞組中加上交變電壓，產(chǎn)生交鏈一、二次繞 組的交變磁通，在兩繞組中分別感應(yīng)電動勢。 1 u 1 e 2 e 2 u 1 i 2 i 1U 2U 1u 2u L Z dt d Ne dt d Ne 22 11 只要一、二 次繞組的匝數(shù)不 同，就能達(dá)

2、到改 變壓的目的。 第3頁/共73頁 3.1 變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu) 3.1.1 基本工作原理和分類 二、分類 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、雙繞組變壓器、 三繞組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。 按鐵心結(jié)構(gòu)分：心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。 第4頁/共73頁 3.1 變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu) 3.1.2 基本結(jié)構(gòu) 一、鐵心 變壓器的主磁路，為了提高導(dǎo)磁性能和減少鐵損，用0.35mm 厚、表面涂有絕

3、緣漆的硅鋼片疊成。 變壓器的電路，一般用絕緣銅線或鋁線繞制而成。 油浸式變壓器的器身浸在變壓器油的油箱中。油是冷卻介質(zhì)， 又是絕緣介質(zhì)。油箱側(cè)壁有冷卻用的管子（散熱器或冷卻器）。 將線圈的高、低壓引線引到箱外，是引線對地的絕緣，擔(dān)負(fù)著 固定的作用。 二、繞組 三、油箱 四、絕緣套管 此外，還有儲油柜、吸濕器、安全氣道、凈油器和氣體繼電器。 第5頁/共73頁 單相變壓器的結(jié)構(gòu) 1鐵心柱 2鐵軛 3高壓繞組 4低壓繞組 第6頁/共73頁 三相變壓器的結(jié)構(gòu) 1鐵心柱 2鐵軛 3低壓繞組 4高壓繞組 三相變壓器高壓繞組的分接頭 第7頁/共73頁 油浸式變壓器的外形圖 1-銘牌 2-溫度計 3-吸濕器

4、4-油位計 5-儲油柜 6-安全氣道 7-氣體繼電器 8-高壓油管 9-低壓油管 10-分接開關(guān) 11-油箱鐵心 12-放油閥門 13-線圈 14-接地板 15-小車 第8頁/共73頁 3.1 變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu) 3.1.3 型號與額定值 一、型號 型號表示一臺變壓器的結(jié)構(gòu)、額定容量、電壓等級、冷卻方式 等內(nèi)容，表示方法為 如OSFPSZ-250000/220表明自耦三相強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷三繞組銅線 有載調(diào)壓，額定容量250000kVA，高壓額定電壓220kV電力變壓器。 第9頁/共73頁 3.1 變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu) 3.1.3 型號與額定值 二、額定值 三者關(guān)系： NNNNN N

5、NNNN IUIUS: IUIUS: 2211 2211 33 三相 單相 此外，額定值還有額定頻率、效率、溫升等。 )kV(UU NN21 和額定電壓指長期運(yùn)行時所能承受的工作電壓 .,U U,U 1N N1N 電壓對三相變壓器指的是線二次的開路電壓 是指一次側(cè)加電壓是指加在一次側(cè)的額定 2 )kVA(SN額定容量 指銘牌規(guī)定的額定使用條 件下所能輸出的視在功率 。 )A(II NN21 和額定電流 指在額定容量下，允許長期通過的額定 電流。在三相變壓器中指的是線電流 第10頁/共73頁 3.2 單相變壓器的空載運(yùn)行 3.2.1 電磁關(guān) 系 一、空載運(yùn)行時的物理情況 1 U 1 E 1 E

6、20 U 0 I )( 2 I 1 1U 2U 1u 2u 0 2 E 10R I 1 U 0 I 100 NIF 1 E 0 1 1 E 2 E 第11頁/共73頁 3.2 單相變壓器的空載運(yùn)行 3.2.1 電磁關(guān) 系 一、空載運(yùn)行時的物理情況 1）性質(zhì)上： 與 成非線性關(guān)系； 與 成線性關(guān)系 ； 2）數(shù)量上： 占99%以上， 僅占1%以下； 3）作用上： 起傳遞能量的作用， 起漏抗壓降作用。 0 0 0 0 I 0 I 1 1 1 主磁通與漏磁通的區(qū)別 二、各電磁量參考方向的規(guī)定 一次側(cè)遵循電動機(jī)慣例，二次側(cè)遵循發(fā)電機(jī)慣例。 強(qiáng)調(diào)：磁通與產(chǎn)生它的電流之間符合右手螺旋定則；電動勢與 感應(yīng)它的

