第2章變壓器1-3

1、第第 2 章章 變變 壓壓 器器2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理2.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu)2.3 變壓器的運(yùn)行分析變壓器的運(yùn)行分析2.4 變壓器的參數(shù)測定變壓器的參數(shù)測定2.5 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性2.6 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組三相變壓器的聯(lián)結(jié)組2.7 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 自耦變壓器自耦變壓器2.9 三繞組變壓器三繞組變壓器2.10 儀用互感器儀用互感器2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理2.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu)2.3 變壓器的運(yùn)行分析變壓器的運(yùn)行分析2.4 變壓器的參數(shù)測定變壓器的參數(shù)測定2.5 變壓器的運(yùn)行特性變

2、壓器的運(yùn)行特性2.6 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組三相變壓器的聯(lián)結(jié)組2.7 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 自耦變壓器自耦變壓器2.9 三繞組變壓器三繞組變壓器2.10 儀用互感器儀用互感器電機(jī)與拖動電機(jī)與拖動本章本章基本要求基本要求了解變壓器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理了解變壓器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理熟悉變壓器空載、負(fù)載運(yùn)行時的電磁關(guān)系熟悉變壓器空載、負(fù)載運(yùn)行時的電磁關(guān)系掌握變壓器的等效電路、基本方程式和向量圖掌握變壓器的等效電路、基本方程式和向量圖掌握變壓器參數(shù)測定方法掌握變壓器參數(shù)測定方法掌握變壓器的電壓調(diào)整率，功率，損耗和效率計算掌握變壓器的電壓調(diào)整率，功率，損耗和效率計算了解變壓器的運(yùn)行

3、特性了解變壓器的運(yùn)行特性了解三相變壓器聯(lián)結(jié)組號確定的方法了解三相變壓器聯(lián)結(jié)組號確定的方法掌握變壓器理想并聯(lián)運(yùn)行的條件掌握變壓器理想并聯(lián)運(yùn)行的條件了解自耦變壓器，儀用變壓器了解自耦變壓器，儀用變壓器變壓器是一種實現(xiàn)變壓器是一種實現(xiàn)電能或信號電能或信號傳遞傳遞的的靜止靜止的電磁裝置。的電磁裝置。定義：定義：功能：功能：一種電壓、電流、阻抗的交流電一種電壓、電流、阻抗的交流電同頻率的另一種電壓、電流、阻抗的交流電同頻率的另一種電壓、電流、阻抗的交流電電磁感應(yīng)定律電磁感應(yīng)定律變電壓：變電壓：電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 變阻抗：變阻抗：電子線路中的阻抗匹配電子線路中的阻抗匹配變電流：變電流：電流互感器電流互感器

4、：變壓器的磁路變壓器的磁路1u2uLZ1i2i單相雙繞組變壓器單相雙繞組變壓器+由高導(dǎo)磁硅鋼片疊成由高導(dǎo)磁硅鋼片疊成厚厚0.35mm 或或 0.5mm鐵心鐵心一次一次繞組繞組N1二次二次繞組繞組N2鐵心鐵心2.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu)基本部件（電磁部分）：基本部件（電磁部分）： 繞組和鐵心繞組和鐵心(器身器身)原邊繞組接通交流電源原邊繞組接通交流電源在鐵心中就會產(chǎn)生一個交變磁通在鐵心中就會產(chǎn)生一個交變磁通在原、在原、 副繞組中感應(yīng)交流電勢副繞組中感應(yīng)交流電勢e1和和e2大?。捍笮。篸tdNe方向：方向： 右手螺旋關(guān)系右手螺旋關(guān)系忽略繞組本身阻抗壓降忽略繞組本身阻抗壓降U1E1, U

5、2E2kNNEEUU212121變壓變壓器變比器變比變壓器工作的基本原理：變壓器工作的基本原理：（1）能量的傳遞）能量的傳遞（2）電壓等級的變換）電壓等級的變換匝數(shù)不同的原副邊分別感應(yīng)出大小不等的電動勢。匝數(shù)不同的原副邊分別感應(yīng)出大小不等的電動勢。特殊結(jié)構(gòu)原副邊同時交鏈同一變化磁通。特殊結(jié)構(gòu)原副邊同時交鏈同一變化磁通。kNNEEUU212121 一次繞組（原繞組）：輸入電能一次繞組（原繞組）：輸入電能 二次繞組（副繞組）：輸出電能二次繞組（副繞組）：輸出電能1. 繞組繞組 變壓器的電路部分變壓器的電路部分 銅或鋁絕緣導(dǎo)線繞制而成銅或鋁絕緣導(dǎo)線繞制而成基本部件（電磁部分）：基本部件（電磁部分）：

