電機(jī)與拖動第2章變壓器

1、LFChun 制作 電機(jī)與拖動電機(jī)與拖動返回主頁返回主頁2.12 儀用互感器儀用互感器2.11 三繞組變壓器三繞組變壓器2.10 自耦變壓器自耦變壓器2.9 三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行2.8 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組三相變壓器的聯(lián)結(jié)組2.7 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性2.5 變壓器的運(yùn)行分析變壓器的運(yùn)行分析2.6 變壓器的參數(shù)測定變壓器的參數(shù)測定2.4 變壓器的型號和額定值變壓器的型號和額定值2.3 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu)2.2 變壓器的工作原理變壓器的工作原理2.1 變壓器的用途和種類變壓器的用途和種類高等教育出版社 高等教育電子音像出版社2.13 小小容量變壓器的設(shè)

2、計(jì)容量變壓器的設(shè)計(jì)2.1 變壓器的用途和種類變壓器的用途和種類一、變壓器的用途一、變壓器的用途第第 2 章章 變壓器變壓器變壓器最主要的用途是變換電壓變壓器最主要的用途是變換電壓高等教育出版社 高等教育電子音像出版社第第 2 章章 變壓器變壓器高等教育出版社 高等教育電子音像出版社第第 2 章章 變壓器變壓器二、變壓器的種類二、變壓器的種類1. 按相數(shù)分類按相數(shù)分類 單相變壓器、多相變壓器。單相變壓器、多相變壓器。2. 按每相繞組的個(gè)數(shù)分類按每相繞組的個(gè)數(shù)分類 雙繞組變壓器、三繞組變壓器、雙繞組變壓器、三繞組變壓器、 多繞組變壓器、自耦變壓器等。多繞組變壓器、自耦變壓器等。3. 按結(jié)構(gòu)形式分類

3、：按結(jié)構(gòu)形式分類： 心式變壓器和殼式變壓器。心式變壓器和殼式變壓器。4. 按用途分類按用途分類 電力變壓器、電爐變壓器、整流變壓器、儀用變壓器等。電力變壓器、電爐變壓器、整流變壓器、儀用變壓器等。5. 按冷卻方式分類按冷卻方式分類 空氣自冷式（干式）、油浸空氣自冷式（干式）、油浸自冷自冷式、式、油浸風(fēng)冷式等。油浸風(fēng)冷式等。高等教育出版社 高等教育電子音像出版社2.2 變壓器的工作原理變壓器的工作原理一、一、 單相變壓器單相變壓器 u2u1i1i2 1 2一次一次繞組繞組二次二次繞組繞組 施加：施加：u1i1 N1 i1 1 e 1e1e2u2i2 N2 i2 2 e 2 L 1 L 2 ZL第

4、第 2 章章 變壓器變壓器e2e 2e1e 1高等教育出版社 高等教育電子音像出版社1. 電壓變換電壓變換 一次側(cè)電路一次側(cè)電路U1 = E1 + (R1 + jX1) I1 = E1 + Z1I1 R1 ：一次繞組一次繞組電阻。電阻。 X1 ：一次繞組一次繞組漏電抗。漏電抗。 Z1 ：一次繞組一次繞組漏阻抗。漏阻抗。忽略忽略 Z1 ，則，則U1E1 圖形符號表示的電路圖圖形符號表示的電路圖ZLe1 e2i1+ +u1i2 u22.2 變壓器的工作原理變壓器的工作原理E1 =j4.44 N1f m高等教育出版社 高等教育電子音像出版社 二次側(cè)電路二次側(cè)電路E2 =j4.44 N2f m = E

5、2Z2I2 U2 = E2(R2 + jX2) I2 U2 = ZLI2 U2E2 R2、X2、Z2 ：二次繞組的二次繞組的電阻、漏電抗、漏阻抗。電阻、漏電抗、漏阻抗。忽略忽略 Z2 ，則，則 一、二次繞組的電動勢之比稱為一、二次繞組的電動勢之比稱為電壓比電壓比 U1 U2k =E1E2=N1N2忽略忽略 Z1 和和 Z22.2 變壓器的工作原理變壓器的工作原理高等教育出版社 高等教育電子音像出版社2. 電流變換電流變換 i2 的大小由什么決定？的大小由什么決定？ i1 的大小由什么決定？的大小由什么決定？ I2 由由 |ZL | 決定；決定； I1 取決于取決于 I2 。 I1 隨隨 I2

6、變化的原因：變化的原因： 能量守恒。能量守恒。 從電磁關(guān)系分析從電磁關(guān)系分析:U1N4.44 N1f m = 常數(shù)常數(shù) N1i1N2i2N1i0 磁通勢平衡方程：磁通勢平衡方程： 2.2 變壓器的工作原理變壓器的工作原理F1m+ F2m= F0m高等教育出版社 高等教育電子音像出版社當(dāng)：當(dāng)：I2 = I2N ，I1 = I1N（滿載）（滿載）在滿載或接近滿載時(shí)，在滿載或接近滿載時(shí)， I0 可忽略不計(jì)?？珊雎圆挥?jì)。N1I1 + N2I2 = N1I0 N1I1m + N2I2m = N1I0m 兩邊除以兩邊除以 得得2即即2.2 變壓器的工作原理變壓器的工作原理高等教育出版社 高等教育電子音像出

7、版社I1 = N2N1 I2 N1I1 + N2I2 = 0 I1I2 N2N1= =1k= =大小關(guān)系：大小關(guān)系： 相位關(guān)系：相位關(guān)系： I1與與 I2 相位相反。相位相反。 I2 具有去磁性質(zhì)：具有去磁性質(zhì)： I2 削弱削弱m m 不變不變 I1 增加增加 以維持以維持m 不變。不變。 因此因此 I2I1 。電流變換。電流變換。e2e 2e1e 1u1i1ZLi2 1 2 u22.2 變壓器的工作原理變壓器的工作原理高等教育出版社 高等教育電子音像出版社3. 阻抗變換阻抗變換|ZL|N1 N2I1+ +U1I2 U2忽略忽略 Z1、Z2 、 I0 ，則，則 = U1U2I2I1 = = k

