電機(jī)學(xué)完整全套教學(xué)課件1

《電機(jī)學(xué)》ElectricalMachinery

電氣工程系高等數(shù)學(xué)大學(xué)物理電路電機(jī)學(xué)基礎(chǔ)理論專業(yè)知識(shí)橋梁電機(jī)設(shè)計(jì)電氣傳動(dòng)電力系統(tǒng)高壓技術(shù)建筑電氣課程之間的關(guān)系緒論0.1電機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用0.2電機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史0.3我國(guó)電機(jī)工業(yè)發(fā)展概況0.4電機(jī)的分析方法緒論0.1電機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用電機(jī)：電機(jī)是一種機(jī)電能量轉(zhuǎn)換或信號(hào)轉(zhuǎn)換的電磁機(jī)械裝置。機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能---發(fā)電機(jī)電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能---電動(dòng)機(jī)同頻率交流電壓、電流變換----變壓器。

緒論0.1電機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用按照電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理分類：同步電動(dòng)機(jī)同步發(fā)電機(jī)異步電機(jī)同步電機(jī)交流電機(jī)直流電機(jī)電機(jī)直流電動(dòng)機(jī)直流發(fā)電機(jī)變壓器（靜止）旋轉(zhuǎn)電機(jī)異步電動(dòng)機(jī)異步發(fā)電機(jī)緒論0.1電機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用發(fā)電機(jī)：生產(chǎn)電能的主要設(shè)備；變壓器：變電站和輸、配電線路中對(duì)電壓進(jìn)行變換的主要設(shè)備；電動(dòng)機(jī)：機(jī)械、冶金、紡織等行業(yè)中各種生產(chǎn)機(jī)械的主要?jiǎng)恿υO(shè)備；控制電機(jī)：國(guó)防和民用的各種自動(dòng)控制系統(tǒng)中作為檢測(cè)、執(zhí)行、隨動(dòng)和解算元件（對(duì)精度和快速響應(yīng)要求較高）。緒論0.2電機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史直流電機(jī)的產(chǎn)生和形成時(shí)期：1821年，法拉第發(fā)現(xiàn)了載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)內(nèi)受力的現(xiàn)象；1831年，又發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律，兩年后，皮克西制成了一臺(tái)旋轉(zhuǎn)磁極式直流發(fā)電機(jī)，即是現(xiàn)代直流發(fā)電機(jī)的雛形；19世紀(jì)90年代，直流電機(jī)已經(jīng)具備了現(xiàn)代直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；由于直流電機(jī)存在遠(yuǎn)距離輸電制造高壓直流發(fā)電機(jī)困難、隨著單機(jī)容量的增加帶來的換向困難等缺點(diǎn)，19世紀(jì)80年代以后，交流電機(jī)逐漸被關(guān)注起來；交流電機(jī)的形成和發(fā)展時(shí)期：早在1832年，單相交流發(fā)電機(jī)就已出現(xiàn)，隨后得到了迅速發(fā)展，1889年，多利伏-多勃羅伏爾斯基設(shè)計(jì)和制出了三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)；19世紀(jì)結(jié)束時(shí)，各種交、直流電機(jī)的基本類型及其基本理論和設(shè)計(jì)方法大體都已經(jīng)建立起來。緒論0.2電機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史電機(jī)理論、設(shè)計(jì)和制造工藝逐步達(dá)到完善化的時(shí)期：20世紀(jì)是電機(jī)發(fā)展史中的一個(gè)新時(shí)期，這個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)是：由于工業(yè)的發(fā)展，對(duì)電機(jī)提出了各種新的和更高的要求，另外，由于自動(dòng)化技術(shù)的需要，出現(xiàn)了一系列控制電機(jī)。在這個(gè)時(shí)期內(nèi)，由于對(duì)電機(jī)內(nèi)部所發(fā)生的電磁、發(fā)熱和其他過程進(jìn)行了深入的研究，加上材料的改進(jìn)，使得交、直流電機(jī)的單機(jī)容量和材料利用得到很大提高，電機(jī)的性能也有顯著改進(jìn)。緒論0.3我國(guó)電機(jī)工業(yè)發(fā)展概況我國(guó)已經(jīng)建立起自己的電機(jī)工業(yè)體系，有了統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一的產(chǎn)品系列，建立了全國(guó)性的研究實(shí)驗(yàn)基地和研究、工程技術(shù)人員隊(duì)伍。在大型交、直流電機(jī)方面，已經(jīng)研制成功2×5000kW或更高的直流電動(dòng)機(jī)；1000MW或更高的汽輪發(fā)電機(jī)；840MVA或更高電力變壓器等；在中小型和微型電機(jī)方面，已開發(fā)和研制成一百多個(gè)系列、上千個(gè)品種、幾千個(gè)規(guī)格的各種電機(jī)；在特殊電機(jī)方面已經(jīng)制成了許多高校節(jié)能、維護(hù)簡(jiǎn)單的永磁電機(jī)；出現(xiàn)了和電力電子裝置、單片微型計(jì)算機(jī)想結(jié)合的“一體化電機(jī)”。緒論0.4電機(jī)的分析方法1.電機(jī)的分析步驟（1）電機(jī)內(nèi)部物理情況分析（建立電機(jī)物理模型）：首先清楚電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和主要部件的功能，再根據(jù)電機(jī)的磁路和電路，分析空載和負(fù)載時(shí)電機(jī)內(nèi)部的磁場(chǎng)、繞組中電動(dòng)勢(shì)和作用在轉(zhuǎn)子上的電磁轉(zhuǎn)矩，弄清電機(jī)的工作原理。（2）導(dǎo)出電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方程（建立電機(jī)數(shù)學(xué)模型）：運(yùn)動(dòng)方程是磁動(dòng)勢(shì)方程、電壓方程和轉(zhuǎn)矩方程的總稱。（3）求解運(yùn)動(dòng)方程（4）結(jié)果分析：通過對(duì)解答的分析，確定電機(jī)的各種運(yùn)行性能（特性）和主要運(yùn)行數(shù)據(jù)，如額定數(shù)據(jù)、過載能力、穩(wěn)定性、效率、電壓變化率等，以滿足解決日常工程問題的需要。緒論0.4電機(jī)的分析方法2.運(yùn)動(dòng)方程的導(dǎo)出方法在建立運(yùn)動(dòng)方程時(shí)，常常需要作出一些簡(jiǎn)化的假定，以忽略一些次要因素，并在保證精度的前提下，使數(shù)學(xué)模型得以適當(dāng)簡(jiǎn)化，運(yùn)動(dòng)方程得以順利建立。（1）主磁通-漏磁通法此法是把電機(jī)內(nèi)的磁通按其作用和分布，分成主磁通和漏磁通，然后用電磁感應(yīng)定律和基爾霍夫定律列出各個(gè)繞組的電壓方程，用電磁力定律和牛頓第二定律列出轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩方程。（2）動(dòng)態(tài)電路法（3）變分法緒論0.4電機(jī)的分析方法3.導(dǎo)出求解運(yùn)動(dòng)方程的常用理論和方法（1）疊加原理

