[工學(xué)]電機(jī)學(xué)第二章ppt課件

1、 第二章變壓器第二章變壓器2.1變壓器的構(gòu)變壓器的構(gòu)造和額定值造和額定值2.2 變壓器空變壓器空載運(yùn)轉(zhuǎn)載運(yùn)轉(zhuǎn)2.6 三相變壓器三相變壓器2.5 等效電路參等效電路參數(shù)的測(cè)定數(shù)的測(cè)定2.8 變壓器運(yùn)轉(zhuǎn)性能變壓器運(yùn)轉(zhuǎn)性能2.9 變壓器的并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)變壓器的并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn) 臨沂師范學(xué)院臨沂師范學(xué)院2.10 三繞組變壓器、自三繞組變壓器、自耦變壓器和儀用互感器耦變壓器和儀用互感器2.7 標(biāo)幺值標(biāo)幺值2.4 變壓器的基方變壓器的基方程和等效電路程和等效電路2.3 變壓器的變壓器的負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn) 重點(diǎn)與難點(diǎn) 重點(diǎn): 1.變壓器的根本方程和等效電路； 2.等效電路參數(shù)的測(cè)定； 3.標(biāo)幺值； 4.變壓器的運(yùn)轉(zhuǎn)性能。

2、難點(diǎn): 1.變壓器的運(yùn)轉(zhuǎn)原理和運(yùn)轉(zhuǎn)性能； 2.三相變壓器。一、變壓器的根本構(gòu)造一、變壓器的根本構(gòu)造2-1 2-1 變壓器的根本構(gòu)造和額定值變壓器的根本構(gòu)造和額定值鐵心鐵心繞組繞組其他部件其他部件變壓器的根本構(gòu)造變壓器的根本構(gòu)造1.1.鐵心鐵心鐵心由心柱和鐵軛兩部分組成。鐵心由心柱和鐵軛兩部分組成。心柱用來(lái)套裝繞組，鐵軛將心柱銜接起來(lái)，使心柱用來(lái)套裝繞組，鐵軛將心柱銜接起來(lái)，使之構(gòu)成閉合磁路。為減少鐵心損耗，鐵心用厚之構(gòu)成閉合磁路。為減少鐵心損耗，鐵心用厚0.30-0.35mm0.30-0.35mm的硅鋼片疊成，片上涂以絕緣漆，的硅鋼片疊成，片上涂以絕緣漆，以防止片間短路。以防止片間短路。按照鐵

3、心的構(gòu)造，變壓器可分為心式和殼式兩按照鐵心的構(gòu)造，變壓器可分為心式和殼式兩種。種。心式變壓器心式變壓器: : 構(gòu)造構(gòu)造 心柱被繞組所包圍，如圖心柱被繞組所包圍，如圖2121所示。所示。 特點(diǎn)特點(diǎn) 心式構(gòu)造的繞組和絕緣裝配比較容易，心式構(gòu)造的繞組和絕緣裝配比較容易， 所以電力變壓器經(jīng)常采用這種構(gòu)造。所以電力變壓器經(jīng)常采用這種構(gòu)造。殼式變壓器殼式變壓器: : 構(gòu)造構(gòu)造 鐵心包圍繞組的頂面、底面和側(cè)面，鐵心包圍繞組的頂面、底面和側(cè)面， 如圖如圖2222所示。所示。 特點(diǎn)特點(diǎn) 殼式變壓器的機(jī)械強(qiáng)度較好，常用于殼式變壓器的機(jī)械強(qiáng)度較好，常用于低低 電壓、大電流的變壓器或小容量電訊變壓器。電壓、大電流的變

4、壓器或小容量電訊變壓器。2.2.繞組繞組定義定義 變壓器的電路部分，用紙包或紗包的絕緣扁變壓器的電路部分，用紙包或紗包的絕緣扁線或圓線銅或鋁繞成。線或圓線銅或鋁繞成。 一次繞組一次繞組: : 輸入電能的繞組。輸入電能的繞組。 二次繞組二次繞組: : 輸出電能的繞組。輸出電能的繞組。高壓繞組的匝數(shù)多高壓繞組的匝數(shù)多, ,導(dǎo)線細(xì)；低壓繞組的匝數(shù)少，導(dǎo)線細(xì)；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, ,變壓器的繞組可變壓器的繞組可分為同心式和交迭式。分為同心式和交迭式。同心式同心式構(gòu)造構(gòu)造 同心式繞組的高、低壓繞組同心地套裝同心式繞組的高、低壓繞組同

5、心地套裝在心柱上。在心柱上。特點(diǎn)特點(diǎn) 同心式繞組構(gòu)造簡(jiǎn)單、制造方便，國(guó)產(chǎn)同心式繞組構(gòu)造簡(jiǎn)單、制造方便，國(guó)產(chǎn)電力變壓器均采用這種構(gòu)造。電力變壓器均采用這種構(gòu)造。 交迭式交迭式構(gòu)造構(gòu)造 交迭式繞組的高、低壓繞組沿心柱高度交迭式繞組的高、低壓繞組沿心柱高度方向相互交迭地放置。方向相互交迭地放置。交迭式繞組用于特種變壓器中。交迭式繞組用于特種變壓器中。特點(diǎn)特點(diǎn)3.3.其他部件其他部件 器身器身油箱油箱變壓器油變壓器油典型的油浸電典型的油浸電力變壓器力變壓器散熱器散熱器絕緣套管絕緣套管分接開(kāi)關(guān)分接開(kāi)關(guān)繼電維護(hù)安裝等部件繼電維護(hù)安裝等部件 二、額定值 額定容量 在銘牌規(guī)定的額定形狀下變壓器輸出視在功率的保

6、證值 ，單位為VA或kVA。三相變壓器指三相容量之和。 額定電壓 銘牌規(guī)定的各個(gè)繞組在空載、指定分接開(kāi)關(guān)位置下的端電壓，單位為V或kV。三相變壓器指線電壓。 額定電流 根據(jù)額定容量和額定電壓算出的電流稱為額定電流，單位為A。三相變壓器指線電流。 NUNINS三相變壓器：三相變壓器：額定頻率額定頻率 我國(guó)的規(guī)范工頻規(guī)定為我國(guó)的規(guī)范工頻規(guī)定為50(Hz)。此外還有額定效率、額定溫升。此外還有額定效率、額定溫升。NfNNNNNNUSIUSI22113,3 單相變壓器：NNNNNNUSIUSI2211, 前往前往一、一次和二次繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，電壓比一、一次和二次繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，電壓比: :1.1.