8、N1N2| Ze | = =U1I1 = kU2I2/ kU2I2= k2| Ze | = = k2 | ZL |變壓器的阻抗變換變壓器的阻抗變換I1k2|ZL|+ +U1 2.2 變壓器的工作原理變壓器的工作原理 等等 效效高等教育出版社 高等教育電子音像出版社 【例例 2.2.1】 某半導(dǎo)體收音機(jī)的輸出需接一某半導(dǎo)體收音機(jī)的輸出需接一只電阻為只電阻為 800 的揚(yáng)聲器（喇叭），而目前市場的揚(yáng)聲器（喇叭），而目前市場上供應(yīng)的揚(yáng)聲器電阻只有上供應(yīng)的揚(yáng)聲器電阻只有 8 。問利用電壓比為。問利用電壓比為多少的變壓器才能實(shí)現(xiàn)這一阻抗匹配？多少的變壓器才能實(shí)現(xiàn)這一阻抗匹配？解：解：ReRLk = 80

9、08= = 102.2 變壓器的工作原理變壓器的工作原理高等教育出版社 高等教育電子音像出版社二、三相變壓器二、三相變壓器1.三相組式變壓器三相組式變壓器特點(diǎn)：特點(diǎn)：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 u2V1 V2v1 v2W1 W2w1 w22.2 變壓器的工作原理變壓器的工作原理高等教育出版社 高等教育電子音像出版社2.三相心式變壓器三相心式變壓器 特點(diǎn)：特點(diǎn)：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。U1U2u1u2V1V2v1v2W1W2w1w22.2 變壓器的工作原理變壓器的工作原理高等教育出版社

10、高等教育電子音像出版社 【例例 2.2.2】 某三相變壓器，向某對稱三相負(fù)載供某三相變壓器，向某對稱三相負(fù)載供電。已知一次繞組星形聯(lián)結(jié)，線電壓電。已知一次繞組星形聯(lián)結(jié)，線電壓 U1L = 66 kV，線電流線電流 I1L= 15.76 A；二次繞組三角形聯(lián)結(jié)，線電壓；二次繞組三角形聯(lián)結(jié)，線電壓 U2L = 10 kV，線電流，線電流 I2L= 104 A。負(fù)載的功率因數(shù)。負(fù)載的功率因數(shù) 2 = cos 2 = 0.8。求該變壓器一次、二次繞組的相電壓和相電流以及變。求該變壓器一次、二次繞組的相電壓和相電流以及變壓器輸出的視在功率、有功功率和無功功率。壓器輸出的視在功率、有功功率和無功功率。解：

11、解：(1) 一次繞組的相電壓和相電流一次繞組的相電壓和相電流U1P = U1L3 = kV = 38.11 kV 661.732I1P = I1L= 15.76 A (2) 二次繞組的相電壓和相電流二次繞組的相電壓和相電流 U2P = U2L= 10 kV2.2 變壓器的工作原理變壓器的工作原理高等教育出版社 高等教育電子音像出版社I2P =I2L3 = A = 60.05 A 1041.732(3) 輸出的視在功率、有功功率和無功功率輸出的視在功率、有功功率和無功功率 S2 = 3 U2L I2L = 1.73210104 kVA = 1 800 kVA P2 = 3 U2L I2L cos

12、 2 = 1.732101040.8 kW = 1 441 kW Q2 = 3 U2L I2L sin 2 = 1.732101040.6 kvar = 1 080.8 kvar 2.2 變壓器的工作原理變壓器的工作原理高等教育出版社 高等教育電子音像出版社2.3 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu)一、鐵心一、鐵心1.鐵心材料鐵心材料 由硅鋼片疊成或非晶合金制成。由硅鋼片疊成或非晶合金制成。2.鐵心制作鐵心制作 有疊片式和卷制式兩種。有疊片式和卷制式兩種。 第第 2 章章 變壓器變壓器疊片式鐵心疊片式鐵心高等教育出版社 高等教育電子音像出版社2.3 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu)卷制式鐵心卷制

13、式鐵心高等教育出版社 高等教育電子音像出版社3.鐵心結(jié)構(gòu)鐵心結(jié)構(gòu)有心式和殼式兩種有心式和殼式兩種心式心式 殼式殼式2.3 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu)高等教育出版社 高等教育電子音像出版社鐵鐵心心柱柱鐵鐵心心柱柱鐵鐵 軛軛鐵鐵 軛軛11112222低壓繞組低壓繞組高壓繞組高壓繞組心式示意圖心式示意圖2.3 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu)高等教育出版社 高等教育電子音像出版社鐵鐵 鐵鐵 鐵鐵 心心軛軛 柱柱 軛軛11222.3 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu)殼式殼式高等教育出版社 高等教育電子音像出版社三相漸開線型鐵心三相漸開線型鐵心2.3 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu)高等教育出版社

14、 高等教育電子音像出版社二、繞組二、繞組 用絕緣圓導(dǎo)線或扁導(dǎo)線繞成。用絕緣圓導(dǎo)線或扁導(dǎo)線繞成。 有同心式和交疊式兩種有同心式和交疊式兩種 同心式繞組同心式繞組 交疊式繞組交疊式繞組2.3 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu)高等教育出版社 高等教育電子音像出版社2.3 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu)三、三、 其他其他 外殼、油箱、油、油枕、絕緣套管等。外殼、油箱、油、油枕、絕緣套管等。三相油浸自冷式變壓器三相油浸自冷式變壓器 高等教育出版社 高等教育電子音像出版社1.1.型號型號S G-1000/10三相空氣自冷式（干式）額定容量（kVA）高壓繞組額定電壓（kV）2.4 變壓器的型號和額定值變壓

