電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)課件第三章

1、1第三章第三章 變壓器變壓器第一節(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)一、變壓器的工作原理一、變壓器的工作原理 變壓器主要部件變壓器主要部件鐵心和鐵心和套在鐵心上的兩個(gè)繞組。兩套在鐵心上的兩個(gè)繞組。兩繞組只有磁耦合沒(méi)有電聯(lián)系。繞組只有磁耦合沒(méi)有電聯(lián)系。在一次繞組中加上交變電壓，在一次繞組中加上交變電壓，產(chǎn)生交鏈一、二次繞組的交產(chǎn)生交鏈一、二次繞組的交變磁通，在兩繞組中分別感變磁通，在兩繞組中分別感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。一次繞組一次繞組（原繞組或初級(jí)繞組）：與電源相連的線圈（原繞組或初級(jí)繞組）：與電源相連的線圈二次繞組二次繞組（副繞組或次級(jí)繞組）：與負(fù)載相連的線圈（副繞

2、組或次級(jí)繞組）：與負(fù)載相連的線圈2按電工慣例規(guī)定正方向（習(xí)慣正方向）：按電工慣例規(guī)定正方向（習(xí)慣正方向）：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符合右手螺旋定則；）磁通量正方向與電流正方向符合右手螺旋定則；3 3）由交變磁通量產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)正方向與產(chǎn)生該磁通）由交變磁通量產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)正方向與產(chǎn)生該磁通量的電流正方向一致，并符合量的電流正方向一致，并符合 關(guān)系。關(guān)系。d /duNt tNeutNeudddd222111111222UENkUENk電壓比電壓比忽略鐵心中的損耗，根據(jù)能量守恒定律，有：忽略鐵心中的損

3、耗，根據(jù)能量守恒定律，有：2211IUIU電壓、電動(dòng)勢(shì)有效值與匝數(shù)關(guān)系：電壓、電動(dòng)勢(shì)有效值與匝數(shù)關(guān)系：3二、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：?jiǎn)卫@組（自耦）變壓器、雙繞組變壓器、按繞組數(shù)目分：?jiǎn)卫@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。三繞組變壓器和多繞組變壓器。按相數(shù)分：?jiǎn)蜗嘧儔浩?、三相變壓器和多相變壓器。按相?shù)分：?jiǎn)蜗嘧儔浩?、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(wú)勵(lì)磁調(diào)壓變壓器和有載調(diào)壓變壓器。按調(diào)壓方式分：無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓

4、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。和充氣式變壓器。 4電源變壓器電源變壓器 電力變壓器電力變壓器控制變壓器控制變壓器接觸調(diào)壓器接觸調(diào)壓器 三相干式變壓器三相干式變壓器5三、變壓器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介三、變壓器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介鐵心繞組其他部件變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的磁路變壓器的磁路變壓器的電路變壓器的電路為了減少鐵心內(nèi)的磁滯損耗和渦流損耗，鐵心通常為了減少鐵心內(nèi)的磁滯損耗和渦流損耗，鐵心通常用用0.35mm0.35mm或或0.5mm0.5mm厚表面涂有絕緣漆的硅鋼片沖成一厚表面涂有絕緣漆的硅鋼

5、片沖成一定形狀疊裝而成。定形狀疊裝而成。1 1、鐵心、鐵心6鐵心鐵心變壓器主要磁路部分，分鐵心柱與鐵軛兩部分。變壓器主要磁路部分，分鐵心柱與鐵軛兩部分。 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低壓線圈低壓線圈按照鐵心的結(jié)構(gòu)，變壓器按照鐵心的結(jié)構(gòu)，變壓器可分為芯式和殼式兩種。可分為芯式和殼式兩種。芯式變壓器芯式變壓器: :結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：心柱被繞組所包圍心柱被繞組所包圍。特點(diǎn)：特點(diǎn)：繞組和絕緣裝配比較繞組和絕緣裝配比較容易容易，電力變壓器常常采用電力變壓器常常采用這種結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)。7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

