電機(jī)及拖動(dòng)課件：第四章 變壓器

1、第四章第四章主要內(nèi)容主要內(nèi)容1.1. 變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)2. 2. 單相變壓器的空載運(yùn)行單相變壓器的空載運(yùn)行3. 3. 單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行4. 4. 變壓器參數(shù)的測(cè)定和標(biāo)么值變壓器參數(shù)的測(cè)定和標(biāo)么值5. 5. 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性6. 6. 三相變壓器三相變壓器7. 7. 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行變壓器的并聯(lián)運(yùn)行8. 8. 其它用途的變壓器其它用途的變壓器第四章第四章4.1 4.1 變壓器的工作原理和結(jié)構(gòu)變壓器的工作原理和結(jié)構(gòu)4.1.1 4.1.1 變壓器的基本工作原理變壓器的基本工作原理單相變壓器原理圖單相變壓器原理圖忽略漏磁通及初

2、次級(jí)忽略漏磁通及初次級(jí)繞組的壓降，有繞組的壓降，有dtdNeu111dtdNeu222KNNEEUU212121忽略繞組電阻和鐵忽略繞組電阻和鐵芯損耗，有芯損耗，有2211IUIUKUUII11221第四章第四章4.1.2 4.1.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu) 1. 1. 鐵芯鐵芯 有心式、殼式、卷環(huán)式有心式、殼式、卷環(huán)式心式心式殼式殼式C C或或E E型卷環(huán)式型卷環(huán)式2. 2. 繞組繞組 有同心式，盤式有同心式，盤式 同心式同心式 盤式盤式第四章第四章 3. 3. 其它結(jié)構(gòu)附件其它結(jié)構(gòu)附件 如油浸式電力變?nèi)缬徒诫娏ψ儔浩?，還有油箱、儲(chǔ)壓器，還有油箱、儲(chǔ)油柜、氣體繼電器、油柜、氣體繼

3、電器、安全氣道、分接開關(guān)安全氣道、分接開關(guān)和絕緣套管等，如右和絕緣套管等，如右圖所示。圖所示。 作用作用：保證變壓：保證變壓器的安全和可靠運(yùn)行。器的安全和可靠運(yùn)行。 第四章第四章4.1.3 4.1.3 變壓器的分類和銘牌數(shù)據(jù)變壓器的分類和銘牌數(shù)據(jù) 1. 1. 分類分類 (1)(1) 按用途分類按用途分類 變壓器可分為電力變壓器和特種變壓器。變壓器可分為電力變壓器和特種變壓器。 (2)(2) 按結(jié)構(gòu)分類按結(jié)構(gòu)分類 變壓器可分為心式、殼式和卷環(huán)式三種。變壓器可分為心式、殼式和卷環(huán)式三種。 (3)(3) 按冷卻方式分類按冷卻方式分類 變壓器可分為空氣冷卻的干式變壓器變壓器可分為空氣冷卻的干式變壓器以

4、及油冷式、油浸式變壓器等。以及油冷式、油浸式變壓器等。 (4)(4) 按相數(shù)分類按相數(shù)分類 變壓器可分為單相、三相變壓器。變壓器可分為單相、三相變壓器。 2 2. 銘牌數(shù)據(jù)銘牌數(shù)據(jù) (1) (1) 額定電壓額定電壓 (2) (2) 額定電流額定電流 (3)(3) 額定容量額定容量NNUU21/NNII21/NS注意注意：?jiǎn)蜗嘧儔浩骱腿嘧儔浩黝~定數(shù)據(jù)的定義區(qū)別：?jiǎn)蜗嘧儔浩骱腿嘧儔浩黝~定數(shù)據(jù)的定義區(qū)別第四章第四章4.24.2 單相變壓器的空載運(yùn)行單相變壓器的空載運(yùn)行4.2.1 4.2.1 空載運(yùn)行時(shí)的空載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系電磁關(guān)系4.2.2 4.2.2 空載運(yùn)行時(shí)的空載運(yùn)行時(shí)的電壓平衡方程式電壓

5、平衡方程式注意注意： 與與 的關(guān)系的關(guān)系0itmsindtdNedtdNedtdNe1112211%2 . 0%1 . 0,121101001eeNiriiu1,)90sin(2cos)90sin(2cos0222201111tEtNdtdNetEtNdtdNemm第四章第四章dtdiLdtddtdNe011111tIisin200假設(shè)假設(shè)：)90sin(2cos201101tEtLIe10101xILIE根據(jù)上面各式，可得空載運(yùn)行時(shí)的根據(jù)上面各式，可得空載運(yùn)行時(shí)的電壓平衡方程式電壓平衡方程式為為22010111EUrIEEUmmmmNfNfENfNfE212121111144. 42/244

6、. 42/2寫成有效值寫成有效值：寫成有效值寫成有效值：101xI jE第四章第四章4.2.3 4.2.3 空載運(yùn)行時(shí)的空載運(yùn)行時(shí)的相量圖和等效電路相量圖和等效電路mmmZIjxrIE001)(主磁通的作用主磁通的作用：1. 1. 形成繞形成繞組的電感；組的電感；2. 2. 產(chǎn)生鐵損耗產(chǎn)生鐵損耗 為常量為常量， 為變量為變量， 飽和程度上升飽和程度上升， 下降下降，當(dāng)當(dāng) 變化不大時(shí)變化不大時(shí)， 的值基本不變的值基本不變。mmxr ,1Ummxr ,mmxr ,11, xr第四章第四章4.3 4.3 單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行4.3.14.3.1負(fù)載運(yùn)行時(shí)的負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)電磁關(guān)