7、磁通之間符合右手定則。 第12頁/共73頁 3.2 單相變壓器的空載運(yùn)行 3.2.1 電磁關(guān) 系 三、感應(yīng)電動勢分析 1、主磁通感應(yīng)的電動勢主電動 勢 t m sin 0 設(shè) )90sin()90sin(2 0 1 0 1 0 11 tEtfN dt d Ne mm 則 m fNE 11 44.4有效值 m fNjE 11 44.4相量 同理，二次主電動勢也有同樣的結(jié)論。 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。 0 90 第13頁/共73頁 3.2 單相變壓器的空載運(yùn)行 3.2

8、.1 電磁關(guān) 系 三、感應(yīng)電動勢分析 2、漏磁通感應(yīng)的電動勢漏電動勢 漏電動勢也可以用漏抗壓降來表示， 即 根據(jù)主電動勢的分析方法，同樣有 m fNjE 111 44.4 111 44.4fNE 10011 XI jILjE 由于漏磁通主要經(jīng)過非鐵磁路徑,磁路不飽和,故磁阻很大且為常 數(shù),所以漏電抗 很小且為常數(shù),它不隨電源電壓負(fù)載情況而變. 1 X 第14頁/共73頁 3.2 單相變壓器的空載運(yùn)行 3.2.2 空載電流和空載損耗 一、空載電流 1、作用與組成 2、性質(zhì)和大小 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)也稱勵磁電流； 空載電流 包含兩個分量，一

9、個是勵磁分量，作用是建立磁場， 產(chǎn)生主磁通無功分量 ；另一個是鐵損耗分量，作用是供變 壓器鐵心損耗有功分量 。 0 I r I0 a I0 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)I0%來表示： %100% 0 0 N I I I 第15頁/共73頁 3.2 單相變壓器的空載運(yùn)行 3.2.2 空載電流和空載損耗 一、空載電流 3、波形 由于磁路飽和，空載電 流 與由它產(chǎn)生的主磁 通 呈非線性關(guān)系。 0 i 0 t 0 i 32 1 1 2 3 0 i 當(dāng)磁通按正弦規(guī)律變化時 ，空載電流呈尖頂波形。 當(dāng)空載電流按正弦規(guī)律變 化時，主磁通呈尖頂波形 。 實際空載

10、電流為是正弦波，但為了分析、計算和測量的方便，在 相量圖和計算式中常用正弦的電流代替實際的空載電流。 第16頁/共73頁 3.2 單相變壓器的空載運(yùn)行 3.2.2 空載電流和空載損耗 二、空載損耗 對于已制成變壓器，鐵損與磁通密度幅值的平方成正比，與電 流頻率的1.3次方成正比，即 空載損耗約占額定容量的0.2%1%，而且隨變壓器容量的增大 而下降。為減少空載損耗，改進(jìn)設(shè)計結(jié)構(gòu)的方向是采用優(yōu)質(zhì)鐵磁 材料：優(yōu)質(zhì)硅鋼片、激光化硅鋼片或應(yīng)用非晶態(tài)合金。 變壓器空載時，一次側(cè)從電源吸收少量的有功功率 ，用來供 給鐵損 和繞組銅損 。由于 和 均很小，所以 ，即 空載損耗近似等于鐵損。 0 P Fe P

11、P 00 I 1 R Fe P 1 2 0R I 3 . 12 fBP mFe 第17頁/共73頁 3.2 單相變壓器的空載運(yùn)行 3.2.3 空載時的電動勢方程、等效電路和相量圖 一、電動勢平衡方程和變比 1、電動勢平衡平衡方程 （1）一次側(cè)電動勢平衡方程 0111010110111 IZEXI jRIERIEEU m fNEU 111 44. 4 忽略很小的漏阻抗壓降，并寫成有效值形式，有 1 1 1 1 444444fN. U fN. E m 可見，影響主磁通 大小的因素有電源電壓 、電源頻率 和 一次側(cè)線圈匝數(shù) 。 m 1 U 1 f 1 N 第18頁/共73頁 3.2 單相變壓器的空載

