變壓器基本知識課件

1、學習目標學習目標: 第一章第一章 變壓器變壓器1掌握變壓器的結構。掌握變壓器的結構。2掌握變壓器的工作原理。掌握變壓器的工作原理。3掌握三相變壓器的結構及連接組別。掌握三相變壓器的結構及連接組別。4能判斷變壓器故障，對一般故障能進行能判斷變壓器故障，對一般故障能進行修理與試驗。修理與試驗。 案例：案例：電能的產(chǎn)生、輸送與分配電能的產(chǎn)生、輸送與分配 第一章第一章 變壓器變壓器圖圖1-1 電力輸送過程示意圖電力輸送過程示意圖 電源變壓器電源變壓器電力變壓器電力變壓器環(huán)形變壓器環(huán)形變壓器自耦調(diào)壓器自耦調(diào)壓器控制變壓器控制變壓器三相干式變壓器三相干式變壓器作用：作用： 變壓器是用來改變交流電壓大小的電

2、氣設備。它是根變壓器是用來改變交流電壓大小的電氣設備。它是根據(jù)電磁感應原理，把某一等級的交流電壓變化成頻率相同據(jù)電磁感應原理，把某一等級的交流電壓變化成頻率相同的另一等級的交流電壓，以滿足不同負載的需要。的另一等級的交流電壓，以滿足不同負載的需要。還可用還可用來改變電流、變換阻抗以及產(chǎn)生脈沖等。來改變電流、變換阻抗以及產(chǎn)生脈沖等。 1.1 1.1 變壓器的用途與結構變壓器的用途與結構 1.1.1 變壓器的用途及其分類變壓器的用途及其分類用途：用途： 主要用于輸配電系統(tǒng)，而且還廣泛應用于電氣控制領主要用于輸配電系統(tǒng)，而且還廣泛應用于電氣控制領域、電子技術領域，測試技術領域以及焊接技術領域等。域、

3、電子技術領域，測試技術領域以及焊接技術領域等。 1 1按用途分類按用途分類 （1 1）電力變壓器）電力變壓器: :用作電能的輸送與分配。用作電能的輸送與分配。（2 2）特種變壓器。）特種變壓器。 在特殊場合使用的變壓器，如作為焊接電源的電焊在特殊場合使用的變壓器，如作為焊接電源的電焊變壓器；專供大功率電爐使變壓器；專供大功率電爐使 用的電爐變壓器；將交用的電爐變壓器；將交流電整流成直流電時使用的整流變壓器等。流電整流成直流電時使用的整流變壓器等。（3）儀用互感器）儀用互感器: 用于電工測量中，如電流用于電工測量中，如電流 互感互感器、電器、電 壓互感器等。壓互感器等。（4）控制變壓器）控制變壓

4、器: 容量一般比較小，用于小功率電容量一般比較小，用于小功率電源系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)。源系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)。（5）其他變壓器）其他變壓器 如高壓變壓器、調(diào)壓變壓器；脈沖變壓器如高壓變壓器、調(diào)壓變壓器；脈沖變壓器雙繞組變壓器、三繞組變壓器、多繞組變雙繞組變壓器、三繞組變壓器、多繞組變壓器和自耦變壓器等。壓器和自耦變壓器等。疊片式鐵心、卷制式鐵心、非晶合金鐵心。疊片式鐵心、卷制式鐵心、非晶合金鐵心。2 2按繞組構成分類按繞組構成分類3 3按鐵心結構分類按鐵心結構分類4 4按相數(shù)分類按相數(shù)分類有單相變壓器、三相變壓器、多相變壓器。有單相變壓器、三相變壓器、多相變壓器。5 5按冷卻方式分類按冷卻方式分類

5、有干式變壓器、油浸自冷變壓器、油浸風冷變有干式變壓器、油浸自冷變壓器、油浸風冷變壓器、強迫油循環(huán)變壓器、充氣式變壓器等。壓器、強迫油循環(huán)變壓器、充氣式變壓器等。1.1.2 變壓器的結構變壓器的結構 根據(jù)用途不同，變壓根據(jù)用途不同，變壓器的結構也有所不同，器的結構也有所不同，大功率電力變壓器的大功率電力變壓器的結構比較復雜，而多結構比較復雜，而多數(shù)電力變壓器是油浸數(shù)電力變壓器是油浸式的。油浸式變壓器式的。油浸式變壓器由繞組和鐵芯組成器由繞組和鐵芯組成器身，為了解決散熱、身，為了解決散熱、絕緣、密封、安全等絕緣、密封、安全等問題，還需要油箱、問題，還需要油箱、絕緣套管、儲油柜、絕緣套管、儲油柜、冷

6、卻裝置、壓力釋放冷卻裝置、壓力釋放閥、安全氣道、濕度閥、安全氣道、濕度計、氣體繼電器等附計、氣體繼電器等附件，其結構如圖件，其結構如圖1-2所所示。示。 圖1-2 油浸式電力變壓器1變壓器繞組變壓器繞組 變壓器中的電路部分，小型變壓器一般用具有變壓器中的電路部分，小型變壓器一般用具有絕緣的漆包圓銅線繞制而成，對容量稍大的變絕緣的漆包圓銅線繞制而成，對容量稍大的變壓器則用扁銅線或扁鋁線繞制。壓器則用扁銅線或扁鋁線繞制。 (1) (1)同心式繞組同心式繞組高、低壓繞組同心地套高、低壓繞組同心地套裝在鐵心柱上。為了便裝在鐵心柱上。為了便于與鐵心絕緣，把低壓于與鐵心絕緣，把低壓繞組套裝在里面，高壓繞組