7、系系第四章第四章4.3.2 4.3.2 負(fù)載運(yùn)行時(shí)的負(fù)載運(yùn)行時(shí)的基本方程式基本方程式1. 1. 磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式102211NININI2. 2. 電壓平衡方程式電壓平衡方程式11111111)(ZIEjxrIEU22222222)(ZIEjxrIEULZIU22第四章第四章負(fù)載運(yùn)行時(shí)的負(fù)載運(yùn)行時(shí)的基本方程式基本方程式KNNEEZIEZIZIEUZIEUNININImL212101222221111102211/4.3.3 4.3.3 負(fù)載運(yùn)行時(shí)的負(fù)載運(yùn)行時(shí)的等效電路和相量圖等效電路和相量圖 1. 1. 變壓器的折算變壓器的折算 (1)(1)電勢(shì)及電壓的折算電勢(shì)及電壓的折算22

8、12222EKEEEKEUKU 第四章第四章(2)(2)電流的折算電流的折算KIINNI/22122(3)(3)阻抗的折算阻抗的折算2222222)/(xKxIIx2222222)/(rKrIIr22222222)(ZkjxrkjxrZ折算后負(fù)載運(yùn)行折算后負(fù)載運(yùn)行時(shí)的時(shí)的基本方程式基本方程式(4)(4)負(fù)載的折算負(fù)載的折算LLZkIUkkIUkIUZ22222222/mLZIEEZIZIEUZIEUIII021222221111021第四章第四章2.2.等效電路等效電路T 型等效電路型等效電路 型等效電路型等效電路簡(jiǎn)化等效電路簡(jiǎn)化等效電路第四章第四章3. 3. 相量圖相量圖 感性負(fù)載感性負(fù)載

9、容性負(fù)載容性負(fù)載 電阻性負(fù)載電阻性負(fù)載第四章第四章例例4-1 一臺(tái)單相電力變壓器，額定電壓一臺(tái)單相電力變壓器，額定電壓 ， ， ， ， ， ，當(dāng)初級(jí)繞組加額定電壓時(shí)，試用當(dāng)初級(jí)繞組加額定電壓時(shí)，試用T T 形等值電形等值電路求：路求： 初級(jí)電流初級(jí)電流 ； 次級(jí)電流次級(jí)電流 ； 次級(jí)電壓次級(jí)電壓 和初級(jí)、次級(jí)的功率因數(shù)和初級(jí)、次級(jí)的功率因數(shù)。解解： 初級(jí)電流初級(jí)電流 的計(jì)算的計(jì)算依題意得勵(lì)磁阻抗為依題意得勵(lì)磁阻抗為從初級(jí)看進(jìn)去的等效阻抗為從初級(jí)看進(jìn)去的等效阻抗為kVkVUUNN4 . 0/10/2144. 221rr24. 821xx169mr 4460mx188250jZL1I2I2U1I1

10、6944604463 88 ( )mmmZrjxj 第四章第四章212()4463 88319 382.448.241694460252.44196.241424000 1262.448.24312 42 ( )4675 85mLdmLZZZZZjjjZZZj 故初級(jí)電流為故初級(jí)電流為31110 1032.142 ( )312 42dUIAZ 次級(jí)電流次級(jí)電流 的計(jì)算的計(jì)算次級(jí)的折算電流為次級(jí)的折算電流為2I2124463 8832.14230.639 ( )4675 85mmLZIIAZZZ 變壓器的變比為變壓器的變比為254 . 01021NNUUk第四章第四章故次級(jí)電流為故次級(jí)電流為22

11、25 ( 30.639 )76539 ( )IkIA 次級(jí)電壓次級(jí)電壓 及次級(jí)功率因數(shù)的計(jì)算及次級(jí)功率因數(shù)的計(jì)算 次級(jí)電壓折算值為次級(jí)電壓折算值為2U2230.639(250188)95472 ( )LUI ZjV 次級(jí)電壓為次級(jí)電壓為2211( 95472 )3822 ( )25UUVk 初級(jí)的功率因數(shù)為初級(jí)的功率因數(shù)為次級(jí)的功率因數(shù)為次級(jí)的功率因數(shù)為1coscos420.74 2cos( 239 )cos370.8coa 第四章第四章例例 4-2 一臺(tái)單相降壓變壓器額定容量為一臺(tái)單相降壓變壓器額定容量為 ，額定電壓額定電壓為為 ， ， ， 。已知帶額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)已知帶額定負(fù)載運(yùn)行時(shí) 落后于

12、落后于 。求空載與額定負(fù)求空載與額定負(fù)載時(shí)的數(shù)據(jù)載時(shí)的數(shù)據(jù)，由此說(shuō)明空載和負(fù)載運(yùn)行時(shí)有由此說(shuō)明空載和負(fù)載運(yùn)行時(shí)有 ，即即 不變不變， 不變不變。 200 kVAkVkVUUNN23. 0/1/2116. 01 . 011jjxr5 . 5mr5 .63mxNI1NU13011EU1Em解解：初級(jí)漏阻抗為初級(jí)漏阻抗為)(581887. 016. 01 . 0111jjxrZ勵(lì)磁阻抗為勵(lì)磁阻抗為)(85738.635 .635 . 5jjxrZmmm空載時(shí)初級(jí)看進(jìn)去的輸入阻抗為空載時(shí)初級(jí)看進(jìn)去的輸入阻抗為10.10.165.563.563.906 85 ( )odmZZZjj空載運(yùn)行時(shí)的勵(lì)磁電流為

13、空載運(yùn)行時(shí)的勵(lì)磁電流為第四章第四章)(85648.1585906.63010001AZUIdNm空載運(yùn)行時(shí)的初級(jí)漏阻抗壓降為空載運(yùn)行時(shí)的初級(jí)漏阻抗壓降為)(2795. 2581887. 085648.151AZIm空載運(yùn)行時(shí)的初級(jí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為空載運(yùn)行時(shí)的初級(jí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為)(18037.997037.99785738.6385648.151VZIEmm額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)初級(jí)電流為額定值為額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)初級(jí)電流為額定值為)(20010001020031111AUSIINNN302001I（已給已給） 第四章第四章額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)初級(jí)漏阻抗壓降為額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)初級(jí)漏阻抗壓降為)(72.1732.33287

