第二篇 變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)0

1、1第3章 變壓器 本章本章重點重點 (1) 變壓器工作原理變壓器工作原理 (2)變壓器的基本方程式和電磁關(guān)系變壓器的基本方程式和電磁關(guān)系 (3) 變壓器的等效電路變壓器的等效電路 本章本章難點難點 (1)變壓器的等效電路及參數(shù)含義變壓器的等效電路及參數(shù)含義 (2)三相變壓器的聯(lián)結(jié)組判別三相變壓器的聯(lián)結(jié)組判別2一、變壓器的原理3-1 變壓器的工作原理、分類及結(jié)構(gòu)變壓器是一種變壓器是一種靜止靜止的電氣設(shè)備，它以的電氣設(shè)備，它以磁場磁場為媒介，利用為媒介，利用電磁感電磁感應(yīng)應(yīng)作用將一個等級的交流電壓變換成另一個等級的交流電壓。作用將一個等級的交流電壓變換成另一個等級的交流電壓。 變壓器主要部件變壓器

2、主要部件鐵心和鐵心和套在鐵心上的兩個繞組。在套在鐵心上的兩個繞組。在一次繞組中加上交變電壓，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)電動勢。兩繞組只有磁耦應(yīng)電動勢。兩繞組只有磁耦合沒有電聯(lián)系。合沒有電聯(lián)系。一次繞組一次繞組（原繞組或初級繞組）：與電源相連的線圈（原繞組或初級繞組）：與電源相連的線圈二次繞組二次繞組（副繞組或次級繞組）：與負(fù)載相連的線圈（副繞組或次級繞組）：與負(fù)載相連的線圈3l 變壓器各電磁量正方向變壓器各電磁量正方向討論變壓器就是要討論變壓器中的各個電路參數(shù)(電壓、電流、功率），電磁量（磁通、磁密

3、、磁勢）之間的關(guān)系，為了寫出它們之間的關(guān)系式，必須事先規(guī)定各自的正方向，原則上正方向的規(guī)定可以是任意的，不影響原則上正方向的規(guī)定可以是任意的，不影響各個量瞬時值之間的相對關(guān)系，但是為了分各個量瞬時值之間的相對關(guān)系，但是為了分析方便，便于交流，往往采用析方便，便于交流，往往采用通用的慣例通用的慣例來來規(guī)定正方向。規(guī)定正方向。4規(guī)定正方向（習(xí)慣正方向）：規(guī)定正方向（習(xí)慣正方向）：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：忽略鐵心中的損耗，根據(jù)能量守恒定律，有：2211IUIU電壓、電動勢有效值與匝數(shù)關(guān)系：電壓、電動勢有效值與

4、匝數(shù)關(guān)系：若固定若固定U1，只要改變匝數(shù)比即可達(dá)到改變電壓的目的了，即，只要改變匝數(shù)比即可達(dá)到改變電壓的目的了，即: : 若使若使 N2N1，則為升壓變壓器，則為升壓變壓器(step-up transformer)；若使若使 N21。1011UEI Z 1114.44mUEfN295、空載電流（勵磁電流）(1). (1). 作用與組成作用與組成空載電流空載電流i0包含兩個分量：包含兩個分量：(2).(2).大小大小 另一個是鐵損耗分量（有功分量）另一個是鐵損耗分量（有功分量） , ,稱為鐵耗電流，主要稱為鐵耗電流，主要作用是補(bǔ)償鐵損耗（磁滯損耗和渦流損耗），超前于主磁通作用是補(bǔ)償鐵損耗（磁滯損

5、耗和渦流損耗），超前于主磁通9090度，度，即與即與E1反相。反相。 一個是勵磁分量一個是勵磁分量( (無功分量無功分量) ) ，稱為磁化電流，作用是建立，稱為磁化電流，作用是建立主磁通，與主磁通同相；主磁通，與主磁通同相；0FeIIIIFeI 變壓器空載時，相當(dāng)于一個鐵心線圈，勵磁電流的大小主要變壓器空載時，相當(dāng)于一個鐵心線圈，勵磁電流的大小主要取決于鐵心線圈的電抗和鐵心損耗。電抗大小為取決于鐵心線圈的電抗和鐵心損耗。電抗大小為，因此，勵磁電流的大小與電壓頻率、線圈匝數(shù)、磁路材質(zhì)及，因此，勵磁電流的大小與電壓頻率、線圈匝數(shù)、磁路材質(zhì)及幾何尺寸有關(guān)。相位上超前主磁通一個角度幾何尺寸有關(guān)。相位上

6、超前主磁通一個角度 ，稱為鐵耗角。，稱為鐵耗角。21mmXN30i0wtwt)( tf()ift不考慮鐵耗時勵磁電流波形尖頂波勵磁電流分解為基波和次諧波電流wti0i316、變壓器空載運(yùn)行相量圖0mE1E2U20I0IFe-E1I0R1jI0U1I32勵磁阻抗勵磁阻抗.1FeFeEIR .1EjX I .0111()FeFeIIIERjX I0IFeIE1RFejXI0E1RmjXm100II ()mmmEZRjX Rm為勵磁電阻，是反映鐵損耗大小的一個等效電阻；Xm為勵磁阻抗，表示與主磁通相對應(yīng)的電抗；Zm為勵磁阻抗。337、等效電路空載狀態(tài)運(yùn)行的變壓器可近似為一個鐵心電感接于電網(wǎng)。（Zm遠(yuǎn)