7、套裝在里面，高壓繞組套裝在外面。繞組套裝在外面。 按其繞制方法的不同又可分為按其繞制方法的不同又可分為圓筒式、螺旋式和連續(xù)式圓筒式、螺旋式和連續(xù)式 (2) (2)交疊式繞組交疊式繞組 將繞組分成若干個將繞組分成若干個線餅交替排列線餅交替排列又稱餅式繞組又稱餅式繞組 漏抗小、機械強度高、漏抗小、機械強度高、引線方便。主要用在引線方便。主要用在低電壓、大電流的變低電壓、大電流的變壓器上，如容量較大壓器上，如容量較大的電爐變壓器、電阻的電爐變壓器、電阻電焊機（如點焊、滾電焊機（如點焊、滾焊和對焊電焊機）變焊和對焊電焊機）變壓器等。壓器等。優(yōu)點優(yōu)點: :2變壓器鐵芯變壓器鐵芯構成變壓器磁路系統(tǒng)，并作為

8、變壓器的機械骨架構成變壓器磁路系統(tǒng)，并作為變壓器的機械骨架 鐵心柱鐵心柱 磁軛磁軛0.35 mm0.35 mm厚的硅鋼片，減小鐵耗。厚的硅鋼片，減小鐵耗。 國產(chǎn)硅鋼片國產(chǎn)硅鋼片有熱軋硅鋼有熱軋硅鋼片、冷軋無片、冷軋無取向硅鋼片、取向硅鋼片、冷軋晶粒取冷軋晶粒取向硅鋼片向硅鋼片 心式變壓器心式變壓器殼式變壓器殼式變壓器單相小容量變壓器鐵心形式單相小容量變壓器鐵心形式 為了減小鐵心為了減小鐵心磁路的磁阻以磁路的磁阻以減小鐵心損耗，減小鐵心損耗，要求鐵心裝配要求鐵心裝配時，接縫處的時，接縫處的空氣隙應越小空氣隙應越小越好。越好。 （1 1）油箱和冷卻裝置）油箱和冷卻裝置油箱內(nèi)裝變壓器油油箱內(nèi)裝變壓器

9、油扁形散熱油管扁形散熱油管或片式散熱器或片式散熱器幫助散熱幫助散熱10 000 kVA10 000 kVA的電力變壓器，采用風吹冷卻或強迫油的電力變壓器，采用風吹冷卻或強迫油循環(huán)冷卻裝置。循環(huán)冷卻裝置。3變壓器的主要附件變壓器的主要附件 儲油柜：儲油柜：通過連接管與通過連接管與油箱相通使變油箱相通使變壓器油與空氣壓器油與空氣的接觸面積大的接觸面積大為減小，減緩為減小，減緩了變壓器油的了變壓器油的老化速度老化速度新型的全充油密封式電力變壓器則取消了儲油柜，新型的全充油密封式電力變壓器則取消了儲油柜，運行時變壓器油的體積變化完全由設在側(cè)壁的膨運行時變壓器油的體積變化完全由設在側(cè)壁的膨脹式散熱器（金

10、屬波紋油箱）來補償。脹式散熱器（金屬波紋油箱）來補償。（2 2）保護裝置）保護裝置在油箱和儲油柜之間的連接管中裝有氣體繼電器，在油箱和儲油柜之間的連接管中裝有氣體繼電器，當變壓器發(fā)生故障時，內(nèi)部絕緣物汽化，使氣體繼當變壓器發(fā)生故障時，內(nèi)部絕緣物汽化，使氣體繼電器動作，發(fā)出信號或使開關跳閘。電器動作，發(fā)出信號或使開關跳閘。（a a）氣體繼電器）氣體繼電器（b b）防爆管（安全氣道）防爆管（安全氣道） 裝在油箱頂部，它是一個長的圓形鋼筒，上端裝在油箱頂部，它是一個長的圓形鋼筒，上端用酚醛紙板密封，下端與油箱連通。若變壓器發(fā)生用酚醛紙板密封，下端與油箱連通。若變壓器發(fā)生故障，使油箱內(nèi)壓力驟增時，油流

11、沖破酚醛紙板，故障，使油箱內(nèi)壓力驟增時，油流沖破酚醛紙板，以免造成變壓器箱體爆裂。近年來，國產(chǎn)電力變壓以免造成變壓器箱體爆裂。近年來，國產(chǎn)電力變壓器已廣泛采用壓力釋放閥來取代防爆管。器已廣泛采用壓力釋放閥來取代防爆管。 1.2 1.2 變壓器的銘牌和額定值變壓器的銘牌和額定值 1.2.1 銘銘 牌牌正確地使用變壓器的依據(jù)正確地使用變壓器的依據(jù)電力變壓器產(chǎn)品型號 S7-50010 標準代號XXXX額定容量 500kV.A 產(chǎn)品代號XXXX額定電壓 10kV 出廠序號XXXX額定頻率 50Hz 3相聯(lián)結組標號 Y，yn0阻抗電壓 4冷卻方式 油冷使用條件 戶外開關位置 高壓 低壓 電壓V電流A 電