14、4.37581887. 03020011VjZI額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)的初級(jí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)的初級(jí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為)(17984.96672.1768.966)72.1732.33(10001111VjjZIUEN比較空載運(yùn)行和額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)初級(jí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)比較空載運(yùn)行和額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)初級(jí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)空載時(shí)空載時(shí) )(18037.9971VE%3 . 0111NNUEU額定負(fù)載時(shí)額定負(fù)載時(shí) )(17984.9661VE%3 . 3111NNUEU 因此可認(rèn)為變壓器空載與額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)均有因此可認(rèn)為變壓器空載與額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)均有 ，即即 不變不變， 不變不變。11EU1Em第四章第四章4.4 4.4

15、變壓器參數(shù)的測(cè)定變壓器參數(shù)的測(cè)定4.4.1 4.4.1 變壓器的空載試驗(yàn)變壓器的空載試驗(yàn) 目的目的：測(cè)等效電路中的勵(lì)磁參數(shù)：測(cè)等效電路中的勵(lì)磁參數(shù)：mmmxrZ,方法方法：在低壓測(cè)進(jìn)行，加額定電：在低壓測(cè)進(jìn)行，加額定電壓壓 ，分別測(cè)得分別測(cè)得 由空載等效電路知由空載等效電路知：NU10020,IP UmmZZZZ102020020000000rzxIPrIUZzmmmmmjxrZxxxrrr1010mrr 1mxx 1對(duì)大功率對(duì)大功率變壓器變壓器2200002000mmmmmrzxxIUzzIPrr空載試驗(yàn)原理圖空載試驗(yàn)原理圖第四章第四章注意注意：(1)(1)應(yīng)用額定電壓下測(cè)得的參數(shù)計(jì)算；應(yīng)用

16、額定電壓下測(cè)得的參數(shù)計(jì)算； (2)(2)測(cè)得的值為折算到低壓側(cè)的數(shù)值，若要求高壓側(cè)測(cè)得的值為折算到低壓側(cè)的數(shù)值，若要求高壓側(cè)的值必須再乘的值必須再乘K2空載試驗(yàn)還可測(cè)得空載試驗(yàn)還可測(cè)得：（1 1） 變壓器的變比變壓器的變比K （2 2）變壓器的近似鐵損耗）變壓器的近似鐵損耗 對(duì)某些小功率變壓器，如航空變壓器，則有對(duì)某些小功率變壓器，如航空變壓器，則有 略小于略小于200UUk FeCuFepppP10Fep0P第四章第四章4.4.2 4.4.2 變壓器的短路試驗(yàn)變壓器的短路試驗(yàn)?zāi)康哪康模簻y(cè)短路參數(shù)：測(cè)短路參數(shù)：kkkxrZ,方法方法：在高壓側(cè)進(jìn)行，低壓側(cè)短：在高壓側(cè)進(jìn)行，低壓側(cè)短路，讓路，讓

17、從零逐漸增加到電流從零逐漸增加到電流等于等于 為止，此時(shí)的電壓即為為止，此時(shí)的電壓即為短路電壓，約為短路電壓，約為 ， 測(cè)得測(cè)得kU,kkkUIP由簡(jiǎn)化等效電路得由簡(jiǎn)化等效電路得：222kkkkkkkkkkrzxIPrIUZzNI1NU1%)19%5(短路試驗(yàn)原理圖短路試驗(yàn)原理圖短路試驗(yàn)等效電路圖短路試驗(yàn)等效電路圖第四章第四章電阻的折算電阻的折算( (折算到折算到7575度度) )對(duì)正常設(shè)計(jì)的繞組對(duì)正常設(shè)計(jì)的繞組：221krrr221kxxx227575755 .234755 .234kCkCkkCkxrZrrooo對(duì)于鋁線電阻，將對(duì)于鋁線電阻，將234.5234.5改為改為228228即可即

18、可。對(duì)銅線電阻對(duì)銅線電阻注意注意：短路試驗(yàn)是在高壓側(cè)進(jìn)行的，所得參數(shù)為折算到高壓：短路試驗(yàn)是在高壓側(cè)進(jìn)行的，所得參數(shù)為折算到高壓側(cè)的參數(shù)，若要求低壓側(cè)參數(shù)，則必須乘側(cè)的參數(shù)，若要求低壓側(cè)參數(shù)，則必須乘1/K1/K2 2第四章第四章%100%100%17511NCkNNkNkUzIUUuookNkNzIU751短路試驗(yàn)還可求得短路試驗(yàn)還可求得：（1 1）近似銅損耗）近似銅損耗（2 2）變壓器的阻抗電壓（或短路電壓）變壓器的阻抗電壓（或短路電壓）CuCuFeKpppPNCkNNkNkUzIUUuo17511*第四章第四章例例4-3 某三相銅線電力變壓器某三相銅線電力變壓器， ， ， 接法接法 ，在

19、室溫在室溫2020C C時(shí)做空載和短路時(shí)做空載和短路試驗(yàn)，測(cè)得數(shù)據(jù)如下試驗(yàn)，測(cè)得數(shù)據(jù)如下： 空載試驗(yàn)空載試驗(yàn)， 短路試驗(yàn)短路試驗(yàn)， 。試求：試求：折算到折算到高壓側(cè)的勵(lì)磁參數(shù)、短路參數(shù)、額定短路損耗及高壓側(cè)的勵(lì)磁參數(shù)、短路參數(shù)、額定短路損耗及阻抗電壓阻抗電壓。KVASN1000VKVUUNN231/10/21WPAIVUKKK10900,3 .43,440WPAIVU3800,8 .103,231000解解： 變壓器的變比變壓器的變比： ，各勵(lì)磁參數(shù)為各勵(lì)磁參數(shù)為AIINN1874/3 .43/21/Y252313/1000021UUk)(85. 33/8 .10323100IUZzmm)(3

