計算機硬件及網(wǎng)絡變壓器課件

第一篇變壓器變壓器是一種靜止的電氣設備，根據(jù)電磁感應原理，將一種形態(tài)（電壓、電流、相數(shù)）的交流電能，轉換成另一種形態(tài)的交流電能。電力變壓器（升壓、降壓、配電）特種變壓器（電爐、整流）儀用互感器（電壓、電流互感器、脈沖變壓器，阻抗匹配變壓器）實驗用變壓器（高壓、調(diào)壓）也可按線圈數(shù)目、鐵心結構、相數(shù)或變壓器冷卻方式劃分按用途第一篇變壓器變壓器是一種靜止的電氣設備，根據(jù)電磁感1變壓器電源變壓器電力變壓器環(huán)形變壓器接觸調(diào)壓器控制變壓器三相干式變壓器變壓器電源變壓器電力變壓器環(huán)形變壓器接觸調(diào)壓器控制變壓器三相2簡單的單相變壓器：兩個線圈沒有電的直接聯(lián)系，只有磁的耦合。原繞組（一次繞或初級繞組）：接交流電源的線圈，其匝數(shù)為N1,相關參數(shù)下標用1.副繞組（二次繞組或次級繞組）：接到用電設備上的線圈，其匝數(shù)為N2,相關參數(shù)下標用2.交變磁通同時與原、副繞組交鏈，在原、副繞組內(nèi)感應電動勢。變壓器原、副邊電勢之比

等于原、副邊匝數(shù)之比?！?變壓器的基本工作原理簡單的單相變壓器：兩個線圈沒有電的直接聯(lián)系，只有磁的耦合。3§1-1變壓器的基本結構和額定值變壓器的主要結構：鐵心和繞組。鐵心是變壓器的磁路部分；繞組是變壓器的電路部分。鐵心通常用0.35mm厚表面涂有絕緣漆的硅鋼片沖成一定的形狀疊制而成?！?-1變壓器的基本結構和額定值變壓器的主要結構：鐵心4繞組繞組是變壓器的電路部分，一般為絕緣扁銅線或絕緣圓銅線在繞線模上繞制而成單相和三相芯式變壓器繞組繞組是變壓器的電路部分，一般為絕緣扁銅線或絕緣圓銅線在繞5鐵心結構單相殼式變壓器心式變壓器迭片奇數(shù)層偶數(shù)層心式冷軋硅鋼片迭片鐵心結構單相殼式變壓器心式變壓器迭片奇數(shù)層偶數(shù)層心式冷軋硅鋼6變壓器其它附件溫度計；吸濕器，儲油柜；油表；安全氣道；氣體繼電器；高壓套管；低壓套管；分接開關；油箱等等變壓器其它附件溫度計；吸濕器，儲油柜；油表；安全氣道；氣體繼7額定數(shù)據(jù)能保證連續(xù)使用20年的參數(shù)額定容量SN：額定工作狀態(tài)下的視在功率，用伏安（VA）等表示。額定電壓U1N/U2N:U1N是電源加到原繞組上的額定線電壓，U2N是原邊繞組加上額定電壓后副邊開路即空載時副繞組的端電壓。額定電流I1N、I2N：變壓器額定容量分別除以原、副邊額定電壓所計算出來的線電流值。額定頻率：按我國規(guī)定，工業(yè)用電50Hz。單相：三相：額定數(shù)據(jù)能保證連續(xù)使用20年的參數(shù)額定容量SN：額定工作狀態(tài)8§1－2變壓器的工作原理幾個概念：空載電流—二次側開路時的一次側電流．主磁通Ф－同時與一次側和二次側繞組匝鏈的磁通，經(jīng)過鐵芯（磁阻較小,非線性,大部分）閉合漏磁通－經(jīng)過空氣（磁阻較大,線性）閉合，小部分一次側漏磁通Ф１σ－僅與一次側繞組匝鏈的磁通．二次側漏磁通Ф２σ－僅與一次側繞組匝鏈的磁通正方向規(guī)定：一次側電壓和電流—一次側作為受電負載.磁通－與建立該磁通的電流的正方向之間符合右螺旋關系。感應電勢－與磁通的正方向之間符合右螺旋關系二次側電壓和電流—二次側作為供電電源.i1i2~E§1－2變壓器的工作原理幾個概念：正方向規(guī)定：i1i29§1－2變壓器的工作原理i1i2~E§1－2變壓器的工作原理i1i2~E10§1－2變壓器的工作原理設

即

——鐵心中磁通的最大值；一次繞組內(nèi)感應電勢的有效值

感應電勢時間上滯后于磁通90度

▲▲一次側主電勢二次側電勢相量表示：當主磁通按正弦規(guī)律變化時，原繞組中感應電動勢也按正弦規(guī)律變化，但相位比主磁通落后900。i1i2~E§1－2變壓器的工作原理設即——鐵心中磁通11§1－2變壓器的工作原理i1i2~E漏電勢時間上滯后于漏磁通(電流I1)90度,大小與電流成正比