12、運(yùn)行 3.2.3 空載時的電動勢方程、等效電路和相量圖 一、電動勢平衡方程和變比 1、電動勢平衡平衡方程 （2）二次側(cè)電動勢平衡方程 220 EU 2、變比 定義 N N U U U U N N E E k 2 1 20 1 2 1 2 1 對三相變壓器，變比為一、二次側(cè)的相電動勢之比，近似為額 定相電壓之比，具體為 Y，d接線 N N U U k 2 1 3 N N U U k 2 1 3 D，y接線 第19頁/共73頁 3.2 單相變壓器的空載運(yùn)行 3.2.3 空載時的電動勢方程、等效電路和相量圖 二、空載時的等效電路和相量圖 1、等效電路 mmm ZIjXRIE 001 )( 一次側(cè)的電

13、動勢平衡方程為 101 XI jE 基于 表示法， 感應(yīng)的 也用電抗壓降表示，由于 在 鐵心中引起 ，所以還要引入一個電阻 ，用 等效 ，即 1 E Fe p m R m RI 2 0Fe p 0110 1011 )()(IjXRIjXR ZIEU mm 空載時等效電路為 m R m X 1 X 1 R 第20頁/共73頁 3.2 單相變壓器的空載運(yùn)行 3.2.3 空載時的電動勢方程、等效電路和相量圖 二、空載時的等效電路和相量圖 1、等效電路 mmm ZXR, 勵磁電阻、勵磁電抗、勵磁阻抗。由于磁路具有 飽 和特性，所以 不是常數(shù)，隨磁路飽和程度增大而減小 。 mmm jXRZ 11, XX

14、RR mm 由于 ，所以有時忽略漏阻抗，空載等效電路 只是一個 元件的電路。在 一定的情況下， 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)。 m Z m Z 0 I 0 I m Z 1 U 0 I 第21頁/共73頁 3.2 單相變壓器的空載運(yùn)行 3.2.3 空載時的電動勢方程、等效電路和相量圖 二、空載時的等效電路和相量圖 2、相量圖 根據(jù)前面所學(xué)的方程，可作 出變壓器空載時的相量圖： （1）以 為參考相量 m m （2） 與 同相， 滯后 ， m ar III 000 0 90 a I0 r I0 a I0 r

15、I0 0 I （3） 滯后 ， ； 1 E 0 90 m 21,E E 1001 ,XI jIR （4 ） 1 E 1 E 2 E 10X I j 01I R 1 U （5 ） 1 U 第22頁/共73頁 3.2 單相變壓器的空載運(yùn)行 小結(jié) （1）一次側(cè)主電動勢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)的電動勢與產(chǎn)生該磁通的電流的

16、 比值，線性磁路中，電抗為常數(shù)，非線性電路中，電抗的大小 隨磁路的飽和而減小。 第23頁/共73頁 3.3 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，二次接 上負(fù)載的運(yùn)行狀態(tài)，稱為負(fù)載運(yùn)行。 3.3.1 負(fù)載運(yùn)行時的物理情況 由于電源電壓恒定，即U1=常數(shù)，則E1常數(shù)，m常數(shù)。因此， 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。 第24頁/共73頁 11I R 1 1 E 22I R 2 2 E 1 U 1 I 2 I 2 U 111 INF 22

17、2 INF 010 INF 0 1 E 1 E 負(fù)載運(yùn)行時的電磁關(guān)系 0 2211 NINI 2 1 2 1 I N N I 第25頁/共73頁 3.3 單相變壓器的基本方程式 3.3.2 基本方程 一、磁動勢平衡方程 空載時,由一次磁動勢 產(chǎn)生主磁通 ,負(fù)載時,產(chǎn)生 的磁動勢 為一、二次的合成磁動勢 。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，因此有磁動勢平衡方程 0 0 21 FF 0 1 U 1 U 0 0 F 021 FFF 或 012211 INININ 用電流形式表示 L II k I II N N II 10 2 02 1 2 01 )()( 表明:變壓器的