12、壓V電流/A 10500 275 10000 289 4007217 9500 304 XX變壓器廠 XX年XX月1.2.2 額額 定定 值值 1.1.型號型號2.2.額定電壓額定電壓U U1N1N和和U U2N2N U U1N1N：加在一次繞組上的正常工作電壓值。根據(jù)加在一次繞組上的正常工作電壓值。根據(jù)變壓器的絕緣強度和允許發(fā)熱等條件規(guī)定變壓器的絕緣強度和允許發(fā)熱等條件規(guī)定U U2N2N： 變壓器空載時，高壓側(cè)加上額定電壓后，變壓器空載時，高壓側(cè)加上額定電壓后，二次繞組兩端的電壓值。二次繞組兩端的電壓值。 U U2N2N不等于額定負載時的負載電壓不等于額定負載時的負載電壓。有一個電壓。有一個

13、電壓降使空載電壓大于負載電壓。降使空載電壓大于負載電壓。額定電壓在三相變壓器中是指線電壓。額定電壓在三相變壓器中是指線電壓。3.3.額定電流額定電流I I1N1N和和I I2N2N 根據(jù)變壓器容許發(fā)熱的條件而規(guī)定的滿載電流根據(jù)變壓器容許發(fā)熱的條件而規(guī)定的滿載電流值。在三相變壓器中額定電流是指線電流。值。在三相變壓器中額定電流是指線電流。 4.4.額定容量額定容量S SN N 變壓器在額定工作狀態(tài)下，二次繞組的視在變壓器在額定工作狀態(tài)下，二次繞組的視在功率，其單位為功率，其單位為kVAkVA。 AkV1000IUS 2N2NN單相變壓器的額定容量單相變壓器的額定容量 三相變壓器的額定容量三相變壓

14、器的額定容量 AkV1000IU3SN2N2N 5.5.聯(lián)結組標號聯(lián)結組標號 三相變壓器一、二次繞組的連接方式三相變壓器一、二次繞組的連接方式 Y Y（高壓繞組作星形聯(lián)結）、（高壓繞組作星形聯(lián)結）、y y（低壓繞組作（低壓繞組作星形聯(lián)結）；星形聯(lián)結）；D D（高壓繞組作三角形聯(lián)結）、（高壓繞組作三角形聯(lián)結）、d d（低壓繞組作（低壓繞組作三角形聯(lián)結）；三角形聯(lián)結）；N N（高壓繞組作星形聯(lián)結時的中性線）、（高壓繞組作星形聯(lián)結時的中性線）、n n（低壓繞組作星形聯(lián)結時的中性線）。（低壓繞組作星形聯(lián)結時的中性線）。 6.6.阻抗電壓阻抗電壓 又稱為短路電壓。又稱為短路電壓。它標志在額定電流時變壓器

15、阻抗壓降的大小。它標志在額定電流時變壓器阻抗壓降的大小。通常用它與額定電壓通常用它與額定電壓U U1N1N的百分比來表示。的百分比來表示。 例例1 11 1：一臺三相油浸自冷式鋁線變壓器，一臺三相油浸自冷式鋁線變壓器，已知已知S SN N560kVA560kVA，U U1N1N/ /U U2N2N=10000V/400V=10000V/400V，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I I1N1N 、I I2N2N各各是多大是多大? ?解：解： 32.33AI1NN1N 10000310560U3S3808.29A2NN2N A400310560U3SI3互相絕緣且匝數(shù)不同互

16、相絕緣且匝數(shù)不同只有磁的耦合而沒有只有磁的耦合而沒有電的聯(lián)系電的聯(lián)系 1.3 單相變壓器的空載運行及負載運行單相變壓器的空載運行及負載運行 1.3.1 單相變壓器的空載運行單相變壓器的空載運行 1單相變壓器的基本工作原理單相變壓器的基本工作原理dtdNe11dtdNe22根據(jù)電磁感應根據(jù)電磁感應原理原理 ：改變一、二次繞組的匝數(shù)，就可達到改變一、二次繞組的匝數(shù)，就可達到改變電壓的目的。改變電壓的目的。 1單相變壓器的基本工作原理單相變壓器的基本工作原理第四節(jié)：單相變壓器的空載運行及負載運行第四節(jié)：單相變壓器的空載運行及負載運行 2.2.空載運行時各物理量正方向的規(guī)定空載運行時各物理量正方向的規(guī)

17、定 二次繞組開路二次繞組開路 按照按照“電工慣例電工慣例” ” 規(guī)定參考方向：規(guī)定參考方向： （1 1）電壓的參考方向：）電壓的參考方向：在同一支路在同一支路 中，電壓的參考方向與電流的參考中，電壓的參考方向與電流的參考 方向一致。方向一致。（2 2）磁通的參考方向：）磁通的參考方向：磁通的參磁通的參 考方向與電流的參考方向之間符合考方向與電流的參考方向之間符合 右手螺旋定則。右手螺旋定則。（3 3）感應電動勢的參考方向：）感應電動勢的參考方向：由交由交 變磁通變磁通產(chǎn)生的感應電動勢產(chǎn)生的感應電動勢e e，其參考，其參考 方向與產(chǎn)生該磁通的電流參考方向一方向與產(chǎn)生該磁通的電流參考方向一 致（即