6、3 3高壓線圈高壓線圈 4 4低壓線圈低壓線圈8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繞組繞組殼式變壓器殼式變壓器: :結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：鐵心包圍繞組的鐵心包圍繞組的頂面、底面和側(cè)面。頂面、底面和側(cè)面。特點(diǎn)：特點(diǎn)：機(jī)械強(qiáng)度較好，機(jī)械強(qiáng)度較好，常用于低電壓、大電流常用于低電壓、大電流的變壓器或小容量電訊的變壓器或小容量電訊變壓器。變壓器。92. 2. 繞組繞組變壓器中的電路部分，一般用紙包的絕緣扁線變壓器中的電路部分，一般用紙包的絕緣扁線或絕緣圓線繞成。或絕緣圓線繞成。 1 1低壓繞組低壓繞組 2 2高壓繞組高壓繞組交疊式繞組交疊式繞組高壓繞組的匝數(shù)多高壓繞組的匝數(shù)多,

7、 ,導(dǎo)線細(xì)；導(dǎo)線細(xì)；低壓繞組的匝數(shù)少低壓繞組的匝數(shù)少, ,導(dǎo)線粗。導(dǎo)線粗。從高、低壓繞組的相對(duì)位置來(lái)看從高、低壓繞組的相對(duì)位置來(lái)看, ,變壓器繞組分為同心式和交疊式。變壓器繞組分為同心式和交疊式。同心式同心式結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 高、低壓繞組同心地套裝在心柱上。高、低壓繞組同心地套裝在心柱上。特點(diǎn)特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便，國(guó)產(chǎn)電力結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便，國(guó)產(chǎn)電力變壓器均采用這種結(jié)構(gòu)。變壓器均采用這種結(jié)構(gòu)。 交疊式交疊式結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 高、低壓繞組沿心柱高度方向互相交疊地放置。高、低壓繞組沿心柱高度方向互相交疊地放置。漏電抗小，機(jī)械強(qiáng)度高，多用于特種變壓器中。漏電抗小，機(jī)械強(qiáng)度高，多用于特種變壓器中。特點(diǎn)特點(diǎn) 10油

8、浸式電力變壓器油浸式電力變壓器1 1信號(hào)式溫度計(jì)信號(hào)式溫度計(jì)2 2吸濕器吸濕器3 3儲(chǔ)油柜儲(chǔ)油柜4 4油位計(jì)油位計(jì)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(kāi)關(guān)分接開(kāi)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3 3、其他結(jié)構(gòu)部件、其他結(jié)構(gòu)部件114 4、變壓器的額定值、變壓器的額定值額定容量：額定容量：額定工作狀態(tài)下的視在功率（用額定工作狀態(tài)下的視在功率（用SN表示，單位表示，單位V.A）三相變壓器指三相容量之和。）三相變壓器指三相容量之和。額定電壓額定電壓U1N/U2N:U1N是電源加到一次繞組上的額

9、定電壓，是電源加到一次繞組上的額定電壓，U2N是一次繞組加上額定電壓后二次繞組開(kāi)路即空載時(shí)二次是一次繞組加上額定電壓后二次繞組開(kāi)路即空載時(shí)二次繞組的端電壓。對(duì)于三相變壓器額定電壓指線電壓。繞組的端電壓。對(duì)于三相變壓器額定電壓指線電壓。額定電流額定電流I1N、I2N：變壓器額定容量分別除以原、副邊額定變壓器額定容量分別除以原、副邊額定電壓計(jì)算出來(lái)的線電流值。電壓計(jì)算出來(lái)的線電流值。N2N2N1N1NIUIUSN2N2N1N1N33IUIUS額定頻率額定頻率fN 我國(guó)規(guī)定工業(yè)用電的頻率為我國(guó)規(guī)定工業(yè)用電的頻率為50Hz此外還有額定效率、額定溫升等。額定效率、額定溫升等。 單相變壓器單相變壓器三相變

