《電機及拖動基礎》第三章--變壓器課件

1、*電機及拖動基礎1/46變壓器：變換電壓、交換電能，實現電能傳輸和電信號處理。一次側 二次側，高壓輸電、配電、，10kV、35kV、110kV、220kV、500kV 380/220V、3kV、6kV。第三章 變壓器 第一節(jié) 變壓器的工作原理及結構 變壓器的主要部件鐵心和套在鐵心上的兩個繞組。兩繞組只有磁路耦合沒電氣聯(lián)系。在一次繞組 一、變壓器的工作原理中加上交變電壓，產生交鏈一、二次繞組的交變磁通，在兩繞組中分別感應電動勢。*電機及拖動基礎3/46k匝比，變比。 所以，改變N1、N2之比，就可以達到改變電壓的目的。N1N2為降壓變壓器，N1有功分量，所以空載電流主要是感性無功性質，也稱勵磁電

2、流。 三、空載電流和空載損耗 空載電流包含兩個分量，一個是勵磁分量，作用是建立磁場，產生主磁通，無功分量， ；另一個是鐵損耗分量，對應變壓器鐵心損耗，有功分量 。 *電機及拖動基礎19/46 大?。号c電源電壓和頻率、線圈匝數、磁路材質及幾何尺寸有關，用空載電流百分數I0%來表示：變壓器空載運行時的勵磁電流、主磁通、感應電動勢*電機及拖動基礎20/46其中，Z 1 一次繞組漏阻抗； Zm 變壓器的勵磁阻抗； Xm 變壓器的勵磁電抗； Rm 變壓器的勵磁電阻。 四、空載運行時的相量圖及等效電路*電機及拖動基礎21/46 并且有: 書P92，【例3-1】，改動。變壓器空載運行相量圖*電機及拖動基礎2

3、2/46第三節(jié) 單相變壓器的負載運行 變壓器一次側接在額定頻率、額定電壓的交流電源上，二次側接上負載的運行狀態(tài)，稱為負載運行。 一、負載運行時的物理情況變壓器負載運行原理接線圖*電機及拖動基礎23/46在一次繞組內在二次繞組內磁通量磁動勢 基本電磁關系：*電機及拖動基礎24/46 由于電源電壓恒定，即U1=常數，則E1常數，常數。因此，達到新的電動勢平衡的條件是使一次繞組的電流增量所產生的磁動勢與二次繞組電流所產生的磁動勢相抵消，以維持主磁通基本不變，以及由主磁通所感應產生的電動勢基本不變。 磁動勢平衡方程式： 上式同除以N1：*電機及拖動基礎25/46 原邊： 二、負載運行時的基本方程式 副

4、邊： 變壓器負載運行時的六個基本方程式：*電機及拖動基礎26/46 三、繞組的折算 為了得到表示T內部電磁關系的等效電路，以簡化分析計算，如將變壓器的二次繞組匝數N2用一次繞組匝數N1來等效。 折算原則：將副邊N2折算N1成時，保持副繞組磁動勢及功率傳遞關系不變。 折算后，各量折算值用上標“”表示。 1.電流的折算（磁動勢不變），*電機及拖動基礎27/46 3.阻抗的歸算（功率損耗不變），k2 2.電動勢和電壓的折算（功率不變），k*電機及拖動基礎28/46 折算后的變壓器負載運行時的六個基本方程式（形式不變）：*電機及拖動基礎29/46 圖中a、b和c、d分別是等電位點，可連接起來而不改變運

5、行情況。于是作出變壓器的T形等效電路。（由前述的基本方程式也可得出該等效電路）。 四 、變壓器負載時的等效電路和相量圖 （一）等效電路*電機及拖動基礎30/46 Rsh、Xsh和Zsh分別稱為短路電阻、短路電抗和短路阻抗。只適用于T穩(wěn)態(tài)負載運行（特別是負載較大時）和短路工況。I0I1，將勵磁支路移去Z1Zm，將勵磁支路左移*電機及拖動基礎31/46 （二）相量圖 阻感負載： （另，阻容負載。）*電機及拖動基礎32/46 四、等效電路參數測定 （一）空載試驗 通過測量空載電流和一、二次電壓及空載功率來計算變比、空載電流百分數、鐵耗和勵磁阻抗。 變壓器空載運行時，可以認為輸入功率p0完全用來抵償鐵

