電機(jī)原理與拖動(dòng)(一)新教材-第2章

電機(jī)原理與拖動(dòng)（一）東北大學(xué)邊春元2015.03內(nèi)容介紹變壓器交流電機(jī)基礎(chǔ)及三相異步電動(dòng)機(jī)電磁理論基礎(chǔ)知識(shí)緒論三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)第二章變壓器第一節(jié)變壓器的工作原理和基本結(jié)構(gòu)第二節(jié)單相變壓器的空載運(yùn)行第三節(jié)單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行第四節(jié)三相變壓器第五節(jié)等效電路參數(shù)的測(cè)定第六節(jié)標(biāo)幺值第七節(jié)變壓器的運(yùn)行特性第八節(jié)變壓器的并聯(lián)運(yùn)行第九節(jié)自耦變壓器和儀用互感器一、變壓器的用途變壓器：是一種靜止的電機(jī)，它利用電磁感應(yīng)原理將一種電壓、電流的交流電能轉(zhuǎn)換成同頻率的另一種電壓、電流的電能。換句話說(shuō)，變壓器就是實(shí)現(xiàn)電能在不同等級(jí)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。發(fā)電升壓降壓用戶～二、變壓器的簡(jiǎn)單工作原理一次繞組二次繞組鐵芯負(fù)載簡(jiǎn)單的單相變壓器：在兩個(gè)線圈沒(méi)有電的直接聯(lián)系，只有磁的耦合。原繞組：也稱一次繞或初級(jí)繞組。是變壓器的兩個(gè)線圈中接交流電源的線圈，其匝數(shù)為N1副繞組：也稱二次繞組或次級(jí)繞組。是變壓器接到用電設(shè)備上的線圈，其匝數(shù)為N2交變磁通同時(shí)與原、副繞組交鏈，在原、副繞組內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)?！?、變壓器的分類

變壓器的種類很多，可按其用途、結(jié)構(gòu)、相數(shù)、冷卻方式等不同來(lái)進(jìn)行分類。

1、按用途分類，可分為電力變壓器（主要用在輸配電系統(tǒng)中，又分為升壓變壓器、降壓變壓器、聯(lián)絡(luò)變壓器和廠用變壓器）、儀用互感器（電壓互感器和電流互感器）、特種變壓器（如調(diào)壓變壓器、試驗(yàn)變壓器、電爐變壓器、整流變壓器、電焊變壓器等）。

2、按鐵心結(jié)構(gòu)分類，有心式變壓器和殼式變壓器。

3、按繞組數(shù)目分類:可分為雙繞組變壓器,三繞組變壓器、多繞組變壓器和自耦變壓器。

4、按相數(shù)分類，有單相變壓器、三相變壓器。

5、按冷卻介質(zhì)和冷卻方式分類，可分為油浸式變壓器（包括油浸自冷式、油浸風(fēng)冷式、油浸強(qiáng)迫油循環(huán)式）、干式變壓器、充氣式變壓器。

6、電力變壓器按容量大小通常分為小型變壓器（容量為10～630kVA）、中型變壓器（容量為800～6300kVA）、大型變壓器（容量為8000～63000kVA）和特大型變壓器（容量在90000kVA及以上）。電力變壓器電源變壓器環(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鐵心的結(jié)構(gòu)有心式、殼式等形式。殼式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是鐵心包圍繞組的頂面、底面和側(cè)面，心式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是鐵心柱被繞組包圍，殼式結(jié)構(gòu)的機(jī)械強(qiáng)度較好，但制造復(fù)雜，常用于低壓、大電流的變壓器或小容量電源變壓器。變壓器的主要結(jié)構(gòu)：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。四、變壓器的基本結(jié)構(gòu)心式變壓器殼式變壓器鐵心：構(gòu)成了變壓器的磁路，同時(shí)又是套裝繞組的骨架。鐵心由鐵心柱和鐵軛兩部分構(gòu)成。鐵心柱上套繞組，鐵軛將鐵心柱連接起來(lái)形成閉合磁路。鐵心材料：為了提高磁路的導(dǎo)磁性能，減少鐵心中的磁滯、渦流損耗，鐵心一般用高磁導(dǎo)率的磁性材料——硅鋼片疊成。硅鋼片有熱軋和冷軋兩種，其厚度為0.35～0.5mm，兩面涂以厚0.02～0.23mm的漆膜，使片與片之間絕緣。高壓繞組低壓繞組高壓繞組低壓繞組繞組有同心式和交疊式兩種繞組式變壓器的電路部分，一般用銅或鋁的絕緣導(dǎo)線繞成。繞組：