20、5. 0)3/8 .103(3/38002200IPrm)(83. 335. 085. 32222mmmrzx第四章第四章由短路實(shí)驗(yàn)求得由短路實(shí)驗(yàn)求得：折算到高壓側(cè)為折算到高壓側(cè)為)(240685. 3252mz)(21935. 0252mr)(238483. 3252mx)(87. 53 .433/440kkkkIUZz)(94. 13 .433/1090022kkkIPr)(54. 594. 187. 52222kkkrzx換算到換算到7575o oc c為為)(36. 294. 1205 .234755 .23475Ckr)(54. 5kx)(02. 654. 536. 22222757

21、5kCkCkxrz 額定短路損耗為額定短路損耗為)(2 .1327436. 23 .43332752175wrIPCkNCkoo 一相阻抗電壓為一相阻抗電壓為 )(67.26002. 63 .43751VzIUCkNkNo第四章第四章4.4.3 4.4.3 變壓器的標(biāo)么值變壓器的標(biāo)么值 定義：物理量的值與所選定的同單位基值的比定義：物理量的值與所選定的同單位基值的比基值實(shí)際值標(biāo)么值基值的選取方法：一般取額定值，即基值的選取方法：一般取額定值，即NNNKKNNIIIIIIUUUUUUUUU22*211*11*22*211*1,使用標(biāo)么值的優(yōu)點(diǎn)：使用標(biāo)么值的優(yōu)點(diǎn)：3 3點(diǎn)見書點(diǎn)見書*1*21212

22、22*2UUUUkUkUUUUNNN*2222222222222*2rIUkrkkIkUrkIUrrNNNNNN*111*kNNkNkkZUIZUUu則有則有：第四章第四章1U2cos4.5 4.5 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性運(yùn)行特性運(yùn)行特性： （1 1）外特性）外特性: ， 不變不變 （2 2）效率特性）效率特性： ， 不變不變)(22IfU 1U2cos)(2If4.5.1 4.5.1 變壓器的外特性變壓器的外特性副邊端電壓的變化副邊端電壓的變化%100222NNUUUU折算到原邊折算到原邊%100121NNUUUU利用簡(jiǎn)化等效電路利用簡(jiǎn)化等效電路%100)sincos(1122NN

23、kkUIxrUNII11/第四章第四章4.4.2 4.4.2 變壓器的效率特性變壓器的效率特性MFecuPppP1122PpPcuM%100)1 (%100%10011112PpPpPPP當(dāng)不變損耗等于當(dāng)不變損耗等于可變損耗時(shí)，效可變損耗時(shí)，效率最高率最高效率特性曲線效率特性曲線功率流圖功率流圖第四章第四章例例4-44-4 某三相變壓器某三相變壓器， 接法，額定數(shù)據(jù)為：接法，額定數(shù)據(jù)為： ， ， ， ， 。當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí)， ，測(cè)得電壓恰為額定值測(cè)得電壓恰為額定值 ，求求此時(shí)負(fù)載的性質(zhì)及功率因數(shù)角此時(shí)負(fù)載的性質(zhì)及功率因數(shù)角 的大?。ú豢紤]溫度的換的大小（不考慮溫度的換算）。算）。 解解：當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí)，

24、 ，所以電壓變化率為所以電壓變化率為 kVASN5600YY /kVkVUUNN3 . 6/35/21AIk3 .92kWPk53VUk26002NUU11NII22NUU22NII22NUU220% U即即0sincos2121kNkNxIrI故故kkxrtg2第四章第四章短路參數(shù)為短路參數(shù)為)(3 .163 .923/26103/11kkkkIUZz)(07. 23 .923530003221kkkIPr)(2 .1607. 23 .162222kkkrzx所以所以128. 02 .1607. 22kkxrtg3 . 72負(fù)載為容性負(fù)載負(fù)載為容性負(fù)載。 第四章第四章4.6 4.6 三相變壓

25、器三相變壓器 本節(jié)主要討論三相變壓器工作時(shí)的特殊問(wèn)題，如三相變本節(jié)主要討論三相變壓器工作時(shí)的特殊問(wèn)題，如三相變壓器的磁路，三相變壓器的繞組連接法，三相變壓器的電動(dòng)壓器的磁路，三相變壓器的繞組連接法，三相變壓器的電動(dòng)勢(shì)以及三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行等。勢(shì)以及三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行等。4.6.1 4.6.1 磁路分析磁路分析 1.1.三相變壓器組的磁路三相變壓器組的磁路特點(diǎn)：特點(diǎn)：(1)(1)各相磁路彼此獨(dú)立各相磁路彼此獨(dú)立(2)(2)外加三相對(duì)稱電壓外加三相對(duì)稱電壓時(shí)，三相空載電流、三時(shí)，三相空載電流、三相主磁通對(duì)稱相主磁通對(duì)稱 。第四章第四章2. 2. 三相心式變壓器的磁路三相心式變壓器的磁路特點(diǎn)特點(diǎn)

26、：(1)(1)三相磁阻不等；三相磁阻不等；(2)(2)外加三相對(duì)稱電壓，三相外加三相對(duì)稱電壓，三相空載電流不對(duì)稱，但空載電流不對(duì)稱，但I(xiàn) I0 0很小，很小，對(duì)負(fù)載運(yùn)行的影響可忽略。對(duì)負(fù)載運(yùn)行的影響可忽略。4.6.2 4.6.2 繞組連接法與聯(lián)結(jié)組繞組連接法與聯(lián)結(jié)組 聯(lián)結(jié)組：用來(lái)表示三相變壓器的繞組連接法和初級(jí)、次聯(lián)結(jié)組：用來(lái)表示三相變壓器的繞組連接法和初級(jí)、次級(jí)級(jí)線電動(dòng)勢(shì)線電動(dòng)勢(shì)的相位關(guān)系。的相位關(guān)系。 第四章第四章 1.1.繞組的連接法繞組的連接法 三相電力變壓器的繞組只采用三相電力變壓器的繞組只采用星形星形和和三角形三角形連接，一般連接，一般變壓器的出線標(biāo)志變壓器的出線標(biāo)志： 初級(jí)繞組初