18、負(fù)載電流分成兩個分量,一個是勵磁電流 ,用來 產(chǎn)生主磁通,另一個是負(fù)載分量 ,用來抵消二次磁動勢 的作用。電磁關(guān)系將一、二次聯(lián)系起來,二次電流增加或減少必 然引起一次電流的增加或減少. 0 I kII L / 21 第26頁/共73頁 3.3 單相變壓器的基本方程式 3.3.2 基本方程 一、磁動勢平衡方程 負(fù)載運(yùn)行時,忽略空載電流有: 1 2 2 12 1 1 N N kI I k I I或 表明，一、二次電流比近似與匝數(shù)成反比?？梢?，匝數(shù)不同，不 僅能變電壓，同時也能變電流。 二、電動勢平衡方程 根據(jù)基爾霍夫電壓定律可寫出一二次側(cè)電動勢平衡方程 和漏電抗。 分別為一次和二次繞組的漏阻抗、電

19、 阻 121212 ZZRRXX、 、 、 、和 mmZ IE 1 111111111 jUEI RI XEI Z 222222222 jUEI RI XEI Z 1212 /EENNk 第27頁/共73頁 3.4 變壓器的等效電路及相量圖 目的：用一個等效的電路代替實際的變壓器。 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，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。 歸算原則：1）保持二次側(cè)磁動勢不變；2）保持二次側(cè)各功率或損 耗不變。 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 12 NN 則 221 22

20、2 ENN k ENN 22 EkE 2020 EkE 22 UkU 第28頁/共73頁 （二）電流的歸算 2 2 I I k （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。 22 2222 I RI R 2 2 2 222 2 2 I RRk R I 22 2222 IXI X 2 2 2 222 2 2 I XXk X I 第29頁/共73頁 折算后的方程式為 111111111 ZIEXI jRIEU 222222222 ZIEXI jRIEU 021 III 12 EE 01 IZE m L ZIU 22 3.4 變壓器的等效電路及相量圖 第30頁/共73頁

21、二、等效電路 根據(jù)折算后的方程，可以作出變壓器的等效電路 。 T型等效電路 ： 近似等效電路 3.4 變壓器等效電路及相量圖 第31頁/共73頁 3.變壓器等效電路及相量圖 二、等效電路 簡化等效電路 ： 其中 sss s s jXRZ XXX RRR 21 21 分別為短路電阻、短路電 抗和短路阻抗。 由簡化等效電路可知，短路阻抗起限制短路電流的作用， 由于短路阻抗值很小，所以變壓器的短路電流值較大，一般可 達(dá)額定電流的1020倍。 第32頁/共73頁 3.變壓器等效電路及相量圖 三、相量圖 作相量圖的步驟 對應(yīng)T型等效電路， 假定變壓器帶感性負(fù) 載。 0 190 )6E m 超前 0 )7

22、 I )()8 201 III 11 )11IjX 1 )12 U 2 2 I ) 22 3RI ) 22 4IXj ) 12 )5EE 1 )9E 2 1 U) 11 )10RI 第33頁/共73頁 3.變壓器等效電路及相量圖 三、相量圖 作相量圖的步驟（假定變壓器帶感性負(fù)載）-對應(yīng)簡化等效電路 1121 21 222 IjXRIUU II ZIU SS 由等效電路可知 根據(jù)方程可作出簡化相量 圖 第34頁/共73頁 3. 等效電路的參數(shù)測定 3.5.1 空載實驗 一、目的：通過測量空載電流和一、二次電壓及空載功率來計算 變比、空載電流百分?jǐn)?shù)、鐵耗和勵磁阻抗。 二、接線圖 三、要求及分析 1

23、）低壓側(cè)加電壓，高壓側(cè)開路 ； Fe pPXR 011 ,)3即和忽略 WA VV * * 曲線和 畫出和測出向調(diào)節(jié) 范圍內(nèi)單方在電壓 )()( , 2 . 10)2 1010 0020 1 UfPUfI PIU UU N 第35頁/共73頁 3.5 等效電路的參數(shù)測定 3.5.1 空載實驗 三、要求及分析 5）空載電流和空載功率必須是額定電壓時的值，并以此求取勵 磁參數(shù)； 6）若要得到高壓側(cè)參數(shù)，須折算； 7）對三相變壓器，各公式中的電壓、電流和功率均為相值； %100% 1 0 0 1 20 N N I I I U U K 22 2 0 0 0 1 mmm m N m RZX I P R