15、器的型號和額定值高等教育出版社 高等教育電子音像出版社第第 2 章章 變壓器變壓器2. 額定電壓額定電壓 U1N / U2N 指空載電壓的額定值。指空載電壓的額定值。 即當(dāng)即當(dāng) U1 = U1N 時(shí)時(shí), U20 = U2N 如銘牌上標(biāo)注如銘牌上標(biāo)注: 電壓電壓 10 000 / 230 V 三相變壓器是指線電壓。三相變壓器是指線電壓。3. 額定電流額定電流 I1N / I2N 指滿載電流值，即長期工作所允許的最大電流。指滿載電流值，即長期工作所允許的最大電流。 三相變壓器是指線電流。三相變壓器是指線電流。2.4 變壓器的型號和額定值變壓器的型號和額定值高等教育出版社 高等教育電子音像出版社 指

16、視在功率的額定值。指視在功率的額定值。 單相變壓器：單相變壓器： SN = U2N I2N = U1N I1N 三相變壓器：三相變壓器： 4. 額定功率（額定容量）額定功率（額定容量） SN5. 額定頻率額定頻率 fN 一般：一般： fN = 50Hz（工頻）（工頻）SN =3 U2N I2N =3 U1N I1N 2.4 變壓器的型號和額定值變壓器的型號和額定值高等教育出版社 高等教育電子音像出版社 【例例 2.4.1】 某三相變壓器，高壓繞組為星形聯(lián)某三相變壓器，高壓繞組為星形聯(lián)結(jié)，低壓繞組為三角形聯(lián)結(jié)，容量結(jié)，低壓繞組為三角形聯(lián)結(jié)，容量SN = 500 kVA ，額定，額定電壓電壓 U1

17、N / U2N = 35/11 kV。求該變壓器在額定狀態(tài)下運(yùn)行。求該變壓器在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，高、低壓繞組的線電流和相電流。時(shí)，高、低壓繞組的線電流和相電流。解：解：(1) 高壓繞組的額定線電流高壓繞組的額定線電流I1NL = I1N =SN3 U1N因高壓繞組為因高壓繞組為 Y 形聯(lián)結(jié)，額定相電流為形聯(lián)結(jié)，額定相電流為 I1NP = I1NL = 8.25 A = A 8.25 A 500103 1.73235103 2.4 變壓器的型號和額定值變壓器的型號和額定值高等教育出版社 高等教育電子音像出版社(2) 低壓繞組額定線電流低壓繞組額定線電流 I2NL = I2N =SN3 U1N因低

18、壓繞組為形聯(lián)結(jié)，額定相電流為因低壓繞組為形聯(lián)結(jié)，額定相電流為 I2NP =I2NL3 = A 26.24 A 500103 1.73211103 = A 15.15 A 26.241.7322.4 變壓器的型號和額定值變壓器的型號和額定值高等教育出版社 高等教育電子音像出版社2.5 變壓器的運(yùn)行分析變壓器的運(yùn)行分析一、等效電路一、等效電路 將匝數(shù)為將匝數(shù)為N2的實(shí)際二次繞組用匝數(shù)為的實(shí)際二次繞組用匝數(shù)為N1的等的等效二次繞組來代替。代替時(shí)保持磁通勢和功率不效二次繞組來代替。代替時(shí)保持磁通勢和功率不變。變。第第 2 章章 變壓器變壓器二次繞組的折算公式：二次繞組的折算公式：1. 折算后的二次繞組

19、電流折算后的二次繞組電流 磁通勢不變：磁通勢不變： N1I2 = N2I2I2 =N2N1I2=I2k高等教育出版社 高等教育電子音像出版社2.5 變壓器的運(yùn)行分析變壓器的運(yùn)行分析2. 折算后的二次繞組電壓和電動勢折算后的二次繞組電壓和電動勢輸出視在功率不變：輸出視在功率不變： U2I2 = U2 I2U2 = I2I2U2= kU2 匝數(shù)相同：匝數(shù)相同： E2= E1 = kE2 高等教育出版社 高等教育電子音像出版社2.5 變壓器的運(yùn)行分析變壓器的運(yùn)行分析3. 折算后的二次繞組漏阻抗和負(fù)載阻抗折算后的二次繞組漏阻抗和負(fù)載阻抗 有功功率不變有功功率不變R2 I22 = R2 I22R2 =

20、R2 I22I22= k2 R2無功功率不變無功功率不變X2I22 = X2 I22X2 = X2 I22I22= k2 X2因而因而Z2 = k2 Z2ZL = k2 ZL高等教育出版社 高等教育電子音像出版社2.5 變壓器的運(yùn)行分析變壓器的運(yùn)行分析 折算實(shí)質(zhì)上是在功率和磁通勢保持不變的條件折算實(shí)質(zhì)上是在功率和磁通勢保持不變的條件下，對繞組的電壓、電流所進(jìn)行的一種線性變換。下，對繞組的電壓、電流所進(jìn)行的一種線性變換。ZLU1I1R1 jX1E1 E2jX2 R2I2 U2 提出漏阻抗后的變壓器提出漏阻抗后的變壓器高等教育出版社 高等教育電子音像出版社 T 形等效電路形等效電路ZLU1I1R1