7、遠(yuǎn)大于Z1）.10m1()UIZZ.11011.10011011UEEI REj I XI REI Z 100II ()mmmEZRjX U1.I0.R1jX1E1.變壓器空載等效電路RmjXm磁滯、渦流效應(yīng)建立空載磁通34 小結(jié):11UE（1）一次側(cè)感應(yīng)電動勢E1與漏阻抗壓降總是與外施電壓平衡,若忽略漏阻抗壓降，則一次側(cè)感應(yīng)電動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）空載電流大小主要取決于鐵心線圈的電抗和鐵心損耗，鐵心所用材料的導(dǎo)磁性能越好，空載電流越小。11mfN44. 4U21001II ()mmmmmmE

8、ZRjXXN 35353.3 變壓器的負(fù)載運(yùn)行一次側(cè)繞組接入電源、二次側(cè)繞組接負(fù)載阻抗ZL時的運(yùn)行情況，稱為變壓器的負(fù)載運(yùn)行。U2變壓器負(fù)載運(yùn)行.mE1E11U1I1I2.E2E2.2.z zL L36361 負(fù)載時磁勢及一、二次電流關(guān)系空載時：i2=0，鐵心內(nèi)的主磁通是由一次側(cè)磁動勢 f0=N1i0單獨(dú)建立。負(fù)載時：一次繞組的電流產(chǎn)生的磁動勢為f1=N1i1，二次 繞組中的電流產(chǎn)生磁動勢為f2=N2i2。N1I1 + N2I2 = N1I0 F1 F=l 磁動勢平衡方程：磁動勢平衡方程：負(fù)載時：I0I0，ZmZ 1,因而忽略I0Z1;又E1=E2=4.44fN1m ,受負(fù)載影響很小，所以I0

9、也可認(rèn)為受負(fù)載影響很小，由此可將勵磁支路移到電源端，得到：ZLU1I1 jX 1 E1 = E2I0 U2 jX 2 R2I2R1RmjXmU1.I1R1X1E1.RmjXmI0.R2X2-U2.-I2.ZL47簡化等效電路 短路電阻：短路電阻： R = R1 + R2 短路電抗：短路電抗： X =X1 + X2 短路阻抗：短路阻抗： Z = R + j XI0 很小，很小，I1 I2 ZLU1 I1 I2 R jX U2 4848 6 相量圖相量圖 設(shè)：設(shè)： U2 = U2 0 U2I2 電感性負(fù)載電感性負(fù)載 2E1 = E2R2I2jX2I2E1I0I2I1R1I1jX1I1 1U1494

10、9E1/E2=kI1R1主磁通U1U2I1I1N1U2=I2ZLI2I2N2I1N1+I2N2=I0N1I0N1m12U1=-E1+I1(R1+jX 1)E1=-jI1X 1E1E2E2=-jI2X 2I2R2U2=E2-I2(R2+jX 2)5050=實際值(任意單位)標(biāo)幺值基值（與實際值同單位） 標(biāo)幺值標(biāo)幺值用一個物理量的實際值與某一選定的用一個物理量的實際值與某一選定的同單位的基值之比的形式。同單位的基值之比的形式?；祷狄话闳∥锢砹康念~定值。一般取物理量的額定值。5151121212121212NNNNUUUUUUIIIIII變壓器的一二次側(cè)電壓、電流標(biāo)幺值121212NNNNNNU

11、UII一 、 二 次 側(cè) 的 阻 抗 基 值 取 ：ZZ111222121122=NNNNNNIIUU則阻抗的標(biāo)幺值為：ZZZZZZZZ5252 2、取標(biāo)幺值的優(yōu)點、取標(biāo)幺值的優(yōu)點 (一一)電力變壓器的容量從幾千伏安到幾十萬伏安，電壓從幾電力變壓器的容量從幾千伏安到幾十萬伏安，電壓從幾 百伏到幾百千伏，數(shù)值相差懸殊，如果采用標(biāo)幺值表示，百伏到幾百千伏，數(shù)值相差懸殊，如果采用標(biāo)幺值表示， 所有的電力變壓器的性能參數(shù)變化范圍很小，便于對不所有的電力變壓器的性能參數(shù)變化范圍很小，便于對不 同容量的變壓器進(jìn)行分析和比較。同容量的變壓器進(jìn)行分析和比較。( (二二) )用標(biāo)幺值表示時，二次側(cè)參數(shù)不必進(jìn)行折