18、感應電動勢致（即感應電動勢e e與產(chǎn)生它的磁通與產(chǎn)生它的磁通 之間符合右手螺旋定則）。之間符合右手螺旋定則）。 參考方向的規(guī)定參考方向的規(guī)定 按此參考方向列出的電磁感應定律方程：按此參考方向列出的電磁感應定律方程： dtdNe3.3.感應電動勢和變比感應電動勢和變比 設設m msintsint）fN2tNt)(dtdNdtdemmm0m90sin(E(sincossin t t0 0）90- te e滯后于滯后于90900 0結論：結論：有效值有效值 ：mmm44. 4222fNfNEEE E1 1=4.44=4.44fNfN1 1m mE E2 2=4.44=4.44fNfN2 2m m21

19、21NNEE略去一次繞組中的阻抗不計略去一次繞組中的阻抗不計 U U1 1E E1 14.444.44fNfN1 1m m U U2 2E E2 2=4.44=4.44fNfN2 2m m KKNNEEUUu212121 變壓比，簡稱變比變壓比，簡稱變比 U U1 1恒定時，變壓器恒定時，變壓器鐵心中的磁通鐵心中的磁通m m基本上保持不變基本上保持不變 4.4.變壓器的空載電流和空載損耗變壓器的空載電流和空載損耗 dq0III空載電流空載電流（2 21010）I IN N 無功分量無功分量I Iq q，用，用來建立磁場，起來建立磁場，起勵磁作用勵磁作用 有功分量有功分量I Id d，用來供給變

20、壓用來供給變壓器鐵心損耗器鐵心損耗 101 u1 升壓變壓器升壓變壓器: : K Ku1u11.3.2 單相變壓器的負載運行單相變壓器的負載運行單相變壓器負載運行單相變壓器負載運行 二次繞組中有電流二次繞組中有電流 一次繞組中電流變?yōu)橐淮卫@組中電流變?yōu)閕 i1 1 1磁動勢平衡方程及變流比磁動勢平衡方程及變流比變壓器負載運行時的磁通勢平衡方程式變壓器負載運行時的磁通勢平衡方程式: :因為電源電壓不變，故負載時的磁勢和空載時因為電源電壓不變，故負載時的磁勢和空載時相同：相同： 0N2N1NIII121 N N1 1I I1 1 N N2 2I I2 2忽略忽略I I0 0: :IKK1NNIIu

21、1221 變壓器的變流比變壓器的變流比 變壓器的高壓繞組匝數(shù)多，變壓器的高壓繞組匝數(shù)多，而通過的電流小，因此繞而通過的電流小，因此繞組所用的導線細；反之低組所用的導線細；反之低壓繞組匝數(shù)少，通過的電壓繞組匝數(shù)少，通過的電流大，所用的導線較粗。流大，所用的導線較粗。 結論：結論：1磁動勢平衡方程及變流比磁動勢平衡方程及變流比外特性外特性: :一次繞組電壓一次繞組電壓U U1 1和負載的功率因數(shù)和負載的功率因數(shù)coscos2 2一一定時，二次繞組電壓定時，二次繞組電壓U U2 2與負載電流與負載電流I I2 2的關系的關系. . 滯后的無功電滯后的無功電流產(chǎn)生去磁作流產(chǎn)生去磁作用使電壓下降用使電壓

22、下降 超前的無功電超前的無功電流產(chǎn)生增磁作流產(chǎn)生增磁作用使電壓上升用使電壓上升 用標么值表示，便于不用標么值表示，便于不同變壓器之間比較同變壓器之間比較2變壓器的外特性及電壓變化率變壓器的外特性及電壓變化率電壓變化率：電壓變化率： 用用U U來表示來表示 %100UUUU%N22N2 二次側(cè)空載電壓二次側(cè)空載電壓額定負載時二次側(cè)電壓額定負載時二次側(cè)電壓UU反映供電電壓的穩(wěn)定性。反映供電電壓的穩(wěn)定性。UU越小，說明變壓器二次繞組輸出的電壓越小，說明變壓器二次繞組輸出的電壓 越穩(wěn)定。越穩(wěn)定。常用變壓器常用變壓器UU為為3 35 5 例例1313：某臺供電電力變壓器將某臺供電電力變壓器將U U1N1

23、N=10000V=10000V的的高壓降壓后對負載供電，要求該變壓器在額定高壓降壓后對負載供電，要求該變壓器在額定負載下的輸出電壓為負載下的輸出電壓為U U2 2=380V=380V，該變壓器的電壓，該變壓器的電壓變化率變化率U U5 5，求該變壓器二次繞組的額，求該變壓器二次繞組的額定電壓定電壓U U2N2N及變比及變比K K。 5%100% N2N2U380UU 解：解： U U2N2N=400V=400VK K= =U U1N1N/ /U U2N2N=10000/400=25 =10000/400=25 3.3.變壓器的損耗及效率變壓器的損耗及效率P P1 1= =U U1 1I I1