漏磁通－經(jīng)過空氣閉合,線性

——一次側漏電抗。一次側漏電勢同樣,二次側漏電勢:——二次側漏電抗。滯后于§1－2變壓器的工作原理i1i2~E漏電勢時間上滯后于12§1－2變壓器的工作原理i1i2~E

（1）L1σ為原繞組的漏感系數(shù)；X1σ是原繞組的漏電抗。表征漏磁通對電流的電磁效應。兩者與匝數(shù)和幾何尺寸有關，均為常數(shù)。（2）漏電感電動勢與電流同頻率，相位上落后I900。結論：（3）空載時，漏阻抗壓降小，（4）主磁通大小，取決于電網(wǎng)電壓、頻率和匝數(shù)。§1－2變壓器的工作原理i1i2~E13第二章變壓器的運行分析變壓器的原繞組加上額定電壓，副繞組開路。第一節(jié)變壓器空載運行一電勢平衡方程式

都較小第二章變壓器的運行分析變壓器的原繞組加上額定電壓，副繞14§2－1變壓器空載運行

1為正弦波時，由，近似正弦波，由2因為電源電壓（有效值）不變近似不變恒壓下有恒磁通對于三相變壓器，變比等于一次側相電勢和二次側相電勢之比。亦近似正弦波；3在變壓器中，一次側電勢和二次側電勢之比稱為變壓器的變比，用表示.

§2－1變壓器空載運行15I0§2－1變壓器空載運行空載電流(忽略空載損耗)空載運行時，原邊繞組中流過的電流，稱為空載電流i0。變壓器中磁性材料的磁化曲線為非線性，在一定電壓下，空載電流大小、波形取決于飽和度。

忽略鐵損耗時：（1）當主磁通為正弦波時，磁路越飽和，電流波形畸變嚴重,為尖頂波。（2）空載電流與主磁通同相位。建立空載運行時的磁場空載電流引起鐵損耗主要部分I0§2－1變壓器空載運行空載電流(忽略空載損耗)16§2－1變壓器空載運行空載電流(忽略空載損耗)§2－1變壓器空載運行空載電流(忽略空載損耗)17§2－1變壓器空載運行空載電流（考慮空載損耗）考慮空載損耗時：（1）考慮鐵耗（包含磁滯、渦流），將磁化曲線改為磁滯回線。因此，將激磁電流分解為兩個分量：（1）與同相的磁化電流iμ；（2）導前900,有功分量iFe（2）空載電流不再與主磁通同相，而是導前一個磁滯角I0§2－1變壓器空載運行空載電流（考慮空載損耗）考慮空載18§2－1變壓器空載運行三、空載功率由于變壓器空載功率全部用于空載損耗，故空載功率即空載損耗，用§2－1變壓器空載運行三、空載功率即空載損耗，用19根據(jù)相量形式的電壓平衡式，§2－1變壓器空載運行

空載運行的等效電路和相量圖rm：變壓器的勵磁電阻，反映鐵耗；xm:變壓器的勵磁電抗，反映勵磁過程；Zm：變壓器的勵磁阻抗。把和之間的關系直接用參數(shù)形式反映，可把寫成流過一個阻抗引起的阻抗壓降。根據(jù)相量形式的電壓平衡式，§2－1變壓器空載運行

空載20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、x1σ是常量；rm、xm是變量，它們隨鐵心磁路飽和程度的增加而減少?！?－1變壓器空載運行等效電路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r121§2－1變壓器空載運行相量圖（1）作為參考相量，和落后900。（2）考慮磁滯現(xiàn)象，等值正弦空載電流超前一個很小的角。（3）根據(jù)電壓方程，得到電壓相量。0mf&§2－1變壓器空載運行相量圖（1）22§2－2變壓器的負載運行變壓器原邊接在電源上，副邊接上負載的運行情況，稱為負載運行。原邊的電勢平衡副邊的電勢平衡電路、磁路的工作情況：i1i2~E§2－2變壓器的負載運行變壓器原邊接在電源上，副邊接上負23§2－2變壓器的負載運行鐵心中主磁通由一次側磁勢和二次側磁勢共同作用建立磁勢平衡方程式

合成磁勢Im是激磁電流，電壓一定時幅值不變。IL是負載分量,隨負載的不同而變化。恒壓下有恒磁通，在外接電源不變的情況下，負載運行時鐵心中的主磁通與空載運行時的似相等，則負載運行時的合成磁勢與空載運行時的空載磁勢近似相等，

可分解為由負載時的主磁通所決定的勵磁分量和由所決定的負載分量可理解為負載運行時一次側電流

在額定負載時，I1L比Im大很多，負載分量是I1中的主要部分.§2－2變壓器的負載運行鐵心中主磁通由一次側磁勢和二次側24§2－2變壓器的負載運行電動勢平衡式除了主磁通在原、副邊繞組中感應電動勢E1和E2外，原、副邊還有對應于漏磁通產(chǎn)生的漏電勢。原邊：副邊：i1i2~E§2－2變壓器的負載運行電動勢平衡式除了主磁通在原、25§2－2變壓器的負載運行變壓器的基本方程綜合分析，變壓器穩(wěn)態(tài)運行時的六個基本方程式各電磁量之間同時滿足這六個方程利用，k，Z1，Z2，Zm，ZL求解出