12、算，使運(yùn)算大用標(biāo)幺值表示時，二次側(cè)參數(shù)不必進(jìn)行折算，使運(yùn)算大 為簡便，例如：為簡便，例如： 22UkU2U22NUU21NUkUk21NUU2U53 5.5 變壓器參數(shù)的測定變壓器參數(shù)的測定 1. 空載試驗空載試驗(目的目的-通過測量空載電流通過測量空載電流/電壓電壓/功率功率,求求k/鐵耗鐵耗/Zm) 求取求取: k、PFe、Zm低壓側(cè)低壓側(cè)高壓側(cè)高壓側(cè)U1VAWV 試驗數(shù)據(jù)：試驗數(shù)據(jù)： UN1、I0、P0、U02。(1) 鐵損耗鐵損耗 P0 = PFePCu = RmI02R1I02PFe (2)勵磁電阻勵磁電阻Rm P0I025454(3)勵磁阻抗模勵磁阻抗模(4) 勵磁電抗勵磁電抗 X

13、m =|Zm |2Rm2(5) 電壓比電壓比(單相變壓器單相變壓器)U02UN1k = =UN1I0|Zm | Z0 |5555 注意：注意：1.由于勵磁參數(shù)與磁路的飽和程度有關(guān)，故應(yīng)取額定由于勵磁參數(shù)與磁路的飽和程度有關(guān)，故應(yīng)取額定 電壓下的數(shù)據(jù)來計算勵磁參數(shù)。電壓下的數(shù)據(jù)來計算勵磁參數(shù)。2.對于三相變壓器，按上式計算時對于三相變壓器，按上式計算時UN1、I0、p0均為每均為每相值。但測量給出的數(shù)據(jù)卻是線電壓、線電流和相值。但測量給出的數(shù)據(jù)卻是線電壓、線電流和三相總功率，故在計算時應(yīng)將三相功率除以三相總功率，故在計算時應(yīng)將三相功率除以3，即，即取一相功率計算，同時應(yīng)將測得的線值數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換取一相

14、功率計算，同時應(yīng)將測得的線值數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相值數(shù)據(jù)。成相值數(shù)據(jù)。3.此時的空載損耗此時的空載損耗p0為鐵耗。由于空載試驗是在低壓為鐵耗。由于空載試驗是在低壓側(cè)進(jìn)行的，故測得的勵磁參數(shù)是折算至低壓側(cè)的側(cè)進(jìn)行的，故測得的勵磁參數(shù)是折算至低壓側(cè)的數(shù)值。如果需要折算到高壓側(cè)，應(yīng)將上述參數(shù)乘數(shù)值。如果需要折算到高壓側(cè)，應(yīng)將上述參數(shù)乘k2。這里這里k是變壓器的變化，可通過空載試驗求出：是變壓器的變化，可通過空載試驗求出：U02UN1k =56562. 短路試驗短路試驗 (目的目的-通過測量短路電流通過測量短路電流/壓壓/功率功率,求求Pk 、Zk) 求?。呵笕。篜k、短路參數(shù)、短路參數(shù)Zk 。試驗方法：試驗方

15、法： 逐漸增加逐漸增加 U1 ，使電，使電流達(dá)到額定值：流達(dá)到額定值：I1 = IN1 。U1 = (4%17.5%)U1N高壓側(cè)高壓側(cè)低壓側(cè)低壓側(cè)U1AVW試驗數(shù)據(jù)：試驗數(shù)據(jù)： Uk = U1、Ik = IN1 、Pk 。(1) 銅損耗銅損耗 Pk= (R1R2 )Ik2 PCu (2)短路電阻短路電阻 | Rk | =PkIk25757(3)短路阻抗模短路阻抗模(4) 短路電抗短路電抗 Xk =| Zk | 2Rk2(5) 阻抗電壓阻抗電壓 Uk = | Zk | IN1注意：注意：1.短路時，從短路的等效電路圖可以看出，此時的短路時，從短路的等效電路圖可以看出，此時的短路損耗以銅耗為主短

16、路損耗以銅耗為主 。2.因電阻會隨著溫度發(fā)生變化，所以，我們的所得因電阻會隨著溫度發(fā)生變化，所以，我們的所得值要換算到標(biāo)準(zhǔn)工作溫度下值要換算到標(biāo)準(zhǔn)工作溫度下75。 （ 對銅導(dǎo)線而言）對銅導(dǎo)線而言） 75234.575234.5kCkRR |Zk | = UkIk583.短路電壓一般標(biāo)于銘牌上，其值大小反映了變壓器在額定負(fù)短路電壓一般標(biāo)于銘牌上，其值大小反映了變壓器在額定負(fù)載下運(yùn)行時的漏阻抗壓降的大小。從運(yùn)行角度看，希望此值載下運(yùn)行時的漏阻抗壓降的大小。從運(yùn)行角度看，希望此值小些，這樣使輸出電壓的受負(fù)載波動影響小些；但短路電壓小些，這樣使輸出電壓的受負(fù)載波動影響小些；但短路電壓小時，變壓器發(fā)生短