24、1COSCOS1 1P P2 2= =U U2 2I I2 2COSCOS2 2損耗損耗P P P P1 1- -P P2 2= =P Pcucu+ +P PFeFe（1 1）鐵損耗）鐵損耗P PF Fe e基本鐵損耗基本鐵損耗附加鐵損耗附加鐵損耗與與U U1 1有關，與負載電流無關，當有關，與負載電流無關，當U U1 1不變時，不變時，鐵耗基本不變。故鐵耗稱為不變損耗。鐵耗基本不變。故鐵耗稱為不變損耗。（2 2）銅損耗）銅損耗P PCuCu基本銅損耗基本銅損耗附加銅損耗附加銅損耗電流在一次、二次繞組電流在一次、二次繞組電阻上產(chǎn)生的損耗電阻上產(chǎn)生的損耗 漏磁通產(chǎn)生的集膚效應漏磁通產(chǎn)生的集膚效應

25、使電流在導體內(nèi)分布不使電流在導體內(nèi)分布不均勻而產(chǎn)生的額外損耗均勻而產(chǎn)生的額外損耗 銅損耗與負載電流的平方成正比，銅損耗與負載電流的平方成正比，所以銅損耗又稱為所以銅損耗又稱為“可變損耗可變損耗” ” （3 3）效率）效率%100PPPP%100PPP%100PPFecu222212 中小型電力變壓器效率在中小型電力變壓器效率在9595以上，以上，大型電力變壓器效率可達大型電力變壓器效率可達9999以上以上. . 例例1 14 4：S9S9500/10500/10低損耗三相電力變壓器額定低損耗三相電力變壓器額定容量容量500kVA500kVA，設功率因素為，設功率因素為1,1,二次電壓二次電壓U

26、 U2N2N= =400V400V，鐵損耗，鐵損耗P PF Fe e=0.98KW=0.98KW，額定負載時銅損耗，額定負載時銅損耗P PCuCu4.1kW4.1kW，求二次額定電流，求二次額定電流I I2N2N及變壓器效率及變壓器效率。AAUSI7224003100050032NN2NP P2 2= =S SN NCOSCOS=500kW=500kW%99%1001 .498.0500500%100PPPP%100PPP%100PPFecu222212 解：解：（4 4）效率特性）效率特性效率效率也隨負載電流也隨負載電流I I2 2的變化而變化的關系的變化而變化的關系 NII22負載系數(shù)負載

27、系數(shù)不變損耗等于可變不變損耗等于可變損耗時，變壓器的損耗時，變壓器的效率最高。效率最高。通常最高效率位于通常最高效率位于=0.50.6=0.50.6之間之間 ZK1IU)NN(INNUNNIUZ21121212111222 11IUZ 相當于直接接在相當于直接接在一次繞組上的等一次繞組上的等效阻抗效阻抗 ZKZ2 1.3.3 變壓器的阻抗變換作用變壓器的阻抗變換作用 輸出變壓器、線間變壓器輸出變壓器、線間變壓器 阻抗匹配作用：阻抗匹配作用：如使音響設備輸出如使音響設備輸出的阻抗與揚聲器的的阻抗與揚聲器的阻抗盡量相等，以阻抗盡量相等，以獲得最大的輸出功獲得最大的輸出功率。率。例例1515：某晶體

28、管收音機輸出電路的輸出阻抗：某晶體管收音機輸出電路的輸出阻抗為為Z Z/ /=392=392，接入的揚聲器阻抗為，接入的揚聲器阻抗為Z Z=8=8，現(xiàn)，現(xiàn)加接一個輸出變壓器使兩者實現(xiàn)阻抗匹配，求加接一個輸出變壓器使兩者實現(xiàn)阻抗匹配，求該變壓器的變比該變壓器的變比K K；若該變壓器一次繞組匝數(shù)；若該變壓器一次繞組匝數(shù)N N1 1=560=560匝，問二次繞組匝數(shù)匝，問二次繞組匝數(shù)N N2 2為多少為多少? ? 78392ZZK 匝80匝7560 KNN12解：解：1.4 1.4 三相變壓器三相變壓器 三相變壓器組三相變壓器組 1.4.1 三相變壓器磁路結構三相變壓器磁路結構 三相心式變壓器三相心

29、式變壓器 三相繞組接入對稱的三相交流電源時，三相三相繞組接入對稱的三相交流電源時，三相繞組中產(chǎn)生的主磁通也是對稱的，故三相磁繞組中產(chǎn)生的主磁通也是對稱的，故三相磁通之和等于零，因此中間鐵心柱可以省略通之和等于零，因此中間鐵心柱可以省略 1.1.變壓器的極性變壓器的極性同極性端或同名端：同極性端或同名端：變壓器的一、二次繞組繞在同一個鐵心上，當變壓器的一、二次繞組繞在同一個鐵心上，當同時交鏈的磁通同時交鏈的磁通交變時，兩個繞組中感應出交變時，兩個繞組中感應出電動勢，當一次繞組的某一端點瞬時電位為正電動勢，當一次繞組的某一端點瞬時電位為正時，二次繞組也必有一電位為正的對應端點。時，二次繞組也必有一