10、壓器三相變壓器12 例例3-13-1 有一臺(tái)三相油浸自冷式鋁線電力變壓器，有一臺(tái)三相油浸自冷式鋁線電力變壓器，AkV160NSkV4 . 0/kV35/2NN1UU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. 2A10353101603331NNN1USIA9 .230A104 . 03101603332NNN2USIYy0聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)13第第二節(jié)節(jié) 單相變壓器的空載運(yùn)行單相變壓器的空載運(yùn)行一、空載運(yùn)行時(shí)的物理情況一、空載運(yùn)行時(shí)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的二的二次繞組開(kāi)路，這種情況

11、即為變壓次繞組開(kāi)路，這種情況即為變壓器的空載運(yùn)行。器的空載運(yùn)行。主磁通和漏磁通在性質(zhì)上的不同：主磁通和漏磁通在性質(zhì)上的不同： 1 1）由于鐵磁材料有飽和現(xiàn)象，主磁路磁阻不是常數(shù)，）由于鐵磁材料有飽和現(xiàn)象，主磁路磁阻不是常數(shù)，主磁主磁通與建立它的電流之間呈非線性關(guān)系。通與建立它的電流之間呈非線性關(guān)系。而漏磁通的磁路大部分而漏磁通的磁路大部分是非鐵磁材料組成，磁路磁阻基本上是常數(shù)，是非鐵磁材料組成，磁路磁阻基本上是常數(shù)，漏磁通與產(chǎn)生它漏磁通與產(chǎn)生它的電流呈線性關(guān)系。的電流呈線性關(guān)系。 2 2）主磁通在原、副繞組中均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)接上負(fù)載時(shí)就）主磁通在原、副繞組中均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)接上負(fù)載時(shí)就有電功率

12、向負(fù)載輸出，故主磁通起傳遞能量的作用。而漏磁通有電功率向負(fù)載輸出，故主磁通起傳遞能量的作用。而漏磁通僅在一次或二次繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，不能傳遞能量，僅起壓降僅在一次或二次繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，不能傳遞能量，僅起壓降作用。因此，在分析變壓器時(shí)常將主磁通和漏磁通分開(kāi)處理。作用。因此，在分析變壓器時(shí)常將主磁通和漏磁通分開(kāi)處理。14一次繞組和二次繞組一次繞組和二次繞組的電動(dòng)勢(shì)平衡方程式的電動(dòng)勢(shì)平衡方程式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。10RI1U0I100NIF1E011E

13、2EtNeutNtNRieeRiudddddd)()(22201111011101tNetNetNedddddd2211111151 1、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與主磁通、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與主磁通空載運(yùn)行時(shí)，忽略空載運(yùn)行時(shí)，忽略i1R1和和 。 11eu sinmt 設(shè)：設(shè)：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e1 和和e2 均滯后于均滯后于 電角度電角度90，其有效值為其有效值為111112222224.4422224.44222mmmmmmmmENfNEfNENfNEfNmfNE1144. 4 jmfNE2244. 4 jE1和和E2的相量表達(dá)式的相量表達(dá)式21212144. 444. 4NNfNfNEEkmm1111222

14、2dsinsind22dsinsind22mmmmeNNtEtteNNtEtt 1e162.2.空載電流空載電流由于磁路飽和，空載電流由于磁路飽和，空載電流 與由它產(chǎn)生的主磁通呈非與由它產(chǎn)生的主磁通呈非線性關(guān)系。在一定電壓下，線性關(guān)系。在一定電壓下，空載電流大小、波形取決空載電流大小、波形取決于飽和度。于飽和度。t0i3211230i磁通按正弦規(guī)律變化，空載電流磁通按正弦規(guī)律變化，空載電流呈尖頂波形。呈尖頂波形。空載電流按正弦規(guī)空載電流按正弦規(guī)律變化時(shí)，主磁通呈平頂波形。律變化時(shí)，主磁通呈平頂波形。實(shí)際空載電流不是正弦波，但為了計(jì)算實(shí)際空載電流不是正弦波，但為了計(jì)算方便，在相量圖和計(jì)算式中常用