一次繞組（原繞組）：輸入電能二次繞組（副繞組）：輸出電能它們通常套裝在同一個(gè)心柱上，一次和二次繞組具有不同的匝數(shù)，通過(guò)電磁感應(yīng)作用，一次繞組的電能就可傳遞到二次繞組，且使一、二次繞組具有不同的電壓和電流。兩個(gè)繞組中，電壓較高的稱為高壓繞組，電壓較低的稱為低壓繞組。由于同心式繞組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，所以，國(guó)產(chǎn)的均采用這種結(jié)構(gòu)，交迭式主要用于特種變壓器中。其他部件：除器身外，典型的油浸式電力變壓器中還有油箱、變壓器油、絕緣套管及繼電保護(hù)裝置等部件。

變壓器其它附件1.溫度計(jì)；2.吸濕器；3.儲(chǔ)油柜；4.油表；5.安全氣道；6.氣體繼電器；7.高壓套管；8.低壓套管；9.分接開(kāi)關(guān)；10.油箱；11.鐵芯；12.線圈；13.放油閥

額定值是制造廠對(duì)變壓器在指定工作條件下運(yùn)行時(shí)所規(guī)定的一些量值。額定值通常標(biāo)注在變壓器的銘牌上。變壓器的額定值主要有：五、變壓器額定值1.額定容量SN

額定容量是指額定運(yùn)行時(shí)的視在功率。以VA、kVA或MVA表示。由于變壓器的效率很高，通常一、二次側(cè)的額定容量設(shè)計(jì)成相等。2.額定電壓U1N和U2N

正常運(yùn)行時(shí)規(guī)定加在一次側(cè)的端電壓稱為變壓器一次側(cè)的額定電壓U1N。二次側(cè)的額定電壓U2N是指變壓器一次側(cè)加額定電壓時(shí)二次側(cè)的空載電壓。額定電壓以V或kV表示。對(duì)三相變壓器，額定電壓是指線電壓。3.額定電流I1N和I2N

根據(jù)額定容量和額定電壓計(jì)算出的線電流，稱為額定電流，以A表示。對(duì)單相變壓器對(duì)三相變壓器4.額定頻率fN我國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)50Hz除額定值外，變壓器的相數(shù)、繞組連接方式及聯(lián)結(jié)組別、短路電壓、運(yùn)行方式和冷卻方式等均標(biāo)注在銘牌上。額定狀態(tài)是電機(jī)的理想工作狀態(tài)，具有優(yōu)良的性能，可長(zhǎng)期工作。一、空載運(yùn)行時(shí)的物理情況空載運(yùn)行：是指變壓器原繞組接到額定電壓、額定頻率的電源上，副繞組開(kāi)路時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)。第二節(jié)、單相變壓器的空載運(yùn)行空載運(yùn)行電磁關(guān)系從理論上講，正方向可以任意選擇，因各物理量的變化規(guī)律是一定的，并不依正方向的選擇不同而改變。但正方向規(guī)定不同，列出的電磁方程式和繪制的相量圖也不同。在電機(jī)方向的學(xué)科中通常按習(xí)慣方式規(guī)定正方向，稱為慣例。在電源支路一次繞組相當(dāng)于用電器，按用電慣例規(guī)定正方向：電流的正方向與產(chǎn)生它的電壓的正方向一致，由電流產(chǎn)生的磁通符合右手螺旋定則，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正方向與產(chǎn)生它的磁通的正方向遵循電磁感應(yīng)定律的規(guī)定；二、變壓器中正方向的規(guī)定在負(fù)載支路二次繞組相當(dāng)于電源，按發(fā)電慣例規(guī)定正方向：電流的正方向與e2的正方向一致，輸出電壓u2與電流同向。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正方向與產(chǎn)生它的磁通的正方向遵循電磁感應(yīng)定律的規(guī)定（右手定則）；（一）磁通變壓器空載時(shí)如果外加電壓是正弦波，則e1和磁通也按正弦變化：（磁通連接一二次側(cè)的電路，以磁通為參考進(jìn)行分析）三、磁通、電動(dòng)勢(shì)與空載電流（二）電動(dòng)勢(shì)與磁通的關(guān)系：假定主磁通按正弦規(guī)律變化，即