24、I U Z 4）求出參數(shù) 第36頁/共73頁 3.5 等效電路的參數(shù)測定 3.5.2 短路實驗 一、目的：通過測量短路電流、短路電壓及短路功率來計算變壓 器的短路電壓百分?jǐn)?shù)、銅損和短路阻抗。 二、接線圖 三、要求及分析 1）高壓側(cè)加電壓，低壓側(cè) 短路； WA V * * ;)()( , 3 . 10,)2 曲線和畫出 和測出對應(yīng)的范圍內(nèi)變化 在讓電流通過調(diào)節(jié)電壓 ssss sss NS UfPUfI PIU II 3）同時記錄實驗室的室溫； 4）由于外加電壓很小，主磁通很 少，鐵損耗很少，忽略鐵損，認(rèn)為 。 Cus PP 第37頁/共73頁 3.5 等效電路的參數(shù)測定 3.5.2 短路實驗 5

25、）參數(shù)計算 22 2 1 2 1 sss N SN s s S N sN s s s RZX I P I P R I U I U Z 對T型等效電路 ： s s XXX RRR 2 1 2 1 21 21 6）溫度折算：電阻應(yīng)換算到基準(zhǔn)工作溫度 時的數(shù)值。 8）對三相變壓器，各公式中的電壓、 電流和功率均為相值； 7）若要得到低壓側(cè)參數(shù)，須折算； 四、短路電壓： 短路時，當(dāng)短路電流為額定值時一次所加的 電壓，稱為短路電壓，記作 N CS SN IZU 1 750 短路電壓也稱為阻抗電壓。 第38頁/共73頁 3.5 等效電路的參數(shù)測定 3.5.2 短路實驗 四、短路電壓： 短路電壓常用百分值表

26、示 。 %100%u : 1 75 1 s 0 N CS N U ZI 短路電壓百分值 %100%u :)( 1 75 1 s 0 N CS N U RI 分量百分值有功短路電壓電阻 %100%u :)( 1 1 s N SN U XI 分量百分值無功抗短路電壓電 短路電壓的大小直接反映 短路阻抗的大小，而短路阻抗 又直接影響變壓器的運(yùn)行性能 。 從正常運(yùn)行角度看，希望 它小些，這樣可使副邊電壓隨 負(fù)載波動小些；從限制短路電 流角度，希望它大些,相應(yīng)的短 路電流就小些。 第39頁/共73頁 3.5.3 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) 值的比值,即 基準(zhǔn)值 實際值

27、 標(biāo)么值 一、定義 二、基準(zhǔn)值的確定 1、通常以額定值為基準(zhǔn)值。 2、各側(cè)的物理量以各自側(cè)的額定值為基準(zhǔn)； 線值以額定線值為基準(zhǔn)值，相值以額定相值為基準(zhǔn)值； 單相值以額定單相值為基準(zhǔn)值，三相值以額定三相值為基準(zhǔn)值 ； .,.,.UB BB SSQPZZXREU的基準(zhǔn)值為和的基準(zhǔn)值為和的基準(zhǔn)值為和3、 第40頁/共73頁 3.5.3 標(biāo)么值 三、優(yōu)點(diǎn) 3、折算前、后的標(biāo)么值相等。線值的標(biāo)么值=相值的標(biāo)么值； 單相值的標(biāo)么值=三相值的標(biāo)么值； 1、額定值的標(biāo)么值為1。 2、百分值=標(biāo)么值100% ； 4、某些意義不同的物理量標(biāo)么值相 等 * 0 * 1 I Zm 2* 0 * 0 * I P Rm

28、 * SNs UZ * SNs PR NN Pcos * NN Qsin * 四、缺點(diǎn) 標(biāo)么值沒有單位，物理意義不明確。 第41頁/共73頁 3.6 三相變壓器 3.6.1 磁路系統(tǒng) 一、組式磁路變壓器 二、芯式磁路變壓器 特點(diǎn)是：三相磁 路彼此無關(guān)聯(lián)。 特點(diǎn)是：三相磁路 彼此有關(guān)聯(lián)。 1W 2W w 1V 2V v 1U 2U u 1U 2U 1u 2u 1V 2V 1v 2v 1W 2W1 w 2w u v w 第42頁/共73頁 3.6 三相變壓器 3.6.2 電路系統(tǒng) 一、變壓器的端頭標(biāo) 號 繞組繞組 名稱名稱 單相變壓器三相變壓器 中性點(diǎn) 首端首端末端末端首端首端末端末端 高壓高壓