27、級(jí)繞組： ，次級(jí)繞組次級(jí)繞組：在對(duì)稱三相系統(tǒng)中在對(duì)稱三相系統(tǒng)中： 接法接法 ； 接法接法相線相線，IIUU3相線相線，IIUU3YCZBYAX、czbyax、 星形接法星形接法 三角形接法三角形接法第四章第四章 2. 2. 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組三相變壓器的聯(lián)結(jié)組 以時(shí)鐘數(shù)字來(lái)表示，以時(shí)鐘數(shù)字來(lái)表示，1 13030，1212360360；組號(hào)由初；組號(hào)由初次級(jí)繞組次級(jí)繞組線電動(dòng)勢(shì)線電動(dòng)勢(shì)相量間的相量間的相位差相位差決定決定。 1 1）單相單相變壓器的變壓器的聯(lián)結(jié)組聯(lián)結(jié)組問(wèn)題問(wèn)題第四章第四章 2 2）三相三相變壓器的變壓器的聯(lián)結(jié)組聯(lián)結(jié)組問(wèn)題問(wèn)題已知連接方式和同名端，已知連接方式和同名端，判斷判斷方法

28、方法：. .畫出初級(jí)繞組相量圖；畫出初級(jí)繞組相量圖；. .畫出次級(jí)繞組相量圖，讓畫出次級(jí)繞組相量圖，讓A A與與a a重合，比較初次級(jí)相電動(dòng)勢(shì)重合，比較初次級(jí)相電動(dòng)勢(shì)的相位；的相位；. .比較線電動(dòng)勢(shì)比較線電動(dòng)勢(shì) 與與 的相位，看的相位，看 落后落后 多多少度。少度。. .根據(jù)度數(shù)，寫出聯(lián)接組號(hào)根據(jù)度數(shù)，寫出聯(lián)接組號(hào). .ABEabEabEABE 聯(lián)結(jié)組聯(lián)結(jié)組0, yY第四章第四章聯(lián)結(jié)組聯(lián)結(jié)組6, yY 連接的三相變壓器，其聯(lián)結(jié)組號(hào)都是偶數(shù)，有連接的三相變壓器，其聯(lián)結(jié)組號(hào)都是偶數(shù)，有 ； ； ； ； ； 共六種共六種。 YY /0, yY2, yY4, yY6, yY8, yY10, yY(1

29、)(1) 連接連接YY /第四章第四章/Y(2)(2) 連接連接 聯(lián)結(jié)組聯(lián)結(jié)組1,dY第四章第四章聯(lián)結(jié)組聯(lián)結(jié)組11,dY 連接的三相變壓器，其聯(lián)結(jié)組號(hào)都是奇數(shù)，有連接的三相變壓器，其聯(lián)結(jié)組號(hào)都是奇數(shù)，有 ； ； ； ； ； 共六種。共六種。 連接可以得到與連接可以得到與 連接同樣標(biāo)號(hào)的聯(lián)結(jié)組號(hào)連接同樣標(biāo)號(hào)的聯(lián)結(jié)組號(hào)； 連連接可以得到與接可以得到與 連接同樣標(biāo)號(hào)的聯(lián)結(jié)組號(hào)。連接同樣標(biāo)號(hào)的聯(lián)結(jié)組號(hào)。/Y1,dY3,dY5,dY7,dY9,dY11,dY/YY /Y/Y第四章第四章(3)(3) 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組聯(lián)結(jié)組 單相和三相變壓器有很多聯(lián)結(jié)組號(hào)，為了不至于在制單相和三相變壓器有很多聯(lián)結(jié)組號(hào)，為了不

30、至于在制造和使用時(shí)造成混亂，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)單相雙繞組電力變壓器造和使用時(shí)造成混亂，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)單相雙繞組電力變壓器規(guī)定只用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組：規(guī)定只用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組： ；對(duì)三相雙繞組電力變壓對(duì)三相雙繞組電力變壓器規(guī)定使用以下五種標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組：器規(guī)定使用以下五種標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組： ； ； ； ； 。0,iI0, ynY11,dY11,dYN0, yYN0, yY4.6.3 4.6.3 空載電動(dòng)勢(shì)波形空載電動(dòng)勢(shì)波形 單相變壓器空載運(yùn)行時(shí)曾指出，當(dāng)初級(jí)繞組外加電壓?jiǎn)蜗嘧儔浩骺蛰d運(yùn)行時(shí)曾指出，當(dāng)初級(jí)繞組外加電壓 為正弦波時(shí)，主磁通為正弦波時(shí)，主磁通 及初級(jí)、次級(jí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也應(yīng)為及初級(jí)、次級(jí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也應(yīng)為正弦波，但由于

31、變壓器鐵心的磁飽和，空載電流正弦波，但由于變壓器鐵心的磁飽和，空載電流 呈尖呈尖頂波，如圖頂波，如圖 (a)(a)。三相變壓器則要分情況而論。三相變壓器則要分情況而論。 1u0i第四章第四章1 1 連接的三相變壓器連接的三相變壓器 由于三次諧波電流的頻率為基波頻率的三倍，各相三由于三次諧波電流的頻率為基波頻率的三倍，各相三次諧波電流的表達(dá)式為：次諧波電流的表達(dá)式為：YY /tItIitItIitIimomCmomBmA3sin)240( 3sin3sin)120( 3sin3sin0303030303030303第四章第四章 變壓器的初級(jí)用無(wú)中線的星形接法，所以三次諧波電流無(wú)變壓器的初級(jí)用無(wú)中