17、路故障的短路電流必然很大，可能會損小時，變壓器發(fā)生短路故障的短路電流必然很大，可能會損害變壓器。因此電力變壓器的短路電壓在某個范圍，一般中害變壓器。因此電力變壓器的短路電壓在某個范圍，一般中小容量短路電壓百分值為小容量短路電壓百分值為410.5%。227575kCkCkZRX27517575175kNkCkNkCpIRUIZ7522875228kCkRR（對鋁線（對鋁線 ）所以，相應(yīng)的所以，相應(yīng)的短路損耗和短路電壓也應(yīng)換算到短路損耗和短路電壓也應(yīng)換算到750C750C的值的值595.6 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性1. 外特性外特性: 當(dāng)當(dāng) U1、cos 2 為常數(shù)時為常數(shù)時U2 = f

18、( I2)運(yùn)行特性：外特性、效率特性。運(yùn)行特性：外特性、效率特性。 趨勢：- 用簡化等效電路分析ZLU1 I1 I2 R jX U2 11211222()NkkUI ZUIIII ZU - 因為電流上升必須ZL60U = UN1U2 UN1100%(1) 電壓調(diào)整率電壓調(diào)整率 一次側(cè)加額定電壓一次側(cè)加額定電壓UN1時，變壓器空載時時，變壓器空載時的二次側(cè)電壓的二次側(cè)電壓U02 (即是即是UN2)與負(fù)載時的二次側(cè)電壓與負(fù)載時的二次側(cè)電壓U2之差值之差值(U02-U2)與二次側(cè)額定電壓與二次側(cè)額定電壓UN2之比值定義為電壓調(diào)整率。之比值定義為電壓調(diào)整率。 U = UN2U2 UN2100% (2)

19、 折算至一次側(cè)的公式折算至一次側(cè)的公式電壓調(diào)整率反映變壓器輸出電壓穩(wěn)定與否。電壓調(diào)整率反映變壓器輸出電壓穩(wěn)定與否。61(3) 電壓調(diào)整率的實用公式電壓調(diào)整率的實用公式U2I1= I2 2RkI1jXkI1UN11221112211221122(cossin)(cossin)(cossin)(cossin)kkNNkkNkkNkkI RXUUI IRXUIRXZUIRXZLU1I1I2 U2 RkXkU = UN1U2 UN1100%112()NkUI ZU 121212NNIIIIII負(fù)載系數(shù)( )62 U是變壓器的重要性能指標(biāo)。它與是變壓器的重要性能指標(biāo)。它與3個因素有關(guān)個因素有關(guān): (1)

20、負(fù)載大小負(fù)載大小,由負(fù)載系數(shù)表示；由負(fù)載系數(shù)表示； (2)負(fù)載性質(zhì)，用負(fù)載性質(zhì)，用cos2來表示；來表示； (3)變壓器本變壓器本身的漏阻抗，身的漏阻抗，Rk*和和Xk*來表示。來表示。222*22(0)(0),;(0),;sincos,.kkUUXRU當(dāng)變壓器帶阻性負(fù)載和阻感性負(fù)載時為正值這時二次端電壓比空載時低 帶阻容性負(fù)載時可能為正也可能為負(fù)值 當(dāng)時為負(fù)值 說明二次電壓比空載時高*2U)(*2I1.001.01cos28 .0cos28 . 0)cos(2122(cossin)kkUI RX632. 效率特性效率特性（1 1）變壓器損耗）變壓器損耗 變壓器的損耗可以分為兩大類：變壓器的損

21、耗可以分為兩大類：鐵耗和銅耗鐵耗和銅耗( (鋁線變壓器稱之鋁線變壓器稱之為鋁耗為鋁耗) )。每類當(dāng)中又有基本損耗和附加損耗之分。變壓器的空。每類當(dāng)中又有基本損耗和附加損耗之分。變壓器的空載損耗主要為鐵耗，穩(wěn)態(tài)短路負(fù)載損耗主要為銅耗。載損耗主要為鐵耗，穩(wěn)態(tài)短路負(fù)載損耗主要為銅耗。 鐵耗鐵耗鐵耗分基本鐵耗和附加鐵耗?；捐F耗主要是磁滯和渦鐵耗分基本鐵耗和附加鐵耗?；捐F耗主要是磁滯和渦流損耗。由于電力變壓器鐵心采用硅鋼片疊壓而成，大大減小了流損耗。由于電力變壓器鐵心采用硅鋼片疊壓而成，大大減小了渦流損耗，它在基本鐵耗中所占比例小于磁滯損耗。渦流損耗，它在基本鐵耗中所占比例小于磁滯損耗。 附加鐵耗主

22、要有：鐵心疊片間由于絕緣損傷而引起的局部渦流附加鐵耗主要有：鐵心疊片間由于絕緣損傷而引起的局部渦流損耗以及主磁通分布不均勻所引起的損耗等。損耗以及主磁通分布不均勻所引起的損耗等。 由于鐵耗由磁密及其頻率等決定，在一次側(cè)電壓不變時，磁密由于鐵耗由磁密及其頻率等決定，在一次側(cè)電壓不變時，磁密基本不變，所以變壓器在額定電源下正常運(yùn)行時，鐵耗基本不變，基本不變，所以變壓器在額定電源下正常運(yùn)行時，鐵耗基本不變，稱為不變損耗。鐵耗在等效電路中用勵磁電阻上的損耗來表示稱為不變損耗。鐵耗在等效電路中用勵磁電阻上的損耗來表示。 PFe = Rm I02= P0（用空載試驗）（用空載試驗）：當(dāng)當(dāng) U1= UN1、