Φ=Φmsinωt

根據(jù)電磁感應(yīng)定律和對(duì)正方向規(guī)定，一、二次繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為：式中：在變壓器中，原、副繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1和E2之比稱為變壓器的變比，用表示，即：上式表明，變壓器的變比等于原、副繞組的匝數(shù)比。當(dāng)變壓器空載運(yùn)行時(shí)，由于U1≈E1

，U20≈E2，故可近似地用空載運(yùn)行時(shí)原、副方的電壓比來(lái)作為變壓器的變比，即（三）空載電流：變壓器空載運(yùn)行時(shí)原繞組中的電流主要用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)，又稱為勵(lì)磁電流，分析它的波形：1）當(dāng)不考慮鐵心損耗時(shí)，勵(lì)磁電流是純磁化電流，用來(lái)表示。由于磁路有飽和現(xiàn)象，磁化電流與產(chǎn)生它的磁通φ之間的關(guān)系是非線性的。當(dāng)磁通按正弦規(guī)律變化時(shí)，勵(lì)磁電流為尖頂波。ΦΦΦi0i0i0只考慮飽和時(shí)的勵(lì)磁電流ωti0ΦΦΦi0i0考慮磁滯回線時(shí)的勵(lì)磁電流iμ勵(lì)磁電流可分解為兩個(gè)分量：（1）與同相的磁化電流（2）引前900有功分量IFeωtαiFe從上圖中，可以看出磁化電流與磁通φ是同相位的。

2）當(dāng)考慮鐵心損耗時(shí)，勵(lì)磁電流0中還必須包含鐵耗分量，即

這時(shí)勵(lì)磁電流將超前磁通一相位角

根據(jù)對(duì)正方向的規(guī)定，得到空載時(shí)電動(dòng)勢(shì)平衡方程式：

將漏感電動(dòng)勢(shì)寫成壓降的形式：四、空載運(yùn)行時(shí)的電動(dòng)勢(shì)平衡方程式、向量圖和等效電路式中

Z1=R1+1σ——原繞組的漏阻抗。對(duì)于電力變壓器，空載時(shí)原繞組的漏阻抗壓降I0Z1很小，其數(shù)值不超過(guò)U1的0.2%，將I0Z1忽略，則上式變成：在副方，由于電流為零，則副方的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于副方的空載電壓，即：

空載時(shí)的相量圖:已知0空載時(shí)的相量圖和等效電路考慮鐵耗（磁滯、渦流），激磁電流不再與主磁通同相，而是引前一個(gè)磁滯角。如果用電路參數(shù)來(lái)表示

而變壓器空載時(shí)從原側(cè)看進(jìn)去的等效阻抗Z0為

式中：稱為變壓器的勵(lì)磁阻抗。這樣,變壓器原方的電動(dòng)勢(shì)方程可寫成變壓器等值電路

等值電路綜合了空載時(shí)變壓器內(nèi)部的物理情況，在等值電路中r1、x1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。電壓方程：（1）r1為原繞組的電阻；x1是原繞組的漏電抗，與匝數(shù)和幾何尺寸有關(guān)，表征漏磁通對(duì)電流的電磁效應(yīng)。