7、物理情況物理情況圖圖24。 2.電壓方程2-2 2-2 變壓器的空載運(yùn)轉(zhuǎn)變壓器的空載運(yùn)轉(zhuǎn)變壓器的一次繞組接交流電源，二次繞組開(kāi)路，負(fù)變壓器的一次繞組接交流電源，二次繞組開(kāi)路，負(fù)載電流為零載電流為零( (即空載即空載) )時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)，稱為空載運(yùn)轉(zhuǎn)。時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)，稱為空載運(yùn)轉(zhuǎn)。 dtdNeudtdNRieRiu 22201110111013.3.變壓器的變比及變壓原理變壓器的變比及變壓原理二、主磁通和激磁電流二、主磁通和激磁電流 經(jīng)過(guò)鐵心并與一次、二次繞組相交鏈的磁通，經(jīng)過(guò)鐵心并與一次、二次繞組相交鏈的磁通，用用 表示。表示。1 1主磁通主磁通kNNeeuu 2121201ttNEtdtENdteNm

8、coscos2sin211111111 mmfNEfNUfNEfNE 44.444.444.4221111111或或 2 2激磁電流激磁電流產(chǎn)生主磁通所需求的電流，用 表示?？蛰d運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，空載電流就是激磁電流，即激磁電流包括兩個(gè)分量，一個(gè)是磁化電流 ,一個(gè)是鐵耗電流 。mimii 10 iFei假設(shè)鐵心中主磁通的幅值假設(shè)鐵心中主磁通的幅值 使磁路到達(dá)飽和使磁路到達(dá)飽和, ,那那么么 需由圖解法來(lái)確定，如圖需由圖解法來(lái)確定，如圖2-6(a)2-6(a)和和(b)(b)所示。所示。m i磁化電流磁化電流 用于鼓勵(lì)鐵心中的主磁通，屬于用于鼓勵(lì)鐵心中的主磁通，屬于無(wú)功電流。對(duì)曾經(jīng)制成的變壓器，無(wú)功電流。

9、對(duì)曾經(jīng)制成的變壓器， 的大小的大小和波形取決于主磁通和波形取決于主磁通 和鐵心磁路的磁化曲和鐵心磁路的磁化曲線。線。當(dāng)磁路不飽和時(shí)，磁化曲線是直線，磁化電流當(dāng)磁路不飽和時(shí)，磁化曲線是直線，磁化電流與磁通成正比。與磁通成正比。 i i)( if 1 1磁化電流磁化電流: :由于鐵心中存在鐵心損耗，故激磁電流由于鐵心中存在鐵心損耗，故激磁電流 中除無(wú)中除無(wú)功的磁化電流功的磁化電流 外，還有一個(gè)與鐵心損耗相對(duì)應(yīng)外，還有一個(gè)與鐵心損耗相對(duì)應(yīng)的鐵耗電流的鐵耗電流 ，與，與 同相位。同相位。于是用復(fù)數(shù)表示時(shí)，激磁電流于是用復(fù)數(shù)表示時(shí)，激磁電流 為為: :相應(yīng)的相量圖如圖相應(yīng)的相量圖如圖2-52-5所示所示

10、mi iFei1e mI FemIII 鐵耗電流鐵耗電流: : 三、激磁阻抗三、激磁阻抗 1.1.磁化電抗與鐵耗電阻磁化電抗與鐵耗電阻 jXEIXI jILjELNNeiNdtdidtdimdtdm111121111 或或又：又：所以有鐵心線圈的并聯(lián)等效電路。所以有鐵心線圈的并聯(lián)等效電路。)11(1 jXREIIIFeFem 磁化電抗：式中磁化電抗：式中 稱為變壓器的磁化電稱為變壓器的磁化電抗，是表征鐵心磁化性能的一個(gè)參數(shù)?？?，是表征鐵心磁化性能的一個(gè)參數(shù)。另外：另外： 鐵耗電阻：稱為鐵耗電阻，是表征鐵心鐵耗電阻：稱為鐵耗電阻，是表征鐵心損耗的一個(gè)參數(shù)。損耗的一個(gè)參數(shù)。 12 fLX FeFe

11、FeFeREIRIE11 或或2FeFeFeIpR 2.2.激磁電抗與激磁電阻激磁電抗與激磁電阻由上式可得：由上式可得： 激磁電抗：是表征鐵心的磁化性能的一個(gè)等效參激磁電抗：是表征鐵心的磁化性能的一個(gè)等效參數(shù)數(shù); ;激磁電阻：是表征鐵心損耗的一個(gè)等效參數(shù)。激磁電阻：是表征鐵心損耗的一個(gè)等效參數(shù)。激磁阻抗：激磁阻抗：mmmjXRZ 鐵心線圈的串聯(lián)等效電路前往前往 mmmmmjXRIZIE 1222 XRRXXFeFem 222 XRXRRFeFem 變壓器的一次繞組接到交流電源，二次繞組接到變壓器的一次繞組接到交流電源，二次繞組接到負(fù)載阻抗負(fù)載阻抗 時(shí)，二次繞組中便有電流流過(guò)，這種時(shí)，二次繞組中