21、 jX1 E1 = E2I0 U2 jX2 R2I22.5 變壓器的運(yùn)行分析變壓器的運(yùn)行分析R0 jX0高等教育出版社 高等教育電子音像出版社簡化等效電路簡化等效電路 該電路用于滿載該電路用于滿載 或接近滿載運(yùn)行或接近滿載運(yùn)行 時(shí)的分析、計(jì)算。時(shí)的分析、計(jì)算。 短路電阻：短路電阻： RS = R1 + R2 短路電抗：短路電抗： XS = X1 + X2 短路阻抗：短路阻抗： ZS = RS + j XSI0 很小，很小，I1 I2 ZLU1 I1 I2 RS jXS U2 2.5 變壓器的運(yùn)行分析變壓器的運(yùn)行分析高等教育出版社 高等教育電子音像出版社 【例例 2.5.1】 一臺單相變壓器，一

22、臺單相變壓器，U1N /U2N = 380/190 V，Z1 = ( 0.4j0.8 ) ，Z2 = ( 0.15j0.3 ) ，Z0 = ( 600j1 200 ) ，ZL = ( 7.5j4.75 ) ，當(dāng)，當(dāng)一次繞一次繞組加上額定電壓組加上額定電壓 380 V 時(shí)，試分別用時(shí)，試分別用T 形等效電路和簡形等效電路和簡化等效電路求負(fù)載電流和電壓的實(shí)際值?；刃щ娐非筘?fù)載電流和電壓的實(shí)際值。解：解：(1) 用用T形等效電路形等效電路k =U1NU2N = = 2 380190Z2 = k2Z2 = 22 (0.15j0.3) = (0.6j1.2) ZL = k2ZL = 22 (7.5j4

23、.75) = (30j19) = 35.5 32.35O 2.5 變壓器的運(yùn)行分析變壓器的運(yùn)行分析高等教育出版社 高等教育電子音像出版社電路總阻抗電路總阻抗Z = Z1 Z0 (Z2 ZL) Z0 Z2 ZL = 36.6 34.88O I1 =U1Z= A36.6 34.88O 380 0O= 10.38 34.88O A E2 = E1 = Z1I1U1 = ( 0.4j0.8 ) V 10.38 34.88O 380 0O= 371.91 180.68O V I2 = E2 Z2ZL = 10.14 147.25O A 2.5 變壓器的運(yùn)行分析變壓器的運(yùn)行分析I2 = kI2 = 210

24、.14 A = 20.28 AU2 = |ZL| I2 (2) 用簡化等效電路用簡化等效電路 ZS = Z1Z2 = (1.0j2.0) = 180.04 V= 7.524.752 20.28 V= 10.15 34.17O A I1 =I2 = U1 ZSZL I2 = kI2 = 210.15 A = 20.3 AU2 = |ZL| I2 = 180.22 V2.5 變壓器的運(yùn)行分析變壓器的運(yùn)行分析高等教育出版社 高等教育電子音像出版社 項(xiàng)目項(xiàng)目 折算前折算前 折算后折算后一次一次電壓方程電壓方程二次二次電壓方程電壓方程電流關(guān)系電流關(guān)系感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢的關(guān)系的關(guān)系輸

25、出電壓輸出電壓2. 基本方程式基本方程式U1 =E1Z1I1 U1 =E1Z1I1 U2 = E2Z2I2 U2 = E2 Z2I2 N1I1N2I2 = N1I0 I1I2 = I0 E1 =Z0I0 E1 =Z0I0 E1= kE2E1 = E2U2 = ZLI2 U2 = ZLI2 2.5 變壓器的運(yùn)行分析變壓器的運(yùn)行分析高等教育出版社 高等教育電子音像出版社 3. 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 1U12.5 變壓器的運(yùn)行分析變壓器的運(yùn)行分析高等教育出版社 高等教育電子音像

26、出版社 電容性負(fù)載電容性負(fù)載U2I2E1 = E2 R2I2 jX2I2 I0I2 U1 2E1I1R1I1 jX1I1 12.5 變壓器的運(yùn)行分析變壓器的運(yùn)行分析 電阻性負(fù)載電阻性負(fù)載U2I2E1 = E2R2I2jX2I2I0I2U1E1R1I1jX1I1 1I1高等教育出版社 高等教育電子音像出版社2.6 變壓器的參數(shù)測定變壓器的參數(shù)測定 一一、空載試驗(yàn)、空載試驗(yàn) 試驗(yàn)在低壓側(cè)進(jìn)行試驗(yàn)在低壓側(cè)進(jìn)行低壓側(cè)低壓側(cè)高壓側(cè)高壓側(cè)U1VAWV 測得數(shù)據(jù)：測得數(shù)據(jù)： U1、I0、P0、U2。1. 鐵損耗鐵損耗 PFeP0 2. 勵(lì)磁阻抗模勵(lì)磁阻抗模 |Z0 | =U1I0第第 2 章章 變壓器變壓器

27、 求得數(shù)值：求得數(shù)值：高等教育出版社 高等教育電子音像出版社3. 勵(lì)磁電阻勵(lì)磁電阻R0 =P0I024. 勵(lì)磁電抗勵(lì)磁電抗 X0=|Z0 |2R025. 電壓比電壓比U2U1k =若要將若要將|Z0 |、R0和和X0折算至高壓側(cè)，則折算至高壓側(cè)，則 折算至高壓側(cè)的參數(shù)折算至高壓側(cè)的參數(shù)=k2 折算至低壓側(cè)的參數(shù)折算至低壓側(cè)的參數(shù)2.6 變壓器的參數(shù)測定變壓器的參數(shù)測定高等教育出版社 高等教育電子音像出版社二、短路試驗(yàn)二、短路試驗(yàn) 試驗(yàn)在高壓側(cè)進(jìn)行試驗(yàn)在高壓側(cè)進(jìn)行 測得數(shù)據(jù)：測得數(shù)據(jù)： US 、 I1 、PS 。U1 = (5%10%)U1N高壓側(cè)高壓側(cè)低壓側(cè)低壓側(cè)U1AVW 求得數(shù)值：求得數(shù)值