（2）rm：變壓器的勵(lì)磁電阻，反映鐵耗：

Zm：變壓器的勵(lì)磁阻抗。

xm:變壓器的勵(lì)磁電抗，反映勵(lì)磁過(guò)程（3）主磁通大小，取決于電網(wǎng)電壓、頻率和匝數(shù)。等值電路參數(shù)根據(jù)對(duì)正方向的規(guī)定，得到空載時(shí)電動(dòng)勢(shì)平衡方程式：將漏感電動(dòng)勢(shì)寫成壓降的形式：四、電動(dòng)勢(shì)平衡方程式、等效電路及相量圖第三節(jié)單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行在前面我們通過(guò)分析了解了變壓器的空載運(yùn)行情況，當(dāng)變壓器原方接入交流電源，副方接上負(fù)載時(shí)的運(yùn)行方式稱為變壓器的負(fù)載運(yùn)行。一、負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁情況：如圖所示一、負(fù)載運(yùn)行時(shí)的物理情況二、負(fù)載運(yùn)行時(shí)磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式

空載和負(fù)載時(shí)電壓不變，感應(yīng)電勢(shì)E1也不變，所以主磁通不變。即：負(fù)載時(shí)磁路總磁動(dòng)勢(shì)＝空載磁動(dòng)勢(shì)負(fù)載運(yùn)行時(shí)的磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式可寫為：

抵消二次側(cè)的磁動(dòng)勢(shì)總磁勢(shì)不變

由于原、副繞組的匝數(shù)Ｎ１Ｎ２，原、副繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Ｅ1Ｅ2，變壓器原邊和副邊沒(méi)有直接電路的聯(lián)系，只有磁路的聯(lián)系。副邊的負(fù)載通過(guò)磁勢(shì)影響原邊。因此只要副邊的磁勢(shì)不變，可保證原邊的物理量不變。常用一假想的繞組來(lái)代替副邊繞組，使之成為變比k=１的變壓器，這樣就可以把原、副繞組聯(lián)成一個(gè)等效電路，從而大大簡(jiǎn)化變壓器的分析計(jì)算。這種方法稱為繞組折算。折算后的量在原來(lái)的符號(hào)上加一個(gè)上標(biāo)號(hào)“′”以示區(qū)別。三、變壓器參數(shù)的折算

折算的本質(zhì)：只要保持副方的磁動(dòng)勢(shì)不變，則變壓器內(nèi)部電磁關(guān)系的本質(zhì)就不會(huì)改變。即折算前后副方對(duì)整個(gè)回路的電磁關(guān)系的影響關(guān)系不能發(fā)生變化！副方各量折算方法如下：1）副方電流的折算值:

由副邊向原邊折算保持折算前后不變，則折算后磁勢(shì)折算前磁勢(shì)2）付方電動(dòng)勢(shì)的折算值：

由于折算前后主磁通和漏磁通均未改變，根據(jù)電動(dòng)勢(shì)與匝數(shù)成正比的關(guān)系可得同理，3）付方漏阻抗的折算值：根據(jù)折算前后副繞組的銅損耗不變的原則：4）副邊電壓的折算值5）副邊阻抗的折算值銅耗：有功輸出：無(wú)功輸出：基本方程式四、負(fù)載運(yùn)行時(shí)的基本方程式、等效電路和相量圖（1）T型等效電路T型等效電路：相量圖（2）型等值電路與簡(jiǎn)化等值電路實(shí)際變壓器中，I1N>>I0，負(fù)載變化時(shí)變化不大。則將T型等效電路中的勵(lì)磁支路移出，并聯(lián)在電源端口,得到型等值電路。簡(jiǎn)化的等值電路負(fù)載運(yùn)行時(shí)，I0在I1N中所占的比例很小。在工程實(shí)際計(jì)算中，忽略I0，將激磁回路去掉，得到更簡(jiǎn)單的阻抗串聯(lián)電路。rk稱為短路電阻；xk稱為短路電抗；Zk為短路阻抗?？蛰d運(yùn)行時(shí)，不能用簡(jiǎn)化的等值電路。感性負(fù)載和容性負(fù)載的簡(jiǎn)化相量圖變壓器接感性負(fù)載，負(fù)載阻抗由電阻和電感組成。滯后；接容性負(fù)載，負(fù)載阻抗由電阻和電容組成，超前。