12、便有電流流過(guò)，這種情況稱為變壓器的負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)，如圖情況稱為變壓器的負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)，如圖2828所示。所示。 一、磁動(dòng)勢(shì)平衡和能量傳送一、磁動(dòng)勢(shì)平衡和能量傳送1.1.磁動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系磁動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系2-3 2-3 變壓器的負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)變壓器的負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)LZLmiii11 02211 iNiNL 2 2能量傳送能量傳送式中，左端的負(fù)號(hào)表示輸入功率，右端的正號(hào)表式中，左端的負(fù)號(hào)表示輸入功率，右端的正號(hào)表示輸出功率。上式闡明，經(jīng)過(guò)一次、二次繞組的示輸出功率。上式闡明，經(jīng)過(guò)一次、二次繞組的磁動(dòng)勢(shì)平衡和電磁感應(yīng)關(guān)系，一次繞組從電源吸磁動(dòng)勢(shì)平衡和電磁感應(yīng)關(guān)系，一次繞組從電源吸收的電功率就傳送到二次繞組，并輸出給負(fù)載。收的電功

13、率就傳送到二次繞組，并輸出給負(fù)載。這就是變壓器進(jìn)展能量傳送的原理。這就是變壓器進(jìn)展能量傳送的原理。2211ieieL 二、磁動(dòng)勢(shì)方程二、磁動(dòng)勢(shì)方程 正常負(fù)載時(shí)， 和 都隨時(shí)間正弦變化，此時(shí)磁動(dòng)勢(shì)方程可用復(fù)數(shù)表示為：miNiNiN12211 上式闡明負(fù)載時(shí)用以建立主磁通的激磁磁動(dòng)勢(shì)是一次和二次繞組的合成磁動(dòng)勢(shì)。mINININ12211 1i2i三、漏磁通和漏磁電抗三、漏磁通和漏磁電抗1.1.漏磁通漏磁通 在實(shí)踐變壓器中，除了經(jīng)過(guò)鐵心、并與一次和在實(shí)踐變壓器中，除了經(jīng)過(guò)鐵心、并與一次和二次繞組相交鏈的主磁通二次繞組相交鏈的主磁通 之外，還有少量?jī)H與一之外，還有少量?jī)H與一個(gè)繞組交鏈且主要經(jīng)過(guò)空氣或油

14、而閉合的漏磁通。個(gè)繞組交鏈且主要經(jīng)過(guò)空氣或油而閉合的漏磁通。一次繞組的漏磁通：由電流一次繞組的漏磁通：由電流 產(chǎn)生且僅與一次繞產(chǎn)生且僅與一次繞組相交鏈的磁通，用組相交鏈的磁通，用 表示；表示；1i 1 二次繞組的漏磁通：由電流二次繞組的漏磁通：由電流 產(chǎn)生且僅與二次繞產(chǎn)生且僅與二次繞組相交鏈的磁通，用組相交鏈的磁通，用 表示。表示。2i 2dtdiLdtdNedtdiLdtdNe2222211111 和和 分別稱為一次和二次繞組的漏磁電分別稱為一次和二次繞組的漏磁電抗，簡(jiǎn)稱漏抗抗，簡(jiǎn)稱漏抗漏抗是表征繞組漏磁效應(yīng)的一個(gè)參數(shù)漏抗是表征繞組漏磁效應(yīng)的一個(gè)參數(shù),且都且都為常值。為常值。2.漏磁電抗 1

15、X 2X 222222212111112211,; NiNLNiNLLXLX2222211111IjXILjEIjXILjE 布置作業(yè)布置作業(yè) 作業(yè)題：21，214前往前往一、變壓器的根本方程2-4 變壓器的根本方程和等效電路dtdiLe111 dtdiLe212 磁通磁通11iN1miN1dtdNedtdNe221122iN2磁動(dòng)勢(shì)磁動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一次繞組一次繞組二次繞組二次繞組假設(shè)各電壓、電流均隨時(shí)間正弦變化，那么相應(yīng)的復(fù)數(shù)方式 :根據(jù)基爾霍夫第二定律，有: 2222222211111111)()(UZIUjXRIEEZIEjXRIU 222222111111udtdiLRiee

16、dtdiLRiu 變壓器的根本方程為：變壓器的根本方程為： kEEZIEINININUZIEEZIUmmm2111221122221111 二、變壓器的等效電路二、變壓器的等效電路 1.繞組歸算 A方法 通常是把二次繞組歸算到一次繞組，也就是假想把二次繞組的匝數(shù)變換成一次繞組的匝數(shù)，而不改動(dòng)一次和二次繞組原有的電磁關(guān)系。B B原那么原那么 只需歸算前后二次繞組的磁動(dòng)勢(shì)堅(jiān)持不變，那么對(duì)一次繞組來(lái)說(shuō),變換是等效的；即一次繞組將從電網(wǎng)吸收同樣大小的功率和電流，并有同樣大小的功率傳送給二次繞組。.電流的歸算電流的歸算: : 歸算前、后二次繞組的磁動(dòng)勢(shì)堅(jiān)持不變，可得：歸算前、后二次繞組的磁動(dòng)勢(shì)堅(jiān)持不變，

17、可得：221221IkINNI (2)(2)電勢(shì)的歸算電勢(shì)的歸算: : 歸算前、后二次繞組的磁動(dòng)勢(shì)堅(jiān)持不變，那歸算前、后二次繞組的磁動(dòng)勢(shì)堅(jiān)持不變，那么鐵心中的主磁通堅(jiān)持不變，可得：么鐵心中的主磁通堅(jiān)持不變，可得：222122:,EkEkNNEE即(3)(3)阻抗的歸算阻抗的歸算: : 歸算前、后二次繞組的傳輸功率、損耗堅(jiān)歸算前、后二次繞組的傳輸功率、損耗堅(jiān)持不變，可得：持不變，可得： 222222,XkXRkR 22222222222 UkXjkRkkIUkjXRIkEk 22222222222UXjRIUkXjkRkIE 歸算后，變壓器的根本方程變?yōu)?: mmmZIEEIIIUZIEEZIU