6、 繞組和鐵心繞組和鐵心(a) 雙繞組變壓器；雙繞組變壓器；變壓器按繞組分類示意圖變壓器按繞組分類示意圖(b) 自耦變壓器；自耦變壓器；(c) 三繞組變壓器三繞組變壓器 鐵心材料：高磁導(dǎo)率的磁性材料鐵心材料：高磁導(dǎo)率的磁性材料硅鋼片疊成，硅鋼片疊成， 或非晶合金制成或非晶合金制成 厚度為厚度為0.350.350.5mm0.5mm， 兩面涂以厚兩面涂以厚0.020.020.23mm0.23mm的漆膜。的漆膜。 2. 鐵心鐵心主磁路部分主磁路部分套裝繞組和其他部件的骨架套裝繞組和其他部件的骨架鐵心組成鐵心組成鐵心柱鐵心柱：套繞組：套繞組鐵軛鐵軛：將鐵心柱連接起來形成閉合磁路：將鐵心柱連接起來形成閉合

7、磁路12341432奇奇數(shù)數(shù)層層偶偶數(shù)數(shù)層層鐵鐵心心柱柱鐵鐵心心柱柱鐵鐵 軛軛鐵鐵 軛軛11112222 心式變壓器心式變壓器低壓繞組低壓繞組高壓繞組高壓繞組2.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu) (b) 單相心式變壓器示意圖單相心式變壓器示意圖 鐵心型式鐵心型式 單相殼式變壓器單相殼式變壓器 鐵鐵 鐵鐵 鐵鐵 心心軛軛 柱柱 軛軛1122 變壓器常用的結(jié)構(gòu)型式有兩種：變壓器常用的結(jié)構(gòu)型式有兩種：心式變壓器、殼式變壓器心式變壓器、殼式變壓器按硅鋼片的形狀：按硅鋼片的形狀： “C”型和型和“”字型鐵心字型鐵心 環(huán)形變壓器結(jié)構(gòu)環(huán)形變壓器結(jié)構(gòu) 形鐵心變壓器結(jié)構(gòu)形鐵心變壓器結(jié)構(gòu)基本部件基本部件（電磁

8、部分）：（電磁部分）： 繞組和鐵心繞組和鐵心其他部件：其他部件：2.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu) 三相油浸式電力變壓器三相油浸式電力變壓器 2.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu) S9 型配電變壓器型配電變壓器（10 kV） 大型電力變壓器的大型電力變壓器的 大型油浸電力變壓器大型油浸電力變壓器 2.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu) 大型電力變壓器大型電力變壓器 2.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu) 干式變壓器干式變壓器 三相干式變壓器三相干式變壓器電源變壓器電源變壓器電源隔離變壓器電源隔離變壓器環(huán)形變壓器環(huán)形變壓器控制變壓器控制變壓器平面式變壓器平面式變壓器自耦調(diào)壓器自耦調(diào)

9、壓器自耦調(diào)壓器自耦調(diào)壓器特種變壓器特種變壓器第第 2 章章 變壓器變壓器單相變壓器單相變壓器整流變壓器整流變壓器儀用變壓器儀用變壓器三、變壓器的額定值三、變壓器的額定值 額定值（銘牌值）：額定值（銘牌值）： 是指變壓器制造廠在設(shè)計制造時給變是指變壓器制造廠在設(shè)計制造時給變壓器壓器正常運(yùn)行情況下正常運(yùn)行情況下所規(guī)定的數(shù)據(jù)。所規(guī)定的數(shù)據(jù)。 正常運(yùn)行時所能承擔(dān)的最大電流；正常運(yùn)行時所能承擔(dān)的最大電流； 注意：對于三相變壓器指線電流。注意：對于三相變壓器指線電流。 額定電壓額定電壓U1N和和U2N（V,KV） “U1N”：正常運(yùn)行時原邊接到正常運(yùn)行時原邊接到電源的額定電壓值電源的額定電壓值； “U2N