23、cos 2 為常數(shù)時：為常數(shù)時： = f ( I2)64銅耗銅耗 銅耗分基本銅耗和附加銅耗?；俱~耗指繞組電流引起的歐姆銅耗分基本銅耗和附加銅耗?；俱~耗指繞組電流引起的歐姆電阻損耗。附加銅耗指由于趨膚效應(yīng)所引起的電流在導(dǎo)線截面電阻損耗。附加銅耗指由于趨膚效應(yīng)所引起的電流在導(dǎo)線截面分布不均勻所產(chǎn)生的額外損耗。分布不均勻所產(chǎn)生的額外損耗。 銅耗隨著負(fù)載電流的變化而變化。額定電流時的銅耗稱為額定銅耗隨著負(fù)載電流的變化而變化。額定電流時的銅耗稱為額定銅耗銅耗pcuN ，由短路負(fù)載試驗在額定電流時測得的損耗，由短路負(fù)載試驗在額定電流時測得的損耗pkN可以認(rèn)可以認(rèn)為是為是額定銅耗額定銅耗。I1 = IN

24、1 時時 的短路損耗的短路損耗 式中式中: : 負(fù)載系數(shù)。負(fù)載系數(shù)。由于由于: : PCu I 2 =I1IN1 可變損耗?？勺儞p耗。PCu = Rk I12 = Rk IN12 ( )2 = 2 PkN （用短路試驗用短路試驗） I1IN165(2) 效率效率P1P2 = 100% P2 = mU2I2cos 2 = mU2NI2cos 2 = mU2NI2N cos 2 I2 I2N= SN cos 2 SN cos 2 SN cos 2 P0 2PkN 100% = 20220(1) 100%coskNNkNPPSPP66當(dāng)當(dāng) U1= UN1、cos 2 為常數(shù)時：為常數(shù)時： = f (

25、 I2) 或：或： = f ()(3) 效率特性效率特性求得求得 P0= 2 PkN即即 PCu= PFe 時時 = max 效率特性。效率特性。令令 d d = 0 小型電力變壓器小型電力變壓器: :N = 80% 90% 大型電力變壓器大型電力變壓器: :N = 98% 99%2I0cupmaxFep67 5.7 5.7 三相變壓器三相變壓器(1) 三相變壓器的磁路系統(tǒng)三相變壓器的磁路系統(tǒng) 三相組式變壓器、三相心式變壓器。三相組式變壓器、三相心式變壓器。 三相組式變壓器三相組式變壓器特點：特點：三相之間只有電的聯(lián)系，沒有磁的聯(lián)系。三相之間只有電的聯(lián)系，沒有磁的聯(lián)系。 U1 U2u1 u2V

26、1 V2v1 v2W1 W2w1 w268WU.V.U.W.V.UVW 三相心式變壓器三相心式變壓器 特點：特點：三相之間既有電的聯(lián)系，又有磁的聯(lián)系。三相之間既有電的聯(lián)系，又有磁的聯(lián)系。三相心式鐵心的形成69三相變壓器的聯(lián)結(jié)組三相變壓器的聯(lián)結(jié)組一一. 單相變壓器聯(lián)結(jié)的組別單相變壓器聯(lián)結(jié)的組別EUEu.U1U2u1u2相位關(guān)系相位關(guān)系:EUEuEUEu(1) 相電動勢的相位關(guān)系相電動勢的相位關(guān)系EUEu.U1U2u2u17070（2）時鐘表示法）時鐘表示法聯(lián)結(jié)組：聯(lián)結(jié)組：由于由于( (三相三相) )繞組采用不同聯(lián)結(jié)方式繞組采用不同聯(lián)結(jié)方式, ,使得變壓器一、使得變壓器一、二次側(cè)繞組中的線電動勢二

27、次側(cè)繞組中的線電動勢( (線電壓線電壓) )出現(xiàn)不同的相位。因此，出現(xiàn)不同的相位。因此，按變壓器一、二次側(cè)線電動勢的相位關(guān)系，把繞組的聯(lián)結(jié)分按變壓器一、二次側(cè)線電動勢的相位關(guān)系，把繞組的聯(lián)結(jié)分成不同組合，稱為聯(lián)結(jié)組。成不同組合，稱為聯(lián)結(jié)組。時鐘表示法：把一次繞組線電動勢時鐘表示法：把一次繞組線電動勢看作時鐘的長針看作時鐘的長針( (分針分針),),永遠(yuǎn)指向永遠(yuǎn)指向1212點點, ,二次繞組線電動勢看作時鐘二次繞組線電動勢看作時鐘的短針（時針）的短針（時針）, ,時針指向的數(shù)字時針指向的數(shù)字為變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號。為變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號。II0II6相位關(guān)系相位關(guān)系:EUEuEUEu羅馬數(shù)字I表示一