（2）歸算法（3）等效電路（4）相量圖（5）雙反應(yīng)理論（6）對(duì)稱分量法（7）雙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)理論（8）坐標(biāo)變換緒論0.5本課程的任務(wù)本課程是電氣工程與自動(dòng)化專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)必修課程，是一門“強(qiáng)電”特點(diǎn)顯著、理論性與工程實(shí)踐性尤強(qiáng)的課程，在本專業(yè)課程體系。重點(diǎn)掌握：變壓器、直流電機(jī)、感應(yīng)電機(jī)、同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)；掌握它們的電磁關(guān)系、工作原理、運(yùn)行特性與實(shí)驗(yàn)方法。為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)以及從事電氣工程學(xué)科的工作打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。0.6課程學(xué)習(xí)方法建議感性認(rèn)識(shí)（實(shí)物模型圖片）分析方法（基本方程等效電路相量圖）基本原理（工作原理性能分析）知識(shí)拓展基本概念（電磁關(guān)系）基本結(jié)構(gòu)物理模型數(shù)學(xué)模型運(yùn)行特性具體應(yīng)用0.6課程學(xué)習(xí)方法建議及時(shí)復(fù)習(xí)物理、電路等課程相關(guān)知識(shí)（磁場(chǎng)、右手定則、左手定則、電磁感應(yīng)定律）理解名詞、術(shù)語、基本概念；注意問題的提出，分析的前提條件和結(jié)論；掌握分析步驟，注意不同電機(jī)的共性與個(gè)性；注意同學(xué)之間多討論、多交流學(xué)習(xí)。同學(xué)們?cè)僖姡?/p>

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電氣工程系第1章磁路1.1磁路的基本定律1.2常用的鐵磁材料及其特性1.3磁路的計(jì)算1.4電抗與磁導(dǎo)的關(guān)系1.1磁路的基本定律1磁路的概念磁路：磁通所通過的路徑。直流磁路，交流磁路勵(lì)磁電流變壓器磁場(chǎng)圖1-1兩種常見的磁路1.1磁路的基本定律1磁路的概念在電機(jī)和變壓器中，常把線圈套裝在鐵心上，當(dāng)線圈內(nèi)通入電流時(shí)，在線圈周圍的空間形成磁場(chǎng)。主磁通：絕大部分磁通在鐵心內(nèi)通過，這部分磁通為主磁通；漏磁通：圍繞載流線圈和部分鐵心周圍空間存在的少量分散的磁通。變壓器磁場(chǎng)1.1磁路的基本定律2磁路的基本定律分析和計(jì)算磁場(chǎng)時(shí)，常用到以下幾個(gè)定律：安培環(huán)路定律：沿著任何一條閉合回線l，磁場(chǎng)強(qiáng)度H的線積分值，恰好等于該閉合回線所包圍的總電流值∑i(代數(shù)和)。式中，若電流的正方向與閉合回線l的環(huán)行方向符合右手螺旋關(guān)系，i取正，否則取負(fù)號(hào)。圖1-2安培環(huán)路定律1.1磁路的基本定律2磁路的基本定律對(duì)某單一材料組成的一段磁路，中心線長(zhǎng)度l；截面A，磁導(dǎo)率μ,不計(jì)漏磁通，并認(rèn)為各截面上的磁通密度B為均勻,并且垂直于各截面，H