，，。理想變壓器模型接下去的任務:消去理想變壓器繼續(xù)簡化模型,用電路直接求解.§2－2變壓器的負載運行變壓器的基本方程綜合分析26§2－2變壓器的負載運行折算法變壓器原邊和副邊沒有直接電路的聯(lián)系，只有磁路的聯(lián)系。副邊的負載通過磁勢影響原邊。因此只要副邊的磁勢不變，原邊的物理量就沒有改變。這為折算提供了依據(jù)。折算法:把二次繞組的匝數(shù)用一個假想的繞組替代,這個假想繞組的磁勢和消耗功率與原來繞組一樣,從而對一次側繞組的影響不變.這種保持磁勢不變而假想改變它的匝數(shù)與電流的方法，稱折算法。參數(shù)折算的原則是等效。參數(shù)在折算前后必須保持作用的磁勢相等，傳遞能量（包括有功和無功）相等,一次側所有參數(shù)不變。根據(jù)需要,同樣可把一次繞組折算到二次側.§2－2變壓器的負載運行折算法變壓器原邊和副邊沒有直接電27§2－2變壓器的負載運行折算法實際繞組的各個量，稱為實際值；假想繞組的各個量，稱為折算值；保持副邊繞組的磁勢不變進行折算，稱為副邊向原邊折算；保持原邊繞組的磁勢不變進行折算，稱為原邊向副邊折算。折算的方法是二次繞組的匝數(shù)變換為且令

§2－2變壓器的負載運行折算法實際繞組的各個量，稱為實際281.副邊電流的折算值保持折算前后不變，2.副邊電動勢的折算值折算前后主磁場、漏磁場不變。同理，即§2－2變壓器的負載運行折算法1.副邊電流的折算值保持折算前后不變，2.副29所以，4.副邊漏電抗的折算值二次側消耗的無功功率應不變，即有3.副邊電阻的折算值二次側消耗的有功功率應不變，即有

§2－2變壓器的負載運行折算法所以，4.副邊漏電抗的折算值二次側消耗的無功功率應不變，即306.副邊電壓的折算值5.副邊阻抗的折算值能量是否改變？銅耗：有功輸出：無功輸出：二次側傳輸給負載的功率應不變，即有§2－2變壓器的負載運行折算法為相數(shù)6.副邊電壓的折算值5.副邊阻抗的折算值能量是否改變？銅31折算法只是一種分析的方法。凡是單位為伏的物理量（電動勢、電壓）的折算值等于原來數(shù)值乘k；單位為歐的物理量（電阻、電抗、阻抗）的折算值等于原來數(shù)值乘k2；電流的折算值等于原來的數(shù)值乘以1/k.(已沒有變比k)副邊繞組經(jīng)折算后，原來的基本方程成為：§2－2變壓器的負載運行折算法折算法只是一種分析的方法。凡是單位為伏的物理量（電動勢、電壓32單相變壓器負載運行時的電磁關系用等值電路的形式表示，作為變壓器模擬仿真的電路模型。T型等值電路（1）電路中全部的量和參數(shù)都是每一相的值。原邊為實際值，副邊為折算值。（2）等效的是穩(wěn)態(tài)對稱運行狀態(tài)?！?－2變壓器的負載運行等值電路單相變壓器負載運行時的電磁關系用等值電路的形式表示，作為變壓33§2－2變壓器的負載運行近似的型等值電路T型電路包含有串聯(lián)、并聯(lián)回路。復數(shù)運算復雜。實際變壓器中，很小。負載變化時變化不大。因此假定ImZ1不隨負載變化，則將T型等效電路中的激磁支路移出，并聯(lián)在電源端口,得到型等值電路。§2－2變壓器的負載運行近似的型等值電路T型電路包含有34§2－2變壓器的負載運行簡化等值電路負載運行時，Im在I1N中所占的比例很小。在工程實際計算中，忽略Im，將激磁回路去掉，得到更簡單的阻抗串聯(lián)電路。

rk為短路電阻；xk為短路電抗；zk為短路阻抗?？蛰d運行時，不能用簡化的等值電路?！?－2變壓器的負載運行簡化等值電路負載運行時，Im在35§2－2變壓器的負載運行相量圖（1）畫出；假定給定U2、I2、cos2及各個參數(shù)（2）在相量上加上得到；（3）（6）畫出與的相量和；（7）畫出，加得到（4）畫出領先的主磁通；（5）根據(jù)畫出，領先一個鐵耗角；§2－2變壓器的負載運行相量圖（1）畫出36變壓器原邊電壓U1與電流I1的夾角為1，稱為變壓器負載運行的功率因數(shù)角，cos1稱為變壓器的功率因數(shù)。對于運行的變壓器，負載的性質和大小直接影響了變壓器功率因數(shù)的性質。

對應于簡化等效電路，其相量圖為§2－2變壓器的負載運行相量圖變壓器原邊電壓U1與電流I1的夾角為1，稱為變壓器37單相變壓器基本方法總結分析計算變壓器負載運行方法有基本公式、等值電路和相量圖。