28、： 1. 銅損耗銅損耗 PCu = PS 2. 短路阻抗模短路阻抗模 |ZS | = USI12.6 變壓器的參數(shù)測定變壓器的參數(shù)測定高等教育出版社 高等教育電子音像出版社3. 短路電阻短路電阻 RS =PSI124. 短路電抗短路電抗 XS =| ZS | 2RS2 5. 阻抗電壓阻抗電壓 US 銘牌上常用阻抗電壓的標(biāo)么值表示：銘牌上常用阻抗電壓的標(biāo)么值表示：標(biāo)么值標(biāo)么值 = 實(shí)際值實(shí)際值 基值基值電壓、電流與阻抗（電阻和電抗）的基值電壓、電流與阻抗（電阻和電抗）的基值: U1N 、 I1N 、 U2N 、 I2N 、I1NU1N、I2NU2N2.6 變壓器的參數(shù)測定變壓器的參數(shù)測定高等教育

29、出版社 高等教育電子音像出版社阻抗電壓的標(biāo)么值：阻抗電壓的標(biāo)么值： US* =USU1N= |ZS | I1NU1N= |ZS |U1N / I1N= |ZS|* 中、小型電力變壓器：中、小型電力變壓器： |ZS|* = 0.04 0.105 大型電力變壓器：大型電力變壓器： |ZS|* = 0.125 0.175折算至折算至75時(shí)的時(shí)的RS值：值：銅線：銅線： 鋁線：鋁線： 2.6 變壓器的參數(shù)測定變壓器的參數(shù)測定RS75 = RS 234.5 + 75234.5 +RS75 = RS 228 + 75228 +高等教育出版社 高等教育電子音像出版社2.6 變壓器的參數(shù)測定變壓器的參數(shù)測定繞

30、阻電抗與溫度無關(guān)：繞阻電抗與溫度無關(guān)： XS75 = XS 75時(shí)的短路阻抗模：時(shí)的短路阻抗模：22S75S75S75ZRX若要將若要將|ZS |、RS和和XS折算至低壓側(cè)，則折算至低壓側(cè)，則 1k2折算至低壓側(cè)的參數(shù)折算至低壓側(cè)的參數(shù)= = 折算至高壓側(cè)的參數(shù)折算至高壓側(cè)的參數(shù)高等教育出版社 高等教育電子音像出版社 三相變壓器的空載實(shí)驗(yàn)和短路試驗(yàn)三相變壓器的空載實(shí)驗(yàn)和短路試驗(yàn) N1N2U1NVWAAA三相變壓器的空載實(shí)驗(yàn)三相變壓器的空載實(shí)驗(yàn)WN1N2USVWAAA三相變壓器的短路實(shí)驗(yàn)三相變壓器的短路實(shí)驗(yàn)WI1N2.6 變壓器的參數(shù)測定變壓器的參數(shù)測定高等教育出版社 高等教育電子音像出版社求折

31、算至高壓側(cè)的求折算至高壓側(cè)的 |Z0|、R0、X0 和和 |ZS| 、RS、XS。 解：解： (1) 由空載試驗(yàn)求得由空載試驗(yàn)求得 【例例2.6.1】 一臺三相變壓器，一臺三相變壓器， 高壓繞組為星形聯(lián)結(jié)，高壓繞組為星形聯(lián)結(jié)，低壓繞組為三角形聯(lián)結(jié)。低壓繞組為三角形聯(lián)結(jié)。SN = 750 kVA， U1N / U2N = 10 000/231 V，I1N / I2N = 43.3 / 1 874 A。室溫為。室溫為 20 ，繞組為銅，繞組為銅線，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：線，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表： | Z0 | =U1I0= = 3.85 231103.8 /3 R0 =P0 / 3I02= = 0.35 3

32、800 / 3(103.8 /3 )22.6 變壓器的參數(shù)測定變壓器的參數(shù)測定 試試 驗(yàn)驗(yàn) 線電壓線電壓/V 線電流線電流/A 功率功率/W 備備 注注空載試驗(yàn)空載試驗(yàn) 231/10 000 103.8 3 800 電壓加在低壓側(cè)電壓加在低壓側(cè)短路試驗(yàn)短路試驗(yàn) 440 43.3 10 900 電壓加在高壓側(cè)電壓加在高壓側(cè)高等教育出版社 高等教育電子音像出版社= 3.83 U2U1k =10 000 / 3 231= 25 折算至高壓側(cè)折算至高壓側(cè) Z0 = 2523.85 = 2 406 R0 = 2520.35 = 219 X0 = 2523.83 = 2 394 (2) 由短路試驗(yàn)求得由短

33、路試驗(yàn)求得 | ZS | =USISRS =PS / 3 IS2= = 1.94 10 900 / 3 43.322.6 變壓器的參數(shù)測定變壓器的參數(shù)測定= = 5.87 440 / 3 43.322000XZR高等教育出版社 高等教育電子音像出版社XS =| ZS | 2RS2 = 5.54 折算至折算至75 RS = 1.94 = 2.36 234.5 +75234.5 +20XS = 5.54 | ZS | = RS2XS2 = 6.02 2.6 變壓器的參數(shù)測定變壓器的參數(shù)測定高等教育出版社 高等教育電子音像出版社2.7 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性 運(yùn)行特性：外特性、效率特性。運(yùn)