處處相等。ΦA(chǔ)1.1磁路的基本定律2磁路的基本定律磁路歐姆定律：作用在磁路上的磁動(dòng)勢(shì)等于磁路內(nèi)的磁通乘以磁阻。F=Ni為磁路的磁動(dòng)勢(shì)，單位為A，磁動(dòng)勢(shì)的方向與線圈電流方向之間符合右手螺旋關(guān)系；磁通量Φ的單位為Wb；Rm稱為磁阻。其模擬電路圖如圖1-3所示。Fa)無分支鐵心磁路圖1-3無分支鐵心磁路b)等效磁路圖小試牛刀1.1磁路的基本定律2磁路的基本定律基爾霍夫第一定律：穿出(或進(jìn)入)任一閉合面的總磁通量恒等于零(或者說，進(jìn)入任一閉合面的磁通量恒等于穿出該閉合面的磁通量)。對(duì)于閉合面A，令穿出閉合面的磁通為正，進(jìn)入閉合面的磁通為負(fù)，則：圖1-4磁路的基爾霍夫第一定律1.1磁路的基本定律2磁路的基本定律基爾霍夫第二定律：沿任何閉合磁路的總磁動(dòng)勢(shì)恒等于各段磁路磁壓降的代數(shù)和。如圖1-5磁路由鐵磁材料及空氣隙兩部分組成，而鐵磁材料的截面積又分為A1，A2，故整個(gè)磁路應(yīng)分為三段。根據(jù)安培環(huán)路定律及磁路歐姆定律，則：圖1-5磁路的基爾霍夫第二定律磁路和電路區(qū)別電路中有電流i時(shí)，就有功率損耗；而在直流磁路中，磁通量恒定，鐵心中沒有功率損耗。（交流磁路有損耗）電路中的電流是運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的，是實(shí)際存在的，而磁路中的磁通僅僅是描述磁現(xiàn)象的一種手段。電路中導(dǎo)體的電阻率在一定的溫度下是恒定的；而磁路中鐵心的導(dǎo)磁率隨著飽和程度而有所變化（空氣磁導(dǎo)率是常值,空氣磁路的磁阻是常值）。對(duì)于線性電路，計(jì)算時(shí)可以用疊加原理；而在磁路中，B和H

之間的關(guān)系為非線性，因此計(jì)算時(shí)不可以用疊加原理。1.2常用的鐵磁材料及其特性1鐵磁材料的磁化磁化：將鐵、鎳、鈷等鐵磁物質(zhì)放入磁場(chǎng)后，鐵磁物質(zhì)呈現(xiàn)很強(qiáng)的磁性，這種現(xiàn)象，稱為鐵磁物質(zhì)的磁化。磁疇：在鐵磁物質(zhì)內(nèi)部存在著許多很小的天然磁化區(qū)。圖1-6磁疇示意圖▲μFe=(2000～6000)μ0(鐵磁材料磁導(dǎo)率很大)1.2常用的鐵磁材料及其特性2磁化曲線和磁滯回線初始磁化曲線：將一塊尚未磁化的鐵磁材料進(jìn)行磁化，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度H由零逐漸增大時(shí)，磁通密度B也將隨之增大，曲線B=f(H)就稱為起始磁化曲線，如圖1-7所示。膝點(diǎn)▲設(shè)計(jì)電機(jī)和變壓器時(shí)，為使主磁路內(nèi)得到較大的磁通量而又不過分增大勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)，通常把鐵心內(nèi)的工作磁通密度選擇在膝點(diǎn)附近。圖1-7鐵磁材料的初始磁化曲線1.2常用的鐵磁材料及其特性2磁化曲線和磁滯回線磁滯回線：若將鐵磁材料進(jìn)行周期性磁化，B和H之間的變化關(guān)系。剩磁：H=0時(shí)，B值等于Br,稱為剩磁.矯頑力：要使B值減小到零，必須加上相應(yīng)的反向外磁場(chǎng)，此反向磁場(chǎng)強(qiáng)度稱為矯頑力，用Hc表示。圖1-8鐵磁材料的磁滯回線1.2常用的鐵磁材料及其特性2磁化曲線和磁滯回線基本磁化曲線：對(duì)同一鐵磁材料，選擇不同的磁場(chǎng)強(qiáng)度Hm進(jìn)行反復(fù)磁化，可得一系列大小不同的磁滯回線。將各磁滯回線的頂點(diǎn)聯(lián)接起來，所得的曲線稱為基本磁化曲線或平均磁化曲線。計(jì)算直流磁路時(shí)所用的磁化曲線都是基本磁化曲線。圖1-9基本磁化曲線1.2常用的鐵磁材料及其特性3鐵磁材料按照磁滯回線形狀的不同，鐵磁材料可以分為軟磁材料與硬磁材料兩大類。軟磁材料：磁滯回線窄、剩磁和矯頑力都很小的材料。常用軟磁材料:鑄鐵、鑄鋼和硅鋼片等；軟磁材料的磁導(dǎo)率較高,故用以制造電機(jī)和變壓器的鐵心。硬磁材料：磁滯回線寬、剩磁和矯頑力都很大的鐵磁材料稱為硬磁材料，又稱為永磁材料。圖1-11軟磁和硬磁材料的磁化曲線1.2常用的鐵磁材料及其特性4鐵心損耗鐵心損耗：包括磁滯損耗和渦流損耗。磁滯損耗：鐵磁材料置于交變磁場(chǎng)中時(shí)，磁疇相互間不停地摩擦而消耗能量、造成損耗，這種損耗稱為磁滯損耗；試驗(yàn)證明：磁滯損耗與磁通的交變頻率成正比，而與磁通密度幅值的ɑ次方成正比，即對(duì)常用的硅鋼片，當(dāng)Bm=1.0～1.6T時(shí)，ɑ=2。1.2常用的鐵磁材料及其特性4鐵心損耗渦流損耗：渦流損耗：渦流在鐵心中引起的損耗。為減小渦流損耗，電機(jī)和變壓器的鐵心都用含硅量較高的薄硅鋼片疊成。鐵心損耗：磁滯損耗+渦流損耗圖1-12硅鋼片中的渦流1.3磁路的計(jì)算1直流磁路的計(jì)算簡(jiǎn)單串聯(lián)磁路計(jì)算：簡(jiǎn)單串聯(lián)磁路不計(jì)漏磁通的影響，僅有一個(gè)磁回路的無分支磁路，如圖1-13所示。例1-2.在上例中，開一個(gè)長(zhǎng)度m的氣隙，問鐵心中產(chǎn)生1T的磁密時(shí)，所需的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)為多少？（已知鐵心截面積AFe，考慮到氣隙磁場(chǎng)的邊緣效應(yīng)，計(jì)算氣隙面積時(shí)的用有效面積。）1.4電抗與磁導(dǎo)的關(guān)系1電抗與磁導(dǎo)的關(guān)系當(dāng)磁路上裝有載流線圈時(shí)，載流線圈將產(chǎn)生磁動(dòng)勢(shì)F，此時(shí)磁路中將通過一定的磁通量Φ。則：角頻率越高、匝數(shù)越多、磁通所經(jīng)過的磁導(dǎo)越大，電抗就越大。1.4電抗與磁導(dǎo)的關(guān)系1電抗與磁導(dǎo)的關(guān)系在交流電機(jī)和變壓器中，磁通分為兩種：一種是通過鐵心并與一次和二次繞組（或定子和轉(zhuǎn)子繞組）相交鏈的主磁通；另一種是僅與一個(gè)繞組相交鏈、通過空氣而形成閉合磁路的漏磁通。所以電抗也分為激磁電抗Xm和漏磁電抗Xσ，其中：式中，Λm和Λ