10、”：原繞組接原繞組接U1N，副繞組，副繞組開路時的電壓開路時的電壓； 注意：對于三相變壓器指注意：對于三相變壓器指線電壓線電壓。 額定電流額定電流I1N和和I2N （A）課后題思課后題思考題考題1,2S1N=U1NI1N 額定容量額定容量SN（ VA，KVA） 50 Hz 額定頻率額定頻率fN（Hz）變壓器的視在功率變壓器的視在功率;S2N = U2NI2N=為什么額為什么額定容量不定容量不是有功功是有功功率？率？NNNNNIUIUS221133N1N1NIUS容量：容量： 21PP 一次側(cè)輸入功率：一次側(cè)輸入功率： cos222IUP 輸出功率：輸出功率： 變壓器運(yùn)行時的功率取決于負(fù)載的性質(zhì)

11、變壓器運(yùn)行時的功率取決于負(fù)載的性質(zhì)N2N2IUPage50T2.2.1 變壓器額定容量變壓器額定容量(KVA)S:三相三相D:單相單相 【例例 2.2.1】 某三相變壓器，某三相變壓器，YN,d 聯(lián)結(jié)，容量聯(lián)結(jié)，容量SN = 500 kVA ，額定電壓，額定電壓 U1N / U2N = 35/11 kV。求該變。求該變壓器在額定狀態(tài)下運(yùn)行時，高、低壓繞組的線電流和相壓器在額定狀態(tài)下運(yùn)行時，高、低壓繞組的線電流和相電流。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 I1N

12、P = I1NL = 8.25 A2.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu) = A 8.25 A 500103 1.73235103 (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 =I2NL32.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu) = A 26.24 A 500103 1.73211103 = A 15.15 A 26.241.732 一變壓器容量為一變壓器容量為 10 kVA，鐵耗為鐵耗為 300 W，滿載時的銅耗為滿載時的銅耗為 400 W。求該變壓器在滿載時向功求該變壓器在

13、滿載時向功率因數(shù)為率因數(shù)為 0.8 的負(fù)載供電時輸入和輸出的有功功率的負(fù)載供電時輸入和輸出的有功功率及效率。及效率。 解：解：例例忽略電壓變化率，則忽略電壓變化率，則P2 = SN cos 2= 101030.8 W = 8 kWP = PCu + PFe= (300 + 400) W = 0.7 kWP1 = P2 + P = (8 + 0.7) kW = 8.7 kWP1P2=100%88.7=100% = 92 %1Um1E2E20U2I2U變壓器各電磁量正方向變壓器各電磁量正方向在在同一支路內(nèi)，電壓與電流的正方向一致；同一支路內(nèi)，電壓與電流的正方向一致；磁通正方向與電流正方向之間符合右

14、手螺旋關(guān)系；磁通正方向與電流正方向之間符合右手螺旋關(guān)系；感應(yīng)電動勢與磁通之間滿足電磁感應(yīng)定律。感應(yīng)電動勢與磁通之間滿足電磁感應(yīng)定律。注意注意2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理0i02i1u20u2e1e1e1N2N1u dd11tNe dd011tiLe tNedd 22 變壓器空載運(yùn)行：變壓器空載運(yùn)行：變變壓器的一次繞組加上壓器的一次繞組加上額定電壓，二次繞組額定電壓，二次繞組開路。開路?？蛰d運(yùn)行時的物理狀況空載運(yùn)行時的物理狀況空載電流空載電流i0空載磁勢空載磁勢f0=i0N1交變的磁通交變的磁通勵磁電流勵磁電流勵磁磁動勢勵磁磁動勢主磁通主磁通原邊繞組的漏磁通原邊繞組的漏磁通1單獨(dú)激勵

15、產(chǎn)生單獨(dú)激勵產(chǎn)生變壓器空載運(yùn)行時的物理模型變壓器空載運(yùn)行時的物理模型e2空載電流（勵磁電流）空載電流（勵磁電流）io的作用：的作用：變壓器中磁性材料的磁化曲線為非線性，變壓器中磁性材料的磁化曲線為非線性， 在一定電壓下，在一定電壓下， 空載電流大小、波形取決于飽和度空載電流大小、波形取決于飽和度。 I0r建立空載運(yùn)行時的磁場建立空載運(yùn)行時的磁場勵磁電流勵磁電流I0a 引起鐵耗引起鐵耗I0=(4%10%)I1N磁化電流分量磁化電流分量鐵耗電流分量鐵耗電流分量變壓器空載時的變壓器空載時的電勢平衡方程電勢平衡方程如下式表示如下式表示:2201011EUZIEU漏阻抗壓降是很小，可以忽略不計：漏阻抗壓