34、行特性：外特性、效率特性。一、外特性一、外特性 當(dāng)當(dāng) U1、cos 2 為常數(shù)時(shí)為常數(shù)時(shí) U2 = f ( I2) 外特性。外特性。 電壓調(diào)整率：電壓調(diào)整率：U2 I2 OU2N2=1 2= 0.8(電感性電感性)2= 0.8(電容性電容性) I2N U2VR = U2NU2 U2N100% 第第 2 章章 變壓器變壓器1. 定義公式定義公式高等教育出版社 高等教育電子音像出版社2. 折算至一次側(cè)的公式折算至一次側(cè)的公式VR = U1NU2 U1N100%3. 利用簡化等效電路計(jì)算的公式利用簡化等效電路計(jì)算的公式ZLU1I1I2RS jXS U2 U2I1= I2 2RSI1jXSI1U1NV

35、R = (RS cos 2 +XS sin 2 ) 100%I1NU1N2.7 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性高等教育出版社 高等教育電子音像出版社二、效率特性二、效率特性1. 功率功率變壓器由電源輸入的有功功率變壓器由電源輸入的有功功率 P1 = U1I1cos 1變壓器輸出的有功功率變壓器輸出的有功功率 P2 = U2I2cos 22. 損耗損耗(1)總損耗總損耗 P1P2 = PCuPFe(2) 銅損耗銅損耗 PCu = R1I12R2I22 = R1I12R2I22（用用 T 形等效電路形等效電路） 2.7 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性高等教育出版社 高等教育電子音像出版社I1

36、= I1N 時(shí)時(shí) 的短路損耗的短路損耗 PCu = RS I12 = RS I22 （用簡化等效電路用簡化等效電路） = 2 PS （用短路試驗(yàn)用短路試驗(yàn)） 式中式中: : 負(fù)載系數(shù)。負(fù)載系數(shù)。由于由于: : PCu I 2 =I1I1N 可變損耗。可變損耗。(3) 鐵損耗鐵損耗 PFe = Rm I02 （用用 T 形等效電路形等效電路） = P0（用空載試驗(yàn)用空載試驗(yàn)） 由于由于 PFe m、f 等，等， 當(dāng)當(dāng) U1、f 均不變時(shí)，均不變時(shí)， PFe 不變（與不變（與 I2 大小無關(guān)）大小無關(guān)） 不變損耗。不變損耗。2.7 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性高等教育出版社 高等教育電子音像出

37、版社3. 效率效率P1P2 = 100% 因因 VR 不大，則若忽略不大，則若忽略 VR ，則，則 U2 = U2N P2 = U2I2cos 2 = U2NI2cos 2 = U2NI2N cos 2 I2I2N= SN cos 2 = SN 2 SN 2 SN 2PFePCu 100% = SN 2 SN 2P0 2PS 100% = 2.7 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性高等教育出版社 高等教育電子音像出版社當(dāng)當(dāng) U1= U1N、cos 2 為常數(shù)時(shí)：為常數(shù)時(shí)： = f ( I2) 或或 = f ()4. 效率特性效率特性求得求得 P0= 2 PS即即 PCu= PFe 時(shí)，時(shí)， =

38、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% I2O(0.40.6) I2N2.7 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性高等教育出版社 高等教育電子音像出版社 【例例2.7.1】用用一臺例一臺例2.4.1中的三相變壓器向中的三相變壓器向20.8(電電感性感性)的三相負(fù)載供電，求電壓調(diào)整率和滿載時(shí)的效率。的三相負(fù)載供電，求電壓調(diào)整率和滿載時(shí)的效率。 解解:(1)求電壓調(diào)整率求電壓調(diào)整率 由例由例2.4.1已求得已求得75時(shí)的時(shí)的RS2.36, Xs=5.54,額定相電額定相電流流I

39、1NP43.3A,額定相電壓額定相電壓 3 VR =(RS cos 2+ XS sin 2) 100% =(2.360.8+5.540.6) 100%=3.9% (2)求滿載頻率求滿載頻率 滿載時(shí)滿載時(shí)=1,故故 U1NP = = 5 780V 10000 U1NPI1NP 5 78043.3 2.7 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性高等教育出版社 高等教育電子音像出版社2.7 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性 SN 2 SN 2P0 2PS 100% = 1 750 103 0.8 1 750 103 0.8 3800 13 10 900100% = =97.6%高等教育出版社 高等教育電子

40、音像出版社2.8 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組三相變壓器的聯(lián)結(jié)組 一、聯(lián)結(jié)組的表示方式一、聯(lián)結(jié)組的表示方式 聯(lián)結(jié)組聯(lián)結(jié)組: 聯(lián)結(jié)組形聯(lián)結(jié)組形 + 聯(lián)結(jié)組號。聯(lián)結(jié)組號。 1.聯(lián)結(jié)組形聯(lián)結(jié)組形 Y-無中性點(diǎn)引出的星形聯(lián)結(jié)的高壓繞組無中性點(diǎn)引出的星形聯(lián)結(jié)的高壓繞組 YN-有中性點(diǎn)引出的星形聯(lián)結(jié)的高壓繞組有中性點(diǎn)引出的星形聯(lián)結(jié)的高壓繞組 D-三角形聯(lián)結(jié)的高壓繞組三角形聯(lián)結(jié)的高壓繞組 y-無中性點(diǎn)引出的星形聯(lián)結(jié)的低壓繞組無中性點(diǎn)引出的星形聯(lián)結(jié)的低壓繞組 yn-有中性點(diǎn)引出的星形聯(lián)結(jié)的低壓繞組有中性點(diǎn)引出的星形聯(lián)結(jié)的低壓繞組 d-三角形聯(lián)結(jié)的低壓繞組三角形聯(lián)結(jié)的低壓繞組 在高、低壓繞組的聯(lián)結(jié)符號之間用逗號隔開，例如