σ分別為主磁路和漏磁路的磁導(dǎo)，通常Λm比Λσ大的多，故Xm

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X

σ2.磁阻串聯(lián)、并聯(lián)和π形連接時(shí)等效電抗總磁導(dǎo)：磁阻串聯(lián)時(shí)：總電抗：2.磁阻串聯(lián)、并聯(lián)和π形連接時(shí)等效電抗磁阻串聯(lián)時(shí)對(duì)應(yīng)的等效電抗為并聯(lián)磁阻串聯(lián)時(shí)，與總磁阻相對(duì)應(yīng)的總電抗應(yīng)是原來兩個(gè)電抗的并聯(lián)值，相應(yīng)的等效磁路和等效電路如圖所示：a)等效磁路b)等效電路2.磁阻串聯(lián)、并聯(lián)和π形連接時(shí)等效電抗總磁導(dǎo)：磁阻并聯(lián)時(shí)：總電抗：磁阻并聯(lián)時(shí)對(duì)應(yīng)的等效電抗為串聯(lián)a)等效磁路b)等效電路磁阻π形連接磁阻π形連接時(shí)對(duì)應(yīng)的等效電抗為T形連接若磁路由二個(gè)磁動(dòng)勢(shì)源和三個(gè)磁阻Rm1、Rm2、Rm3串聯(lián)構(gòu)成的π形連接的磁路；與其對(duì)應(yīng)的電抗分別為X1、X2、X3；磁導(dǎo)為Λm1、Λm2、

Λm3。Π形磁路和T形等效電路X3Rm3小試牛刀4電機(jī)的鐵心常采用什么材料制成？這些材料有什么特點(diǎn)？123磁滯損耗和渦流損耗是怎樣產(chǎn)生的？他們各與那些因素有關(guān)？直流磁路和交流磁路有什么區(qū)別？線圈的電抗與對(duì)應(yīng)磁路的磁阻有什么關(guān)系？同學(xué)們?cè)僖姡?/p>

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電氣工程系第2章變壓器2.1變壓器的工作原理和結(jié)構(gòu)2.2單相變壓器的空載運(yùn)行2.3變壓器的負(fù)載運(yùn)行2.4變壓器的等效電路2.5等效電路的參數(shù)測(cè)定2.6三相變壓器2.7標(biāo)幺值2.8變壓器的運(yùn)行性能2.9變壓器并聯(lián)運(yùn)行第2章變壓器2.10變壓器的不對(duì)稱運(yùn)行2.11三繞組變壓器2.12自耦變壓器2.13變壓器的瞬態(tài)分析2.14儀用互感器電力系統(tǒng)中變壓器發(fā)電機(jī)11kv升壓變壓器110kv三繞組變壓器230kv去系統(tǒng)另一部分降壓變壓器11kv配電變壓器其他負(fù)載D變壓器到底有什么用？生活中需要各種電壓機(jī)床上的照明燈：36V手機(jī)充電器：4.2V4.4V5.3V筆記本電腦：19V掃描儀：12V日常照明電路電壓是220V，需要什么去解決各種不同的電壓需求呢？電力變壓器變壓器外觀圖2.1變壓器的工作原理和結(jié)構(gòu)

形形色色的變壓器配電變壓器變電站的大型變壓器各種小型變壓器換流變壓器電爐變壓器散熱器儲(chǔ)油柜高壓套管油箱低壓套管電流互感器氣體繼電器風(fēng)扇1變壓器的基本結(jié)構(gòu)鐵芯:由鐵芯柱和鐵軛兩部分組成。繞組：變壓器的電路部分，用紙包絕緣扁線或圓線（銅或鋁）繞制而成。鐵心三相心式變壓器器身模型硅鋼片疊鐵心1變壓器的基本結(jié)構(gòu)1變壓器的基本結(jié)構(gòu)-鐵心鐵芯由心柱和鐵軛兩部分組成。心柱用來套裝繞組，鐵軛將心柱連接起來，使之形成閉合磁路。為減少鐵心損耗，鐵心用厚0.30-0.35mm的硅鋼片疊成，片上涂以絕緣漆，以避免片間短路。按照鐵心的結(jié)構(gòu)，變壓器可分為心式和殼式兩種。1變壓器的基本結(jié)構(gòu)-鐵心心式變壓器：

鐵芯心柱被繞組所包圍，心式結(jié)構(gòu)的繞組和絕緣裝配比較容易，所以電力變壓器常常采用這種結(jié)構(gòu)。殼式變壓器:

鐵心包圍繞組的頂面、底面和側(cè)面，殼式變壓器的機(jī)械強(qiáng)度較好，常用于低電壓、大電流的變壓器或小容量電訊變壓器鐵心夾件疊鐵心局部放大1變壓器的基本結(jié)構(gòu)-鐵心鐵芯:由鐵芯柱和鐵軛兩部分組成。繞組：變壓器的電路部分，用紙包絕緣扁線或圓線（銅或鋁）繞制而成。三相心式變壓器器身模型高壓繞組低壓繞組一次繞組二次繞組單相變壓器～電源負(fù)載1變壓器的基本結(jié)構(gòu)-繞組1變壓器的基本結(jié)構(gòu)-繞組繞組：變壓器的電路部分，用紙包或紗包的絕緣扁線或圓線（銅或鋁）繞成。一次繞組：輸入電能的繞組。二次繞組：輸出電能的繞組。按照繞組的電壓等級(jí)分為高壓繞組和低壓繞組：高壓繞組的匝數(shù)多,導(dǎo)線細(xì)；低壓繞組的匝數(shù)少，導(dǎo)線粗。從高、低壓繞組的相對(duì)位置來看,變壓器的繞組可分為同心式和交疊式。如果FLASH無畫面，則右擊鼠標(biāo)選擇播放如果FLASH無畫面，則右擊鼠標(biāo)選擇播放1變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器高、底壓套管及儲(chǔ)油柜模型變壓器鐵芯和繞組模型變壓制作器把兩個(gè)沒有導(dǎo)線相連的線圈套在同一個(gè)閉合鐵芯上，一個(gè)線圈連到交流電源的兩端，另一個(gè)線圈連到小燈泡上。小燈泡可能發(fā)光嗎？交流電源~思考：小燈泡會(huì)亮嗎？2變壓器的工作原理變壓器是按照“動(dòng)電生磁，動(dòng)磁生電”的電磁感應(yīng)原理工作的。變壓器通過閉合鐵芯，利用互感現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)：

變壓器示意圖電能磁場(chǎng)能電能2變壓器的工作原理只要變壓器滿足：(1)磁通有變化量；(2)一、二次繞組的匝數(shù)不同，就能達(dá)到變電壓的目的。變壓器磁場(chǎng)示意圖根據(jù)互感原理推導(dǎo)變壓器如何變電壓、變電流。+-+-+-+-3變壓器額定值額定容量：

在銘牌規(guī)定的額定狀態(tài)下變壓器輸出視在功率的保證值。三相變壓器指三相容量之和。變壓器實(shí)際輸出功率取決于負(fù)載的大小和性質(zhì)，不是定值，即：額定電壓：三相變壓器指線電壓，單位用V或kV。額定電流(IN)：指變壓器在額定容量下，允許長(zhǎng)期通過的電流，三相變壓器指的是線電流值。單位用A。3變壓器額定值額定值還有頻率、效率、溫升、聯(lián)結(jié)組、冷卻方式等?？蛰d運(yùn)行：原邊加電源電壓，副邊開路的運(yùn)行狀況。正方向的規(guī)定：1.在一次側(cè)，采用電動(dòng)機(jī)慣例，電流的正方向與電壓的正方向一致；在二次側(cè)采用發(fā)電機(jī)慣例，即電流的正方向與電動(dòng)勢(shì)的正方向一致；2.電流的正方向與它產(chǎn)生的磁通的正方向符合右手螺旋關(guān)系；3.磁通的正方向與它感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)的正方向符合右手螺旋關(guān)系。

2.2變壓器的空載運(yùn)行1空載運(yùn)行時(shí)的物理情況設(shè)有效值相量當(dāng)主磁通按正弦規(guī)律變化時(shí)，所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也按正弦規(guī)律變化，時(shí)間相位上滯后主磁通90°。主磁通感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)—主感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)2主磁通與激磁電流漏磁通感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)—漏感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)漏電動(dòng)勢(shì)也可以用漏抗壓降來表示，即根據(jù)主電動(dòng)勢(shì)的分析方法，同樣有由于漏磁通主要經(jīng)過非鐵磁路徑,磁路不飽和,故磁阻很大且為常數(shù),所以漏電抗很小且為常數(shù),它不隨電源電壓負(fù)載情況而變。2主磁通與激磁電流結(jié)論：匝數(shù)、頻率一定時(shí)，變壓器主磁通的大小和波形取決于變壓器電源電壓的大小和波形。由于變壓器一次繞組的漏阻抗壓降很小，其值不超過電源電壓的0.2%，若將該漏阻抗忽略，則有：2主磁通與激磁電流空載電流大小性質(zhì)：由于空載電流的無功分量遠(yuǎn)大于有功分量，所以空載電流主要是感性無功性質(zhì)——也稱勵(lì)磁電流；大?。号c電源電壓和頻率、線圈匝數(shù)、磁路材質(zhì)及幾何尺寸有關(guān)，用空載電流百分?jǐn)?shù)I0%來表示（1%~10%）：空載電流包含兩個(gè)分量，一個(gè)是勵(lì)磁分量，作用是建立磁場(chǎng)，另一個(gè)是鐵損耗分量，主要作用是供鐵損耗。2主磁通與激磁電流空載電流波形當(dāng)空載電流按正弦規(guī)律變化時(shí)，主磁通呈尖頂波形。

