電力系統(tǒng)基礎4——變壓器

1、2006年6月21日星期三第3章 變壓器12006年6月21日星期三第3章 變壓器22006年6月21日星期三第3章 變壓器32006年6月21日星期三第3章 變壓器42006年6月21日星期三第3章 變壓器52006年6月21日星期三第3章 變壓器62006年6月21日星期三第3章 變壓器72006年6月21日星期三第3章 變壓器82006年6月21日星期三第3章 變壓器2006年6月21日星期三第3章 變壓器102006年6月21日星期三第3章 變壓器112006年6月21日星期三第3章 變壓器122006年6月21日星期三第3章 變壓器132006年6月21日星期三第3章 變壓器1411

2、122224.4424.44mmmmEjN fjN fEjN fjN f 2006年6月21日星期三第3章 變壓器15一次繞組漏磁通漏磁通1在一次側繞組中感應漏電動勢為在正弦穩(wěn)態(tài)下：111XI jLI jE10111ddieNLdtdt L1= N121 其中，1為漏磁通1所經(jīng)路徑的磁導2006年6月21日星期三第3章 變壓器1611101110110122UEEI REjIXI REI ZUE 2006年6月21日星期三第3章 變壓器172006年6月21日星期三第3章 變壓器182006年6月21日星期三第3章 變壓器19如果鐵心中沒有損耗， 與主磁通 同相位。但由于主磁通在鐵心中交變，在

3、其中產(chǎn)生渦流損耗和磁滯損耗，合稱為鐵耗pFe。此時 將領先 一個角度 ， 、 、 相位關系如圖所示。2E1E1Em0I0Imm0I0Im1E2006年6月21日星期三第3章 變壓器201001mUI ZI Z可以得到與上式對應的等效電路圖。等效電路表明，變壓器空載運行時，它就是一個電感線圈，它的電抗值等于X1Xm它的電阻值等于R1 Rm。2006年6月21日星期三第3章 變壓器212006年6月21日星期三第3章 變壓器22120FFF1 1221 0N IN IN I2006年6月21日星期三第3章 變壓器232120121001()()LNIIINIIIIIk 變壓器一次側電流 有兩個分量

4、： ， 。 是勵磁電流用于建立變壓器鐵心中的主磁通 ， 是負載分量用于建立磁動勢 去抵消二次側磁動勢 ，即1I0I1LI0Im1LI1 1LN I22N I1 1220LN IN I2006年6月21日星期三第3章 變壓器241E22222EjI XjI X 則二次側繞組的漏阻抗Z2=R2+jX2 。聯(lián)合列出一次側二次側電壓電流方程式。 但對一般電力變壓器，變比k值較大，使得一次側、二次側的電壓、電流數(shù)值的數(shù)量級很大，計算不方便，畫相量圖更是困難，因此下面將介紹分析變壓器的一個重要方法等效電路。11112222122101022mLUEI ZUEI ZEkEIIIkEI ZUI Z 2E200

5、6年6月21日星期三第3章 變壓器252006年6月21日星期三第3章 變壓器261 222222211N IN INIIINk 由于折算前后F2 ，從而鐵心中主磁通m 不變，于是折算后的二次側繞組的感應電動勢22221122221NIIINkNEEkEN 2006年6月21日星期三第3章 變壓器272222222222()1LLEkEEZZkkZZIIIk為了保證折算前后F2不變，折算后的二次側阻抗必需等于折算前阻抗的 倍。因為要求在任何負載和功率因素下都等效，則等效折算條件可表示為：2k22222222LLLLRk RXk XRk RXk X2006年6月21日星期三第3章 變壓器2822

6、222222()UEI Zk EI ZkU 折算前后二次側阻抗功率因素不變，例如2222222222tantanXk XXRk RR 折算前后二次側的銅耗不變，即22222222221() ()I RIk RI Rk 輸出功率也不變，即2222222221cos()()coscosU IkUIU Ik 2006年6月21日星期三第3章 變壓器2911112222012121022mLUEI ZUEIZIIIEEEI ZUIZ 2006年6月21日星期三第3章 變壓器302cos2U2I222R I 22jI X2Em0I2I1I11I R1E11jI X1U11E 2006年6月21日星期三第

7、3章 變壓器311U1I1R1X1E2E2R2X2I2ULZ2E 1E2E 0ImRmX2006年6月21日星期三第3章 變壓器322006年6月21日星期三第3章 變壓器332006年6月21日星期三第3章 變壓器34112()kkUI RjXU1212kkkkkRRRXXXZRjX2006年6月21日星期三第3章 變壓器2005-5第第3章章 變變 壓壓 器器35 根據(jù)變壓器的空載試驗可以求得變比k、空載損耗p0、空載電流I0以及勵磁阻抗Zm。 依據(jù)等效電路和測量結果而得到下列參數(shù): 變壓器的變比 k =U1U22006年6月21日星期三第3章 變壓器2005-5第第3章章 變變 壓壓 器