28、、二次側(cè)都是單相71繞組繞組名稱名稱單相變壓器三相變壓器中性點首端首端末端末端首端首端末端末端高壓高壓繞組繞組U1U2U1、V1、W1A、B、CU2、V2、W2X、Y、ZN低壓低壓繞組繞組u1u2u1、v1、w1a、b、cu2、v2、w2x、y、zn中壓中壓繞組繞組U1mU2mU1m、V1m、W1mU2m、V2m、W2mNm（1)、變壓器的繞組的首末端的標(biāo)記二、三相變壓器的聯(lián)結(jié)組別二、三相變壓器的聯(lián)結(jié)組別72星形聯(lián)結(jié)(Y聯(lián)結(jié))U1V1W1U2V2W2EVEUEWEUV0W0V0U240EE120EE0EEEUU1V2EVV1U2EWW1W2EUV73三角形聯(lián)結(jié)(D聯(lián)結(jié))U1U2V1V2W1W2

29、U1U2V1V2W1W2EUEVEWEUUWEVVEWEUVEUUVEVWEWEUVEUEVEW74三相變壓器的聯(lián)結(jié)組別 我國的三相電力變壓器我國的三相電力變壓器, ,繞組的標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)一繞組的標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)一般采用星形聯(lián)結(jié)和三角形聯(lián)結(jié)般采用星形聯(lián)結(jié)和三角形聯(lián)結(jié). . 聯(lián)結(jié)組可分為哪幾大類聯(lián)結(jié)組可分為哪幾大類? ? Y，y聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié) Y，d聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié) D，d聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié) D，y聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)組別：反映變壓器高、低壓側(cè)繞組的聯(lián)結(jié)方式，以及在正相序電源時，高、低壓側(cè)繞組對應(yīng)線電勢的相位關(guān)系。 75Yy聯(lián)結(jié)AXBYCZaxbyczEAEBECEaEbEcEABEabABCXYZaxbyczEABEabYy076axby

30、czEAEBECEaEbEcEabAXBYCZBCAEABXYZaxbyczEabYy677AXBYCZczaxbyEAEBECEcEaEbEABEabYy4ABCXYZczyEABaxbEaby z78AXBYCZbyczaxEAEBECEbEcEaEABEab請大家判斷一下聯(lián)結(jié)組標(biāo)號?Yy879czaxbyEAEBECEcEaEbEabAXBYCZBCAEABYy10XYZazxEabbyc80byczaxEAEBECEbEcEaAXBYCZEab請大家判斷一下聯(lián)結(jié)組標(biāo)號?Yy281Yy聯(lián)結(jié)小結(jié) Yy 聯(lián)結(jié)只有聯(lián)結(jié)只有6種聯(lián)結(jié)組標(biāo)號種聯(lián)結(jié)組標(biāo)號 Yy0 Yy2 Yy4 Yy6 Yy8 Yy

31、10 標(biāo)號數(shù)全為偶數(shù)標(biāo)號數(shù)全為偶數(shù) 低壓側(cè)低壓側(cè)ax,by,cz，A與與a同名端時為同名端時為y0 cz,ax,by Yy4 by,cz,ax Yy8 低壓側(cè)低壓側(cè)ax,by,cz，A與與a異名端時為異名端時為y cz,ax,by Yy10 by,cz,ax Yy2 82Yd聯(lián)結(jié)AXBYCZEAEBECEABaxbyczEaEbEcabBCAEABXYZaxczbyEabYd1183AXBYCZEAEBECEABaxbyczEabBCAEABXYZaxbyczYd184Yd聯(lián)結(jié)小結(jié) 共有種聯(lián)結(jié)組標(biāo)號 Yd1 Yd3 Yd5 Yd7 Yd9 Yd11 聯(lián)結(jié)組標(biāo)號為奇數(shù) Yd1 Yd5 Yd9為一

32、類 Yd3 Yd7 Yd11為一類 85類推d聯(lián)結(jié)Dy聯(lián)結(jié) d聯(lián)結(jié)共有種(與y聯(lián)結(jié)類似） Dd0 Dd2 Dd4 Dd6 Dd8 Dd10 y聯(lián)結(jié)共有種（與Yd聯(lián)結(jié)類似） y1 Dy3 Dy5 Dy7 Dy9 Dy1186三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行 定義:把變壓器一、二次繞組分別并聯(lián)到一、二次的公共母線上，這種運(yùn)行方式稱為并聯(lián)運(yùn)行。CBAcbaCBAcbaC B Acb a87 并聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)點 提高供電可靠性，便于檢修變壓器。 根據(jù)負(fù)載大小調(diào)整投入并聯(lián)運(yùn)行的變壓器的臺數(shù)，以提高運(yùn)行效率。 減小備用容量，變電站的負(fù)載逐年發(fā)展，根據(jù)負(fù)載發(fā)展陸續(xù)添加變壓器更經(jīng)濟(jì)。88并聯(lián)運(yùn)行的變壓器應(yīng)滿足要求并聯(lián)運(yùn)行的變