一、三相變壓器的磁路系統(tǒng)三相變壓器的磁路系統(tǒng)可分為各相磁路獨(dú)立和各相磁路相關(guān)兩大類。磁路獨(dú)立的三相變壓器組或稱三相組式變壓器:第四節(jié)三相變壓器各相磁路相關(guān)的三鐵心柱變壓器：中間鐵心柱的主磁通為三相主磁通的總和可以省去鐵心柱。為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，將三個(gè)鐵芯柱排在一個(gè)平面磁路長(zhǎng)短不一，勵(lì)磁電流占很小比例，影響不大。各相磁通之間是相互聯(lián)系的，三相對(duì)稱時(shí)三相磁通也對(duì)稱，即：

中間鐵心柱沒(méi)有磁通：將三個(gè)鐵芯柱排在一個(gè)平面作成圖b.c二、三相變壓器繞組的聯(lián)接繞組的端點(diǎn)標(biāo)志與極性：首先，我們來(lái)了解一下變壓器出線端的標(biāo)志符號(hào)：繞組名

單相變壓器三相變壓器首端末端首端末端中點(diǎn)高壓繞組U1U2U1V1W1U2V2W2N低壓繞組u1u2u1v1w1

u2v2w2n（1）三相繞組的聯(lián)結(jié)法：對(duì)于三相變壓器，不論是高壓繞組還是低壓繞組，我國(guó)主要采用星形連接（Y連接）和三角形連接（D連接）曲折聯(lián)結(jié)（Z聯(lián)結(jié)）三種。有中性點(diǎn)時(shí)用YN、ZN表示。星形連接方式：以高壓繞組為例，把三相繞組的３個(gè)末端U2V2W2連在一起，結(jié)成中點(diǎn)，而把它們的三個(gè)首端U1、V1、W1引出，便是星形連接，以符號(hào)Y表示。三角形連接方式：如果把一相的末端和另一相首端連接起來(lái)，順序形成一閉合電路，稱為三角形連接，用D表示。注意：相應(yīng)的是對(duì)于低壓側(cè)而言，用y,d表示。

連接組別：反映三相變壓器連接方式及一、二次線電壓（或線電動(dòng)勢(shì)）的相位關(guān)系。三相變壓器的連接組別不僅與繞組的繞向和首末端標(biāo)志有關(guān)，而且還與三相繞組的連接方式有關(guān)。理論和實(shí)踐證明，無(wú)論采用怎樣的連接方式，一、二次側(cè)線電壓（電動(dòng)勢(shì)）的相位差總是300的整數(shù)倍。因此可以采用時(shí)鐘表示法——作為時(shí)鐘的分針，指向12點(diǎn)，作為時(shí)鐘的時(shí)針，其指向的數(shù)字就是三相變壓器的組別號(hào)。組別號(hào)的數(shù)字乘以300，就是二次繞組的線電動(dòng)勢(shì)滯后于一次側(cè)電動(dòng)勢(shì)的相位角。（2）三相變壓器聯(lián)結(jié)組同名端在對(duì)應(yīng)端，對(duì)應(yīng)的相電動(dòng)勢(shì)同相位，線電壓

和也同相位，聯(lián)結(jié)組別為Y，y0。1、Y，y連接

同名端在對(duì)應(yīng)端，對(duì)應(yīng)的相電壓同相位，線電壓和相差3300，連接組別為Y，d11。2、Y，d連接

總之，對(duì)于Y，y（或D，d）連接，可以得到0、2、4、6、8、10等六個(gè)偶數(shù)組別；而Y，d（或D，y）連接，可以得到1、3、5、7、9、11等六個(gè)奇數(shù)組別。

變壓器的連接組別很多，為了便于制造和并聯(lián)運(yùn)行，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，Y，yn0、Y，d11、YN，d11、YN，y0和Y，y0連接組為三相雙繞組電力變壓器的標(biāo)準(zhǔn)連接組別。