15、正弦的方便，在相量圖和計(jì)算式中常用正弦的電流代替實(shí)際的空載電流。電流代替實(shí)際的空載電流。t空載電流波形空載電流波形忽略空載損耗：當(dāng)主磁通為正弦波時(shí)，磁路越飽和，電流波形忽略空載損耗：當(dāng)主磁通為正弦波時(shí)，磁路越飽和，電流波形畸變嚴(yán)重。畸變嚴(yán)重。17空載電流空載電流空載電流就是勵(lì)磁電流，包含兩個(gè)分量，一個(gè)是勵(lì)磁分量，空載電流就是勵(lì)磁電流，包含兩個(gè)分量，一個(gè)是勵(lì)磁分量，作用是建立磁場(chǎng)，產(chǎn)生主磁通作用是建立磁場(chǎng)，產(chǎn)生主磁通無(wú)功分量；另一個(gè)是鐵心無(wú)功分量；另一個(gè)是鐵心損耗分量，作用是供變壓器鐵心損耗損耗分量，作用是供變壓器鐵心損耗有功分量。有功分量。 性質(zhì)：由于空載電流的無(wú)功分量遠(yuǎn)大于有功分量，所以空載

16、電流主性質(zhì)：由于空載電流的無(wú)功分量遠(yuǎn)大于有功分量，所以空載電流主要是感性無(wú)功性質(zhì)要是感性無(wú)功性質(zhì)也稱勵(lì)磁電流。也稱勵(lì)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)。22IIIFemFemIIIIFeI勵(lì)磁電流勵(lì)磁電流損耗電流，引起鐵心損耗損耗電流，引起鐵心損耗磁化電流，建立空載磁場(chǎng)磁化電流，建立空載磁場(chǎng)mI18空載損耗空載損耗空載損耗約占額定容量的空載損耗約占額定容量的0.2%1%，而且隨變壓器容量，而且隨變壓器容量的增大而下降。為減少空載損耗，一般采用優(yōu)質(zhì)鐵磁材料：的增大而下降。為減少空載損耗，一般采用優(yōu)質(zhì)鐵磁材料：

17、優(yōu)質(zhì)硅鋼片、激光化硅鋼片或應(yīng)用非晶態(tài)合金。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(shí)，一次側(cè)從電源吸收少量的有功功率變壓器空載時(shí)，一次側(cè)從電源吸收少量的有功功率 ，用來(lái)供，用來(lái)供給鐵耗給鐵耗 和繞組銅耗和繞組銅耗 。由于。由于 和和 均很小，所以均很小，所以 ，即，即空載損耗近似等于鐵耗?？蛰d損耗近似等于鐵耗。0P0FePP0I1RFeP201I R11UpEpIFeFeFe193、漏磁通和漏電抗、漏磁通和漏電抗漏電動(dòng)勢(shì)漏電動(dòng)勢(shì)E1mIE1111jXmEI t sin112sin2sindd111111tEtNtNem1111111144. 42222fNfNNEEm111112m

18、mmmNIEjjL IjX II mINL2111一次繞組漏自感一次繞組漏自感11LX 一次繞組漏電抗一次繞組漏電抗20二、空載運(yùn)行時(shí)的電動(dòng)勢(shì)平衡方程式、相量圖及等效電路二、空載運(yùn)行時(shí)的電動(dòng)勢(shì)平衡方程式、相量圖及等效電路1111111()()j()mmmUI REEI RI XE 11111(jX )()()mmIREI ZE 220EU1(jX )mmmmmEI ZIR其中其中: : Z1 一次繞組漏阻抗一次繞組漏阻抗 Zm 變壓器的勵(lì)磁阻抗變壓器的勵(lì)磁阻抗 Xm 變壓器的勵(lì)磁電抗變壓器的勵(lì)磁電抗 Rm 變壓器的勵(lì)磁電阻變壓器的勵(lì)磁電阻mmIEZ12mFemIpR 22mmmRZX21mmm