33、壓器應(yīng)滿足要求 各臺變壓器的額定電壓應(yīng)相等，即電壓各臺變壓器的額定電壓應(yīng)相等，即電壓比相等，以保證二次側(cè)的空載電壓相等。比相等，以保證二次側(cè)的空載電壓相等。 聯(lián)結(jié)組別相同，以保證二次側(cè)線電壓相聯(lián)結(jié)組別相同，以保證二次側(cè)線電壓相位相同。位相同。(3) 各臺變壓器的短路阻抗標(biāo)幺值相等。各臺變壓器的短路阻抗標(biāo)幺值相等。 89變壓器變比不等并聯(lián)運(yùn)行II20I202UUUU1I1I1U2U2U2AXa xKU2 由于兩臺變壓器變比不同，因而它們二次側(cè)的電壓不同，即：為了限制環(huán)流,規(guī)定并聯(lián)變壓器變比之間相差小于0.5%。 有環(huán)流存在90負(fù)載K刀閘K合上,變壓器帶負(fù)載運(yùn)行時,各變壓器的電流除了負(fù)載時分配的電

34、流之外,還各自都增加了一個環(huán)流。即占用了變壓器的容量，又增加了損耗。AXa xKI1I191變壓器聯(lián)結(jié)組別對并聯(lián)運(yùn)行的影響聯(lián)接組別不同的變壓器,雖然一次側(cè),二次側(cè)額定電壓相同,但二次側(cè)線電壓相量相位至少相差300例如Yy0 Yd11并聯(lián)運(yùn)行，相位差為300U2U2U22222sin150.518oNNUUUU2已達(dá)到額定電壓的51.8%，Ic更大，很可能損壞變壓器，因此不同聯(lián)結(jié)組別的變壓器絕對不允許并聯(lián)運(yùn)行。9292 短路阻抗不等時的并聯(lián)運(yùn)行(并聯(lián)運(yùn)行變壓器的負(fù)載分配)、兩臺變壓器并聯(lián)運(yùn)行，一、二次額定電壓相同，聯(lián)結(jié)組標(biāo)號相同，短路阻抗不等。abU1I1IIU2ZkZkZL:abkkkkUI

35、ZIZIIZZ各臺變壓器負(fù)載電流與它們的短路阻抗成反比。:|:|kkkkIIZZ若阻抗模9393:|:|kkZZ采用標(biāo)么值并聯(lián)運(yùn)行時各臺變壓器負(fù)載系數(shù)與短路阻抗標(biāo)么值成反比。并聯(lián)運(yùn)行時各臺變壓器負(fù)載系數(shù)與短路阻抗標(biāo)么值成反比。若各臺變壓器|Zk|相同，則也相等，負(fù)載分配最合理。由于各變壓器阻抗角的影響不大，一般不考慮阻抗角的差別。實際并聯(lián)時，各變壓器的電流標(biāo)幺值相差應(yīng)不超過10%，因此要求各變壓器的短路阻抗標(biāo)幺值相差不大于10%。實際并聯(lián)運(yùn)行時，變壓器的連接組別必須相同，電壓比偏差要實際并聯(lián)運(yùn)行時，變壓器的連接組別必須相同，電壓比偏差要嚴(yán)格控制（小于嚴(yán)格控制（小于0.5%），短路阻抗的標(biāo)幺值不

36、應(yīng)相差太大），短路阻抗的標(biāo)幺值不應(yīng)相差太大（不大于（不大于10%），阻抗角允許有一定的差別。），阻抗角允許有一定的差別。94 自耦變壓器自耦變壓器(了解了解)-只有一個繞組只有一個繞組 I+ +U2I1E1E2 U1I2 升壓自耦變壓器升壓自耦變壓器 降壓自耦變壓器降壓自耦變壓器 I1 I+ +U1 U2I2E1E2AXax95對于降壓自耦變壓器，由圖可見，一、二次電壓為對于降壓自耦變壓器，由圖可見，一、二次電壓為降壓自耦變壓器降壓自耦變壓器接線圖接線圖原理圖原理圖自耦變壓器的電壓比自耦變壓器的電壓比： 1221aNNkkN 211211122111aaUUUUUUUkUU1122NNUNkN

37、U96 一次電流為一次電流為 對于接點對于接點u u1 1，利用基爾霍夫定律，利用基爾霍夫定律，可得自耦變壓器的二次電流為可得自耦變壓器的二次電流為 在忽略勵磁電流的情況下，根據(jù)磁動在忽略勵磁電流的情況下，根據(jù)磁動勢平衡關(guān)系得勢平衡關(guān)系得 即即 將將上上式代入式式代入式 便得便得 上式表明，當(dāng)忽略勵磁電流時，上式表明，當(dāng)忽略勵磁電流時， 同相位，并同相位，并 且且 ，就有效值來說，就有效值來說 。 11aII221aIII1122221210I NINNIIINk 221aIII22121 1aIIIk I22aII與22aII大于2211aIIk971122112221111111aNa N