16、降是很小，可以忽略不計：U1 E1 =4.44fN1m上式說明：上式說明： 在電源頻率一定時，在電源頻率一定時， 鐵心中鐵心中主磁通主磁通的的幅值主要由幅值主要由電源電壓有效值電源電壓有效值決定。決定。變壓器空載運(yùn)行的相量圖變壓器空載運(yùn)行的相量圖2201011EUZIEU變壓器空載運(yùn)行時的等效電路變壓器空載運(yùn)行時的等效電路)()(11000010001011jXRIjXRIZIZIZIEU 等值電路綜合了空載時變壓器內(nèi)部的物理情況，在等值電路中R1、X1是常量；R0、X0是變量，它們隨鐵心磁路飽和程度的增加而減少。 把E1和I0 之間的關(guān)系直接用參數(shù)形式反映， 可把 寫出I0流過一個阻抗引起的

17、阻抗壓降。0I1ER0X0jX00I1ER01UR1jX1一次側(cè)接交流電源，一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)二次側(cè)。1u+1e+1e+ 11N2N 1u dd11tNe 1 dd111tiLe tNedd 22 i1 ( i1N1) i1i2 ( i2N2) 2 2i2+e2+e 2+u2 dd2tiLe22 負(fù)載電流，反映負(fù)載的大小負(fù)載電流，反映負(fù)載的大小變壓器的工作原理演示變壓器的工作原理演示思考題（思考題（1）變壓器原邊能否接）變壓器原邊能否接？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。

18、 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 u22.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理E1 =j4.44 N1f m 二次側(cè)電路二次側(cè)電路E2 =j4.44 N2f m = E2Z2I2 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 U2

19、k =E1E2=N1N2忽略忽略 Z1 和和 Z22.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理ZLe1 e2i1+ +u1i2 u2結(jié)論：改變匝數(shù)比，就能改變輸出電壓。結(jié)論：改變匝數(shù)比，就能改變輸出電壓。一般用一般用空載空載時時的電壓比求的電壓比求k2. 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 變化的原因：變化的原因： 能量守恒。能量守恒。2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理(transformer) 從電磁關(guān)系分析從電磁關(guān)系分析:U1N4.4

20、4 N1f m = 常數(shù)常數(shù) N1i1N2i2N1i0 2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理v 磁動勢平衡方程式磁動勢平衡方程式 變壓器負(fù)載后，原、變壓器負(fù)載后，原、 副邊磁動勢共同產(chǎn)生合成磁勢：副邊磁動勢共同產(chǎn)生合成磁勢：mFFF21mFNINI2211負(fù)載時：負(fù)載時：1111ZIEU忽略忽略Z1上的壓降，有上的壓降，有U1 E1 =4.44fN1m負(fù)載時的負(fù)載時的勵磁磁動勢勵磁磁動勢m10 Nim2211 NiNiU1N4.44 N1f m = 常數(shù)常數(shù) 102211NiNiNi 空載磁勢空載磁勢有載磁勢有載磁勢102211NININI上式表明：上式表明：（1）不論空載還是負(fù)載運(yùn)行，）

21、不論空載還是負(fù)載運(yùn)行，主磁通固定不變主磁通固定不變；（2）勵磁磁動勢）勵磁磁動勢由原邊繞組產(chǎn)生由原邊繞組產(chǎn)生，數(shù)值也固定不變。，數(shù)值也固定不變。)(221011NININII1N1有兩個作用：有兩個作用：（1）產(chǎn)生勵磁磁動勢）產(chǎn)生勵磁磁動勢I0N1 ，產(chǎn)生與空載時相同的主磁通產(chǎn)生與空載時相同的主磁通m；（2）產(chǎn)生產(chǎn)生負(fù)載分量負(fù)載分量（- I2N2 ），），抵消副邊磁動勢的影響。抵消副邊磁動勢的影響。v 用電流表示的磁動勢平衡方程式用電流表示的磁動勢平衡方程式)(221011NININI等號兩邊等號兩邊同除以同除以N1上式表明上式表明, I1有兩個分量有兩個分量：（1）反應(yīng)主磁通）反應(yīng)主磁通m大