30、電位為正的對應端點。這兩個對應的端點，稱為同極性端或同名端，這兩個對應的端點，稱為同極性端或同名端，通常用符號通常用符號“ ” ”表示。表示。 1.4.2 三相變壓器的極性與連接組三相變壓器的極性與連接組 變壓器繞組的正確連接圖變壓器繞組的正確連接圖 繞組的錯誤連接繞組的錯誤連接 繞組電壓為繞組電壓為110V110V，電源電壓為，電源電壓為220V220V時的連接方法時的連接方法繞組電壓為繞組電壓為110V110V，電源電壓為，電源電壓為110V110V時的連接方法時的連接方法無感應電動勢，將燒毀繞組無感應電動勢，將燒毀繞組2.2.變壓器極性的判定變壓器極性的判定(1)(1)對兩個繞向已知的繞

31、組對兩個繞向已知的繞組繞向不同時，繞向不同時，同名端不同同名端不同2.2.變壓器極性的判定變壓器極性的判定(2)(2)對一臺已經(jīng)制成的變壓器對一臺已經(jīng)制成的變壓器 交流法測定同名端交流法測定同名端 U U1313U U1212U U3434，則說明則說明N1N1、N2N2組為組為反極性串聯(lián)，反極性串聯(lián)，故故1 1和和3 3為同名端。為同名端。如果如果U U1313U U1212U U3434，則則1 1和和4 4為同名端。為同名端。 2.2.變壓器極性的判定變壓器極性的判定(2)(2)對一臺已經(jīng)制成的變壓器對一臺已經(jīng)制成的變壓器直流法測定同名端直流法測定同名端 開關開關S S合上的一瞬合上的一

32、瞬間，如毫伏表指間，如毫伏表指針向正方向擺動，針向正方向擺動，則接直流電則接直流電源正極的端子與源正極的端子與接直流毫伏表正接直流毫伏表正極的端子為同名極的端子為同名端。端。 （1 1）三相變壓器繞組的連接方法）三相變壓器繞組的連接方法 繞組名稱 單相變壓器 三相變壓器 中性點 首端 末端 首端 末端 高壓繞組 U1 U2 U1、V1、W1 U2、V2、W2 N 低壓繞組 U1 U1 U1、v1、w1 U2、v2、w2 n 中壓繞組 U1m U2m U1m、V1m、Wlm U2m、V2m、W2m Nm 繞組的首端和末端的標記繞組的首端和末端的標記 3.3.三相變壓器的連接組三相變壓器的連接組三

33、相繞組連接方法三相繞組連接方法 字母表示：字母表示：舊標準：舊標準：Y Y和和 高壓高壓Y Y，D D，N N低壓低壓y ,dy ,d，n n 新標準：新標準：聯(lián)結組別聯(lián)結組別 表示一次繞組線電壓與二次繞組表示一次繞組線電壓與二次繞組線電壓之間的線電壓之間的相位關系。相位關系。 一、二次繞組線電動勢的相位差總是一、二次繞組線電動勢的相位差總是30300 0的整的整數(shù)倍。因此，國際上規(guī)定，標志三相變壓器數(shù)倍。因此，國際上規(guī)定，標志三相變壓器一、二次繞組線電動勢的相位關系用一、二次繞組線電動勢的相位關系用時鐘表時鐘表示法。示法。 規(guī)定一次繞組線電勢規(guī)定一次繞組線電勢 為長針，永遠指向鐘為長針，永遠

34、指向鐘面上的面上的“12”12”，二次繞組線電勢，二次繞組線電勢 為短針，為短針，它指向鐘面上的哪個數(shù)字，該數(shù)字則為該三它指向鐘面上的哪個數(shù)字，該數(shù)字則為該三相變壓器聯(lián)結組別的標號。相變壓器聯(lián)結組別的標號。 UVE vEu 聯(lián)結組別聯(lián)結組別 UVE vEu 標號為標號為3 312123 3三相變壓器一、二次繞組不同接法的組合形式有：三相變壓器一、二次繞組不同接法的組合形式有：Y Y，y y；YNYN，d d；Y Y，d d；Y Y，ynyn；D D，y y；D D，d d等，等，其中最常用的組合形式有三種，即其中最常用的組合形式有三種，即Y Y，ynyn；YNYN，d d和和Y Y，d d 。

35、大容量的變壓器通常采用大容量的變壓器通常采用Y Y，d d或或YNYN，d d聯(lián)結。聯(lián)結。容量不太大而且需要中性線的變壓器，廣泛容量不太大而且需要中性線的變壓器，廣泛采用采用Y Y，ynyn聯(lián)結，以適應照明與動力混合負聯(lián)結，以適應照明與動力混合負載需要的兩種電壓。載需要的兩種電壓。 相電壓只有線電壓的相電壓只有線電壓的1 1 ，當中性點引出接，當中性點引出接地時，繞組對地的絕緣要求降低了地時，繞組對地的絕緣要求降低了. . 3Y,y0Y,y0聯(lián)結組聯(lián)結組 （2 2）Y Y，y y聯(lián)結組聯(lián)結組 Y,y6 Y,y6聯(lián)結組聯(lián)結組 （2 2）Y Y，y y聯(lián)結組聯(lián)結組 Y,d11 Y,d11聯(lián)結組聯(lián)結