18、212122221111 2.T形等效電路 一次和二次繞組以及激磁部分的的等效電路，如圖210(a),(b)和(c)所示。根據(jù) 兩式，把這三個(gè)電路銜接在一同，即可得到變壓器的T形等效電路，如圖211所示。 mIIIEE 2121,3.近似和簡(jiǎn)化等效電路 近似等效電路如圖212a 所示。簡(jiǎn)化等效電路如圖 所示212b 在簡(jiǎn)化等效電路中，變壓器的等效阻抗表現(xiàn)為一串聯(lián)阻抗： 稱為等效漏阻抗, 可由短路實(shí)驗(yàn)測(cè)出,故亦稱短路阻抗； 和 分別稱為短路電阻和短路電抗。kZkRkXkZ 212121, XXXRRRjXRZZZkkkkk前往前往一、開(kāi)路實(shí)驗(yàn)一、開(kāi)路實(shí)驗(yàn) 亦稱空載實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)接線圖：如圖213所示

19、。實(shí)驗(yàn)方法：二次繞組開(kāi)路，一次繞組加以額定電壓，丈量此時(shí)的輸入功率 、電壓 和電流 。 2.5 2.5 等效電路參數(shù)的測(cè)定等效電路參數(shù)的測(cè)定0P1U0I為實(shí)驗(yàn)方便和平安，通常在低壓側(cè)加電壓，高壓為實(shí)驗(yàn)方便和平安，通常在低壓側(cè)加電壓，高壓側(cè)開(kāi)路。側(cè)開(kāi)路。222002012mmmmmRZXIPkRIUkZ 數(shù)據(jù)處置：數(shù)據(jù)處置：二、短路實(shí)驗(yàn)二、短路實(shí)驗(yàn) 亦稱為負(fù)載實(shí)驗(yàn)。亦稱為負(fù)載實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)接線圖：如圖實(shí)驗(yàn)接線圖：如圖214所示。所示。實(shí)驗(yàn)方法：二次繞組短路，一次繞組實(shí)驗(yàn)方法：二次繞組短路，一次繞組上加一可調(diào)的低電壓。調(diào)理外加的低電壓，上加一可調(diào)的低電壓。調(diào)理外加的低電壓，使短路電流到達(dá)額定電流，丈量

20、此時(shí)的一使短路電流到達(dá)額定電流，丈量此時(shí)的一次電壓次電壓 輸入功率輸入功率 和電流和電流 ，由此，由此即可確定等效漏阻抗。即可確定等效漏阻抗。 短路實(shí)驗(yàn)常在高壓側(cè)加電壓，低壓側(cè)短路實(shí)驗(yàn)常在高壓側(cè)加電壓，低壓側(cè)短路。短路。kUkPkI222kkkkkkkkkRZXIPRIUZ 數(shù)據(jù)處置：數(shù)據(jù)處置：電阻應(yīng)折算到電阻應(yīng)折算到：假設(shè)為銅線，那么：假設(shè)為銅線，那么： 5 .234755 .234)75(kCkRR 227575kCkCkXRZoo %100%1001111NKNNKKUZIUUu 短路電壓阻抗電壓：短路實(shí)驗(yàn)時(shí)，使電流到短路電壓阻抗電壓：短路實(shí)驗(yàn)時(shí)，使電流到達(dá)額定值時(shí)所加的電壓。達(dá)額定值時(shí)

21、所加的電壓?！纠}【例題 2-1】前往前往 一、三相變壓器的磁路一、三相變壓器的磁路1.1.三相變壓器組三相變壓器組 圖圖216216表示三臺(tái)單相變壓器在電路上表示三臺(tái)單相變壓器在電路上聯(lián)接起來(lái)，組成一個(gè)三相系統(tǒng)，這種組合聯(lián)接起來(lái)，組成一個(gè)三相系統(tǒng)，這種組合稱為三相變壓器組。三相變壓器組的磁路稱為三相變壓器組。三相變壓器組的磁路彼此獨(dú)立，三相各有本人的磁路。彼此獨(dú)立，三相各有本人的磁路。2-6 2-6 三相變壓器三相變壓器三相變壓器對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其各相的電壓，電流三相變壓器對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其各相的電壓，電流大小相等，相位相差大小相等，相位相差 ，因此在運(yùn)轉(zhuǎn)原理的分，因此在運(yùn)轉(zhuǎn)原理的分析與計(jì)算時(shí)，可以

22、取三相中一相來(lái)研討，即三析與計(jì)算時(shí)，可以取三相中一相來(lái)研討，即三相問(wèn)題可以轉(zhuǎn)化為單相問(wèn)題。相問(wèn)題可以轉(zhuǎn)化為單相問(wèn)題。1202.2.三相心式變壓器三相心式變壓器假設(shè)把三臺(tái)單相變壓器的鐵心拼成星形磁假設(shè)把三臺(tái)單相變壓器的鐵心拼成星形磁 路，那么當(dāng)三相繞組外施三相對(duì)稱電壓時(shí)，路，那么當(dāng)三相繞組外施三相對(duì)稱電壓時(shí)，由由 于三相主磁通也對(duì)稱，故三相磁通之和于三相主磁通也對(duì)稱，故三相磁通之和將等將等 于零，即于零，即 這樣，中間心柱將無(wú)磁統(tǒng)統(tǒng)過(guò)，可省略。進(jìn)這樣，中間心柱將無(wú)磁統(tǒng)統(tǒng)過(guò)，可省略。進(jìn)而把三個(gè)心柱安排在同一平面內(nèi)，可得三相而把三個(gè)心柱安排在同一平面內(nèi)，可得三相心式變壓器。如圖心式變壓器。如圖2-1