22、小的大小的勵磁電流分量勵磁電流分量I0 ；（2）反應(yīng)負(fù)載大小的反應(yīng)負(fù)載大小的負(fù)載電流分量負(fù)載電流分量I1L，抵消副邊電流的影響。抵消副邊電流的影響。LIIkIII10201021IkII一般情況下：一般情況下：I0 (23)%I1N 很小可很小可忽忽略。略。 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 。e2e 2e1e 1u1i1ZLi2 1 2 u22.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理2011IkIIkII/21kNNII11221 原、原、 副邊的電流比與它們的匝數(shù)比成反比；副邊的電流比與它們的

23、匝數(shù)比成反比； 變壓器的高壓邊總是電流小、變壓器的高壓邊總是電流小、 匝數(shù)多、匝數(shù)多、 導(dǎo)線細(xì)；導(dǎo)線細(xì)； 低壓邊總是電流大、低壓邊總是電流大、 匝數(shù)少、匝數(shù)少、 導(dǎo)線粗。導(dǎo)線粗。可見：可見：當(dāng)：當(dāng)：I2 = I2N ，I1 = I1N（滿載）（滿載）在滿載或接近滿載時，在滿載或接近滿載時， I0 可忽略不計。可忽略不計。?電流變換。電流變換。I1與與 I2 相位相反。相位相反。 Page50T2.1.13. 阻抗變換阻抗變換|ZL|N1 N2I1+ +U1I2 U2忽略忽略 Z1、Z2 、 I0 ，則，則 = U1U2I2I1 = = kN1N2| Ze | = =U1I1 = kU2I2/

24、kU2I2= k2| Ze | = = k2 | ZL |變壓器的阻抗變換變壓器的阻抗變換I1k2|ZL|+ +U1 2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理 等等 效效理想變壓器理想變壓器思考題（思考題（3）即該變壓器的變比應(yīng)取即該變壓器的變比應(yīng)取 8.66。8/600k(1) 收音機(jī)的揚(yáng)聲器前為什么要接一個變壓器？收音機(jī)的揚(yáng)聲器前為什么要接一個變壓器？利用變壓器利用變壓器匹配阻抗匹配阻抗，使功率放大器輸出最大功率使功率放大器輸出最大功率。例：某收音機(jī)中功率放大器要求匹配的阻抗為例：某收音機(jī)中功率放大器要求匹配的阻抗為 600 ， 但揚(yáng)聲但揚(yáng)聲器的阻抗只有器的阻抗只有 8 ，問接入變壓器的變

25、比是多少？問接入變壓器的變比是多少？功率放大器的負(fù)載就近似功率放大器的負(fù)載就近似等于等于ZLk 2，即即8k2=600,圖圖 利用變壓器匹配阻抗利用變壓器匹配阻抗 【例例 2.1.1】 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現(xiàn)這一阻抗匹配？多少的變壓器才能實現(xiàn)這一阻抗匹配？解：解：ReRLk = 8008= = 102.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理Page50T2.1.3小結(jié)：電磁關(guān)系小結(jié)：電

26、磁關(guān)系2U1U1I111INF2I222INF010INFm 1E2E11E22E11RI22RI注意：注意：（1）各方程式不僅實用于單相變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行，也適用于）各方程式不僅實用于單相變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行，也適用于三相變壓器的對稱、穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，全部電磁量都是指一相的；三相變壓器的對稱、穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，全部電磁量都是指一相的；（2）主磁通的幅值取決于外施電壓的大小；）主磁通的幅值取決于外施電壓的大小；（3）主磁路磁導(dǎo)大，勵磁電抗）主磁路磁導(dǎo)大，勵磁電抗X0很大，很小的勵磁電流就可很大，很小的勵磁電流就可產(chǎn)生較大的主磁通；產(chǎn)生較大的主磁通；（4）漏磁路主要由非鐵磁材料構(gòu)成，故對應(yīng)的漏電抗）漏磁路主要由非鐵