41、聯(lián)結(jié)組形為在高、低壓繞組的聯(lián)結(jié)符號之間用逗號隔開，例如聯(lián)結(jié)組形為Y,d。 在具體聯(lián)結(jié)時(shí)，還會出現(xiàn)以下情況：在具體聯(lián)結(jié)時(shí)，還會出現(xiàn)以下情況：(1) 繞在同一鐵心柱上的高、低壓繞組可以繞向相同，也可以繞向相反。繞在同一鐵心柱上的高、低壓繞組可以繞向相同，也可以繞向相反。 第第 2 章章 變壓器變壓器高等教育出版社 高等教育電子音像出版社繞向相同繞向相反繞向相同繞向相反2.8 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組三相變壓器的聯(lián)結(jié)組高等教育出版社 高等教育電子音像出版社繞向相同繞向相反2.8 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組三相變壓器的聯(lián)結(jié)組高等教育出版社 高等教育電子音像出版社 (2) 繞在同一鐵心柱上的高、低壓繞組可以屬于同一相

42、，也繞在同一鐵心柱上的高、低壓繞組可以屬于同一相，也可以屬于不同相?？梢詫儆诓煌?。 (3) 三角形聯(lián)結(jié)有順接和逆接兩種三角形聯(lián)結(jié)有順接和逆接兩種。順接逆接2.8 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組三相變壓器的聯(lián)結(jié)組高等教育出版社 高等教育電子音像出版社2.聯(lián)結(jié)組號聯(lián)結(jié)組號聯(lián)結(jié)組號聯(lián)結(jié)組號:有有011十二個(gè)數(shù)，以表示出高、低壓繞十二個(gè)數(shù)，以表示出高、低壓繞組線電動勢之間的相位差。組線電動勢之間的相位差。126111091245738EUVEuv時(shí)鐘表示法3.聯(lián)結(jié)組聯(lián)結(jié)組2.8 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組三相變壓器的聯(lián)結(jié)組高等教育出版社 高等教育電子音像出版社二、標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組二、標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組2.8 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組三相變

43、壓器的聯(lián)結(jié)組高等教育出版社 高等教育電子音像出版社三、聯(lián)結(jié)組的判斷方法三、聯(lián)結(jié)組的判斷方法例例2.8.1EWEUEVU1V1W1EUVu1v1w1EuEvEwEuvY,yn62.8 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組三相變壓器的聯(lián)結(jié)組EU EV EWU1 V1 W1 U2 V2 W2u1 v1 w1 n u2 v2 w2Eu Ev Ew高等教育出版社 高等教育電子音像出版社2.8 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組三相變壓器的聯(lián)結(jié)組例例2.8.2EUVEUEWEVU1(W2)V1(U2)W1(V2)EvEuEwv1(w2)w1(u2)u1(v2)w2 u2 v2 EuvD,d2EU EV EW Ew Eu EvU1 V1 W

44、1 U2 V2 W2w1 u1 v1 高等教育出版社 高等教育電子音像出版社2.9 三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行 負(fù)荷容量很大，一臺變壓器不能滿足要求。負(fù)荷容量很大，一臺變壓器不能滿足要求。 負(fù)荷變化較大，用多臺變壓器并聯(lián)運(yùn)行可以隨負(fù)荷變化較大，用多臺變壓器并聯(lián)運(yùn)行可以隨 時(shí)調(diào)節(jié)投入變壓器的臺數(shù)。時(shí)調(diào)節(jié)投入變壓器的臺數(shù)。 可以減少變壓器的儲備容量?？梢詼p少變壓器的儲備容量。 第第 2 章章 變壓器變壓器高等教育出版社 高等教育電子音像出版社理想并聯(lián)運(yùn)行的條件理想并聯(lián)運(yùn)行的條件1. 電壓比相等，以保證二次空載電壓相等。電壓比相等，以保證二次空載電壓相等。 規(guī)定：規(guī)定：電壓比之差電壓比

45、之差0.5%(平均電壓比平均電壓比)2. 聯(lián)結(jié)組相同，以保證二次空載電壓相位相同。聯(lián)結(jié)組相同，以保證二次空載電壓相位相同。3. 短路阻抗標(biāo)么值相等。短路阻抗標(biāo)么值相等。 2.9 三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行高等教育出版社 高等教育電子音像出版社ZSIL= ZS IL ILIL=ZSZS(1) 各臺變壓器承擔(dān)的負(fù)載各臺變壓器承擔(dān)的負(fù)載 與其短路阻抗模成反比。與其短路阻抗模成反比。 IL IL =|ZS| |ZS| U2IL U2IL =S SIL IL =|ZS| |ZS| INININ IN UNUNI L IL =|ZS|ZS|*=S S *兩臺并聯(lián)運(yùn)行的等效電路兩臺并聯(lián)運(yùn)行的等

46、效電路 U2 U1ZSZSILZL ILIL2.9 三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行高等教育出版社 高等教育電子音像出版社希望希望 IL IL = IN IN 負(fù)載與容量成正比負(fù)載與容量成正比 即即I L= IL *|ZS| = |ZS| * * (2)當(dāng)當(dāng) ZS 模的標(biāo)么值（或模的標(biāo)么值（或 US 的標(biāo)么值）相等時(shí)，的標(biāo)么值）相等時(shí)， 各臺變壓器承擔(dān)的負(fù)載與其容量成正比。各臺變壓器承擔(dān)的負(fù)載與其容量成正比。(3)當(dāng)各臺變壓器的當(dāng)各臺變壓器的 ZS 的阻抗角相等時(shí)，的阻抗角相等時(shí)， 各臺變壓器的輸出電流同相位。各臺變壓器的輸出電流同相位。即當(dāng)即當(dāng) S = S有有 IL = ILIL S

