電動拖動基礎(chǔ)第四章

電動拖動基礎(chǔ)第四章第1頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)概述變壓器的結(jié)構(gòu)三.關(guān)于變壓器運行分析的說明四.變壓器中的磁通及繞組感應(yīng)電勢二.變壓器的額定數(shù)據(jù)第2頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月

第四章變壓器第一節(jié)概述

變壓器--利用電磁感應(yīng)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3頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月種類: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4頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)概述常見變壓器第5頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)概述常見變壓器第6頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(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(jī)供電第7頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)概述常見變壓器整流變壓器(專用)：給直流電力機(jī)車供電第8頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月儀用變壓器：用在測量設(shè)備中第一節(jié)概述常見變壓器第9頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)概述常見變壓器電子變壓器：用在電子線路中第10頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)概述常見變壓器控制變壓器第11頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)概述常見變壓器第12頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)概述常見變壓器第13頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)概述常見變壓器第14頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)概述常見變壓器第15頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)概述常見變壓器第16頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)概述常見變壓器第17頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)概述常見變壓器第18頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)概述常見變壓器新S9型低耗配電變壓器

第19頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)概述常見變壓器HZD電渣爐變壓器第20頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月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(fù)載相接的繞組叫副繞組或副邊或次級原邊以大寫字母標(biāo)記,副邊以小寫字母標(biāo)記,如:第一節(jié)概述第21頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)概述三相芯式變壓器(Y/Y0)第22頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)概述三相組式變壓器(Y/△)第23頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月變壓器的結(jié)構(gòu)鐵心和繞組是變壓器最主要的部分第一節(jié)概述第24頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月鐵心交疊：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(jié)構(gòu)第一節(jié)概述第25頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月二.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(biāo)準(zhǔn)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26頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月三.關(guān)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(jié)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(yīng)電勢eΦW參考方向(慣例)Φ與e符合右手螺旋關(guān)系2.Φ與e關(guān)系e=-W×dΦ/dtΦe<0Φe>0第一節(jié)概述第27頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(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(guān)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28頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(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29頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月一.忽略繞組電阻及漏磁通時的電壓與電勢關(guān)系U1為正弦交變量,主磁通也為正弦交變量

設(shè)主磁通瞬時表達(dá)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(yīng)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30頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月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(guān)系第31頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月二.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32頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月三.原繞組電阻和漏磁通的影響電壓電勢關(guān)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33頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月四.空載運行向量圖第二節(jié)變壓器的空載運行第34頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月五.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(guān),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(jié)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35頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月空載等值電路:五.空載運行的等值電路第二節(jié)變壓器的空載運行第36頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)變壓器的負(fù)載運行一.負(fù)載時的磁勢關(guān)系及原、副邊電流的關(guān)系二.負(fù)載時副邊電壓電流關(guān)系三.變壓器的基本方程五.功率關(guān)系四.折合算法、等值電路第37頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)變壓器的負(fù)載運行第38頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月一.負(fù)載時的磁勢關(guān)系及原、副邊電流的關(guān)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(fù)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(fù)載運行第39頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月∴負(fù)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(fù)載時,原副邊電流同時為額定值二.負(fù)載時副邊電壓電流關(guān)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(fù)載運行第40頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月三.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(fù)載運行第41頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月四.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(shè)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(fù)載運行第42頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月E2=4.44fW2ΦmE2′=4.44fW1ΦmE2′=E2W1/W2=kE2=E1Z2′=k2Z2ZL′=k2ZLr2′=k2r2x2′=k2x2U2′=kU2折合關(guān)系,只改變大小,不改變相位折合前后,功率關(guān)系不變第三節(jié)變壓器的負(fù)載運行第43頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月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(fù)載運行第44頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月T型等值電路:第三節(jié)變壓器的負(fù)載運行第45頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月簡化等值電路:第三節(jié)變壓器的負(fù)載運行第46頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月五.功率關(guān)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(fù)載運行第47頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)標(biāo)幺值標(biāo)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(fù)載系數(shù)第48頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)變壓器參數(shù)的測定一.空載實驗二.短路試驗第49頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)變壓器參數(shù)的測定空載實驗?zāi)康?測定k、Zm、xm、rm

實驗線路:第50頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月方法: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51頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月計算:

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52頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月二.短路試驗?zāi)康?

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53頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月方法:

副邊短路,調(diào)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54頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月計算:

∵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55頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月按規(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56頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月

第六節(jié)變壓器的運行特性一.變壓器負(fù)載時端電壓的變化二.變壓器的效率第57頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月

第六節(jié)變壓器的運行特性一.變壓器負(fù)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(fù)載的功率因數(shù),β是負(fù)載系數(shù)I1=I1N時的△U稱為額定電壓變化率適用于各種負(fù)載第58頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月外特性曲線:感性容性阻性

第六節(jié)變壓器的運行特性一.變壓器負(fù)載時端電壓的變化(原邊加U1N)第59頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月二.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60頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月第七節(jié)變壓器的聯(lián)結(jié)組別單相變壓器的聯(lián)結(jié)組別二.三相變壓器的聯(lián)結(jié)組別第61頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月第七節(jié)變壓器的聯(lián)結(jié)組別單相變壓器的聯(lián)結(jié)組別

1.繞組的同極性端(同名端)第62頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月2.

單相變壓器的聯(lián)結(jié)組別聯(lián)結(jié)組別以時鐘法表示:EA指向0(12)點,Ea指向幾點,標(biāo)號為幾(a)聯(lián)結(jié)組別的標(biāo)號為:I/I-0或I,I0(b)聯(lián)結(jié)組別的標(biāo)號為:I/I-6或I,I6第七節(jié)變壓器的聯(lián)結(jié)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63頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月二.三相變壓器的聯(lián)結(jié)組別1.標(biāo)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(jié)組別第64頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月2.Y/Y聯(lián)結(jié)組別例:EABCZECBYEBAXEAEabaEaxbEbycEcz聯(lián)結(jié)組標(biāo)號:Y/Y-0或Y,y0a.由聯(lián)結(jié)組判出標(biāo)號(EAB指向0(12)點,Eab指向幾點,標(biāo)號為幾)第七節(jié)變壓器的聯(lián)結(jié)組別第65頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月EABCZECBYEBAXEAEababc聯(lián)結(jié)組標(biāo)號:Y/Y-8或Y,y8第七節(jié)變壓器的聯(lián)結(jié)組別2.Y/Y聯(lián)結(jié)組別例:第66頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月例:EABCZECBYEBAXEAEababc聯(lián)結(jié)組標(biāo)號:Y/Y-10或Y,y10第七節(jié)變壓器的聯(lián)結(jié)組別2.Y/Y聯(lián)結(jié)組別第67頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月b.由標(biāo)號畫出聯(lián)結(jié)組例:Y/Y-2EABCZECBYEBAXEAEababc第七節(jié)變壓器的聯(lián)結(jié)組別第68頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月3.Y/△聯(lián)結(jié)組別a.由聯(lián)結(jié)組判出標(biāo)號例:

EABCZECBYEBAXEAaxbyczEab聯(lián)結(jié)組標(biāo)號:Y/△-11或Y,d11