基本方程式：是變壓器的電磁關系的數(shù)學表達式；等值電路：是基本方程式的模擬電路；相量圖：是基本方程的圖示表示；三者是統(tǒng)一的，一般定量計算用等效電路，討論各物理量之間的相位關系用相量圖。

單相變壓器基本方法總結分析計算變壓器負載運行方法有基本公式、38§2-3標幺值

１．標幺值的定義各物理量的實際值與其基準值之比，稱為該物理量的標幺值,標幺值符號是在各物理量原來實際值符號的右上角加“*”來表示。

2．標幺值的基準值在電機和變壓器中，通常取各物理量的每相額定值作為基值。

獨立

非獨立

(三相)

§2-3標幺值１．標幺值的定義2．標幺值的基393.標幺值符號及計算

§2-3標幺值電壓的標幺值

電流的標幺值

阻抗的標幺值

空載功率的標幺值

注意，二次側折算到一次側后的物理量的的基值應取一次側的每相額定值。例如則

3.標幺值符號及計算§2-3標幺值電壓的標40§2-3標幺值激磁阻抗的標幺值

又有

則

·短路功率的標幺值

PKN為短路電流為額定電流時的短路功率三相

§2-3標幺值激磁阻抗的標幺值又有41§2-3標幺值4.采用標幺值的優(yōu)點（1）采用標幺值時，一次側和二次側各物理量可不需要再進行折算。這是因為用標幺值表示時，折算和.末折算值相等。例如（2）采用標幺值后，各物理量的數(shù)值簡化了。各額定值的標幺值等于1。如:（3）采用標幺值表示的某些物理量還具有相同的數(shù)值。例如短路三角形§2-3標幺值4.采用標幺值的優(yōu)點（1）采用標42§2-3標幺值（4）不論變壓器的容量相差多大，用標幺值表示的參數(shù)及性能數(shù)據(jù)變化范圍都很小，這就便于對不同容量的變壓器進行比較。例如，空載電流約為0.01~0.10；應注意的是：A)三相變壓器的標幺值和和基值均以每相計算；B)標幺值與基值本身都是標量，用標幺值表示的電壓、電流相量，其幅值即為有效值的標幺值，其相角為該物理量的實際值的相角。§2-3標幺值（4）不論變壓器的容量相差多大，43§２-4變壓器參數(shù)的試驗測定基本方程式、等值電路圖或相量圖分析和計算變壓器的運行性能時，必須知道變壓器的參數(shù)，即勵磁阻抗和短路阻抗。對已制成的變壓器，可以通過空載試驗和短路試驗分別測出變壓器的勵磁阻抗和短路阻抗?！欤?4變壓器參數(shù)的試驗測定基本方程式、等值電路圖或相量44§２-4變壓器參數(shù)測定空載試驗空載試驗可以測出變壓器的勵磁參數(shù)。為了便于測試和安全，空載試驗在低壓側施加電壓。VWAV在不同的電壓0—120%UN下，分別記錄I和P。,曲線中取出UN時的I0和P0的值,由:所以激磁參數(shù)：注意：激磁參數(shù)與磁路的飽和度有關，為使測出的參數(shù)符合變壓器實際運行，額定電壓點必測。同時注意折算?！欤?4變壓器參數(shù)測定空載試驗空載試驗可以測出變壓器的勵磁45§２-4變壓器參數(shù)測定空載試驗用標幺值計算時,可不需折算.UN時的I0和P0的值,由相對值表示手冊中可查到§２-4變壓器參數(shù)測定空載試驗用標幺值計算時,可不需折算.46§２-4變壓器參數(shù)測定短路試驗為了便于測試，短路試驗常在高壓側(電流小)加電源電壓，低壓側直接短路。VWA試驗電壓從零開始逐漸增加，短路電流在0～1.3倍額定電流范圍內(nèi)變化。擬合曲線，取出一點，ＵＫ，ＩＫ，pＫ可計算；短路試驗時，外施電壓低，相應主磁通小，鐵耗、激磁電流不計，用簡化的等效電路來分析。

參數(shù)計算：由于很低，磁路處于線性段，短路阻抗是常數(shù)，故對于測定短路參數(shù)的短路試驗，不一定非達到額定值，接近額定值便可；§２-4變壓器參數(shù)測定短路試驗為了便于測試，短路試驗常在47§２-4變壓器參數(shù)測定短路試驗電阻參數(shù)與溫度有關，短路試驗時溫度與實際運行時不同，需折算。銅線：用標幺值計算時,一般IKＮ=I1N時的參數(shù)記作ＵＫＮ，ＰＫＮ或ＵＫ％，ＰＫ％手冊中可查到測溫升鋁線：§２-4變壓器參數(shù)測定短路試驗電阻參數(shù)與溫度有關，短路試驗48§２-4變壓器參數(shù)測定短路試驗短路三角形短路功率因數(shù)角