27、磁材料構(gòu)成，故對應(yīng)的漏電抗X1、X2數(shù)值很?。粩?shù)值很??；)(11111jXRIEU)(22222jXRIEU二、三相變壓器二、三相變壓器:變換三相電壓變換三相電壓1. 三相變壓器的種類三相變壓器的種類 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。（1）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 u2V1 V2v1 v2W1 W2w1 w22.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理（2）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

28、磁的聯(lián)系。U1U2u1u2V1V2v1v2W1W2w1w22.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理 連接方式連接方式 高壓繞組高壓繞組 低壓繞組低壓繞組 星形聯(lián)結(jié)有中性線星形聯(lián)結(jié)有中性線 YN yn 星形聯(lián)結(jié)無中性線星形聯(lián)結(jié)無中性線 Y y 三角形聯(lián)結(jié)三角形聯(lián)結(jié) D dGB: Y,yn、Y,d、YN,d、Y,y、YN,y2 三相繞組的聯(lián)結(jié)方式三相繞組的聯(lián)結(jié)方式最常用的三種最常用的三種2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理三相變壓器的額定容量三相變壓器的額定容量:是在額定工作條件下，變壓器輸出能力的保證值。是在額定工作條件下，變壓器輸出能力的保證值。單相變壓器的額定容量為副繞組額定電壓與額定電

29、單相變壓器的額定容量為副繞組額定電壓與額定電流的乘積，即：流的乘積，即：SN=U2NI2N= U1NI1N三相變壓器的額定容量為：三相變壓器的額定容量為：1N1N2N2NN33IUIUS 【例例 2.1.2】 某三相變壓器，某三相變壓器，。向某對稱。向某對稱三相負(fù)載供電。已知一次繞組的線電壓三相負(fù)載供電。已知一次繞組的線電壓 U1L = 66 kV，線電流線電流 I1L= 15.76 A；二次繞組的線電壓；二次繞組的線電壓 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壓

30、器求該變壓器一次、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。輸出的視在功率、有功功率和無功功率。解：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 U1P = U1L= 10 kV2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理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 =

31、1.73210104 kVA = 1 800 kVA P2 = 3 U2L I2L cos 2 = 1.732101040.8 kW = 1 441 kW Q2 = 3 U2L I2L sin 2 = 1.732101040.6 kvar = 1 080.8 kvar 2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理例例： 有一臺有一臺50kVA，6600 / 220V單相變壓器，若忽單相變壓器，若忽略電壓變化率和空載電流，求：略電壓變化率和空載電流，求：（1）負(fù)載是負(fù)載是220V、40W、cos = 0.5 的日光燈的日光燈440盞時，盞時，I1、I2分別是多少？分別是多少？（2）是否已滿載？若未滿

32、載，是否已滿載？若未滿載，還能接入多少盞這樣的日光燈？還能接入多少盞這樣的日光燈？解解：A1605 . 022040440cos)1(22 UPnI日日A33. 516066002202N12N2121 IUUINNIA160A27.227220/50000/)2(2NN2N USIW17600W250005 . 050000cos2 日日或或nPSPN 未未滿滿載載再接入日光燈：再接入日光燈：4405 . 0220/4027.227cos/2NN21 nUPIn 日日盞盞185440625 440405 . 050000cos1 nPSnN日日或或 盞盞185440625 變壓器的基本方程式

33、變壓器的基本方程式LZIUZIEIkIIkEEZIEUZIEU2200102121222211112.3 變壓器的運(yùn)行分析變壓器的運(yùn)行分析基本方程式基本方程式等效電路等效電路相量圖相量圖一、等效電路一、等效電路 將匝數(shù)為將匝數(shù)為N2的實際二次繞組用匝數(shù)為的實際二次繞組用匝數(shù)為N1的等的等效二次繞組來代替。代替時保持磁通勢和功率不效二次繞組來代替。代替時保持磁通勢和功率不變。變。第第 2 章章 變壓器變壓器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繞組折算：繞組折算：用一個用一個匝數(shù)匝數(shù)和和原邊相等原邊相等的假想的繞組來的假想的繞組來代代替

34、替副邊繞組副邊繞組，使之成為變比，使之成為變比k=的變壓器。的變壓器。變壓器參數(shù)的變壓器參數(shù)的折算折算12NN kNNNN2122折算原則折算原則：1）保持二次側(cè)磁通勢不變；保持二次側(cè)磁通勢不變； 2）保持二次側(cè)各功率或損耗不變。）保持二次側(cè)各功率或損耗不變。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=I2k2. 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=