其中前三種最為常用：Y,yn0連接的二次繞組可以引出中線，成為三相四線制，用作配電變壓器時(shí)可兼供動(dòng)力和照明負(fù)載。Y,d11連接用于低壓側(cè)電壓超過(guò)400V的線路中。YN,d11連接主要用于高壓輸電線路中，使電力系統(tǒng)的高壓側(cè)可以接地。i0中有無(wú)i03

，看電路連接中有無(wú)i03通路，Y連接中，無(wú)i03通路，i0為正弦波；YN或D連接，i03可以在繞組中流過(guò)，i0為尖頂波。

對(duì)三相變壓器，由于繞組的連接方式不同，i0

中可能無(wú)i03

，使Φ和e1為非正弦波——同樣可分解為基波和三次諧波（忽略其它高效次諧波）。

Φ中有無(wú)Φ3

，看磁路結(jié)構(gòu)，三相組式變壓器，Φ3可以在鐵心中流過(guò)，Φ為平頂波；三相心式變壓器，Φ3不能在鐵心中流過(guò)，只能借助油和油箱壁等形成回路，磁路磁阻很大，Φ3很小，Φ基本為正弦波。3、繞組接法對(duì)和磁路系統(tǒng)對(duì)二次側(cè)電壓波形的影響（一）Y，y聯(lián)結(jié)的三相變壓器一次側(cè)Y接線，i03=0，i0為正弦波，磁通Φ應(yīng)為平頂波。（2）對(duì)三相心式變壓器，Φ3不能在鐵心中流過(guò)，只能借助油和油箱壁等形成回路，磁路磁阻很大，Φ3很小，Φ基本為正弦波，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e也基本為正弦波。但通過(guò)油箱壁時(shí)將產(chǎn)生渦流損耗，造成局部過(guò)熱，降低變壓器的效率，因此，容量大于1800kVA時(shí)，不宜采用心式Y(jié)，y連接。（1）對(duì)三相組式變壓器，Φ3可以在鐵心中存在，所以Φ為平頂波，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e為尖頂波，其中的三次諧波幅值可達(dá)基波幅值的45%~60%，使相電動(dòng)勢(shì)的最大值升高很多，可能擊穿繞組絕緣，因此，三相組式變壓器不采用Y，y連接。（二）Y，d聯(lián)結(jié)的三相變壓器一次繞組Y連接，i03=0，i0為正弦波，Φ應(yīng)為平頂波，其中的Φ3在二次繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e23，并在D內(nèi)產(chǎn)生i23。i23建立的磁通Φ23大大削弱Φ3的作用，因此合成磁通和電動(dòng)勢(shì)均接近正弦波。第五節(jié)等效參數(shù)的測(cè)定

變壓器等效電路中的各種電阻、電抗或阻抗如Rk、xk、rm、xm等稱為變壓器的參數(shù)，它們對(duì)變壓器運(yùn)行能有直接的影響。所以，我們有必要看一下各種參數(shù)是如何測(cè)定得通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法。一、空載實(shí)驗(yàn)：試驗(yàn)?zāi)康?測(cè)定變壓器的空載電流I0、變比k、空載損耗p0及勵(lì)磁阻抗Zm=rm+jxm。空載試驗(yàn)接線：如圖所示

注意：為了便于測(cè)量和安全起見(jiàn)，通常在低壓側(cè)加電壓，將高壓側(cè)開(kāi)路。實(shí)驗(yàn)過(guò)程：外加電壓從額定電壓開(kāi)始在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模涸陔妷鹤兓倪^(guò)程中，記錄相應(yīng)的空載電流，空載損耗，作出相應(yīng)的曲線，找出當(dāng)電壓為額定時(shí)相對(duì)應(yīng)的空載電流和空載損耗，作為計(jì)算勵(lì)磁參數(shù)得依據(jù)。結(jié)論：在空載情況下，我們可以從前面所學(xué)的空載等效電路圖中看出，空載時(shí)，Z0=Z1+Zm=（r1+jχ1）+（rm+jχm）。通常rm>>r1，χm>>χ1，故可認(rèn)為Z0＝Zm=rm+jχm，于是：測(cè)得相關(guān)勵(lì)磁參數(shù)。