當短路電流不等于額定值時，定義變壓器實際的負載（包括短路）電流值與其額定值之比值為變壓器的負載系數(shù)或滿載率，用表示，即滿載時輕載時過載時實際短路阻抗電壓§２-4變壓器參數(shù)測定短路試驗短路三角形短路功率因數(shù)角當49§２-５變壓器的工作特性變壓器的運行特性主要有外特性（副邊電壓變化率）和效率1.外特性當原繞組外施電壓和負載功率因數(shù)不變時，副邊端電壓隨負載電流變化的規(guī)律。U2＝f（I2）2.效率特性當原繞組外施電壓和副繞組的負載功率因數(shù)不變時，變壓器效率隨負載電流變化的規(guī)律。＝f(I2).§２-５變壓器的工作特性變壓器的運行特性主要有外特性（副邊50§２-５變壓器的工作特性外特性變壓器的原、副邊繞組都具有漏阻抗，負載電流流過漏阻抗，在變壓器內(nèi)部就引起電壓降落。變化曲線即為變壓器的外特性曲線。

利用電壓變化率來表示輸出額定電流時電壓的變化。

用標么值表示：§２-５變壓器的工作特性外特性變壓器的原、副邊繞組都具有漏51§２-５變壓器的工作特性電壓變化率負載時電壓變化率可用簡化的等效電路和相量圖來分析。電路方程用標么值表示：通過相量圖求出。在相量圖上cpoaBbＡ§２-５變壓器的工作特性電壓變化率負載時電壓變化率可用簡化52§２-５變壓器的工作特性電壓變化率用參數(shù)表達的電壓變化率感性負載時，2>0，U為正；負載后二次側電壓一定比空載電壓低；

容性負載，2<0，U%有可能為負值，負載后二次側電壓可能比空載電壓高。實際運行中一般是感性負載，端電壓下降３~１０%。IUUNIN（超前）（落后）滿載時：§２-５變壓器的工作特性電壓變化率用參數(shù)表達的電壓變化率感53§２-５變壓器的工作特性效率特性變壓器在能量傳遞過程中，將產(chǎn)生銅耗和鐵耗，它們又各自包含有基本損耗和附加損耗。

銅耗：原、副邊繞組中電流引起的電阻損耗?；捐F耗：鐵心中的磁滯和渦流損耗。附加鐵耗：結構件中的渦流損耗額定電壓下，磁密基本不變，總損耗：1.損耗§２-５變壓器的工作特性效率特性變壓器在能量傳遞過程中，54§２-５變壓器的工作特性效率特性U較小，可見，一定功率因數(shù)下，隨負載電流的不同而改變。

即可變損耗等于不變損耗時，效率達到最高。

一般設計，β＝0.5~0.6范圍內(nèi)，平均效率大。

§２-５變壓器的工作特性效率特性U較小，可見，一定功55

第一篇變壓器變壓器是一種靜止的電氣設備，根據(jù)電磁感應原理，將一種形態(tài)（電壓、電流、相數(shù)）的交流電能，轉換成另一種形態(tài)的交流電能。電力變壓器（升壓、降壓、配電）特種變壓器（電爐、整流）儀用互感器（電壓、電流互感器、脈沖變壓器，阻抗匹配變壓器）實驗用變壓器（高壓、調(diào)壓）也可按線圈數(shù)目、鐵心結構、相數(shù)或變壓器冷卻方式劃分按用途第一篇變壓器變壓器是一種靜止的電氣設備，根據(jù)電磁感56變壓器電源變壓器電力變壓器環(huán)形變壓器接觸調(diào)壓器控制變壓器三相干式變壓器變壓器電源變壓器電力變壓器環(huán)形變壓器接觸調(diào)壓器控制變壓器三相57簡單的單相變壓器：兩個線圈沒有電的直接聯(lián)系，只有磁的耦合。原繞組（一次繞或初級繞組）：接交流電源的線圈，其匝數(shù)為N1,相關參數(shù)下標用1.副繞組（二次繞組或次級繞組）：接到用電設備上的線圈，其匝數(shù)為N2,相關參數(shù)下標用2.交變磁通同時與原、副繞組交鏈，在原、副繞組內(nèi)感應電動勢。變壓器原、副邊電勢之比