當(dāng)磁通按正弦規(guī)律變化時(shí)，空載電流呈尖頂波形。2主磁通與激磁電流2主磁通與激磁電流變壓器空載時(shí)，一次側(cè)從電源吸收少量的有功功率P0，供給鐵心損耗和繞組銅耗，由于空載電流I0和繞組電阻R1均很小，所以空載損耗近似為鐵心損耗。即：實(shí)驗(yàn)證明，對(duì)于已制成變壓器，鐵損耗與磁通密度幅值的平方成正比，與電流頻率的1.3次方成正比，即空載運(yùn)行電壓方程3激磁阻抗和激磁方程空載運(yùn)行等效電路磁滯、渦流效應(yīng)等效電阻建立空載磁通3激磁阻抗和激磁方程若忽略漏阻抗壓降，則一次主電勢(shì)的大小由外加電源電壓決定。主磁通大小由電源電壓、電源頻率和一次線圈匝數(shù)決定?？蛰d電流大小與主磁通、線圈匝數(shù)及磁路的磁阻有關(guān)，鐵心所用材料的導(dǎo)磁性能越好，空載電流越小。電抗是交變磁通所感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)與產(chǎn)生該磁通的電流的比值，線性磁路中，電抗為常數(shù)，非線性磁路中，電抗的大小隨磁路的飽和而減小。變壓器空載運(yùn)行小結(jié)(A)500√一臺(tái)理想單相變壓器一次側(cè)額定電流為100A，二次側(cè)額定電流為50A，一次繞組匝數(shù)為500匝，則二次繞組匝數(shù)為

匝。×(B)250×(C)100×(D)1000(A)ec1＞ec2

×一臺(tái)雙繞組單相變壓器，其主磁通在一、二次側(cè)線圈中產(chǎn)生的每匝電動(dòng)勢(shì)分別為ec1和ec2，則二者的大小關(guān)系是

?！?B)ec1＜ec2

×(C)ec1﹦ec2

√(D)無法確定思考1：變壓器能變頻率嗎？思考2：變壓器能傳遞直流電嗎？請(qǐng)討論：變壓器接220V直流電的后果。課堂練習(xí)Y,y接法，求：（1）變壓器一次、二次側(cè)的額定電流，額定電壓；（2）求變壓器的變比K，并說明該變壓器為升壓變壓器還是降壓變壓器。

理論講解時(shí)同一相繞組繞制在不同鐵芯柱上，而實(shí)際的變壓器同一相繞組為什么采用同心式結(jié)構(gòu)？考思下課繞組繞組負(fù)載運(yùn)行：變壓器一次側(cè)接在額定頻率、額定電壓的交流電源上，二次接上負(fù)載的運(yùn)行狀態(tài)，稱為負(fù)載運(yùn)行。負(fù)載運(yùn)行電磁關(guān)系2.3變壓器的負(fù)載運(yùn)行和基本方程變壓器內(nèi)部的磁場(chǎng)主磁場(chǎng)漏磁場(chǎng)如果FLASH無畫面，則右擊鼠標(biāo)選擇播放1負(fù)載運(yùn)行時(shí)磁動(dòng)勢(shì)方程漏磁通一次繞組的漏磁通：僅與一次繞組交鏈。二次繞組的漏磁通：僅與二次繞組交鏈。2漏磁通和漏磁電抗漏磁電感2漏磁通和漏磁電抗電感小結(jié)變壓器負(fù)載運(yùn)行各物理量之間的關(guān)系變壓器負(fù)載運(yùn)行N1i1φ1σφ2σN2i2N1imφ一次繞組二次繞組磁動(dòng)勢(shì)磁通量感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)負(fù)載運(yùn)行時(shí)，根據(jù)基爾霍夫電壓定律可寫出一、二次側(cè)電動(dòng)勢(shì)平衡方程：若各電壓、電流均隨時(shí)間正弦變化，則相應(yīng)的復(fù)數(shù)形式:3電壓方程如何讓變壓器一次、二次側(cè)有電的直接聯(lián)系？數(shù)學(xué)模型繞組歸算法為什么要進(jìn)行繞組歸算？將物理模型簡(jiǎn)化為數(shù)學(xué)模型；將復(fù)雜的電磁耦合問題簡(jiǎn)化為單純的電路問題；化難為易，便于分析與求解。如何讓變壓器一次、二次側(cè)有電的直接聯(lián)系？2.4變壓器的等效電路繞組折算法把二次側(cè)繞組參數(shù)歸算到一次側(cè)，或者相反。目的：將變比為k的變壓器等效成變比為1的變壓器，從而可以把一次、二次兩個(gè)分離的電路畫在一起。折算前后二次繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)、有功損耗、無功損耗、視在功率以及變壓器的主磁通等均保持不變。變壓器示意圖定義：將變壓器的二次（或一次）繞組用另一個(gè)繞組(N2=N1)來等效，同時(shí)對(duì)該繞組的電磁量作相應(yīng)的變換，以保持兩側(cè)的電磁關(guān)系不變,用一個(gè)等效的電路代替實(shí)際的變壓器。歸算原則：1）保持二次側(cè)磁動(dòng)勢(shì)不變；2）保持二次側(cè)各功率或損耗不變。

歸算原則具體描述：不改變變壓器的物理本質(zhì)；不改變能量傳遞關(guān)系與大??；不改變電動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系、磁動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系、能量平衡關(guān)系方法：將二次側(cè)歸算到一次側(cè)，即在二次側(cè)，用一個(gè)匝數(shù)為N1的等效繞組，來代替匝數(shù)為N2的實(shí)際繞組。（繞組歸算方法是一種數(shù)學(xué)分析方法）1繞組歸算電流歸算：

歸算前、后二次繞組的磁動(dòng)勢(shì)保持不變。電壓歸算：歸算前、后二次繞組的磁動(dòng)勢(shì)保持不變，則鐵心中的主磁通保持不變。阻抗歸算：歸算前、后二次繞組的傳輸功率、損耗保持不變。