19、mZIZIEZIU1111)(12211221EbXREXIEgXRERImmmmmmmmFemg式中 變壓器的勵(lì)磁電導(dǎo) 變壓器的勵(lì)磁電納mb在等效電路中在等效電路中R1、X1是常量；是常量；Rm、Xm是變量，隨鐵心磁路飽和程是變量，隨鐵心磁路飽和程度的增加而減少。度的增加而減少。Rm是表征鐵心損耗的一個(gè)參數(shù)，是表征鐵心損耗的一個(gè)參數(shù)，Xm是表征鐵是表征鐵心磁化性能的一個(gè)參數(shù)。心磁化性能的一個(gè)參數(shù)。22小結(jié) （1 1）一次側(cè)主電動(dòng)勢(shì)與漏阻抗壓降總是與外施電壓）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)的大小由外施平衡，若忽略漏阻抗壓降，則一次主電勢(shì)的大小由外施

20、電壓決定。電壓決定。 （2 2）主磁通大小由電源電壓、電源頻率和一次線圈）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)。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 3）空載電流大小與主磁通、線圈匝數(shù)及磁路磁阻）空載電流大小與主磁通、線圈匝數(shù)及磁路磁阻有關(guān)，鐵心所用材料的導(dǎo)磁性能越好，空載電流越小。有關(guān)，鐵心所用材料的導(dǎo)磁性能越好，空載電流越小。 （4 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）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)，非線性電路的電流的比值，線性磁路中，電抗為常數(shù)，非線性電路中，電抗的大小

21、隨磁路的飽和而減小。中，電抗的大小隨磁路的飽和而減小。23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，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(yùn)行狀態(tài)，稱為負(fù)載運(yùn)行二次側(cè)接上負(fù)載的運(yùn)行狀態(tài)，稱為負(fù)載運(yùn)行。一、負(fù)載運(yùn)行時(shí)的物理情況一、負(fù)載運(yùn)行時(shí)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)。因此，常數(shù)。因此，達(dá)到新的電動(dòng)勢(shì)平衡的條件是使一次繞組的電流增量所產(chǎn)生的磁達(dá)到新的電動(dòng)勢(shì)平衡的條件是使一次繞組的電流增量所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)與二次繞組電流所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)相抵消，以

22、維持主磁通基本動(dòng)勢(shì)與二次繞組電流所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)基本不變。不變，以及由主磁通所感應(yīng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)基本不變。02211NINI2121INNI磁動(dòng)勢(shì)磁動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系平衡關(guān)系24二、負(fù)載運(yùn)行時(shí)的基本方程式二、負(fù)載運(yùn)行時(shí)的基本方程式1 1、磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式、磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式2 2、電動(dòng)勢(shì)平衡方程式、電動(dòng)勢(shì)平衡方程式11221122211221121()0()mmmI NI NIINI NNI NI NI NIIIN mmZIE1111111111jUEI RI XEI Z 222222222jUEI RI XEI Z1212/EENNk225基本

23、方程式基本方程式FmmmZIUZIENININIkNNEEZIEUZIEU2211221121212222111126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(gè)繞組來(lái)等效，歸算：將變壓器的二次（或一次）繞組用另一個(gè)繞組來(lái)等效，同時(shí)，對(duì)該繞組的電磁量作相應(yīng)的變換，以保持兩側(cè)的電磁同時(shí)，對(duì)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。關(guān)系不變。歸算原則：歸算原則：1 1）磁動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系不變；磁動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系不變；2 2）各功率和損耗不變。）各功率和損耗不變。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)

24、，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(dòng)勢(shì)和電壓的歸算一）電動(dòng)勢(shì)和電壓的歸算12NN 則則221222ENNkENN22EkE 2020EkE 22UkU 27（二）電流的歸算（二）電流的歸算22IIk （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(wú)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(wú)功功率不變。222222I RI R22222222IRRk RI 222222IXI X 22222222IXXk XI 歸算后變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的基本方程式變?yōu)槿缦滦问剑簹w算后變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的基本方程式變?yōu)槿缦滦问剑簃III211111