36、組 （3 3） Y Y，d d聯(lián)結組聯(lián)結組 Y,d1 Y,d1聯(lián)結組聯(lián)結組 （3 3） Y Y，d d聯(lián)結組聯(lián)結組 為了制造及運行方便的需要，國家標準規(guī)定了為了制造及運行方便的需要，國家標準規(guī)定了三相電力變壓器只采用五種標準聯(lián)結組，三相電力變壓器只采用五種標準聯(lián)結組，即即Y Y，yn0yn0、YNYN，d11d11、YNYN，y0y0、Y Y，y0y0和和Y Y，dlldll。 常用，它用于容量不大的三相配電變壓器，低常用，它用于容量不大的三相配電變壓器，低壓側(cè)電壓為壓側(cè)電壓為400400230 V230 V，用以供給動力和照明，用以供給動力和照明的混合負載。一般這種變壓器的最大容量為的混合負

37、載。一般這種變壓器的最大容量為1800kVA1800kVA，高壓側(cè)的額定電壓不超過，高壓側(cè)的額定電壓不超過35kV 35kV Y Y，yn0 yn0 并聯(lián)運行：并聯(lián)運行： 幾臺三相變壓器的高壓繞組及低壓繞組分別幾臺三相變壓器的高壓繞組及低壓繞組分別連接到高壓電源及低壓電源母線上，共同向連接到高壓電源及低壓電源母線上，共同向負載供電的運行方式。負載供電的運行方式。 在變電站中，總的負載經(jīng)常由兩臺或多臺在變電站中，總的負載經(jīng)常由兩臺或多臺三相電力變壓器并聯(lián)供電三相電力變壓器并聯(lián)供電 1.4.3 三相變壓器并聯(lián)運行三相變壓器并聯(lián)運行 （1 1）一、二次繞組電壓應相等，即變比）一、二次繞組電壓應相等，

38、即變比 應相等。應相等。（2 2）聯(lián)結組別必須相同。）聯(lián)結組別必須相同。（3 3）短路阻抗（即短路電壓）應相等。）短路阻抗（即短路電壓）應相等。 并聯(lián)運行的變壓器必須滿足以下條件：并聯(lián)運行的變壓器必須滿足以下條件：電流大，電流大，可能超過可能超過額定值額定值1.1.變比不等時的并聯(lián)運行變比不等時的并聯(lián)運行 K K1 1K E E2 2 21EEE兩個二次繞組之間形成環(huán)流兩個二次繞組之間形成環(huán)流I Ic c，這個電流稱為平衡電流。這個電流稱為平衡電流。 S21SCZZEI短路阻抗小短路阻抗小平衡電流大平衡電流大電流小于額定值電流小于額定值變壓比誤差不允許超過變壓比誤差不允許超過0.50.5 2.

39、2.聯(lián)結組別不同時變壓器的并聯(lián)運行聯(lián)結組別不同時變壓器的并聯(lián)運行 線電壓的相位差至少線電壓的相位差至少為為30300 0，因此會產(chǎn)生很，因此會產(chǎn)生很大的電壓差大的電壓差U U2 2 2N02N20.518230sinUU2U 如如Y Y，y0y0和和Y Y，dlldll兩臺兩臺變壓器并聯(lián)，變壓器并聯(lián)， 二次繞組中產(chǎn)生比額定電流大得多二次繞組中產(chǎn)生比額定電流大得多的空載環(huán)流，導致變壓器損壞。的空載環(huán)流，導致變壓器損壞。后果：后果：3.3.短路阻抗（短路電壓）不等時變壓器的短路阻抗（短路電壓）不等時變壓器的并聯(lián)運行并聯(lián)運行 Z ZS1S1I I1 1= =Z Zs2s2I I2 2 E E2 2相

40、等，相等，U U2 2相等相等 容量相同、變比相等、聯(lián)結組別容量相同、變比相等、聯(lián)結組別也相同，但短路阻抗不等：也相同，但短路阻抗不等：負載電流的分配與各臺變壓器的負載電流的分配與各臺變壓器的短路阻抗成反比短路阻抗成反比. .并聯(lián)運行的變壓器其短路電壓比并聯(lián)運行的變壓器其短路電壓比不應超過不應超過1010。為合理分配負載，防止小容量的為合理分配負載，防止小容量的變壓器過載，大容量的變壓器得變壓器過載，大容量的變壓器得不到充分利用，要求投入并聯(lián)運不到充分利用，要求投入并聯(lián)運行的各變壓器，最大容量與最小行的各變壓器，最大容量與最小容量之比不宜超過三比一容量之比不宜超過三比一1.5 1.5 特殊用途

41、變壓器特殊用途變壓器 1.5.1 1.5.1 自耦變壓器自耦變壓器1.1.結構特點及用途結構特點及用途 一二次繞組不僅有磁耦合一二次繞組不僅有磁耦合還有電的直接連接還有電的直接連接2.2.電壓、電流及容量關系電壓、電流及容量關系U U1 1E E1 14.444.44fNfN1 1m mU U2 2E E2 24.444.44fNfN2 2m m KKNNEEUU u212121021121IIINNN 負載時的磁勢平衡方程式：負載時的磁勢平衡方程式：忽略空載磁通勢，則忽略空載磁通勢，則02121 IINNKIII 22121NN自耦變壓器一、二次繞組中的電流大小與自耦變壓器一、二次繞組中的電