8、器36 勵磁電阻 Rm=p0I02 勵磁電抗 Xm=(Zm2-Rm2)1/2 應注意，上面的計算是對單相變壓器進行的，如求三相變壓器的參數(shù)，必須根據(jù)一相的空載損耗、相電壓、相電流來計算。 空載試驗可以在任何一方做，若空載試驗在一次側進行，則測得的勵磁阻抗 ，為了安全和方便,一般空載實驗在低壓方進行。 在高壓方、低壓方施加額定電壓做空載試驗時，空載損耗相等。(1)2(2)mmZk Z2006年6月21日星期三第3章 變壓器2005-5第第3章章 變變 壓壓 器器37 將變壓器二次側短路，一次側施加一很低的電壓，以使一次側電流接近額定值。測得一次側電壓Uk，電流Ik，輸入功率Pk。2006年6月2

9、1日星期三第3章 變壓器2005-5第第3章章 變變 壓壓 器器382/kkkRPI2006年6月21日星期三第3章 變壓器2005-5第第3章章 變變 壓壓 器器392kU2kI2006年6月21日星期三第3章 變壓器2005-5第第3章章 變變 壓壓 器器403.5 標幺值標幺值 在電力工程的計算中，電壓、電流、阻抗、功率等通常不用它們的實際值表示，而用其實際值與某一選定的同單位的基值之比來表示。此選定的值稱為基值，此比值稱為該物理量的標幺值或相對值。對于三相變壓器一般取額定相電壓作為電壓基值，取額定相電流作為電流基值，額定視在功率作為功率基值。12*121212*1212NNNNUUUU

10、UUIIIIII； 1122*1212NkNkkkNNIZIZZZUU ； 2006年6月21日星期三第3章 變壓器2005-5第第3章章 變變 壓壓 器器41*22222221/NNNIIkIIIIIkI*kkkrkkNkxkuZuRPuX；2006年6月21日星期三第3章 變壓器2005-5第第3章章 變變 壓壓 器器422022222121()/ 100% ()/ 100% 100%NNNNNUUUUUUUUUU2006年6月21日星期三第3章 變壓器2005-5第第3章章 變變 壓壓 器器432006年6月21日星期三第3章 變壓器2005-5第第3章章 變變 壓壓 器器442006年

11、6月21日星期三第3章 變壓器2005-5第第3章章 變變 壓壓 器器45%100)cos1 (kN202NkN20ppSpp 采用這些假定引起的誤差不超過0.5%，而且對所有的電力變壓器都用這用方法來計算效率，可以在相同的基礎上進行比較。2006年6月21日星期三第3章 變壓器2005-5第第3章章 變變 壓壓 器器46d0d2006年6月21日星期三第3章 變壓器2005-5第第3章章 變變 壓壓 器器472006年6月21日星期三第3章 變壓器 三相組式變壓器由三臺單相變壓器組成，各相三相組式變壓器由三臺單相變壓器組成，各相主磁通都有自己獨立的磁路，互不相關聯(lián)。主磁通都有自己獨立的磁路，

12、互不相關聯(lián)。 三相心式變壓器的鐵心結構是從三相組式變三相心式變壓器的鐵心結構是從三相組式變壓器鐵心演變過來的，各相磁路是彼此關聯(lián)的。壓器鐵心演變過來的，各相磁路是彼此關聯(lián)的。2006年6月21日星期三第3章 變壓器2006年6月21日星期三第3章 變壓器2006年6月21日星期三第3章 變壓器2006年6月21日星期三第3章 變壓器繞組名稱首端末端中性點高壓繞組A，B，C X，Y，ZO 低壓繞組a，b，cx，y，zo 2006年6月21日星期三第3章 變壓器2006年6月21日星期三第3章 變壓器()()AAXaaxEEEE和同相位()()AAXaaxEEEE或和反相位2006年6月21日星期

13、三第3章 變壓器2006年6月21日星期三第3章 變壓器AEmaEAEmaE2006年6月21日星期三第3章 變壓器()()AAXaaxEEE E高低壓兩繞組的同名端同標記，與同相位；()()AAXaaxEEEE高低壓兩繞組的同名端異標記，與反相位。2006年6月21日星期三第3章 變壓器短針指向短針指向0點，其點，其聯(lián)接組號為聯(lián)接組號為0，聯(lián)，聯(lián)接組為接組為Ii0。短針指向短針指向6點，其聯(lián)接組點，其聯(lián)接組號為號為6，聯(lián)接組為，聯(lián)接組為Ii6。2006年6月21日星期三第3章 變壓器30aoAOEE滯后于的相角聯(lián)接組號對于星形接法對于星形接法, 、 是真實的；是真實的；對于三角形接法，對于三