29、繞組繞組 U1U2U1、V2、W1U2、V2、W2N 低壓低壓 繞組繞組 u1u2u1、v1、w1u2、v2、w2n 中壓中壓 繞組繞組 U1mU2mU1m、V1m、W1mU2m、V2m、W2mNm 第43頁/共73頁 3.6 三相變壓器 3.6.2 電路系統(tǒng) 二、單相變壓器的極 性 * 1U 2U 1u 2u * 1U 2U 1u 2u 1U 2U 1u 2u )I , I(I/I012連接組別為 )I ,I(I/I66連接組別為 一、二次繞組的同極性端 同標(biāo)志時，一、二次繞組 的電動勢同相位。 * * 1u 2u 1U 2U 1u 2u * * 1U 2U * * 1U 2U 1u 2u

30、一、二次繞組的同極性端 異標(biāo)志時，一、二次繞組 的電動勢反相位。 第44頁/共73頁 3.6 三相變壓器 3.6.2 電路系統(tǒng) 三、三相變壓器的連接組別 連接組別：反映三相變壓器連接方式及一、二次線電動勢（或 線電壓）的相位關(guān)系。 三相變壓器的連接組別不僅與繞組的繞向和首末端標(biāo)志有關(guān)，而 且還與三相繞組的連接方式有關(guān)。 理論和實踐證明，無論采用怎樣的連接方式，一、二次側(cè)線電 動勢（可電壓）的相位差總是300的整數(shù)倍。因此可以采用時鐘 表示法 作為時鐘的分針，指向12點(diǎn)， 作為時鐘的時針 ，其指向的數(shù)字就是三相變壓器的組別號。組別號的數(shù)字乘以 300，就是二次繞組的線電動勢滯后于一次側(cè)電動勢的相

31、位角。 UV E uv E 第45頁/共73頁 3.6 三相變壓器 第46頁/共73頁 3.6 三相變壓器 3.6.2 電路系統(tǒng) 連接組別可以用相量圖來判斷 ： 若高壓繞組三相標(biāo)志不變， 低壓繞組三相標(biāo)志依次后移 ，可以得到Y(jié),y4、Y,y8連接組 別。 1、Y，y連接 UV E uv E 同名端在對應(yīng)端，對應(yīng)的相電 動勢同相位，線電動勢 和 也同相位，連接組別為Y，y0。 同理，若異名端在對應(yīng)端，可得 到Y(jié)，y6、Y,y10和Y,y2連接組別 。 第47頁/共73頁 3.6 三相變壓器 3.6.2 電路系統(tǒng) 若高壓繞組三相標(biāo)志不變， 低壓繞組三相標(biāo)志依次后移 ，可以得到Y(jié)d3、Yd7連接組

32、別。 2、Y，d連接1 UV E uv E 同名端在對應(yīng)端，對應(yīng)的相 電動勢同相位，線電動勢 和 相差3300，連接組別為Yd11。 同理，若異名端在對應(yīng)端，可得 到Y(jié)d5、Yd9和Yd1連接組別。 第48頁/共73頁 3.6三相變壓器 3.6.2 電路系統(tǒng) 若高壓繞組三相標(biāo)志不變， 低壓繞組三相標(biāo)志依次后移 ，可以得到Y(jié),d5、Y,d9連接組 別。 2、Y，d連接2 UV E uv E 同名端在對應(yīng)端，對應(yīng)的相電 動勢同相位，線電動勢 和 相差300，連接組別為Y，d1。 同理，若異名端在對應(yīng)端，可得 到Y(jié)，d7、Y,d11和Y,d3連接組別 。 第49頁/共73頁 3.6 三相變壓器 3.