6、耗。*電機及拖動基礎33/46 從空載運行的等效電路得出 （二）短路試驗 通過測量短路電流、短路電壓及短路功率來計算變壓器的短路電壓百分數、銅損和短路阻抗。 折算到高壓側，阻抗乘以k2。*電機及拖動基礎34/46 高壓側加電壓，低壓側短路；由于外加電壓很小，主磁通很少，鐵損耗很少，忽略鐵損。 折算到75的換算公式為： 銅線： 鋁線：*電機及拖動基礎35/46 阻抗電壓 負載試驗時，當繞組中電流達到額定值，加在一次繞組上的短路電壓。用一次側額定電壓的百分值表示。*電機及拖動基礎36/46第四節(jié) 變壓器的運行特性 一、電壓調整率和外特性 變壓器二次側的端電壓隨負載變化的程度用電壓調整率u來表示。*

7、電機及拖動基礎37/46 變壓器的近似等效電路相量圖外特性曲線*電機及拖動基礎38/46 二、電壓變化率的計算 電壓變化率是表征變壓器運行性能的重要指標之一，它大小反映了供電電壓的穩(wěn)定性。 式中 為負載系數。 可見，電壓變化率的大小與負載大小、性質及變壓器的本身參數有關。*電機及拖動基礎39/46 三、變壓器的效率和損耗 變壓器的損耗主要是鐵耗和銅耗兩種： 鐵耗包括基本鐵耗和附加鐵耗?；捐F耗為磁滯損耗和渦流損耗。附加損耗包括由鐵心疊片間絕緣損傷引起的局部渦流損耗、主磁通在結構部件中引起的渦流損耗等。鐵耗與外加電壓大小有關，而與負載大小基本無關，故也稱為不變損耗，pFe=p0=常值。 銅耗也分

8、基本銅耗和附加銅耗?；俱~耗是在電流在一、二次繞組直流電阻上的損耗；附加損耗包括因集膚效應引起的損耗以及漏磁場在結構部件中引起*電機及拖動基礎40/46的渦流損耗等。銅耗大小與負載電流平方成正比，故也稱為可變損耗。 變壓器的效率也是指其輸出的有功功率與輸入的有功功率之比，用百分值表示。*電機及拖動基礎41/46 即銅損耗等于鐵損耗時，變壓器效率最高，為：*電機及拖動基礎42/46 效率既與變壓器自身參數（內因）有關，又與負載大小、性質（外因）有關。*電機及拖動基礎43/46第五節(jié) 三相變壓器一、三相變壓器的磁路系統(tǒng)1.組式變壓器*電機及拖動基礎44/462.芯式變壓器*電機及拖動基礎45/46

9、二、三相變壓器的電路系統(tǒng)聯(lián)結組1、聯(lián)結法 a)星形聯(lián)結 b)三角形聯(lián)結*電機及拖動基礎46/462、單相變壓器聯(lián)結組a)I/I-0聯(lián)結組 b)I/I-6聯(lián)結組*電機及拖動基礎47/46三相變壓器線圈的連接組別1)連接方式：Y或D；（y,d）2)定義：反映三相變壓器對稱運行時，高、低壓側對應線電動勢（或線電壓）之間的相位關系，它與線圈的繞向和首、末端標記及高、低壓線圈的連接方式有關。3)時鐘表示法：（相量圖）舉例：作圖步驟3.三相變壓器連接組*電機及拖動基礎48/46A、B、C正相序：按順時針方向旋轉。1）A、B、C相序畫出高壓繞組相電動勢 相量圖， 與水平面成30；2）按線電動勢與相電動勢關系畫出線電動勢 ；3）將a與A重合，分別畫出 ，相序為a-b-c（根據同名端）。4） 指向12點， 即為該聯(lián)結組的標號（就是幾點鐘） 。 根據聯(lián)結組的標號以及一個鐘點數對應30角，即可確定高、低壓側對應線電動勢（或線電壓）之間的相位移。*電機及拖動基礎49/46ABCXYZEabEABaxbcY/Y-0ABCXYZabcxyzEAXEaxY，y接法的連接組號*電機及拖動基礎50/46Y/Y-2EaxABCXYZabcxyzEAXaxbcABCXYZE