電動拖動基礎第四章

電動拖動基礎第四章第一頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一第一節(jié)概述變壓器的結構三.關于變壓器運行分析的說明四.變壓器中的磁通及繞組感應電勢二.變壓器的額定數(shù)據(jù)第二頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一

第四章變壓器第一節(jié)概述

變壓器--利用電磁感應原理，從一個電路向另一個電路傳遞電能或傳輸信號的一種電器。第三頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一種類:按用途分:電力變壓器電爐變壓器整流變壓器電焊變壓器電壓互感器電流互感器脈沖變壓器隔離變壓器同步變壓器等按相數(shù)分:單相變壓器三相變壓器等按每相繞組數(shù)分:雙繞組變壓器三繞組變壓器多繞組變壓器自耦變壓器第一節(jié)概述第四頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一第一節(jié)概述常見變壓器第五頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一第一節(jié)概述常見變壓器第六頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一第一節(jié)概述常見變壓器電爐變壓器(專用)給電爐(如煉鋼爐)供電電焊變壓器(專用)給電焊機供電第七頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一第一節(jié)概述常見變壓器整流變壓器(專用)：給直流電力機車供電第八頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一儀用變壓器：用在測量設備中第一節(jié)概述常見變壓器第九頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一第一節(jié)概述常見變壓器電子變壓器：用在電子線路中第十頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一第一節(jié)概述常見變壓器控制變壓器第十一頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一第一節(jié)概述常見變壓器第十二頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一第一節(jié)概述常見變壓器第十三頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一第一節(jié)概述常見變壓器第十四頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一第一節(jié)概述常見變壓器第十五頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一第一節(jié)概述常見變壓器第十六頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一第一節(jié)概述常見變壓器第十七頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一第一節(jié)概述常見變壓器第十八頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一第一節(jié)概述常見變壓器新S9型低耗配電變壓器

第十九頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一第一節(jié)概述常見變壓器HZD電渣爐變壓器第二十頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一變壓器與電源相接的繞組叫原繞組或原邊或初級變壓器與負載相接的繞組叫副繞組或副邊或次級原邊以大寫字母標記,副邊以小寫字母標記,如:第一節(jié)概述第二十一頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一第一節(jié)概述三相芯式變壓器(Y/Y0)第二十二頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一第一節(jié)概述三相組式變壓器(Y/△)第二十三頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一變壓器的結構鐵心和繞組是變壓器最主要的部分第一節(jié)概述第二十四頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一鐵心交疊：相鄰層按不同方式交錯疊放，將接縫錯開。偶數(shù)層剛好壓著奇數(shù)層的接縫，從而減少了磁阻，便于磁通流通。變壓器的結構第一節(jié)概述第二十五頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一二.變壓器的額定數(shù)據(jù)額定容量SN:

視在功率(VA,kVA),雙繞組變壓器原副繞組容量相同額定電壓U1N/U2N:

指線電壓(V,kV)

U1N是電源加到原繞組上的額定電壓

U2N是原繞組加上額定電壓時的副邊開路電壓額定電流I1N/I2N:

指線電流(A)額定頻率fN:

工業(yè)標準用電頻率50HZ

單相雙繞組變壓器:SN=U1NI1N=U2NI2N

三相雙繞組變壓器:SN=√3U1NI1N=√3U2NI2N已知SNU1NU2N時,可求

I1NI2N第一節(jié)概述第二十六頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一三.關于變壓器運行分析的說明三相電力變壓器正常運行時基本為對稱運行對單相變壓器的分析結果,適用于三相變壓器只討論穩(wěn)態(tài)運行,不考慮過渡過程四.變壓器中的磁通及繞組感應電勢eΦW參考方向(慣例)Φ與e符合右手螺旋關系2.Φ與e關系e=-W×dΦ/dtΦe<0Φe>0第一節(jié)概述第二十七頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一第二節(jié)變壓器的空載運行一.忽略繞組電阻及漏磁通時的電壓與電勢關系二.勵磁電流三.原繞組電阻和漏磁通的影響四.空載運行向量圖五.空載運行的等值電路第二十八頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一第二節(jié)變壓器的空載運行Φs1為Φm的千分之幾空載時的各電磁量什么是空載運行？變壓器一次繞組加上交流電壓，二次繞組開路的運行情況。第二十九頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一一.忽略繞組電阻及漏磁通時的電壓與電勢關系U1為正弦交變量,主磁通也為正弦交變量