推導(dǎo)過程如下頁：1繞組歸算-數(shù)學(xué)分析方法1繞組歸算-數(shù)學(xué)分析方法方程兩端乘以k繞組歸算后，變壓器基本方程為：繞組歸算后基本方程1繞組歸算-數(shù)學(xué)分析方法二次繞組歸算前后負(fù)載復(fù)功率不變電磁復(fù)功率不變電阻損耗不變無功損耗不變歸算：在功率與磁動(dòng)勢(shì)保持不變的情況下，對(duì)二次繞組電壓、電流、阻抗進(jìn)行的一種線性變換。也可以把一次繞組歸算為二次繞組。繞組歸算小結(jié)歸算值實(shí)際值根據(jù)繞組歸算后的基本方程畫出的部分電路圖+-2T形等效電路2T形等效電路根據(jù)繞組歸算后，得出變壓器的T形等效電路如下：R1+R’2R1X1σI1·Im·R’2X’2σI’2·Z’LU1·U’2··E1=E’2·RmXmI1·Im·Z’LU1·-U’2··E1=E’2·RmXm-I’2·X1σ+X’2σT型Γ型近似3近似和簡(jiǎn)化等效電路Γ型簡(jiǎn)化RkXkZ’LU1·-U’2·I1=-I’2··一型Zk=Rk+jXkRk=R1+R’2Xk=X1σ+X’2σR1+R’2I1·Im·Z’LU1·-U’2··E1=E’2·RmXm-I’2·X1σ+X’2σ3近似和簡(jiǎn)化等效電路變壓器簡(jiǎn)化等效電路稱為等效漏阻抗,可由短路實(shí)驗(yàn)測(cè)出,故亦稱短路阻抗。變壓器簡(jiǎn)化等效電路變壓器簡(jiǎn)化等效電路對(duì)應(yīng)的相量圖例題分析

一臺(tái)單相變壓器,已知參數(shù)U1=20210V,R1=2.19Ω,X1σ=15.4Ω,R2=0.15Ω,X2σ=0.964Ω,Rm=1250Ω,Xm=12600Ω.N1/N2=876/260,當(dāng)二次接負(fù)載阻抗26.67+j20Ω時(shí)①畫出歸算到高壓側(cè)的T型等效電路,②用T型\近似\簡(jiǎn)化等效電路求I1并比較結(jié)果.例題分析電流計(jì)算例題分析MatLab程序計(jì)算例題分析計(jì)算結(jié)果有效值A(chǔ)相位角°T型電路近似電路簡(jiǎn)化電路復(fù)數(shù)值A(chǔ)例題分析1、空載實(shí)驗(yàn)通過測(cè)量空載電流和一、二次電壓及空載功率來計(jì)算變比、空載電流百分?jǐn)?shù)、鐵損和勵(lì)磁阻抗。實(shí)驗(yàn)步驟：低壓側(cè)加額定電壓，高壓側(cè)開路；測(cè)量此時(shí)的輸入功率P0、電壓U1N

、U20和電流I0；2.5等效電路的參數(shù)測(cè)定空載實(shí)驗(yàn)—接線圖WAVV~低壓側(cè)高壓側(cè)測(cè)量：U1N、U20、I0、P0計(jì)算：1空載實(shí)驗(yàn)空載實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)空載電流和空載功率必須是額定電壓時(shí)的值，并以此求取激磁參數(shù)；空載實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)：電壓高、電流小；鐵耗大、銅耗小，測(cè)得的功率近似為鐵耗；對(duì)三相變壓器，各公式中的電壓、電流和功率均為相值空載實(shí)驗(yàn)通常是在低壓側(cè)加壓，若要得到高壓側(cè)參數(shù)，須折算。通過測(cè)量短路電流、短路電壓及短路功率來計(jì)算變壓器的短路電壓百分?jǐn)?shù)、銅損和短路阻抗。實(shí)驗(yàn)步驟：高壓側(cè)加電壓，低壓側(cè)短路；當(dāng)電流達(dá)到額定值時(shí)，測(cè)量此時(shí)的輸人功率Pk、電壓Uk和電流Ik

；2短路實(shí)驗(yàn)2短路實(shí)驗(yàn)短路實(shí)驗(yàn)—接線圖高壓側(cè)低壓側(cè)WAV近似處理：U1.-U’2.I1=-I’2..RkXk測(cè)量：U1k、I1k、Pk計(jì)算：2短路實(shí)驗(yàn)緩慢增加短路電壓，使短路電流不超過一次測(cè)的額定電流；短路實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)：電壓低、電流大；鐵耗小、銅耗大；短路電阻需要進(jìn)行溫度折算；對(duì)三相變壓器，各公式中的電壓、電流和功率均為相值。短路實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)定義：短路實(shí)驗(yàn)時(shí)，使短路電流達(dá)到額定電流時(shí)，一次測(cè)加的電壓。記為：UkN=I1NZk(75°)阻抗電壓通常以百分值表示，即：116阻抗電壓（短路電壓）說明空載實(shí)驗(yàn)：在低壓側(cè)加電額定電壓11kV,并測(cè)量空載電流45.5A，短路實(shí)驗(yàn)：在高壓側(cè)加電,短路電流為額定時(shí),測(cè)量短路電壓為9.24kV,一次繞組的額定電壓為127kV二次繞組的額定電流為利用空載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算激磁阻抗：電壓比