32、線的星形接法，所以三次諧波電流無(wú)法通過(guò)，即空載電流接近正弦波，如圖法通過(guò)，即空載電流接近正弦波，如圖 (b)(b)所示。按磁化曲所示。按磁化曲線繪出的主磁通線繪出的主磁通 為平頂波為平頂波 。 若為三相組式變壓器，磁路互不相關(guān)若為三相組式變壓器，磁路互不相關(guān) ， 與與 沿同一沿同一磁路閉合，三次諧波影響大，使相電動(dòng)勢(shì)波形畸變，嚴(yán)重的磁路閉合，三次諧波影響大，使相電動(dòng)勢(shì)波形畸變，嚴(yán)重的可擊穿絕緣，因此不應(yīng)采用。可擊穿絕緣，因此不應(yīng)采用。 若為三相心式變壓器，磁路互相關(guān)聯(lián)，三次諧波無(wú)法通過(guò)，若為三相心式變壓器，磁路互相關(guān)聯(lián)，三次諧波無(wú)法通過(guò)，但可借助變壓器油及油箱壁形成閉合回路。此時(shí)磁路的磁阻但可

33、借助變壓器油及油箱壁形成閉合回路。此時(shí)磁路的磁阻較大，三次諧波磁通很小，可認(rèn)為主磁通基本為正弦波，相較大，三次諧波磁通很小，可認(rèn)為主磁通基本為正弦波，相電動(dòng)勢(shì)的波形也接近正弦波，因此可采用，但電壓高的不宜電動(dòng)勢(shì)的波形也接近正弦波，因此可采用，但電壓高的不宜采用。采用。 13第四章第四章2. 2. 或或 連接連接 若三相變壓器采用若三相變壓器采用 連接，初級(jí)空載電流中的三次諧波連接，初級(jí)空載電流中的三次諧波分量可以通過(guò)，保證了主磁通為正弦波，由它感應(yīng)的相電動(dòng)分量可以通過(guò)，保證了主磁通為正弦波，由它感應(yīng)的相電動(dòng)勢(shì)也為正弦波。勢(shì)也為正弦波。 若三相變壓器采用若三相變壓器采用 連接，初級(jí)空載電流的三次

34、諧波分連接，初級(jí)空載電流的三次諧波分量不能通過(guò)，主磁通中必含有三次諧波磁通，但因次級(jí)為三量不能通過(guò)，主磁通中必含有三次諧波磁通，但因次級(jí)為三角形連接，會(huì)有三次諧波環(huán)流，可使主磁通仍接近正弦波。角形連接，會(huì)有三次諧波環(huán)流，可使主磁通仍接近正弦波。如圖如圖 由于都能使主磁通由于都能使主磁通 為或接近正弦波，相電動(dòng)勢(shì)接近正弦為或接近正弦波，相電動(dòng)勢(shì)接近正弦波，因此都能采用。波，因此都能采用。Y/YY/Y第四章第四章4.6.4 4.6.4 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行變壓器的并聯(lián)運(yùn)行 并聯(lián)運(yùn)行，就是將兩臺(tái)或兩臺(tái)以上變壓器的初級(jí)繞組接到并聯(lián)運(yùn)行，就是將兩臺(tái)或兩臺(tái)以上變壓器的初級(jí)繞組接到公共的電源上，次級(jí)繞組并聯(lián)起來(lái)

35、一起向外供電。公共的電源上，次級(jí)繞組并聯(lián)起來(lái)一起向外供電。 目的目的：解決單臺(tái)變壓器供電不足的困難，提高供電的可：解決單臺(tái)變壓器供電不足的困難，提高供電的可靠性，減少儲(chǔ)備容量，并可根據(jù)負(fù)載的大小來(lái)調(diào)整投入運(yùn)靠性，減少儲(chǔ)備容量，并可根據(jù)負(fù)載的大小來(lái)調(diào)整投入運(yùn)行的變壓器數(shù)量，提高運(yùn)行效率。行的變壓器數(shù)量，提高運(yùn)行效率。 要求要求：空載時(shí)，無(wú)環(huán)流產(chǎn)生；空載時(shí)，無(wú)環(huán)流產(chǎn)生； 負(fù)載時(shí)，能合理分配負(fù)載負(fù)載時(shí)，能合理分配負(fù)載; ; 各變壓器從同一相線輸出的電流相位相同。各變壓器從同一相線輸出的電流相位相同。 條件條件： 各變壓器初、次級(jí)額定電壓相等，即變比各變壓器初、次級(jí)額定電壓相等，即變比K K相等；相等

36、； 各變壓器聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)各變壓器聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)必須必須相同；相同； 各變壓器阻抗電壓或短路阻抗的標(biāo)么值相等。各變壓器阻抗電壓或短路阻抗的標(biāo)么值相等。第四章第四章(a)(a) 單相變壓器單相變壓器 (b)(b) 三相變壓器三相變壓器變壓器并聯(lián)運(yùn)行變壓器并聯(lián)運(yùn)行第四章第四章1. 1. 變比不等變比不等時(shí)變壓器的時(shí)變壓器的并聯(lián)運(yùn)行：并聯(lián)運(yùn)行：以以單相單相為例為例120)11(UkkUQ Q打開時(shí)，打開時(shí)，Q Q間的電位差：間的電位差：)11(k1kkZZUIkcQ Q閉合：閉合：ccII由于折算到次級(jí)的短路阻抗很小，故由于折算到次級(jí)的短路阻抗很小，故 一般較大。通一般較大。通常規(guī)定并聯(lián)變壓器變比之間相差必

37、須常規(guī)定并聯(lián)變壓器變比之間相差必須環(huán)I%1第四章第四章2. 2. 聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)組號(hào)不同組號(hào)不同時(shí)變壓器的時(shí)變壓器的并聯(lián)運(yùn)行并聯(lián)運(yùn)行 兩臺(tái)變壓器：兩臺(tái)變壓器：Y/Y-12Y/Y-12，Y/ -11Y/ -11，次級(jí)電壓相位差為次級(jí)電壓相位差為3030NoNUUU2220518. 0230sin2由于電力變壓器的短路阻抗很小，由于電力變壓器的短路阻抗很小，這樣大的電壓差將在兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行這樣大的電壓差將在兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行變壓器的次級(jí)繞組中產(chǎn)生很大的空變壓器的次級(jí)繞組中產(chǎn)生很大的空載環(huán)流，同時(shí)初級(jí)也感應(yīng)很大環(huán)流，載環(huán)流，同時(shí)初級(jí)也感應(yīng)很大環(huán)流，會(huì)將變壓器的繞組燒壞，故聯(lián)結(jié)組會(huì)將變壓器的繞組燒壞，故聯(lián)結(jié)組號(hào)必須