23、72-17。0 CBA 二、三相變壓器繞組的結(jié)合 三相心式變壓器的三個(gè)心柱上分別套有A相、B相和C相的高壓和低壓繞組，三相共六個(gè)繞組，如圖218所示。為絕緣方便，常把低壓繞組套在里面，接近心柱，高壓繞組套裝在低壓繞組外面。三相繞組常用(用Y或y表示)或三角形結(jié)合(用D或d)表示。 星形結(jié)合是把三相繞組的三個(gè)首端A,B,C引出，把三個(gè)尾端X,Y,Z結(jié)合在一同作為中點(diǎn)。如圖2-19a。三角形結(jié)合是把一相繞組的尾端和另一相繞組的首端相聯(lián)，依次聯(lián)成一個(gè)閉和的三角形回路，最后把首端A,B,C引出。如圖2-19b。三相變壓器高壓繞組的首端通常用大寫(xiě)的A、B、C表示，尾端用大寫(xiě)的X、Y、Z表示，低壓繞組的首

24、端用小寫(xiě)的a、b、c表示，尾端用x、y、z表示。1.高、低壓繞組相電壓的相位關(guān)系 為了確定相電壓的相位關(guān)系，高壓和低壓繞組相電壓相量的正方向一致規(guī)定為從繞組的首端指向尾端。高壓和低壓繞組的相電壓既能夠是同相位，亦能夠是反相位，取決于繞組的同名端能否同在首端或尾端。如圖2-20。時(shí)鐘表示法：即把高、低壓繞組兩個(gè)線電壓三角形的重心重合，把高壓側(cè)線電壓三角形的一條中線作為時(shí)鐘的長(zhǎng)針，指向鐘面的12，再把低壓側(cè)線電壓三角形中對(duì)應(yīng)的中線作為短針，它所指的鐘點(diǎn)就是該結(jié)合組的組號(hào)。 2.高、低壓繞組線電壓的相位關(guān)系高、低壓繞組線電壓的相位關(guān)系 1Y，y0結(jié)合組 如 假設(shè)把低壓側(cè)的同名端改為尾端，那么結(jié)合組變

25、為Y，y6。2Y，d11結(jié)合組 如 假設(shè)把低壓側(cè)的同名端改為尾端，那么結(jié)合組變?yōu)閅，d5；假設(shè)把低壓側(cè)由順接改為逆接，那么結(jié)合組變?yōu)閅，d5。3規(guī)范結(jié)合組 Y，yn0 ； Y，d11；YN，d11； YN，y0 ；Y，y0五種，前三種常用。在實(shí)踐電力系統(tǒng)中所用變壓器至少有一側(cè)繞組接成d接。圖222圖221前往前往1.基值的選取運(yùn)用標(biāo)幺值時(shí)，首先要選定基值(用下標(biāo)b表示)。對(duì)于電路計(jì)算而言，四個(gè)根本物理量U、I、Z和S中，有兩個(gè)量的基值可以恣意選定，其他兩個(gè)量的基值可根據(jù)電路的根本定律導(dǎo)出。bbbbbbIUZIUS,2-7 標(biāo)幺值所謂標(biāo)幺值就是某一物理量的實(shí)踐值與選定的基值之比?；祵?shí)際值標(biāo)幺值

26、 2.2.標(biāo)幺值標(biāo)幺值 計(jì)算變壓器或電機(jī)的穩(wěn)態(tài)問(wèn)題時(shí)，常用其額定計(jì)算變壓器或電機(jī)的穩(wěn)態(tài)問(wèn)題時(shí)，常用其額定值值 作為相應(yīng)的基值。此時(shí)一次和二次相電壓作為相應(yīng)的基值。此時(shí)一次和二次相電壓的標(biāo)幺值為的標(biāo)幺值為: :NbNbUUUUUUUUUU2222*21111*1,一次和二次相電流的標(biāo)幺值為:NbNbIIIIIIIIII2222*21111*1,歸算到一次側(cè)時(shí)，等效漏阻抗的標(biāo)幺值為：NkNbkkUZIZZZ111*在三相系統(tǒng)中，線電壓和線電流亦可用標(biāo)幺值表示，此時(shí)以線電壓和線電流的額定值為基值。不難證明，此時(shí)相電壓和線電壓的標(biāo)幺值相等，相電流和線電流亦相等。三相功率的基值取為變壓器(電機(jī) )的三相

27、額定容量，即：NNNNNbIUIUSS333.運(yùn)用標(biāo)幺值的優(yōu)點(diǎn) (1)不論變壓器或電機(jī)容量的大小，用標(biāo)幺值表示時(shí)，各個(gè)參數(shù)和典型的性能數(shù)據(jù)通常都在一定的范圍以內(nèi)，因此便于比較和分析。 (2)用標(biāo)幺值表示時(shí)，歸算到高壓側(cè)或低壓側(cè)時(shí)變壓器的參數(shù)恒相等，故用標(biāo)幺值計(jì)算時(shí)不用再進(jìn)展歸算。(3)標(biāo)幺值的缺陷是沒(méi)有量綱，無(wú)法用量綱關(guān)系來(lái)檢查。 【例題【例題 2-2-】【例題【例題 2-32-3】前往前往一、電壓調(diào)整率 2-8 變壓器的運(yùn)轉(zhuǎn)性能%100%1001212220NNNUUUUUUu定義：當(dāng)一次側(cè)電壓堅(jiān)持為額定，負(fù)載功率因數(shù)為常值，從空載到負(fù)載時(shí)二次側(cè)電壓變化的百分值，用u表示。由圖2-28(a)

28、和圖2-28(b)得：%100)sincos(2*2*kkXRIu額定電壓調(diào)整率 ：當(dāng)負(fù)載為額定負(fù)載、功率因數(shù)為指定值(通常為0.8滯后)時(shí)的電壓調(diào)整率。額定電壓調(diào)整率是變壓器的主要性能目的之一，通常約為5%。 二、效率和效率特性 變壓器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)將產(chǎn)生損耗，變壓器的損耗分為銅耗和鐵耗兩類。每一類又包括根本損耗和雜散損耗。Nu 根本銅耗：是指電流流過(guò)繞組時(shí)所產(chǎn)生的直流根本銅耗：是指電流流過(guò)繞組時(shí)所產(chǎn)生的直流電阻損耗。電阻損耗。1.銅耗雜散銅耗：主要指漏磁場(chǎng)引起電流集膚效應(yīng)，雜散銅耗：主要指漏磁場(chǎng)引起電流集膚效應(yīng)，使繞組的有效電阻增大而添加的銅耗，以及使繞組的有效電阻增大而添加的銅耗，以及漏磁場(chǎng)在構(gòu)