注意：1.由于勵(lì)磁參數(shù)與磁路的飽和程度有關(guān)，故應(yīng)取額定電壓下的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算勵(lì)磁參數(shù)。2.對(duì)于三相變壓器，按上式計(jì)算時(shí)U1、I0、p0均為每相值。但測(cè)量給出的數(shù)據(jù)卻是線電壓、線電流和三相總功率，3.此時(shí)的空載損耗p0為鐵耗.。由于空載試驗(yàn)是在低壓側(cè)進(jìn)行的，故測(cè)得的激磁參數(shù)是折算至低壓側(cè)的數(shù)值。如果需要折算到高壓側(cè)，應(yīng)將上述參數(shù)乘κ2。這里κ是變壓器的變化，可通過(guò)空載試驗(yàn)求出：二、短路實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)過(guò)程：將變壓器的副邊直接短路，副邊的電壓等于零，稱為變壓器短路運(yùn)行方式。實(shí)驗(yàn)方法：為便于測(cè)量，通常在高壓側(cè)加電壓，將低壓側(cè)短路。短路試驗(yàn)將在降低電壓下進(jìn)行，使Ik不超過(guò)1.2I1N。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模涸诓煌碾妷合聹y(cè)出短路特性曲線Ik=f(Uk)、pk=f（Uk），如圖所示，根據(jù)額定電流時(shí)的pk、Uk值，可以計(jì)算出變壓器的短路參數(shù)。

Xk=注意：1.短路時(shí)，從短路的等效電路圖可以看出，此時(shí)的短路損耗以銅耗為主2.因電阻會(huì)隨著溫度發(fā)生變化，所以，我們的所得值要換算到標(biāo)準(zhǔn)工作溫度下75度：rk75℃=rk（對(duì)銅導(dǎo)線而言）

rk75℃=rk（對(duì)鋁線）所以，相應(yīng)的Zk75℃=

短路損耗和短路電壓也應(yīng)換算到750C的值pkN=rk75℃

UkN=I1N

Zk75℃

對(duì)于三相變壓器，按上式計(jì)算時(shí)pk、Ik、Uk均為一相的數(shù)值。對(duì)標(biāo)幺值的認(rèn)識(shí)（1）標(biāo)么值是兩個(gè)具有相同單位的物理量（實(shí)際值和選定的固定值）之比，沒(méi)有量綱。（2）選定基值時(shí)，對(duì)于電路計(jì)算U、I、Z和S中，兩個(gè)量的基值是任意選定，其余兩個(gè)量的基值根據(jù)電路的基本定律計(jì)算。（3）功率的基值是指視在功率的基值，同時(shí)也是有功和無(wú)功功率的基值。阻抗基值也是電阻和電抗的基值。（4）計(jì)算單臺(tái)變壓器時(shí)，通常以變壓器的額定值作為基值。第六節(jié)變壓器的標(biāo)幺值標(biāo)么值的優(yōu)點(diǎn)（1）不論變壓器的容量大小，標(biāo)么值表示的各參數(shù)和典型的性能數(shù)據(jù)，通常都在一定的范圍，便于比較和分析；如（2）用標(biāo)么值表示，歸算到原邊和副邊的變壓器參數(shù)恒相等。換言之，用標(biāo)么值計(jì)算時(shí)不需要折算。（3）某些物理量的標(biāo)么值具有相同的數(shù)值，簡(jiǎn)化計(jì)算（4）可通過(guò)標(biāo)么值判斷運(yùn)行情況。第七節(jié)變壓器的運(yùn)行特性一、外特性與電壓調(diào)整率IUUNIN（超前）（落后）1.外特性變壓器的原、副邊繞組都具有漏阻抗，負(fù)載電流流過(guò)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。當(dāng)原繞組外施電壓和負(fù)載性質(zhì)不變時(shí)，副邊端電壓隨負(fù)載電流變化的規(guī)律。U2＝f（I2）I2U2UNIN用標(biāo)么值表示：2.電壓調(diào)整率電壓變化率是指一次側(cè)加50Hz額定電壓、二次空載電壓與帶負(fù)載后在某功率因數(shù)下的二次電壓之差，與二次額定電壓的比值，即電壓變化率是表征變壓器運(yùn)行性能的重要指標(biāo)之一,它大小反映了供電電壓的穩(wěn)定性。用相量圖可以推導(dǎo)出電壓變化率的表達(dá)式：用簡(jiǎn)化相量圖求ΔUoBACEFD可以用簡(jiǎn)化相量圖求ΔUoBACEFD用標(biāo)么值表示：當(dāng)I1＝I1N由參數(shù)表達(dá)的電壓變化率可以看出：（1）感性負(fù)載時(shí)，2>0，U為正；容性負(fù)載，2<0，U可正可負(fù)。實(shí)際運(yùn)行中一般是感性負(fù)載，端電壓下降5~8%。（2）如果不在額定負(fù)載時(shí)運(yùn)行，定義負(fù)載系數(shù)二、變壓器的效率與效率特性變壓器效率的大小與負(fù)載、功率因數(shù)及變壓器本身參數(shù)有關(guān)。效率是指變壓器的輸出功率與輸入功率的比值。變壓器的損耗變壓器的損耗主要是鐵損耗和銅損耗兩種。