42、流大小與匝數(shù)成反比，在相位上互差匝數(shù)成反比，在相位上互差1801800 0. . 結論結論: :流經(jīng)公共繞組中的電流流經(jīng)公共繞組中的電流I I的大小為的大小為 : :I I= =I I2 2I I1 1當變比當變比K K接近于接近于1 1時，時，I I很小，這部分繞組很小，這部分繞組可用截面積較小的可用截面積較小的導線繞制，以節(jié)約導線繞制，以節(jié)約用銅量，并減小自用銅量，并減小自耦變壓器的體積與耦變壓器的體積與重量。重量。結論：結論：2.2.電壓、電流及容量關系電壓、電流及容量關系2.2.電壓、電流及容量關系電壓、電流及容量關系S S2 2= =U U2 2I I2 2= =U U2 2（I I

43、+ +I I1 1）= =U U2 2I I+ +U U2 2I I1 1自耦變壓器輸出的視在功率為：自耦變壓器輸出的視在功率為： I I1 1只在一部分繞組的電阻上產(chǎn)生銅損耗，因此自耦變只在一部分繞組的電阻上產(chǎn)生銅損耗，因此自耦變壓器的損耗比普通變壓器要小，效率較高，因而較為經(jīng)濟。壓器的損耗比普通變壓器要小，效率較高，因而較為經(jīng)濟。K K一般介于一般介于1.21.22 2間，此時變壓器優(yōu)勢較明顯。間，此時變壓器優(yōu)勢較明顯。應用舉例：應用舉例：電力系統(tǒng)中，用自耦變壓器把電力系統(tǒng)中，用自耦變壓器把110 kV、150 kV、220 kV和和330kV的高壓電力系統(tǒng)連接成大規(guī)模的動力系統(tǒng)。的高壓電

44、力系統(tǒng)連接成大規(guī)模的動力系統(tǒng)。 自耦變壓器的缺點：自耦變壓器的缺點： 高壓側(cè)的電氣故障會波及到低壓側(cè)，很不高壓側(cè)的電氣故障會波及到低壓側(cè)，很不安全。因此自耦變壓器在使用時必須正確安全。因此自耦變壓器在使用時必須正確接線，且外殼必須接地，并規(guī)定安全照明接線，且外殼必須接地，并規(guī)定安全照明變壓器不允許采用自耦變壓器結構形式。變壓器不允許采用自耦變壓器結構形式。 2.2.電壓、電流及容量關系電壓、電流及容量關系自耦調(diào)壓器自耦調(diào)壓器 輸出電壓可調(diào)，可稍高于輸出電壓可調(diào)，可稍高于一次繞組電壓一次繞組電壓 例：例：實驗室中常用的單相調(diào)壓器，一次繞組輸入實驗室中常用的單相調(diào)壓器，一次繞組輸入電壓電壓U U1

45、 1220V220V，二次繞組輸出電壓，二次繞組輸出電壓U U2 20 0250V 250V 1.5.2 1.5.2電流互感器電流互感器在電工測量中用來按比例變換交流電流的儀器在電工測量中用來按比例變換交流電流的儀器 串在電路中，串在電路中，流過被測電流流過被測電流匝數(shù)少，導線匝數(shù)少，導線粗。粗。2I1I1221IKIKNNII量程及讀數(shù)：量程及讀數(shù)： 二次電流表量程一般為二次電流表量程一般為5A5A。實際中已換算成。實際中已換算成一次電流，其標度尺即按一次電流分度，這一次電流，其標度尺即按一次電流分度，這樣可以直接讀數(shù)，不必再進行換算。樣可以直接讀數(shù)，不必再進行換算。 電流互感器使用注意事項

46、：電流互感器使用注意事項：二次繞組絕對二次繞組絕對不允許開路不允許開路 電流互感器的鐵電流互感器的鐵心及二次繞組一心及二次繞組一端必須可靠接地端必須可靠接地 鉗形電流表鉗形電流表 利用電流互感器原理利用電流互感器原理如被測電流過小，可將被測導線在鉗口內(nèi)多繞如被測電流過小，可將被測導線在鉗口內(nèi)多繞幾圈，然后將讀數(shù)除以所繞匝數(shù)幾圈，然后將讀數(shù)除以所繞匝數(shù) 用電流互感器進行電流測量時存在一定的用電流互感器進行電流測量時存在一定的誤差，根據(jù)誤差的大小，電流互感器分下誤差，根據(jù)誤差的大小，電流互感器分下列各級：列各級：0.20.2、0.50.5、1.01.0、3.03.0、10.010.0。如如0.50

47、.5級的電流互感器表示在額定電流時，級的電流互感器表示在額定電流時，測量誤差最大不超過測量誤差最大不超過0.50.5 精度：精度： 1.5.3 1.5.3電壓互感器電壓互感器在電工測量中用來按比例變換交流電壓的儀器在電工測量中用來按比例變換交流電壓的儀器 2121uNNUUK實際上是一臺降壓變壓器實際上是一臺降壓變壓器 二次電壓表量程二次電壓表量程一般為一般為100V 100V 。實際中已換算成實際中已換算成一次電壓，其標一次電壓，其標度尺即按一次電度尺即按一次電壓分度，可以直壓分度，可以直接讀數(shù)，不需換接讀數(shù)，不需換算。算。 電壓互感器使用注意事項：電壓互感器使用注意事項：二次繞組絕對二次繞組絕對不允許短路不允許短路 電壓互感器的鐵電壓互感器的