38、 a Na N a NNNNNNNNNNNNNSUIUIU IkUISkkSSSU IkSS 于是，從式可求得自耦變壓器的額定容量為于是，從式可求得自耦變壓器的額定容量為 98 可得可得自耦變壓器計算容量自耦變壓器計算容量S SN N與額定容量與額定容量S SaNaN的關(guān)系為的關(guān)系為 1111aNNaNaSSSkk由由上上式可見，自耦變壓器的計算容量比額定容量小，式可見，自耦變壓器的計算容量比額定容量小，與額定容量相同的普通變壓器比， 消耗的材料少、體積小、造價低， 同時效率高。 當(dāng)當(dāng)ka越接近越接近1時，計算容量越小，自時，計算容量越小，自耦變壓器的優(yōu)點就越顯著。因此自耦變壓器適用于變壓比耦

39、變壓器的優(yōu)點就越顯著。因此自耦變壓器適用于變壓比ka不大的場合，一般不大的場合，一般ka2。 繞組容量小于額定容量繞組容量小于額定容量， 與額定容量相同的普通變壓器比， 消耗的材料少、體積小、造價低， 同時效率高。 短路電流較大。短路電流較大。為了提高自耦變壓承受突然短路的能力，設(shè)計時對自耦變壓器的機(jī)械結(jié)構(gòu)應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)，必要時可適當(dāng)增大短路阻抗以限制短路電流。 由于自耦變壓器一、二次之間有電的直接聯(lián)系，當(dāng)高壓側(cè)過電壓時，會引起低壓側(cè)產(chǎn)生嚴(yán)重的過電壓。為避免這種危險，一、二次側(cè)都需裝設(shè)避雷器一、二次側(cè)都需裝設(shè)避雷器。100 由于電流互感器要求誤差較小，由于電流互感器要求誤差較小，所以勵磁電流越小越

40、好，因此鐵心所以勵磁電流越小越好，因此鐵心磁通密度較低，一般在（磁通密度較低，一般在（0.08-0.100.08-0.10）Wb/mWb/m2 2范圍。如忽略勵磁電流，由磁范圍。如忽略勵磁電流，由磁動勢平衡關(guān)系可得動勢平衡關(guān)系可得 電流互感器的一次繞組由電流互感器的一次繞組由1 1 n n匝匝截面較大的導(dǎo)線構(gòu)成，并與需要測截面較大的導(dǎo)線構(gòu)成，并與需要測量電流的電路串聯(lián)；二次繞組的匝量電流的電路串聯(lián)；二次繞組的匝數(shù)較多，導(dǎo)線截面較小，并與阻抗數(shù)較多，導(dǎo)線截面較小，并與阻抗很小的儀表（如電流表、瓦特表的很小的儀表（如電流表、瓦特表的電流線圈等）電流線圈等）接成閉路。因此電流接成閉路。因此電流互感器

41、的運(yùn)行情況相當(dāng)于變互感器的運(yùn)行情況相當(dāng)于變壓器的壓器的短路運(yùn)行。短路運(yùn)行。 ki電流互感器的額電流互感器的額 定電流比定電流比122112iiINkINIkI或或電流互感器電流互感器原理圖原理圖101 互感器內(nèi)總有一定的勵磁電流，因此測量的電流總是有一定互感器內(nèi)總有一定的勵磁電流，因此測量的電流總是有一定的誤差，按照誤差的大小，的誤差，按照誤差的大小，電流互感器分為電流互感器分為0.2，0.5，1.0，3.0和和10.0等五個標(biāo)準(zhǔn)等級。等五個標(biāo)準(zhǔn)等級。注意事項：注意事項： 二次側(cè)絕對不允許開路。二次側(cè)絕對不允許開路。 開路時，原邊電流將成為勵磁電流，造成鐵損耗急劇上開路時，原邊電流將成為勵磁電

42、流，造成鐵損耗急劇上升，鐵心升，鐵心過熱，燒毀絕緣，并在二次側(cè)出現(xiàn)極高的電壓。過熱，燒毀絕緣，并在二次側(cè)出現(xiàn)極高的電壓。 二次側(cè)二次側(cè)可靠接地可靠接地 防止絕緣損壞后，一次側(cè)的高電壓傳到二次側(cè)。防止絕緣損壞后，一次側(cè)的高電壓傳到二次側(cè)。102 U1/U2=N1/N2=ku（ku為電壓互感器的電壓比）。為電壓互感器的電壓比）。因此，利因此，利用一、二次側(cè)不同的匝數(shù)比可將線路上的高電壓變?yōu)榈碗妷簛碛靡?、二次?cè)不同的匝數(shù)比可將線路上的高電壓變?yōu)榈碗妷簛頊y量。電壓互感器二次側(cè)的額定電壓一般都設(shè)計為測量。電壓互感器二次側(cè)的額定電壓一般都設(shè)計為100V，而，而一次側(cè)繞組可以有許多抽頭，一次側(cè)繞組可以有許多抽頭，根據(jù)被測電壓的大小，可適當(dāng)選根據(jù)被測電壓的大小，可適當(dāng)選取電壓互感器的電壓比取電壓互感器的電壓比ku。 電壓互感器的的一次繞組匝數(shù)電壓互感器的的一次繞組匝數(shù)N N1 1很多，很多，直接并聯(lián)到被