33、6.2 電路系統(tǒng) 總之，對于Y，y（或D，d）連接，可以得到0、2、4、6、 8、10等六個偶數(shù)組別；而Y，d（或D，y）連接，可以得到1、 3、5、7、9、11等六個奇數(shù)組別。 變壓器的連接組別很多，為了便于制造和并聯(lián)運(yùn)行，國家 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，Y，yn0、Y，d11、YN，d11、YN，y0和Y，y0連 接組為三相雙繞組電力變壓器的標(biāo)準(zhǔn)連接組別。 其中前三種最為常用：Y,yn0 連接的二次繞組可以引出中線 ，成為三相四線制，用作配電變壓器時可兼供動力和照明負(fù)載。 Y,d11連接用于低壓側(cè)電壓超過400V的線路中。YN,d11連接主要 用于高壓輸電線路中，使電力系統(tǒng)的高壓側(cè)可以接地。 第50頁/共

34、73頁 3.6 三相變壓器 3.6.3 磁路系統(tǒng)和繞組連接方式對電動勢波形的影響 i0中有無i03 ，看電路連接中有無i03通路，Y連接中，無i03通 路， i0為正弦波；YN或D連接， i03可以在繞組中流過， i0為尖頂 波。 單相變壓器，當(dāng)磁路飽和時，u1為正弦波，和e1也是正弦波 ，而i0為尖頂波分解為基波i01和三次諧波i03（忽略其它高效次 諧波）。 對三相變壓器，由于繞組的連接方式不同，i0 中可能i03 ，使 和e1為非正弦波同樣可分解為基波和三次諧波（忽略其它 高效次諧波） 。 中有無3 ，看磁路結(jié)構(gòu)，三相組式變壓器， 3可以在鐵 心中流過， 為平頂波；三相心式變壓器， 3不

35、能在鐵心中流 過，只能借助油和油箱壁等形成回路，磁路磁阻很大， 3很小 ， 基本為正弦波。 第51頁/共73頁 3.6 三相變壓器 3.6.3 磁路系統(tǒng)和繞組連接方式對電動勢波形的影響 1、Y，y連接的三相變壓器 一次側(cè)Y接線，i03=0，i0為正弦波，磁通應(yīng)為平頂波。 （2）對三相芯式變壓器，3不能在鐵芯中流過，只能借助油和 油箱壁等形成回路，磁路磁阻很大， 3很小， 基本為正弦波 ，感應(yīng)電動勢 e 也基本為正弦波 。但通過油箱壁時將產(chǎn)生渦流 損耗，造成局部過熱，降低變壓器的效率，因此，容量大于 1800kVA時，不宜采用芯式Y(jié)，y連接。 （1）對三相組式變壓器，3可以在鐵心中存在，所以為平

36、頂 波，感應(yīng)電動勢e 為尖頂波，其中的三次諧波幅值可達(dá)基波幅 值的45%60%，使相電動勢的最大值升高很多，可能擊穿繞組 絕緣，因此，三相組式變壓器不采用Y，y連接。 第52頁/共73頁 3.6 三相變壓器 3.6.3 磁路系統(tǒng)和繞組連接方式對電動勢波形的影響 2、YN，y連接的三相變壓器 一次側(cè)YN接線，i03可以流過，i0為尖頂波，磁通應(yīng)為正弦 波，感應(yīng)電動勢 e 也為正弦波 。 一次繞組Y連接， i03=0， i0為正弦波，應(yīng)為平頂波，其中 的3在二次繞組中感應(yīng)電動勢e23，并在D內(nèi)產(chǎn)生i23。 i23建立的 磁通23大大削弱3的作用，因此合成磁通和電動勢均接近正 弦波。 3、D，y連接

37、的三相變壓器 一次側(cè)D接線，i03可以流過，i0為尖頂波，磁通應(yīng)為正弦 波，感應(yīng)電動勢 e 也為正弦波 。 4、Y，d連接的三相變壓器 第53頁/共73頁 3.6 三相變壓器 3.6.3 磁路系統(tǒng)和繞組連接方式對電動勢波形的影響 5、Y，yn連接的三相變壓器 二次側(cè) yn 接線，負(fù)載時可以為三次諧波提供通路，使相電 動勢波形得到改善。但是由于負(fù)載的影響，產(chǎn)生i23不能很大，所 以相電動勢波形不能得到很好改善，這種情況基本與Y，y連接 一樣，只適用于容量較小的三相心式變壓器，而組式變壓器仍然 不采用。 結(jié)論： （1）變壓器一次側(cè)是YN連接時，電動勢波為正弦。 （2）變壓器有一次側(cè)是D連接時，電動