14、角形接法， 、 是假定的。是假定的。()aoaEE()AOAEE()aoaEE()AOAEE()aoaEE()AOAEE2006年6月21日星期三第3章 變壓器ABCOabcABABEEEAEaEBEbECEcEAEaEaEAE2006年6月21日星期三第3章 變壓器BACOabcABABEEEAEcEBEaECEbEaEaEAE2006年6月21日星期三第3章 變壓器ABCOabcABABEEEAEcaEBEabECEbcE2006年6月21日星期三第3章 變壓器ABCabcXYZxyzABCOabc4. Dy5聯(lián)接組聯(lián)接組(求繞組的聯(lián)接求繞組的聯(lián)接)（1）作出）作出Dy5聯(lián)接組的相量圖聯(lián)接

15、組的相量圖（2）將高壓側繞組聯(lián)接成三角形接法）將高壓側繞組聯(lián)接成三角形接法（3）根據(jù)相量圖，聯(lián)接低壓側繞組）根據(jù)相量圖，聯(lián)接低壓側繞組2006年6月21日星期三第3章 變壓器2006年6月21日星期三第3章 變壓器對于單相變壓器而言，由對于單相變壓器而言，由于磁化曲線的非線性，可于磁化曲線的非線性，可以近似認為：以近似認為：電流為正弦波時，磁通含電流為正弦波時，磁通含三次諧波；三次諧波；反之，磁通為正弦波時，反之，磁通為正弦波時，電流含三次諧波。電流含三次諧波。2006年6月21日星期三第3章 變壓器2006年6月21日星期三第3章 變壓器31111111133122222123dddeNNN

16、eedtdtdtdddeNNNeedtdtdt 2006年6月21日星期三第3章 變壓器2006年6月21日星期三第3章 變壓器2006年6月21日星期三第3章 變壓器2006年6月21日星期三第3章 變壓器kIIkIII1I1ZZkUkUIc2006年6月21日星期三第3章 變壓器*20302 sin0.522U*20()IIU*20( )IU30*20U2006年6月21日星期三第3章 變壓器kIkIIIIIIIIIIIIIIZZIIIIIIII）的負載電流、變壓器壓器分別為總負載電流、變、（2006年6月21日星期三第3章 變壓器*IKIIIIKIZZ*IKIIIIIIIKIIZIZ20

17、06年6月21日星期三第3章 變壓器2006年6月21日星期三第3章 變壓器ABCIII、 、I.ABCIII000AAAABBBBCCCCIIIIIIIIIIII2006年6月21日星期三第3章 變壓器233122jej 22000;BACABACAABCIIIIIIIIIII000AAAABBBBCCCCIIIIIIIIIIII2006年6月21日星期三第3章 變壓器2201()31()31()3AABCAABCAABCIIaIa IIIa IaIIIII 正序電流只會產(chǎn)生正序壓降，負序電流只會產(chǎn)正序電流只會產(chǎn)生正序壓降，負序電流只會產(chǎn)生負序壓降，零序電流只會產(chǎn)生零序壓降，所以三生負序壓降

18、，零序電流只會產(chǎn)生零序壓降，所以三個分量可以單獨計算。因為每一組分量都是對稱的個分量可以單獨計算。因為每一組分量都是對稱的，可以用前面所討論的分析一相的方法，這就是對，可以用前面所討論的分析一相的方法，這就是對稱分量法的優(yōu)點。稱分量法的優(yōu)點。2006年6月21日星期三第3章 變壓器 零序等效電路與磁路結構和三相繞組的聯(lián)接有關。零序等效電路與磁路結構和三相繞組的聯(lián)接有關。 2006年6月21日星期三第3章 變壓器2006年6月21日星期三第3章 變壓器0+mmZ =Z0+mmX X0 *mZ2006年6月21日星期三第3章 變壓器 一次繞組一次繞組Y接，對零序電流開路；二次繞組接，對零序電流開路；二次繞組中線構造了零序電流通路，零序阻抗的大小決定中線構造了零序電流通路，零序阻抗的大小決定于它的磁路是組式還是心式。于它的磁路是組式還是心式。 2006年6月21日星期三第3章 變壓器2006年6月21日星期三第3章 變壓器0abcIIII二次側電流的對稱分量為二次側電流的對稱分量