38、相同。號(hào)必須相同。第四章第四章3. 3. 短路短路阻抗標(biāo)么值不等阻抗標(biāo)么值不等時(shí)變壓器的時(shí)變壓器的并聯(lián)運(yùn)行并聯(lián)運(yùn)行kkabZIZIU)(kkkkkkZZZZII*1:11:1:kkkkuuZZIISSkkZZIISS1:1:理想情況：理想情況： ，各變壓器按本身容量分擔(dān)負(fù)載。各變壓器按本身容量分擔(dān)負(fù)載。并聯(lián)運(yùn)行的變壓器間容量差別越大，離開理想運(yùn)行的可能性就并聯(lián)運(yùn)行的變壓器間容量差別越大，離開理想運(yùn)行的可能性就越大，因此越大，因此一般要求一般要求：1/3/minmaxSS*kkZZ第四章第四章例例4-5 兩臺(tái)額定電壓和聯(lián)結(jié)組號(hào)相同的變壓器并聯(lián)運(yùn)行，它們兩臺(tái)額定電壓和聯(lián)結(jié)組號(hào)相同的變壓器并聯(lián)運(yùn)行，

39、它們的容量與阻抗電壓標(biāo)么值分別為的容量與阻抗電壓標(biāo)么值分別為 ， ， ， ，試求當(dāng)總負(fù)載為試求當(dāng)總負(fù)載為 時(shí)，兩時(shí)，兩臺(tái)變壓器各自分擔(dān)的負(fù)載是多少？為了不使兩臺(tái)變壓器過(guò)載，臺(tái)變壓器各自分擔(dān)的負(fù)載是多少？為了不使兩臺(tái)變壓器過(guò)載，總負(fù)載應(yīng)為多少？總負(fù)載應(yīng)為多少？ kVASN10004. 0* kukVASN100045. 0*kukVA200解解： 兩臺(tái)變壓器分擔(dān)的負(fù)載計(jì)算兩臺(tái)變壓器分擔(dān)的負(fù)載計(jì)算*1:1:kkuuSS045. 01:04. 01100:100SS45 . 404. 0045. 0SS由由 ，得得第四章第四章200SSS2005 . 44SS解上面的方程，得到每臺(tái)變壓器分擔(dān)的負(fù)載為

40、解上面的方程，得到每臺(tái)變壓器分擔(dān)的負(fù)載為)(106 kVAS )(94 kVAS 不過(guò)載時(shí)的總負(fù)載計(jì)算不過(guò)載時(shí)的總負(fù)載計(jì)算kVAS106由于由于 已過(guò)載，要不過(guò)載只能已過(guò)載，要不過(guò)載只能 ，因此因此kVAS100)(891005 . 445 . 44kVASS總負(fù)載為總負(fù)載為)(18989100kVASSS又又 ，得得第四章第四章4.7 4.7 其它用途的變壓器其它用途的變壓器4.7.1 4.7.1 三繞組變壓器三繞組變壓器在電力系統(tǒng)中，通常需要把三種不同電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來(lái)，在電力系統(tǒng)中，通常需要把三種不同電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來(lái)，最好的方式就是采用三繞組變壓器最好的方式就是采用三繞組變壓器降壓變壓

41、器降壓變壓器升壓變壓器升壓變壓器1.1.基本方程式和等效電路基本方程式和等效電路 (1)(1)三繞組變壓器的基本電磁關(guān)系三繞組變壓器的基本電磁關(guān)系( (以降壓變壓器為例以降壓變壓器為例) ) 2112NNk3113NNk(1.2(1.2繞組變壓器繞組變壓器變比變比) ) (1.3(1.3繞組變壓器繞組變壓器變比變比) )第四章第四章磁通分為磁通分為: : 主磁通主磁通：與三個(gè)繞組同時(shí)交鏈的磁通；：與三個(gè)繞組同時(shí)交鏈的磁通； 漏磁通漏磁通：只交鏈一個(gè)或兩個(gè)繞組的磁通。：只交鏈一個(gè)或兩個(gè)繞組的磁通。磁動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系：磁動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系：寫成電流關(guān)系：寫成電流關(guān)系：電動(dòng)勢(shì)：電動(dòng)勢(shì)：各繞組漏感電勢(shì)：各繞組漏

42、感電勢(shì)：10332211NINININI0321IIII1222/kII1333/kIImZIEEE0321111xI jE222xI jE333xI jE231312111xxxxx222122313xxxxx333132312xxxxx332211,xxx231312,xxx各繞組等效電抗或各繞組等效電抗或等效電抗折算值等效電抗折算值繞組自漏抗或自漏抗的折算值繞組自漏抗或自漏抗的折算值繞組互漏抗的折算值繞組互漏抗的折算值2112xx3113xx3223xx第四章第四章(2)(2) 電壓電壓平衡平衡方程式方程式11111111ZIErIEEU22222222ZIErIEEU33333333Z

43、IErIEEU按雙繞組變壓器的正按雙繞組變壓器的正方向慣例方向慣例(3)(3) 等效等效電路電路類類T T形等效電路形等效電路簡(jiǎn)化等效電路簡(jiǎn)化等效電路第四章第四章2. 2. 參數(shù)的測(cè)定參數(shù)的測(cè)定勵(lì)磁參數(shù)勵(lì)磁參數(shù)的測(cè)定：與雙繞組變壓器類同；的測(cè)定：與雙繞組變壓器類同；短路參數(shù)短路參數(shù)的測(cè)定：的測(cè)定：繞組繞組1 1加電壓，繞組加電壓，繞組2 2短路，繞組短路，繞組3 3開路開路繞組繞組1 1加電壓，繞組加電壓，繞組2 2開路，繞組開路，繞組3 3短路短路 ，有有繞組繞組1 1開路，在繞組開路，在繞組2 2上加電壓，繞組上加電壓，繞組3 3短路，得：短路，得：)()(2121121212xxjrrj