等于原、副邊匝數(shù)之比。§1變壓器的基本工作原理簡單的單相變壓器：兩個線圈沒有電的直接聯(lián)系，只有磁的耦合。58§1-1變壓器的基本結構和額定值變壓器的主要結構：鐵心和繞組。鐵心是變壓器的磁路部分；繞組是變壓器的電路部分。鐵心通常用0.35mm厚表面涂有絕緣漆的硅鋼片沖成一定的形狀疊制而成。§1-1變壓器的基本結構和額定值變壓器的主要結構：鐵心59繞組繞組是變壓器的電路部分，一般為絕緣扁銅線或絕緣圓銅線在繞線模上繞制而成單相和三相芯式變壓器繞組繞組是變壓器的電路部分，一般為絕緣扁銅線或絕緣圓銅線在繞60鐵心結構單相殼式變壓器心式變壓器迭片奇數(shù)層偶數(shù)層心式冷軋硅鋼片迭片鐵心結構單相殼式變壓器心式變壓器迭片奇數(shù)層偶數(shù)層心式冷軋硅鋼61變壓器其它附件溫度計；吸濕器，儲油柜；油表；安全氣道；氣體繼電器；高壓套管；低壓套管；分接開關；油箱等等變壓器其它附件溫度計；吸濕器，儲油柜；油表；安全氣道；氣體繼62額定數(shù)據(jù)能保證連續(xù)使用20年的參數(shù)額定容量SN：額定工作狀態(tài)下的視在功率，用伏安（VA）等表示。額定電壓U1N/U2N:U1N是電源加到原繞組上的額定線電壓，U2N是原邊繞組加上額定電壓后副邊開路即空載時副繞組的端電壓。額定電流I1N、I2N：變壓器額定容量分別除以原、副邊額定電壓所計算出來的線電流值。額定頻率：按我國規(guī)定，工業(yè)用電50Hz。單相：三相：額定數(shù)據(jù)能保證連續(xù)使用20年的參數(shù)額定容量SN：額定工作狀態(tài)63§1－2變壓器的工作原理幾個概念：空載電流—二次側開路時的一次側電流．主磁通Ф－同時與一次側和二次側繞組匝鏈的磁通，經(jīng)過鐵芯（磁阻較小,非線性,大部分）閉合漏磁通－經(jīng)過空氣（磁阻較大,線性）閉合，小部分一次側漏磁通Ф１σ－僅與一次側繞組匝鏈的磁通．二次側漏磁通Ф２σ－僅與一次側繞組匝鏈的磁通正方向規(guī)定：一次側電壓和電流—一次側作為受電負載.磁通－與建立該磁通的電流的正方向之間符合右螺旋關系。感應電勢－與磁通的正方向之間符合右螺旋關系二次側電壓和電流—二次側作為供電電源.i1i2~E§1－2變壓器的工作原理幾個概念：正方向規(guī)定：i1i264§1－2變壓器的工作原理i1i2~E§1－2變壓器的工作原理i1i2~E65§1－2變壓器的工作原理設

即

——鐵心中磁通的最大值；一次繞組內(nèi)感應電勢的有效值

感應電勢時間上滯后于磁通90度

▲▲一次側主電勢二次側電勢相量表示：當主磁通按正弦規(guī)律變化時，原繞組中感應電動勢也按正弦規(guī)律變化，但相位比主磁通落后900。i1i2~E§1－2變壓器的工作原理設即——鐵心中磁通66§1－2變壓器的工作原理i1i2~E漏電勢時間上滯后于漏磁通(電流I1)90度,大小與電流成正比

漏磁通－經(jīng)過空氣閉合,線性

——一次側漏電抗。一次側漏電勢同樣,二次側漏電勢:——二次側漏電抗。滯后于§1－2變壓器的工作原理i1i2~E漏電勢時間上滯后于67§1－2變壓器的工作原理i1i2~E

（1）L1σ為原繞組的漏感系數(shù)；X1σ是原繞組的漏電抗。表征漏磁通對電流的電磁效應。兩者與匝數(shù)和幾何尺寸有關，均為常數(shù)。（2）漏電感電動勢與電流同頻率，相位上落后I900。結論：（3）空載時，漏阻抗壓降小，（4）主磁通大小，取決于電網(wǎng)電壓、頻率和匝數(shù)?！?－2變壓器的工作原理i1i2~E68第二章變壓器的運行分析變壓器的原繞組加上額定電壓，副繞組開路。第一節(jié)變壓器空載運行一電勢平衡方程式

都較小第二章變壓器的運行分析變壓器的原繞組加上額定電壓，副繞69§2－1變壓器空載運行

1為正弦波時，由，近似正弦波，由2因為電源電壓（有效值）不變近似不變恒壓下有恒磁通對于三相變壓器，變比等于一次側相電勢和二次側相電勢之比。亦近似正弦波；3在變壓器中，一次側電勢和二次側電勢之比稱為變壓器的變比，用表示.

§2－1變壓器空載運行70I0§2－1變壓器空載運行空載電流(忽略空載損耗)空載運行時，原邊繞組中流過的電流，稱為空載電流i0。變壓器中磁性材料的磁化曲線為非線性，在一定電壓下，空載電流大小、波形取決于飽和度。

忽略鐵損耗時：（1）當主磁通為正弦波時，磁路越飽和，電流波形畸變嚴重,為尖頂波。（2）空載電流與主磁通同相位。建立空載運行時的磁場空載電流引起鐵損耗主要部分I0§2－1變壓器空載運行空載電流(忽略空載損耗)71§2－1變壓器空載運行空載電流(忽略空載損耗)§2－1變壓器空載運行空載電流(忽略空載損耗)72§2－1變壓器空載運行空載電流（考慮空載損耗）考慮空載損耗時：（1）考慮鐵耗（包含磁滯、渦流），將磁化曲線改為磁滯回線。因此，將激磁電流分解為兩個分量：（1）與同相的磁化電流iμ；（2）導前900,有功分量iFe（2）空載電流不再與主磁通同相，而是導前一個磁滯角I0§2－1變壓器空載運行空載電流（考慮空載損耗）考慮空載73§2－1變壓器空載運行三、空載功率由于變壓器空載功率全部用于空載損耗，故空載功率即空載損耗，用§2－1變壓器空載運行三、空載功率即空載損耗，用74根據(jù)相量形式的電壓平衡式，§2－1變壓器空載運行