25、ZIEU2222ZIEU21EEmmZIE128二二 、等效電路、等效電路右圖中，二次繞右圖中，二次繞組各量均已經(jīng)歸組各量均已經(jīng)歸算到一次繞組，算到一次繞組，即即12NN 圖中圖中a、b和和c、d分別是等電分別是等電位點(diǎn)，可連接起來(lái)而不改變位點(diǎn)，可連接起來(lái)而不改變運(yùn)行情況。于是作出變壓器運(yùn)行情況。于是作出變壓器的的T形等效電路。形等效電路。12EE29三三 、相量圖、相量圖相量圖的畫(huà)法，視變壓器給定的和求解的具體條件。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。給定量和求解量不同，畫(huà)圖步驟也不一樣。根據(jù)變壓器的根據(jù)變壓器的T T形等效電路，可畫(huà)出相應(yīng)的

26、相量圖。形等效電路，可畫(huà)出相應(yīng)的相量圖。變壓器接感性負(fù)載，負(fù)載阻抗由電阻和電感組成，變壓器接感性負(fù)載，負(fù)載阻抗由電阻和電感組成， 為滯后；為滯后；變壓器接容性負(fù)載，負(fù)載阻抗由電阻和電容組成，變壓器接容性負(fù)載，負(fù)載阻抗由電阻和電容組成， 為超前。為超前。 coscos30相量圖的畫(huà)法相量圖的畫(huà)法（1）畫(huà)出）畫(huà)出 ； 22IU，假定給定假定給定U2、I2、cos 2及各個(gè)參數(shù)及各個(gè)參數(shù)（2）在）在 相量上加上相量上加上 得到得到 ； 2U2222XI jRI2E（3）12EE（6）畫(huà)出）畫(huà)出 與與 的相量和的相量和 ；2ImI1I（7）畫(huà)出）畫(huà)出 ，加，加 得得到到 。1E1111XI jRI1U

27、（4）畫(huà)出領(lǐng)先）畫(huà)出領(lǐng)先 的主磁通的主磁通 ；90 1Em （5）根據(jù)）根據(jù) 畫(huà)出畫(huà)出 ， 領(lǐng)先領(lǐng)先 一個(gè)鐵耗角；一個(gè)鐵耗角；mmZEI/1mIm mI31四四 、近似等效電路、近似等效電路考慮到考慮到Z Zm mZ Z1 1，當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，認(rèn)為勵(lì)磁電流不隨負(fù)載的，當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，認(rèn)為勵(lì)磁電流不隨負(fù)載的變化而變化。這樣就得到變化而變化。這樣就得到T T形等效電路。形等效電路。32 電壓方程為電壓方程為由于由于I IN NI Im m，勵(lì)磁電流可忽略不計(jì)，去掉勵(lì)磁支路就得到變壓勵(lì)磁電流可忽略不計(jì)，去掉勵(lì)磁支路就得到變壓器近似等效電路。器近似等效電路。211)(UjXRIUkkRk、Xk和和Zk分別

28、稱為短路電阻、短路電抗和短路阻抗。分別稱為短路電阻、短路電抗和短路阻抗。33第五節(jié)第五節(jié) 等效電路的參數(shù)測(cè)定等效電路的參數(shù)測(cè)定一、空載試驗(yàn)一、空載試驗(yàn)通過(guò)測(cè)量空載電流和一、二次電壓及空載功率來(lái)計(jì)算變比、空載電流百分?jǐn)?shù)、鐵耗和勵(lì)磁阻抗。3 3、要求及分析、要求及分析1）低壓側(cè)加電壓，高壓側(cè)開(kāi)路；。即輸入功率和忽略FepPXR011,)3曲線。和畫(huà)出和測(cè)出范圍內(nèi)單方向調(diào)節(jié)在）電壓)()(,2 . 10210110010201UfPUfIPIUUUN1.1.目的目的2 2、接線圖、接線圖344、求出參數(shù)2210110()()mmUZRRXXImZZ 00mRR0mXX12UkU5、空載電流和空載功率