35、 kU2 匝數(shù)相同：匝數(shù)相同： E2= E1 = kE2 2.3 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 = 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副邊各物理量的副邊各物理量的折算折算值（歸算值）值（歸算值）kIIEkEZkZXkXRkR.2.22.2.222222222LZIUZIEIIIXjRIEUjXRIEU220012012222

36、211111)()()(折算后的折算后的方程式方程式12EE （已沒有變比（已沒有變比k）2.3 變壓器的運(yùn)行分析變壓器的運(yùn)行分析ZLU1I1R1 jX1E1 E2jX2 R2I2 U2 繞組折算后的變壓器繞組折算后的變壓器12EE T 形等效電路形等效電路ZLU1I1R1 jX1 E1 = E2I0 U2 jX2 R2I2R0 jX0001ZIE簡化等效電路簡化等效電路 該電路用于該電路用于滿載滿載 或接近滿載或接近滿載運(yùn)行運(yùn)行 時的分析、計算。時的分析、計算。 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 = R

37、S + j XSI0 很小，很小，I1 I2 ZLU1 I1 I2 RS jXS U2 （1）電路中全部的量和參數(shù)都是）電路中全部的量和參數(shù)都是每一相的值。一次側(cè)為實際值，每一相的值。一次側(cè)為實際值，二次側(cè)為折合值二次側(cè)為折合值。（2）等效的是）等效的是穩(wěn)態(tài)對稱運(yùn)行狀態(tài)。穩(wěn)態(tài)對稱運(yùn)行狀態(tài)。)(121ssjXRIUU思思考考題題2 【例例 2.3.1】 一臺單相變壓器，一臺單相變壓器，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

38、加上額定電壓組加上額定電壓 380 V 時，試分別用時，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)載電流和電壓的實際值。化等效電路求負(fù)載電流和電壓的實際值。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 (7.5j4.75) = (30j19) = 35.5 32.35O 2.3 變壓器的運(yùn)行分析變壓器的運(yùn)行分析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

39、 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 2.3 變壓器的運(yùn)行分析變壓器的運(yùn)行分析I2 = kI2 = 210.14 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 I

40、2 = kI2 = 210.15 A = 20.3 AU2 = |ZL| I2 = 180.22 V2.3 變壓器的運(yùn)行分析變壓器的運(yùn)行分析 例：某臺電源變壓器，例：某臺電源變壓器， U1=220 V， 空載時副邊電壓空載時副邊電壓U20=367 V，并知并知R1=15 ， R2=50 ， X0=1 500 。 試試求副邊接電阻負(fù)載求副邊接電阻負(fù)載RL=1 450 時的原、時的原、 副邊電流，副邊電流， 并比并比較從空載到負(fù)載時電壓變化的程度較從空載到負(fù)載時電壓變化的程度(即即“電壓調(diào)整率電壓調(diào)整率”, 用用“U”表示表示)， 計算中忽略電阻計算中忽略電阻R0和電抗和電抗X1、 X2， 試試用

41、用“”形等值電路計算。形等值電路計算。 利用簡化等值電路計算利用簡化等值電路計算%1002220NUUUU電壓變化率電壓變化率 解解 先求變比先求變比 6 . 0367220201UUk計算等值電路中各參數(shù)計算等值電路中各參數(shù)(近似電路近似電路): Z0=jX0=j1500 Z1R1=15 Z 2=k 2Z2k 2R 2=0.6 250=18 Z L=k 2ZLk 2RL=0.6 21450=522 作作“”形等值電路圖形等值電路圖 ， 由圖得到由圖得到VRkIUkUAjkIIIAjIAkII02075220396. 0)4(4 .20422. 0147. 0396. 0) 3(90147.

42、015000220)2(0396. 052218150220) 1 (22222201022 (5) 實際值的實際值的I2和和U2: I2=I 2k=0.3960.6=0.238 A U2=U 2/k=207/0.6=345 V 項目項目 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 2.3 變壓器的運(yùn)行分析變壓器的運(yùn)行分析相量圖的畫法，視變壓器給定的和求解的具體條件。相量圖的畫法，視變壓器給定的和求解的具體條件。 給定量和求解量不同，給定量和求解量不同，