空載運行的等效電路和相量圖rm：變壓器的勵磁電阻，反映鐵耗；xm:變壓器的勵磁電抗，反映勵磁過程；Zm：變壓器的勵磁阻抗。把和之間的關系直接用參數(shù)形式反映，可把寫成流過一個阻抗引起的阻抗壓降。根據(jù)相量形式的電壓平衡式，§2－1變壓器空載運行

空載75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、x1σ是常量；rm、xm是變量，它們隨鐵心磁路飽和程度的增加而減少?！?－1變壓器空載運行等效電路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r176§2－1變壓器空載運行相量圖（1）作為參考相量，和落后900。（2）考慮磁滯現(xiàn)象，等值正弦空載電流超前一個很小的角。（3）根據(jù)電壓方程，得到電壓相量。0mf&§2－1變壓器空載運行相量圖（1）77§2－2變壓器的負載運行變壓器原邊接在電源上，副邊接上負載的運行情況，稱為負載運行。原邊的電勢平衡副邊的電勢平衡電路、磁路的工作情況：i1i2~E§2－2變壓器的負載運行變壓器原邊接在電源上，副邊接上負78§2－2變壓器的負載運行鐵心中主磁通由一次側磁勢和二次側磁勢共同作用建立磁勢平衡方程式

合成磁勢Im是激磁電流，電壓一定時幅值不變。IL是負載分量,隨負載的不同而變化。恒壓下有恒磁通，在外接電源不變的情況下，負載運行時鐵心中的主磁通與空載運行時的似相等，則負載運行時的合成磁勢與空載運行時的空載磁勢近似相等，

可分解為由負載時的主磁通所決定的勵磁分量和由所決定的負載分量可理解為負載運行時一次側電流

在額定負載時，I1L比Im大很多，負載分量是I1中的主要部分.§2－2變壓器的負載運行鐵心中主磁通由一次側磁勢和二次側79§2－2變壓器的負載運行電動勢平衡式除了主磁通在原、副邊繞組中感應電動勢E1和E2外，原、副邊還有對應于漏磁通產(chǎn)生的漏電勢。原邊：副邊：i1i2~E§2－2變壓器的負載運行電動勢平衡式除了主磁通在原、80§2－2變壓器的負載運行變壓器的基本方程綜合分析，變壓器穩(wěn)態(tài)運行時的六個基本方程式各電磁量之間同時滿足這六個方程利用，k，Z1，Z2，Zm，ZL求解出

，，。理想變壓器模型接下去的任務:消去理想變壓器繼續(xù)簡化模型,用電路直接求解.§2－2變壓器的負載運行變壓器的基本方程綜合分析81§2－2變壓器的負載運行折算法變壓器原邊和副邊沒有直接電路的聯(lián)系，只有磁路的聯(lián)系。副邊的負載通過磁勢影響原邊。因此只要副邊的磁勢不變，原邊的物理量就沒有改變。這為折算提供了依據(jù)。折算法:把二次繞組的匝數(shù)用一個假想的繞組替代,這個假想繞組的磁勢和消耗功率與原來繞組一樣,從而對一次側繞組的影響不變.這種保持磁勢不變而假想改變它的匝數(shù)與電流的方法，稱折算法。參數(shù)折算的原則是等效。參數(shù)在折算前后必須保持作用的磁勢相等，傳遞能量（包括有功和無功）相等,一次側所有參數(shù)不變。根據(jù)需要,同樣可把一次繞組折算到二次側.§2－2變壓器的負載運行折算法變壓器原邊和副邊沒有直接電82§2－2變壓器的負載運行折算法實際繞組的各個量，稱為實際值；假想繞組的各個量，稱為折算值；保持副邊繞組的磁勢不變進行折算，稱為副邊向原邊折算；保持原邊繞組的磁勢不變進行折算，稱為原邊向副邊折算。折算的方法是二次繞組的匝數(shù)變換為且令

§2－2變壓器的負載運行折算法實際繞組的各個量，稱為實際831.副邊電流的折算值保持折算前后不變，2.副邊電動勢的折算值折算前后主磁場、漏磁場不變。同理，即§2－2變壓器的負載運行折算法1.副邊電流的折算值保持折算前后不變，2.副84所以，4.副邊漏電抗的折算值二次側消耗的無功功率應不變，即有3.副邊電阻的折算值二次側消耗的有功功率應不變，即有