29、必須是額定電壓時(shí)的值，并以此求取勵(lì)磁參數(shù)；6、若要得到高壓側(cè)參數(shù)，須折算；7、對(duì)三相變壓器，各公式中的電壓、電流和功率均為相值；101X等效電路圖10I3536二、負(fù)載試驗(yàn)二、負(fù)載試驗(yàn)( (又稱短路試驗(yàn)）又稱短路試驗(yàn)） 通過(guò)測(cè)量短路電流、短路電壓及短路功率來(lái)計(jì)算變壓器的短路電壓百分?jǐn)?shù)、銅耗和短路阻抗。1、目的2、接線圖3、要求及分析1）高壓側(cè)加電壓，低壓側(cè)短路；;)()(,3 . 10,2曲線和畫(huà)出和測(cè)出對(duì)應(yīng)的范圍內(nèi)變化在使電流）通過(guò)調(diào)節(jié)電壓kkkkkkkNkUfPUfIPIUII3）同時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)室的室溫；等效電路圖374、由于外加電壓很小，主磁通很小，鐵耗很小，忽略鐵耗。折算到75時(shí)的數(shù)值0

30、75 C075kkTRRT2275 C75 CkkkZRX6、溫度折算：電阻應(yīng)換算到基準(zhǔn)工作溫度時(shí)的數(shù)值。8、對(duì)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。5、參數(shù)222 kkkkkkkkkRZXIPRIUZ2221212RIRIpRIpCukkk例 對(duì)上例的變壓器在高壓方做短路實(shí)驗(yàn)：Uk=400V，Ik=11.55A，Pk=3500W，求短路參數(shù)。38標(biāo)么值標(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（通常以額定值為基準(zhǔn)值）準(zhǔn)值的比值（通常以額定值為基準(zhǔn)值）, ,即即實(shí)際值標(biāo)么值基準(zhǔn)值=阻抗

31、電壓阻抗電壓負(fù)載試驗(yàn)時(shí)，繞組中電流達(dá)到額定值，加在負(fù)載試驗(yàn)時(shí)，繞組中電流達(dá)到額定值，加在一次繞組上的短路電壓。用一次側(cè)額定電壓百分值表示。一次繞組上的短路電壓。用一次側(cè)額定電壓百分值表示。1N175 C1N1N%100%100%kkkI ZUuUU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。值為基準(zhǔn)值，三相值以額定三相值為基準(zhǔn)值。 39阻抗電壓阻抗電壓標(biāo)么值標(biāo)么值1N*175 C75 C75 C1N1

32、N1N1NN/kkkkkkI ZZZUuZUUUIZ*kZ其中,為短路阻抗的相對(duì)值。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): :1、額定值的標(biāo)么值為1。 2、百分值=標(biāo)么值100%；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； 4、某些意義不同的物理量標(biāo)么值相等*0*1IZm2*0*0*IPRmNNPcos*NNQsin*缺點(diǎn):標(biāo)么值沒(méi)有單位，物理意義不明確。40第六節(jié)第六節(jié) 三相變壓器三相變壓器一、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)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)v繞組首端和末端標(biāo)志繞組首端和末端標(biāo)志繞組繞組名稱名稱單

33、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繞組繞組AXA、B、CX、Y、Z N低壓低壓繞組繞組axa、b、cx、y、zn412 2、聯(lián)結(jié)組、聯(lián)結(jié)組同名端同名端兩個(gè)正極性相同的對(duì)應(yīng)端點(diǎn)。兩個(gè)正極性相同的對(duì)應(yīng)端點(diǎn)。v變壓器的一次、二次繞組由同一磁通交鏈，在某一瞬變壓器的一次、二次繞組由同一磁通交鏈，在某一瞬間高壓繞組的某一端為正電位，低壓繞組上也必定有間高壓繞組的某一端為正電位，低壓繞組上也必定有一個(gè)端點(diǎn)的電位也為正。一個(gè)端點(diǎn)的電位也為正。v在繞組旁邊用符號(hào)在繞組旁邊用符號(hào)“”表示。表示。三相變壓器一次、二次三相變壓器一次、二次線電壓之間相位差線電壓之間相位差一定是一定是30