設主磁通瞬時表達式為:Φ=Φmsinωt則e1=-W1dΦ/dt=-ωW1Φmcosωt=ωW1Φmsin(ωt-90o)同理e2=ωW2Φmsin(ωt-90o)向量形式:E1=-jωW1Φm/√2=-j2πfW1Φm/√2

=-j4.44fW1Φm同理E2=-j4.44fW2Φm

有效值:E1=4.44fW1Φm

E2=4.44fW2Φm感應電勢大小正比于頻率、匝數(shù)、主磁通最大值相位落后于主磁通90o第二節(jié)變壓器的空載運行第三十頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一U1=-E1U20=E2變比:k=E1/E2=W1/W2=U1/U20

相電勢之比考慮繞組電阻及漏磁通時:k=W1/W2=E1/E2≈U1/U20≈U1/U2K>1,降壓變壓器K<1,升壓變壓器K=1,隔離變壓器第二節(jié)變壓器的空載運行一.忽略繞組電阻及漏磁通時的電壓與電勢關系第三十一頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一二.勵磁電流空載電流I0也稱勵磁電流

勵磁電流I0有兩個分量,無功分量I0r和有功分量I0aI0=

I0r+

I0a∵I0r>>

I0a∴I0≈

I0rI0與Φm接近同相位I0=(0.02----0.1)I1NIorΦm0第二節(jié)變壓器的空載運行第三十二頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一三.原繞組電阻和漏磁通的影響電壓電勢關系:U1=I0r1+jI0X1-E1=I0(r1+jX1)-E1=I0Z1-E1Z1=r1+jX1

原繞組漏阻抗實際上I0Z1<<E1所以

U1≈

-E1第二節(jié)變壓器的空載運行第三十三頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一四.空載運行向量圖第二節(jié)變壓器的空載運行第三十四頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一五.空載運行的等值電路勵磁電阻I02rm反映磁滯和渦流損耗勵磁電抗I02xm反映主磁通激磁功率勵磁阻抗xm與磁路飽和程度有關,飽和程度上升,xm下降根據(jù)向量圖,-E1可看成I0流過一個感性阻抗的結果-E1=I0(rm+jxm)=I0Zm電壓方程:U1=I0(r1+jX1)-E1

=I0(r1+jX1)+I0(rm+jxm)=I0Z1+I0Zm第二節(jié)變壓器的空載運行第三十五頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一空載等值電路:五.空載運行的等值電路第二節(jié)變壓器的空載運行第三十六頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一第三節(jié)變壓器的負載運行一.負載時的磁勢關系及原、副邊電流的關系二.負載時副邊電壓電流關系三.變壓器的基本方程五.功率關系四.折合算法、等值電路第三十七頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一第三節(jié)變壓器的負載運行第三十八頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一一.負載時的磁勢關系及原、副邊電流的關系作用在磁路上的磁勢：

F1=I1W1

，F(xiàn)2=I2W2合成磁勢：

F0=F1+F2F0大小取決于Φm大小，Φm大小取決于E1大小（E1=4.44fW1Φm）∵U1=-E1+I1Z1I1Z1<<E1∴U1≈-E1∴空載與負載時，E1≈U1

U1不變E1不變Φm不變F0不變（I0W1)第三節(jié)變壓器的負載運行第三十九頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一∴負載與空載時的磁勢近似一樣

F0=F1+F2I1W1+I2W2=

I0W1變形:

I1=I0+(-I2W2/W1)(∵I0<<I2)≈-I2W2/W1=-I2/k∴I1≈I2/k額定負載時,原副邊電流同時為額定值二.負載時副邊電壓電流關系U2=E2-I2r2+Es2=E2-I2r2-jI2x2=E2-I2Z2Z2=r2+jx2副邊漏阻抗U2=I2ZL第三節(jié)變壓器的負載運行第四十頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一三.變壓器的基本方程(一相)U1=-E1+I1Z1U2=E2-I2Z2

E1/E2=k

I1W1+I2W2=

I0W1-E1=I0ZmU2=I2ZL第三節(jié)變壓器的負載運行第四十一頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一四.折合算法、等值電路用匝數(shù)為W1的線圈代替匝數(shù)為W2的副邊線圈,可使E1與E2相同,得等位點,將原副邊聯(lián)系起來.折合副邊對原邊的影響是I2W2,只要保證I2W2不變,副邊對原邊的影響就不變.折算原則:折算前后磁勢不變折算后的值用I2′E2′r2′X2′Z2′U2′表示設用匝數(shù)為W1的線圈代替匝數(shù)為W2的副邊線圈,則

I1+I2′

=

I0I2′

W1=I2W2=F2I2′=I2W2/W1=I2/k

I1W1+I2W2=

I0W1

I1W1+I2′

W1=

I0W1第三節(jié)變壓器的負載運行第四十二頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一E2=4.44fW2ΦmE2′=4.44fW1ΦmE2′=E2W1/W2=kE2=E1Z2′=k2Z2ZL′=k2ZLr2′=k2r2x2′=k2x2U2′=kU2折合關系,只改變大小,不改變相位折合前后,功率關系不變第三節(jié)變壓器的負載運行第四十三頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一2.等值電路折算后的基本方程:U1=-E1+I1Z1U2′

=E2′

-I2′

Z2′

E1=E2′

I1+I2′

=

I0-E1=I0ZmU2′

=I2′

ZL′第三節(jié)變壓器的負載運行第四十四頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一T型等值電路:第三節(jié)變壓器的負載運行第四十五頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一簡化等值電路:第三節(jié)變壓器的負載運行第四十六頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一五.功率關系(一相)jXLRL′X′輸入功率:P1=I1U1cosΦ1原邊銅耗:pcu1=I12r1鐵耗:pFe=I12rm副邊銅耗:pcu2=I2′2r2′輸出功率:P2=I2′U2′CosΦ2=I2′2RL′P1=pcu1+

pFe+

pcu2+

P2

效率:η=P2/

P1第三節(jié)變壓器的負載運行第四十七頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一第四節(jié)標幺值標幺值=實際值/基值基值一般取額定值如:變壓器原邊電流為10A,I1N=20A

則I1=10/20=0.5半載再如I1=1滿載

U1=0.5所加電壓為半壓

I1=I2=β負載系數(shù)第四十八頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一第五節(jié)變壓器參數(shù)的測定一.空載實驗二.短路試驗第四十九頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一第五節(jié)變壓器參數(shù)的測定空載實驗目的:測定k、Zm、xm、rm

實驗線路:第五十頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一方法:原邊加U1N,測定I0、U1、p0、U20第五節(jié)變壓器參數(shù)的測定一.空載實驗第五十一頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一計算:

k=U1N/U20r0=p0/I02Z0=U1N/I0r0=r1+rm≈rm(rm>>r1)Z0=Z1+Zm≈Zm(Zm>>Z1)∴rm≈r0=p0/I02(空載損耗近似為鐵損耗)Zm≈Z0=U1N/I0xm=√Zm2-rm2第五節(jié)變壓器參數(shù)的測定一.空載實驗第五十二頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一二.短路試驗目的:

測定Zk、xk、rk(x1、r1、x2′

、r2′、

Z1

、

Z2′

)實驗線路:第五節(jié)變壓器參數(shù)的測定第五十三頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一方法:

副邊短路,調U1,使Ik=I1N,測定Ik、Uk、pk,記錄室溫θ第五節(jié)變壓器參數(shù)的測定二.短路試驗第五十四頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一計算:

∵Zm>>Z2′∴Zk=Uk/Ikrk=pk/Ik2

(短路損耗近似為銅損耗)

xk=√Zk2-rk2第五節(jié)變壓器參數(shù)的測定二.短路試驗第五十五頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一按規(guī)定,計算變壓器性能時,繞組電阻要折算到75℃時對銅線變壓器:

rk75℃=rk(234.5+75)/(234.5+θ)對鋁線變壓器:rk75℃=rk(228+75)/(228+θ)如需求分電阻電抗:Z1≈Z2′=Zk75℃/2r1≈r2′

=rk75℃/2x1≈x2′=xk/2Zk75℃=√xk2+rk75℃2第五節(jié)變壓器參數(shù)的測定二.短路試驗第五十六頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一

第六節(jié)變壓器的運行特性一.變壓器負載時端電壓的變化二.變壓器的效率第五十七頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一

第六節(jié)變壓器的運行特性一.變壓器負載時端電壓的變化(原邊加U1N)電壓變化率:

△U=(U2N-U2)

/U2N△U=I1(rkcosΦ2+

xksinΦ2)/U1N

=βI1N(rkcosΦ2+

xksinΦ2)/U1NcosΦ2

是負載的功率因數(shù),β是負載系數(shù)I1=I1N時的△U稱為額定電壓變化率適用于各種負載第五十八頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一外特性曲線:感性容性阻性

第六節(jié)變壓器的運行特性一.變壓器負載時端電壓的變化(原邊加U1N)第五十九頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一二.變壓器的效率η=1-(p0+β2pkN)/(βSNcosΦ2+

p0+β2pkN)即βm=√p0/

pkN時βm2pkN=p0時(可變損耗=不變損耗)η=ηMaxβmηMax

第六節(jié)變壓器的運行特性第六十頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一第七節(jié)變壓器的聯(lián)結組別單相變壓器的聯(lián)結組別二.三相變壓器的聯(lián)結組別第六十一頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一第七節(jié)變壓器的聯(lián)結組別單相變壓器的聯(lián)結組別

1.繞組的同極性端(同名端)第六十二頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一2.

單相變壓器的聯(lián)結組別聯(lián)結組別以時鐘法表示:EA指向0(12)點,Ea指向幾點,標號為幾(a)聯(lián)結組別的標號為:I/I-0或I,I0(b)聯(lián)結組別的標號為:I/I-6或I,I6第七節(jié)變壓器的聯(lián)結組別電勢參考方向電勢向量圖電勢參考方向電勢向量圖第六十三頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一二.三相變壓器的聯(lián)結組別1.標記、參考方向及接法Y/Y接法Y/△接法另外還有Y/YNYN/Y△/Y△/△等接法第七節(jié)變壓器的聯(lián)結組別第六十四頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一2.Y/Y聯(lián)結組別例:EABCZECBYEBAXEAEabaEaxbEbycEcz聯(lián)結組標號:Y/Y-0或Y,y0a.由聯(lián)結組判出標號(EAB指向0(12)點,Eab指向幾點,標號為幾)第七節(jié)變壓器的聯(lián)結組別第六十五頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一EABCZECBYEBAXEAEababc聯(lián)結組標號:Y/Y-8或Y,y8第七節(jié)變壓器的聯(lián)結組別2.Y/Y聯(lián)結組別例:第六十六頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一例:EABCZECBYEBAXEAEababc聯(lián)結組標號:Y/Y-10或Y,y10第七節(jié)變壓器的聯(lián)結組別2.Y/Y聯(lián)結組別第六十七頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一b.由標號畫出聯(lián)結組例:Y/Y-2EABCZECBYEBAXEAEababc第七節(jié)變壓器的聯(lián)結組別第六十八頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期一3.Y/△聯(lián)結組別a.由聯(lián)結組判出標號例:

EABCZECBYEBAXEAaxbyczEab聯(lián)結組標號:Y/△-11或Y,d11第七節(jié)變壓器