29、造部件中引起的渦流損耗等。漏磁場(chǎng)在構(gòu)造部件中引起的渦流損耗等。銅耗與負(fù)載電流的平方成正比，因此也稱為銅耗與負(fù)載電流的平方成正比，因此也稱為可變損耗?？勺儞p耗。2.2.鐵耗鐵耗 根本鐵耗：是變壓器鐵心中的磁滯和渦流損耗。根本鐵耗：是變壓器鐵心中的磁滯和渦流損耗。雜散鐵耗：包括疊片之間的部分渦流損耗和主雜散鐵耗：包括疊片之間的部分渦流損耗和主磁通在構(gòu)造部件中引起的渦流損耗等。磁通在構(gòu)造部件中引起的渦流損耗等。鐵耗可近似以為與鐵耗可近似以為與 或或 成正比，由于變壓器成正比，由于變壓器的一次電壓堅(jiān)持不變的一次電壓堅(jiān)持不變,故鐵耗可視為不變損耗。故鐵耗可視為不變損耗。 2mB21U效率效率 : 輸出功

30、率與輸入功率之比。輸出功率與輸入功率之比。 pPPPP2212 3.3.效率特性效率特性21PpP 222222coskFeFeCuRmIppppImUP 其中其中: 2222202220coscoskFeRmIpImUImU 從效率特性可見(jiàn)從效率特性可見(jiàn), ,當(dāng)負(fù)載到達(dá)某一數(shù)值時(shí)當(dāng)負(fù)載到達(dá)某一數(shù)值時(shí), ,效率將到效率將到達(dá)最大值達(dá)最大值 。把上式對(duì)。把上式對(duì) 求導(dǎo)求導(dǎo), ,并使并使 , ,可得可得: : 上式闡明，發(fā)生最大效率時(shí)，變壓器的銅耗恰好等上式闡明，發(fā)生最大效率時(shí)，變壓器的銅耗恰好等于鐵耗。于鐵耗。max 02 dId 2IFeKpRmI 22效率特性：效率效率特性：效率 是負(fù)載電流

31、的函數(shù)，是負(fù)載電流的函數(shù)，如圖如圖229所示所示 。)(2If 工程上常用間接法來(lái)計(jì)算效率，即測(cè)出銅耗和鐵耗工程上常用間接法來(lái)計(jì)算效率，即測(cè)出銅耗和鐵耗,在計(jì)算效率。公式如下在計(jì)算效率。公式如下: 【例題【例題 2-4】前往前往kNNkNPIPISPIPPp2*202*22*201cos11 1u1e2e20u02i圖圖2-4 變壓器的空載運(yùn)轉(zhuǎn)變壓器的空載運(yùn)轉(zhuǎn)1N2N10i 1u1e10i2e20u圖圖2-8 變壓器的負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)變壓器的負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)1N2NLZ122i )(1)(1ii圖圖2-6a鐵心的磁化曲線鐵心的磁化曲線O ti ,O1t90180i 1i1圖圖2-6b磁路飽和時(shí)磁化電流成為尖頂

32、波磁路飽和時(shí)磁化電流成為尖頂波 2i0cupmaxFep圖圖2-29變壓器的效率特性變壓器的效率特性 mImI2E1E011UE圖圖2-5 變壓器的空載相量圖變壓器的空載相量圖FeI FeRE圖圖2-7(a) 鐵心線圈的并聯(lián)等效電路鐵心線圈的并聯(lián)等效電路FeImIUIX mI圖圖2-7(b) 鐵心線圈的串聯(lián)等效電路鐵心線圈的串聯(lián)等效電路UmRmXE WAVV圖圖2-13 開(kāi)路實(shí)驗(yàn)的接線圖開(kāi)路實(shí)驗(yàn)的接線圖 WAV圖圖2-14 短路實(shí)驗(yàn)的接線圖短路實(shí)驗(yàn)的接線圖 1R1X2R2XLZ1E1ImImRmX2I圖圖2-10 根據(jù)歸算后的根本方程畫(huà)出的部分電路圖根據(jù)歸算后的根本方程畫(huà)出的部分電路圖2U2E

33、1U 1R1X2X2U1U1ImImRmX2I圖圖2-11 變壓器的變壓器的T形等效電路圖形等效電路圖2R21EE 12XXXKmRmX1UmI12RRRK圖圖2-12(a) 變壓器的近似形等效電路圖變壓器的近似形等效電路圖1I 2I2U KRKX 1U 2U21 II圖圖2-12(b) 變壓器的簡(jiǎn)化等效電路變壓器的簡(jiǎn)化等效電路 93.2529.2529.2U 1U1ImI3028321102I圖圖2-15 例例2-1變壓器的變壓器的T形等效電路形等效電路552. A圖圖2-16 三相變壓器組及其磁路三相變壓器組及其磁路BCXYZA B C KRKX1U2U2I圖圖2-28(a) 簡(jiǎn)化等效電路