44、xrZkkk)()(3131131313xxjrrjxrZkkk)()(3232232323xxjrrjxrZkkk)(21, )(21)(21, )(21)(21, )(21122313312231331323122132312223131212313121kkkkkkkkkkkkkkkkkkxxxxrrrrxxxxrrrrxxxxrrrr由此可得：由此可得：效率和電壓變化率可參照雙繞組變壓器相關(guān)公式計(jì)算效率和電壓變化率可參照雙繞組變壓器相關(guān)公式計(jì)算第四章第四章4.7.2 4.7.2 自耦變壓器自耦變壓器 1. 1. 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 初、次級(jí)共用一個(gè)繞組的一部分。由此可見，初、次級(jí)繞初

45、、次級(jí)共用一個(gè)繞組的一部分。由此可見，初、次級(jí)繞組之間除磁耦合外，還有電的聯(lián)系。組之間除磁耦合外，還有電的聯(lián)系。結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖繞組接線圖繞組接線圖第四章第四章102211NININI212121UUEENNk磁動(dòng)勢(shì)平衡磁動(dòng)勢(shì)平衡 很小忽略得很小忽略得0I02211NINI流過(guò)繞組流過(guò)繞組N2N2的電流為：的電流為：21III)1 (1kII 變比變比k k一般大于一般大于1 1，表明電流矢量，表明電流矢量 與與 相位相反，相位相反， k k 越接近越接近1 1，則電流，則電流 的數(shù)值越小。的數(shù)值越小。說(shuō)明說(shuō)明：自耦變壓器不僅比普通變壓器省了一個(gè)低壓繞組，而：自耦變壓器不僅比普通變壓器省了

46、一個(gè)低壓繞組，而且保留的一個(gè)繞組的且保留的一個(gè)繞組的N N2 2匝部分通過(guò)的電流值小，所以可減少匝部分通過(guò)的電流值小，所以可減少導(dǎo)線的用料導(dǎo)線的用料( (省銅省銅) )和銅耗，故自耦變壓器質(zhì)量輕、體積小。和銅耗，故自耦變壓器質(zhì)量輕、體積小。 I1II變比變比 2. 2. 電流關(guān)系電流關(guān)系繞組接線圖繞組接線圖第四章第四章 3. 3. 功率關(guān)系功率關(guān)系)/112212212222kIUIUIUIUIUS（111IUS 說(shuō)明說(shuō)明：自耦變壓器的輸出功率可分為兩部分，其中：自耦變壓器的輸出功率可分為兩部分，其中 是是通過(guò)電磁感應(yīng)傳遞給負(fù)載的，即通常所說(shuō)的電磁功率；另一通過(guò)電磁感應(yīng)傳遞給負(fù)載的，即通常所說(shuō)

47、的電磁功率；另一部分部分 是一次電流直接傳遞給負(fù)載的功率，稱為傳導(dǎo)功是一次電流直接傳遞給負(fù)載的功率，稱為傳導(dǎo)功率。傳導(dǎo)功率是自耦變壓器所特有的。率。傳導(dǎo)功率是自耦變壓器所特有的。 IU212IU4. 4. 優(yōu)缺點(diǎn)和用途優(yōu)缺點(diǎn)和用途 見教材書。見教材書。第四章第四章4.7.3 4.7.3 儀用互感器儀用互感器 1. 1. 電壓互感器電壓互感器 作用作用：將高電壓變成低電壓：將高電壓變成低電壓(100V(100V） 接法接法：如圖：如圖 使用使用注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)：次級(jí)絕對(duì)不允許短路；次級(jí)絕對(duì)不允許短路； 次級(jí)繞組和鐵芯應(yīng)可靠接地；次級(jí)繞組和鐵芯應(yīng)可靠接地； 次級(jí)的阻抗不能太小，以減小誤差。次級(jí)的阻

48、抗不能太小，以減小誤差。 ukNNEEUU212121第四章第四章2. 2. 電流互感器電流互感器 作用作用：將大電流變成小電流：將大電流變成小電流(5A(5A或或1A1A） 接法接法：如圖：如圖 忽略忽略 使用使用注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)：次級(jí)絕對(duì)不允許開路；次級(jí)絕對(duì)不允許開路； 次級(jí)繞組和鐵芯應(yīng)可靠接地；次級(jí)繞組和鐵芯應(yīng)可靠接地； 次級(jí)的阻抗不能太大，以減小誤差次級(jí)的阻抗不能太大，以減小誤差 。102211NININI11212IkINNIi0I第四章第四章4.7.4 4.7.4 其它特殊變壓器其它特殊變壓器 1. 1. 電焊變壓器電焊變壓器 交流電弧焊機(jī)是一臺(tái)特殊的降壓變壓器。為保證電焊的質(zhì)交流電弧焊機(jī)是一臺(tái)特殊的降壓變壓器。為保證電焊的質(zhì)量和電弧燃燒的穩(wěn)定性，有如下量和電弧燃燒的穩(wěn)定性，有如下要求要求：(1)(1) 空載電壓應(yīng)達(dá)到空載電壓應(yīng)達(dá)到606075V75V，以保證起弧容易，但為了操作，以保證起弧容易，但為了操作 安全，電壓一般不超過(guò)安全，電壓一般不超過(guò)85V85V。(2)(2) 為適應(yīng)電弧特性的要求，應(yīng)具有迅速下降的外特性，即為適應(yīng)電弧特性的要求，應(yīng)具有迅速下降的外特性，即