34、30度的整度的整數(shù)倍，引入時(shí)鐘表示法。數(shù)倍，引入時(shí)鐘表示法。高壓側(cè)線電壓三角形的一條中性線看作時(shí)鐘的長(zhǎng)針高壓側(cè)線電壓三角形的一條中性線看作時(shí)鐘的長(zhǎng)針固固定指向時(shí)鐘定指向時(shí)鐘1212點(diǎn)點(diǎn)( (或或0 0點(diǎn)點(diǎn)) )； 低壓側(cè)線電壓三角形中相對(duì)應(yīng)的一條中性線看作時(shí)鐘的短低壓側(cè)線電壓三角形中相對(duì)應(yīng)的一條中性線看作時(shí)鐘的短針針?biāo)傅臅r(shí)數(shù)作為聯(lián)結(jié)組的標(biāo)號(hào)。所指的時(shí)數(shù)作為聯(lián)結(jié)組的標(biāo)號(hào)。42a)I/I-0聯(lián)結(jié)組聯(lián)結(jié)組b)I/I-6聯(lián)結(jié)組聯(lián)結(jié)組v同極性端相同首端標(biāo)志：一次、二次電壓相位差為零度，用同極性端相同首端標(biāo)志：一次、二次電壓相位差為零度，用時(shí)鐘表示法為時(shí)鐘表示法為I/I-0I/I-0。v同極性端相異首端

35、標(biāo)志：一次、二次電壓相位差為同極性端相異首端標(biāo)志：一次、二次電壓相位差為180180 ，用，用時(shí)鐘表示法為時(shí)鐘表示法為I/I-6I/I-6。vI/II/I表示一次、二次都是單相繞組，表示一次、二次都是單相繞組，0 0和和6 6表示標(biāo)號(hào)。表示標(biāo)號(hào)。單相變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)單相變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)43Yy0 聯(lián)結(jié)組聯(lián)結(jié)組Yd11 聯(lián)結(jié)組聯(lián)結(jié)組NNnn三相變壓器的聯(lián)結(jié)組三相變壓器的聯(lián)結(jié)組44Yy6 聯(lián)結(jié)組聯(lián)結(jié)組Yd5聯(lián)結(jié)組聯(lián)結(jié)組三相變壓器的聯(lián)結(jié)組三相變壓器的聯(lián)結(jié)組45三相變壓器的連接組別三相變壓器的連接組別對(duì)于對(duì)于Yy（或（或Dd）連接，可以得到）連接，可以得到0、2、4、6、8、10等六等六個(gè)偶數(shù)組別

36、；而個(gè)偶數(shù)組別；而Yd（或（或Dy）連接，可以得到）連接，可以得到1、3、5、7、9、11等六個(gè)奇數(shù)組等六個(gè)奇數(shù)組別。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(guó)家變壓器的連接組別很多，為了便于制造和并聯(lián)運(yùn)行，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，Yyn0、Yd11、YNd11、YNy0和和Yy0連接組為連接組為三相雙繞組電力變壓器的標(biāo)準(zhǔn)連接組別。三相雙繞組電力變壓器的標(biāo)準(zhǔn)連接組別。前三種最為常用：前三種最為常用：Yyn0連接的二次繞組可以引出中線，成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(shí)可兼供動(dòng)力和照明負(fù)載。為三相四線制，用作配電變壓器時(shí)可兼供動(dòng)力和照明負(fù)載。Yd11連接用于

37、低壓側(cè)電壓超過(guò)連接用于低壓側(cè)電壓超過(guò)400V的線路中。的線路中。YNd11連接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。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。46二、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)形式一、組式磁路變壓器一、組式磁路變壓器二、芯式磁路變壓器二、芯式磁路變壓器特點(diǎn)：三相磁路彼此無(wú)關(guān)聯(lián)。CZCBYBAXAAXaxBYbyCZczABC結(jié)構(gòu)：各相鐵芯、磁通、磁阻等一致結(jié)構(gòu)：具有共同鐵芯特點(diǎn)：三相磁路彼此有關(guān)聯(lián)。47a)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 0CBA48第七節(jié)第七節(jié) 變壓器的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行變壓器的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行1 1、變壓器的電壓調(diào)整率、變壓器的電壓調(diào)整率變壓器二次側(cè)的端電壓隨負(fù)變壓器二次側(cè)的端電壓隨負(fù)載變化的