34、圖簡(jiǎn)化等效電路圖 2I2U1U22ABCKRI2KXI j2ab圖圖2-28 用簡(jiǎn)化等效及其向量圖求用簡(jiǎn)化等效及其向量圖求b)相量圖相量圖u 在在 時(shí)開(kāi)路和短路實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下時(shí)開(kāi)路和短路實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下C15一臺(tái)單相變壓器， ， ， 【例題【例題 2-1】試 驗(yàn) 名稱電壓電流功率備注開(kāi) 路 試驗(yàn)11KV45.5A47KW電 壓 加在 低 壓側(cè)短 路 試驗(yàn)9.24KV 157.5A129KW電 壓 加在 高 壓側(cè)試求：試求：(1)歸算到高壓側(cè)時(shí)激磁阻抗和等效漏阻抗的值(2)知知 ，畫(huà)出，畫(huà)出T形等效電路。形等效電路。 kVASN20000 kVkVUUNN1112721 Hz50 9 . 3751Co

35、R 21XX 設(shè)設(shè)解解 一次和二次繞組的額定電流為一次和二次繞組的額定電流為AAUSINNN7 .1571272000011AAUSINNN2 .1818112000022 電壓比 55.111112721NNUUk歸算到高壓側(cè)時(shí)的激磁阻抗和等效漏阻抗322575 .45101155.11322022(2）（）（低壓）IUkZkZmm30285 .45104755.11232220202(2）（）（低壓）IPkRkRmm321103028322572222mmmRZX 7 .585 .157924011KKKIUZ 2 . 55 .1571012923211KKKIPR5 .582 . 57

36、.582222KKKRZX換算到C7545. 6155 .234755 .2342 . 5)75(CKR9 .585 .5845. 62222)75()75(KCKCKXRZ9 . 3)75(1R55. 2)75(1)75()75(2RRRK25.292121KXXX2T形等效電路圖如圖2-15所示，圖中 對(duì)于例2-1的單相20000KVA變壓器，試求出激磁阻抗和漏阻抗的標(biāo)幺值。從【例題 2-1】可知，一次和二次繞組電壓分別為127KV和11KV， 額定電流分別為157.5A和1818.2A。由此可得：激磁阻抗標(biāo)幺值歸算到低壓側(cè)時(shí) 401011824121818322.(*NmNmUZIZ低低

37、壓壓）83101172221818322.(*NmNmURIR低低壓壓）8 .3910117 .2402 .181832(2*NmNmUXIX低壓） 解【例題【例題 2-2】 歸算到高壓側(cè)時(shí)歸算到高壓側(cè)時(shí) 4010127322575157311.(*NmNmUZIZ高高壓壓）831012730285157311.(*NmNmURIR高高壓壓）83910127321105157311.(*NmNmUXIX高壓）高壓）由于歸算到低壓側(cè)的激磁阻抗是歸算到高壓側(cè)的由于歸算到低壓側(cè)的激磁阻抗是歸算到高壓側(cè)的k k的平方倍的平方倍低壓）(2mmZkZ而高壓側(cè)的阻抗基值亦是低壓側(cè)的而高壓側(cè)的阻抗基值亦是低壓

38、側(cè)的k的平方倍，所以從的平方倍，所以從高壓側(cè)或低壓側(cè)算出的激磁阻抗標(biāo)幺值恰好相等；故用高壓側(cè)或低壓側(cè)算出的激磁阻抗標(biāo)幺值恰好相等；故用標(biāo)幺值計(jì)算時(shí)，可以不再進(jìn)展歸算。標(biāo)幺值計(jì)算時(shí)，可以不再進(jìn)展歸算。 2漏阻抗的標(biāo)幺值漏阻抗的標(biāo)幺值073. 0101279 .585 .15731)75(1*)75(NkNkUZIZ008. 01012745. 65 .15731)75(1*)75(NkNkURIR0725. 0101275 .585 .157311*NkNkUXIX 假設(shè)短路實(shí)驗(yàn)在額定電流假設(shè)短路實(shí)驗(yàn)在額定電流) 1(*1I下進(jìn)展，亦可以把實(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)化成標(biāo)幺值來(lái)計(jì)算，即下進(jìn)展，亦可以把實(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

39、化成標(biāo)幺值來(lái)計(jì)算，即0727. 012724. 9*KKKIUZ000645. 020000129*2*KKKKPIPR725. 000645. 00727. 0222*2*KKKRZX 【例題【例題 2-3】一臺(tái)三相變壓器，】一臺(tái)三相變壓器，Y，d結(jié)合，結(jié)合， 。當(dāng)外施額定電壓時(shí)，變壓器的空載損當(dāng)外施額定電壓時(shí)，變壓器的空載損耗耗 ，空載電流為額定電流的，空載電流為額定電流的5%。當(dāng)短路電流為額定電流時(shí)，短路損耗當(dāng)短路電流為額定電流時(shí)，短路損耗 已換算到已換算到75 度時(shí)的值，短路電壓為額定電度時(shí)的值，短路電壓為額定電壓的壓的5.5%。試求歸算到高壓側(cè)的激磁阻抗和漏。試求歸算到高壓側(cè)的激磁阻

40、抗和漏阻抗的實(shí)踐值和標(biāo)幺值阻抗的實(shí)踐值和標(biāo)幺值. kVkVUUkVASNNN3 .6/10/,100021kwp9.40kwpk15解:(1)激磁阻抗和漏阻抗標(biāo)幺值:053.0)015.0()055.0(015.0100015055.09.1996.12096.1)05.0(10009.42005.01222*)75(2*)75(2*)75(*)75(*222*2*2*10*10*10*1*0000kkkkkkkkkkkmmmmmRZXpIpRUIUZRZXIpRIUZ 歸算到高壓側(cè)時(shí)激磁阻抗和漏阻抗的實(shí)踐值歸算到高壓側(cè)時(shí)激磁阻抗和漏阻抗的實(shí)踐值高壓側(cè)的額定電流高壓側(cè)的額定電流 和阻抗基值和阻