47、 = SS如果：如果： S S20，則可以不考慮相位。，則可以不考慮相位。2.9 三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行IL IN = IL IN 高等教育出版社 高等教育電子音像出版社 【例例 2.9.1 】 兩臺電壓比和聯(lián)結(jié)組相同的變壓器兩臺電壓比和聯(lián)結(jié)組相同的變壓器 并聯(lián)運(yùn)行。已知并聯(lián)運(yùn)行。已知 SN= 100 kVA ，SN= 100 kVA， 試求當(dāng)總負(fù)載為試求當(dāng)總負(fù)載為 200 kVA 時(shí)，兩臺變壓器各自分擔(dān)的負(fù)載是多少？時(shí)，兩臺變壓器各自分擔(dān)的負(fù)載是多少？為了不使為了不使兩臺兩臺變壓器變壓器過載，最大負(fù)載應(yīng)是多少？過載，最大負(fù)載應(yīng)是多少？ |US| = 0.04， *|US|

48、= 0.045， *解：解：(1) *|US| |US| *=S S *= 0.045 0.04S/SN S/SN =SS = SL = 200 kVA S= 106 kVA， S = 94 kVA (2) 應(yīng)當(dāng)使應(yīng)當(dāng)使S= 100 kVA 則則S= 0.040.045S = 89 kVA SLmax = S+ S = 189 kVA 2.9 三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行高等教育出版社 高等教育電子音像出版社2.10 自耦變壓器自耦變壓器一、單相自耦變壓器一、單相自耦變壓器第第 2 章章 變壓器變壓器 I 降壓自耦變壓器降壓自耦變壓器 N1N2+ +U1I1E1E2 U2I2 I+

49、 +U2I1E1E2 U1I2 升壓自耦變壓器升壓自耦變壓器 高等教育出版社 高等教育電子音像出版社(1) 電壓關(guān)系電壓關(guān)系 忽略漏阻抗，則忽略漏阻抗，則= U1 U2E1 E2=N1 N2= k 2.10 自耦變壓器自耦變壓器(2) 電流關(guān)系電流關(guān)系 N1I1N2I2 = N1I0 N1I1N2I2 = 0 I1 = I2 N2N1I1 I2 N2 N1 =I1與與 I2 相位相反。相位相反。 1 k =忽略忽略 I0，則，則高等教育出版社 高等教育電子音像出版社2.10 自耦變壓器自耦變壓器I = I1I2 公共繞組的電流公共繞組的電流I = I1 I2 在降壓變壓器中，在降壓變壓器中，

50、I1 I2 (3) 功率關(guān)系功率關(guān)系 變壓器容量變壓器容量 SN = U2NI2N = U1NI1N 高等教育出版社 高等教育電子音像出版社S2 = U2I2在降壓變壓器中在降壓變壓器中 = U2 (II1 )= U2IU2I1= SiSt2.10 自耦變壓器自耦變壓器在升壓變壓器中在升壓變壓器中S1 = U1I1= U1 (II2 )= U1IU1I2= SiSt 降壓變壓器降壓變壓器 升壓變壓器升壓變壓器 感應(yīng)功率感應(yīng)功率 Si傳導(dǎo)功率傳導(dǎo)功率 StU2I U1IU2I1 U1I2高等教育出版社 高等教育電子音像出版社 在在 SN 一定時(shí)，一定時(shí)， k 越接近越接近 1，Si 越小，越小，

51、 St 所占所占 比例越大，經(jīng)濟(jì)效果越顯著。比例越大，經(jīng)濟(jì)效果越顯著。2.10 自耦變壓器自耦變壓器手手柄柄接接線線柱柱高等教育出版社 高等教育電子音像出版社三相自耦變壓器2.10 自耦變壓器自耦變壓器高等教育出版社 高等教育電子音像出版社2.11 三繞組三繞組變壓器變壓器1. 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 有三個(gè)繞組和三個(gè)電壓等級。有三個(gè)繞組和三個(gè)電壓等級。第第 2 章章 變壓器變壓器低壓低壓 中壓中壓 高壓高壓 降壓變壓器降壓變壓器 中壓中壓 低壓低壓 高壓高壓 升壓變壓器升壓變壓器 高等教育出版社 高等教育電子音像出版社2. 工作原理工作原理N1N3N2I1I2U1I3U2U3三繞組三繞組變壓器變壓器(1)

52、 空載時(shí)，三個(gè)繞組的電壓關(guān)系空載時(shí)，三個(gè)繞組的電壓關(guān)系= k12=N1N2U1U2= k13=N1N3U1U3= k23=N2N3U2U32.11 三繞組變壓器三繞組變壓器高等教育出版社 高等教育電子音像出版社(2) 負(fù)載時(shí)，用簡化等效電路分析負(fù)載時(shí)，用簡化等效電路分析將兩個(gè)二次繞組折算至一次側(cè)，則將兩個(gè)二次繞組折算至一次側(cè)，則U2 = k12U2 ， U3 = k13U3I2 = I2 ， 1k12I3 = I3 1k132.11 三繞組變壓器三繞組變壓器R1 jX1 R2 jX2 R3 jX3 I1 U2 I2 U1 I3 U3 高等教育出版社 高等教育電子音像出版社 等效電抗等效電抗 X1、X2、X3 與雙繞組變壓器不同：與雙繞組變壓器不同： 自漏磁通自漏磁通 互漏磁通互漏磁通 主磁通主磁通等效電抗等效電抗 等效電感與自感和互感的關(guān)系等效電感與自感和互感的關(guān)系 L = L1L22MU1U2 = Z1I1Z2I2 U1U3 = Z1I1Z3I3 式中：式中： Z1 = R1jX1 ，Z2 = R2jX2 ， Z3 =