§2－2變壓器的負載運行折算法所以，4.副邊漏電抗的折算值二次側消耗的無功功率應不變，即856.副邊電壓的折算值5.副邊阻抗的折算值能量是否改變？銅耗：有功輸出：無功輸出：二次側傳輸給負載的功率應不變，即有§2－2變壓器的負載運行折算法為相數(shù)6.副邊電壓的折算值5.副邊阻抗的折算值能量是否改變？銅86折算法只是一種分析的方法。凡是單位為伏的物理量（電動勢、電壓）的折算值等于原來數(shù)值乘k；單位為歐的物理量（電阻、電抗、阻抗）的折算值等于原來數(shù)值乘k2；電流的折算值等于原來的數(shù)值乘以1/k.(已沒有變比k)副邊繞組經(jīng)折算后，原來的基本方程成為：§2－2變壓器的負載運行折算法折算法只是一種分析的方法。凡是單位為伏的物理量（電動勢、電壓87單相變壓器負載運行時的電磁關系用等值電路的形式表示，作為變壓器模擬仿真的電路模型。T型等值電路（1）電路中全部的量和參數(shù)都是每一相的值。原邊為實際值，副邊為折算值。（2）等效的是穩(wěn)態(tài)對稱運行狀態(tài)?！?－2變壓器的負載運行等值電路單相變壓器負載運行時的電磁關系用等值電路的形式表示，作為變壓88§2－2變壓器的負載運行近似的型等值電路T型電路包含有串聯(lián)、并聯(lián)回路。復數(shù)運算復雜。實際變壓器中，很小。負載變化時變化不大。因此假定ImZ1不隨負載變化，則將T型等效電路中的激磁支路移出，并聯(lián)在電源端口,得到型等值電路。§2－2變壓器的負載運行近似的型等值電路T型電路包含有89§2－2變壓器的負載運行簡化等值電路負載運行時，Im在I1N中所占的比例很小。在工程實際計算中，忽略Im，將激磁回路去掉，得到更簡單的阻抗串聯(lián)電路。

rk為短路電阻；xk為短路電抗；zk為短路阻抗?？蛰d運行時，不能用簡化的等值電路?！?－2變壓器的負載運行簡化等值電路負載運行時，Im在90§2－2變壓器的負載運行相量圖（1）畫出；假定給定U2、I2、cos2及各個參數(shù)（2）在相量上加上得到；（3）（6）畫出與的相量和；（7）畫出，加得到（4）畫出領先的主磁通；（5）根據(jù)畫出，領先一個鐵耗角；§2－2變壓器的負載運行相量圖（1）畫出91變壓器原邊電壓U1與電流I1的夾角為1，稱為變壓器負載運行的功率因數(shù)角，cos1稱為變壓器的功率因數(shù)。對于運行的變壓器，負載的性質和大小直接影響了變壓器功率因數(shù)的性質。

對應于簡化等效電路，其相量圖為§2－2變壓器的負載運行相量圖變壓器原邊電壓U1與電流I1的夾角為1，稱為變壓器92單相變壓器基本方法總結分析計算變壓器負載運行方法有基本公式、等值電路和相量圖。

基本方程式：是變壓器的電磁關系的數(shù)學表達式；等值電路：是基本方程式的模擬電路；相量圖：是基本方程的圖示表示；三者是統(tǒng)一的，一般定量計算用等效電路，討論各物理量之間的相位關系用相量圖。

單相變壓器基本方法總結分析計算變壓器負載運行方法有基本公式、93§2-3標幺值

１．標幺值的定義各物理量的實際值與其基準值之比，稱為該物理量的標幺值,標幺值符號是在各物理量原來實際值符號的右上角加“*”來表示。

2．標幺值的基準值在電機和變壓器中，通常取各物理量的每相額定值作為基值。

獨立

非獨立

(三相)

§2-3標幺值１．標幺值的定義2．標幺值的基943.標幺值符號及計算

§2-3標幺值電壓的標幺值

電流的標幺值

阻抗的標幺值

空載功率的標幺值

注意，二次側折算到一次側后的物理量的的基值應取一次側的每相額定值。例如則

3.標幺值符號及計算§2-3標幺值電壓的標95§2-3標幺值激磁阻抗的標幺值

又有

則

·短路功率的標幺值

PKN為短路電流為額定電流時的短路功率三相

§2-3標幺值激磁阻抗的標幺值又有96§2-3標幺值4.采用標幺值的優(yōu)點（1）采用標幺值時，一次側和二次側各物理量可不需要再進行折算。這是因為用標幺值表示時，折算和.末折算值相等。例如（2）采用標幺值后，各物理量的數(shù)值簡化了。各額定值的標幺值等于1。如:（3）采用標幺值表示的某些物理量還具有相同的數(shù)值。例如短路三角形§2-3標幺值4.采用標幺值的優(yōu)點（1）采用標97§2-3標幺值（4）不論變壓器的容量相差多大，用標幺值表示的參數(shù)及性能數(shù)據(jù)變化范圍都很小，這就便于對不同容量的變壓器進行比較。例如，空載電流約為0.01~0.10；應注意的是：A)三相變壓器的標幺值和和基值均以每相計算；B)標幺值與基值本身都是標量，用標幺值表示的電壓、電流相量，其幅值即為有效值的標幺值，其相角為該物理量的實際值的相角?！?-3標幺值（4）不論變壓器的容量相差多大，98§２-4變壓器參數(shù)的試驗測定基本方程式、等值電路圖或相量圖分析和計算變壓器的運行性能時，必須知道變壓器的參數(shù)，即勵磁阻抗和短路阻抗。對已制成的變壓器，可以通過空載試驗和短路試驗分別測出變壓器的勵磁阻抗和短路阻抗。§