鐵損耗包括基本鐵損耗和附加鐵損耗?；捐F損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(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗等。

鐵損耗與外加電壓大小有關(guān)，而與負(fù)載大小基本無(wú)關(guān)，故也稱為不變損耗。

銅損耗也分基本銅損耗和附加銅損耗?；俱~損耗是在電流在一、二次繞組直流電阻上的損耗；附加損耗包括因集膚效應(yīng)引起的損耗以及漏磁場(chǎng)在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗等。

銅損耗大小與負(fù)載電流平方成正比，故也稱為可變損耗。短路實(shí)驗(yàn)電流額定：在任意負(fù)載下：應(yīng)用間接法計(jì)算電力變壓器效率，又稱損耗分析法。其優(yōu)點(diǎn)在于無(wú)需給變壓器直接加負(fù)載，也無(wú)需運(yùn)用等效電路計(jì)算，只要進(jìn)行空載試驗(yàn)和短路試驗(yàn)，測(cè)出額定電壓時(shí)的空載損耗p0和額定電流時(shí)的短路損耗pkN就可以方便地計(jì)算出任意負(fù)載下的效率。不考慮變壓器副邊電壓的變化，即認(rèn)為U2=U2N不變：當(dāng)原繞組外施電壓和副繞組的負(fù)載功率因數(shù)不變時(shí)，變壓器效率隨負(fù)載電流變化的規(guī)律。＝f(I2)或η=f(β),稱為變壓器的效率特性。.

即當(dāng)銅損耗等于鐵損耗(可變損耗等于不變損耗)時(shí),變壓器效率最大：或?yàn)榱颂岣咦儔浩鞯倪\(yùn)行效益，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使變壓器的鐵損耗小些第八節(jié)、變壓器的并聯(lián)運(yùn)行一、并聯(lián)運(yùn)行的理想條件并聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)：

并聯(lián)運(yùn)行是指將幾臺(tái)變壓器的一、二次繞組分別接在一、二次側(cè)的公共母線上，共同向負(fù)載供電的運(yùn)行方式。并聯(lián)運(yùn)行的理想情況是：1、空載時(shí)各變壓器繞組之間無(wú)環(huán)流；2、負(fù)載后，各變壓器的負(fù)載系數(shù)相等；3、負(fù)載后，各變壓器的負(fù)載電流與總的負(fù)載電流同相位。1、提高供電的可靠性；2、提高供電的經(jīng)濟(jì)性。

為了達(dá)到上述理想運(yùn)行情況，并聯(lián)運(yùn)行的變壓器需滿足以下條件：1、各變壓器一、二次側(cè)的額定電壓分別相等，即變比相同；2、各變壓器的連接組別相同；3、各變壓器的短路阻抗（短路電壓）的標(biāo)么值相等，且短路阻抗角也相等。其中，