41、抗基值 為為: :NI1bZ110074.5731010374.5710310003311111NNbNNNIUZAAUSI于是歸算到高壓側(cè)時(shí)各阻抗的實(shí)踐值于是歸算到高壓側(cè)時(shí)各阻抗的實(shí)踐值: :5.5100055.01991009.1919610096.12000100201*1*1*1*bkkbmmbmmbmmZZZZXXZRRZZZ 3 . 5100053. 05 . 1100015. 01*1*)75()75(00bkkbkkZXXZRR 【例題【例題 2-4】知例】知例2-1中變壓器的參數(shù)和損耗為中變壓器的參數(shù)和損耗為 求此變壓器帶上額定負(fù)載求此變壓器帶上額定負(fù)載, (滯后滯后)時(shí)的時(shí)

42、的額定電壓調(diào)整率和額定效率額定電壓調(diào)整率和額定效率,并確定最大效率和到達(dá)并確定最大效率和到達(dá)最大效率時(shí)的負(fù)載電流。最大效率時(shí)的負(fù)載電流。解1額定電壓調(diào)整率和額定效率: ,160,47,0725. 0,008. 0)75(0*)75(kWPkWPXRookNkk8 . 0cos2%99. 4%1006 . 00725. 08 . 0008. 0%100sincos2*2*kkNXRIu2最大效率和到達(dá)最大效率時(shí)的負(fù)載%75.98160478 . 02000160471cos1020kNNkNNPPSPP92.984728 . 02000542. 047212cos2102*0maxPSIPNAB

43、CCBAABC圖2-17 三相心式變壓器的磁路 a)三相星形磁路 b)三相磁通的相量圖 ABC圖2-17 三相心式變壓器的磁路 c)實(shí)踐心式變壓器的磁路 A B C X Y ZA B CX Y Z圖2-19 三相繞組的結(jié)合法 a)星形結(jié)合 b)三角形結(jié)合 AXaxAUaUAXaxAUaUAUaUAUaUa) b)圖2-20 高低壓繞組的同名端和相電壓的相位關(guān)系 a) 和 b) 首端為同名端, 與 同相AUaU AXaxAUaUAUaUc)AXaxAUaUAUaUd)圖2-20 高低壓繞組的同名端和相電壓的相位關(guān)系 c) 和 d) 首端為非同名端, 和 反相AUaU A B CBUbUCUcUA

44、UaUXYZ x y zabc圖2-21 Y,y0結(jié)合組 a)繞組結(jié)合圖 ACBAUabcaU圖2-21 Y,y0結(jié)合組 b)高低壓電壓相量圖 BUbUCUcUAUaUXYZ x y zbcA B Ca圖2-22 Y,d11結(jié)合組 a)繞組結(jié)合圖 AUA yb zx c.ABCabcaU30圖2-22 Y,d11結(jié)合組 b)低壓側(cè)的相量圖 c)由高低壓線電壓三角形確定組號(hào)bUaUcUb)c) 第九節(jié)第九節(jié) 變壓器的并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)變壓器的并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn) 理想并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)的條件理想并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)的條件 變壓器理想并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)的條件是：變壓器理想并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)的條件是： 1空載時(shí)并聯(lián)的變壓器之間無(wú)環(huán)流；空載時(shí)并聯(lián)的變壓器之間無(wú)環(huán)流

45、；2負(fù)負(fù)載時(shí)可以按照各臺(tái)變壓器的容量合理地分擔(dān)負(fù)載；載時(shí)可以按照各臺(tái)變壓器的容量合理地分擔(dān)負(fù)載；3負(fù)載時(shí)各變壓器所分擔(dān)的電流應(yīng)為同相。負(fù)載時(shí)各變壓器所分擔(dān)的電流應(yīng)為同相。 為到達(dá)上述條件，分析闡明，并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)的各變壓為到達(dá)上述條件，分析闡明，并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)的各變壓器應(yīng)滿足如下要求：器應(yīng)滿足如下要求： 1各變壓器的額定電壓與電壓比該當(dāng)相等；各變壓器的額定電壓與電壓比該當(dāng)相等；2各變壓器的結(jié)合組號(hào)必需一樣；各變壓器的結(jié)合組號(hào)必需一樣；3各變各變壓器的短路阻抗標(biāo)幺值要相等，阻抗角要一樣；壓器的短路阻抗標(biāo)幺值要相等，阻抗角要一樣； 上述三個(gè)要求中，第二個(gè)要求必需嚴(yán)厲保證，否上述三個(gè)要求中，第二個(gè)要求必需嚴(yán)厲保

46、證，否那么將在兩臺(tái)變壓器構(gòu)成的閉合回路中引起極大那么將在兩臺(tái)變壓器構(gòu)成的閉合回路中引起極大的環(huán)流，把變壓器的線圈燒毀。的環(huán)流，把變壓器的線圈燒毀。 k k 2I 理想變壓器 kZ kZ 1I 電源 1U 1I 1I 2I 2I 2U 負(fù)載 根據(jù)變壓器的并聯(lián)電路可列出方程組根據(jù)變壓器的并聯(lián)電路可列出方程組 I I IZIU ZIU222k221k221，kUkU 解方程組得 cLkkkkkcLkkkkkIIZZkkUZZZIIIIZZkkUZZZII1111122122電壓比不同引起的環(huán)流kkcZZkkUI 111電壓比一樣、等效漏阻抗電壓比一樣、等效漏阻抗不同時(shí)的負(fù)載分配不同時(shí)的負(fù)載分配 ，kkLLkkkkkkZZIIZZZIIZZZII2222 按比例分擔(dān)容量的條件kkLLZZII*理想的負(fù)載分配是，各變壓器按其容量大小來(lái)分擔(dān)負(fù)載NLNLIIII 即希望由*LLII知那么有*kkZZ例25有兩臺(tái)額定電壓一樣的變壓器并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)，其額定容量分別為 ,短路阻抗那么為 ,不計(jì)阻抗角的差別，試計(jì)算：1兩臺(tái)變壓器電壓比相差0.5 時(shí)的空載環(huán)流；2假設(shè)一臺(tái)變壓器為 結(jié)合，另一臺(tái)為 結(jié)合，問(wèn)并聯(lián)時(shí)的空載電流。解1以第一臺(tái)變壓器的額定值為基值