38、勢波為正弦。 （3）無論相電動勢是否為正弦波，但線電動勢一定是正弦波。 （4）若一定需要Y，y連接，則可以增加第三繞組，采用D接線 。 第54頁/共73頁 3.7 變壓器的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行 3.7.1 變壓器的電壓調(diào)整率 用相量圖可以推導(dǎo)出電壓變化率的表達(dá)式 ： 定義：是指一次側(cè)加50Hz額定電壓、二次空載電壓與帶負(fù)載后 在某功率因數(shù)下的二次電壓之差，與二次額定電壓的比值，即 電壓變化率是表征變壓器運(yùn)行性能的重要指標(biāo)之一,它大小反 映了供電電壓的穩(wěn)定性。 )sincos( 2 * 2 * ss XRU 式中 N I I 2 2 稱為負(fù)載系數(shù) 由表達(dá)式可知，電壓變化率的大小與負(fù)載大小、性質(zhì)及變壓 器的本

39、身參數(shù)有關(guān)。 %100%100%100 N1 2N1 N2 2N2 N2 220 U UU U UU U UU u 第55頁/共73頁 3.7變壓器的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行 3.7.1變壓器的電壓調(diào)整 率 . ,cossin. ,)0(; ,)0()0( 2 * 2 * 2 22 載時高 說明二次電壓比空為負(fù)值時當(dāng)也可能為負(fù)值 可能為正時帶阻容性負(fù)載時低這時二次端電壓比空載 為正值時和阻感性負(fù)載當(dāng)變壓器帶阻性負(fù)載 URX U U ss 變壓器的近似等效電路相量圖 * 2 U )( * 2 I 1.0 0 1.0 1cos 2 8 .0cos 2 8 . 0)cos( 2 第56頁/共73頁 電壓變化率是表征

40、變壓器運(yùn)行性能的重要指標(biāo)之一, 它大小反映了供電電壓的穩(wěn)定性。 1N21N2 1N cossin 100% kk IRIX u U 式中 N11 / II 為負(fù)載系數(shù) 可見，電壓變化率的大小與負(fù)載大小、性質(zhì)及變壓器的本身 參數(shù)有關(guān)。 當(dāng)I2=I2N, =1 時 )( 2 fu 第57頁/共73頁 3.7 變壓器的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行 3.7.2損耗、效率及效率特性 鐵損耗與外加電壓大小有關(guān)，而與負(fù)載大小基本無關(guān)，故也 稱為不變損耗。 1、變壓器的損耗 銅損耗也分基本銅損耗和附加銅損耗?；俱~損耗是在電流 在一、二次繞組直流電阻上的損耗；附加損耗包括因集膚效應(yīng)引 起的損耗以及漏磁場在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗

41、等。 變壓器的損耗主要是鐵損耗和銅損耗兩種。 鐵損耗包括基本鐵損耗和附加鐵損耗。基本鐵損耗為磁滯 損耗和渦流損耗。附加損耗包括由鐵心疊片間絕緣損傷引起的局 部渦流損耗、主磁通在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗等。 銅損耗大小與負(fù)載電流平方成正比，故也稱為可變損耗 。 第58頁/共73頁 3.7 變壓器的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行 3.7.3 損耗、效率及效率特性 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。 2、效率及效率特性 效率是指變壓器的輸出功率與輸入功率的比值 。 %100 1 2 P P CuFe CuFe ppP pp P p 21 11 2 2 2 22 2 2 0 co

42、s )( N SNSN N Cu Fe SP PP I I p Pp 其中 第59頁/共73頁 3.7 變壓器的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行 3.7.3 損耗、效率及效率特性 %100) cos 1 ( 2 02 2 0 SNN SN PPS PP 變壓器效率的大小與負(fù)載的大小 、功率因數(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 ，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。 0 max 第60頁/共73頁 3.7 變壓器的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行 3.7.3 損耗、效率及效率特性 即當(dāng)銅損耗等于鐵損耗(可變損耗等于不變損耗)時,變壓器效 率最大： :, 0率的條件則有變壓器產(chǎn)生最大效令 d d 0 2 PP SNm 或 SN m P P 0 %100) 2cos 2 1 ( 02 0 max PS P Nm 為了提高變壓器的運(yùn)行效益，設(shè)計時應(yīng)使變壓器的鐵損耗小些 。 第61頁/共73頁 3.8.1自耦變壓器 自