空載利用短路實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求等效漏磁阻抗參數(shù)：電阻及阻抗換算到75℃(略)短路Rk=6.45ΩXk=58.5ΩZk=58.9ΩRm=3028ΩXm=32110ΩZm=32257Ω開路短路例題小結(jié)1、三相變壓器的磁路系統(tǒng)三相變壓器組:三相磁路彼此獨(dú)立；三相磁通、電流對(duì)稱；便于運(yùn)輸；占地面積大。如果把三臺(tái)單相變壓器的鐵心拼成星形磁路，由于三相主磁通對(duì)稱，中間鐵心柱內(nèi)合成磁通量則為0，如下圖a所示即：2.6三相變壓器1三相變壓器的磁路系統(tǒng)如果把三臺(tái)單相變壓器的鐵心拼成如圖所示的星形磁路，中間心柱中將無磁通通過，把它省略如圖所示，進(jìn)一步把三個(gè)心柱安排在同一平面內(nèi)--三相心式變壓器。省材料、效率高、占地少、成本低、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單；三相磁路彼此關(guān)聯(lián)；三相磁路長(zhǎng)度不等；三相空載電流略不相同。變壓器繞組首末端標(biāo)志繞組名稱單相變壓器三相變壓器中性點(diǎn)首端末端首端末端高壓繞組AXA、B、CX、Y、ZN低壓繞組axa、b、cx、y、zn中壓繞組AmXmAm、Bm、CmXm、Ym、ZmNm2三相變壓器繞組的聯(lián)結(jié)和組號(hào)繞組聯(lián)結(jié)方式：星形聯(lián)結(jié)2三相變壓器繞組的聯(lián)結(jié)和組號(hào)ABCXYZABCXYZ高壓ABCXYZNabcxyz低壓Y接YN接y接yn接abcxxzabcxyzn繞組聯(lián)結(jié)方式：三角形聯(lián)結(jié)2三相變壓器繞組的聯(lián)結(jié)和組號(hào)abczxy低壓ABCZXY高壓D接d接ABCXYZabcxyzabcxyz三相電壓ABCXYZABCXYZABCXYZUAB·UAB·UAB·UA·UB·UC·UA·UB·UC·UA·UB·UC·同名端：繞在同一個(gè)鐵心柱上、交鏈同一個(gè)磁通的高壓繞組與低壓繞組，在任意瞬間極性相同的端點(diǎn)。高、低壓繞組首端的極性相同時(shí)，則高、低壓繞組電壓的相位相同。高、低壓繞組首端的極性相反時(shí)，則高、低壓繞組電壓的相位相反。(如c,d)2三相變壓器繞組的聯(lián)結(jié)和組號(hào)結(jié)論：同名端的位置取決于繞組的繞制方向，與首末端的標(biāo)注無關(guān)。單相變壓器聯(lián)結(jié)組：反映單相變壓器高、低壓繞組電壓（或電動(dòng)勢(shì)）之間的相位關(guān)系，它由繞組的首末端和同名端共同決定；三相變壓器聯(lián)結(jié)組：反映三相變壓器高、低壓繞組線電壓（或線電動(dòng)勢(shì)）之間的相位關(guān)系。（變壓器并聯(lián)運(yùn)行需要）連接組別定義：聯(lián)結(jié)組別=高壓聯(lián)結(jié)方式+低壓聯(lián)結(jié)方式+聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)時(shí)鐘表示法：把高壓繞組電壓相量作為長(zhǎng)針始終指向12點(diǎn)，將低壓繞組電壓相量作為短針，則短針指向的數(shù)字就是聯(lián)接組號(hào)。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定有下列五種標(biāo)準(zhǔn)連接組別的變壓器，即：Y,yn0；Y,d11；YN,d11；YN,y0；Y,y0。2變壓器的連接組別abcxyzUab·UAB·UA·AaUa·ABCXYZBUB·CUC·UAB·UA·UB·UC·Yy0Ua·Uc·Ub·Uab·Ub·bUc·cUBC·UCA·三相變壓器的聯(lián)結(jié)組舉例ABCXYZabcxyzUCA·UAB·UA·AaUa·Uab·Ua·Uc·Ub·bBUB·CUC·Ub·cUc·UAB·UA·UB·UC·30°Yd11UBC·Uab·三相變壓器的聯(lián)結(jié)組舉例ABCXYZabcxyzUc·cUb·bUab·UAB·UCA·UA·ABUB·CUC·UAB·UA·UB·UC·UBC·Yy6Ua·Uc·Ub·aUa·Uab·180°三相變壓器的聯(lián)結(jié)組舉例abcxyzABCXYZUCA·UAB·UA·AaUa·Uab·Ua·Uc·Ub·bBUB·CUC·Ub·cUc·UAB·UA·UB·UC·Yd5UBC·Uab·150°三相變壓器的聯(lián)結(jié)組舉例3繞組接法和磁路結(jié)構(gòu)對(duì)二次電壓波形的影響要點(diǎn)三相變壓器二次繞組的電動(dòng)勢(shì)波形可能會(huì)發(fā)生畸變（非正弦波），對(duì)變壓器運(yùn)行產(chǎn)生不利影響；二次繞組的電動(dòng)勢(shì)波形不僅與繞組接法有關(guān)，還與磁路結(jié)構(gòu)有關(guān)；電動(dòng)勢(shì)波形畸變的根本原因是磁路飽和與諧波的影響。imimωtoim3im1正弦波U1正弦波Φ鐵心飽和尖頂波im正弦波im1正弦波im3三次諧波激磁電流IA1·IB1·IC1·ABCZXYIA3·IB3·IC3·ABCXYZI3·不能流通I3·三次諧波電流的特點(diǎn)imωtOπ/2πimφOOωtφπ/2πφ1φφ3φ=φ1+φ3三次諧波φ3的出現(xiàn)，是電動(dòng)勢(shì)波形發(fā)生畸變的根源。平頂波飽和曲線正弦波正弦波激磁電流使主磁通畸變?yōu)槠巾敳∣ωtφπ/2πeOωtππ/2-π/21.5πφ3e3φ1φe1eφY接，I3不能流通平頂波Φ鐵心飽和正弦波Φ3正弦波Φ1正弦波e3正弦波e1尖頂波e平頂波磁通使電動(dòng)勢(shì)畸變?yōu)榧忭敳ㄐ氖阶儔浩鹘M式變壓器ΦB3大ΦA(chǔ)3大ΦC3小ΦA(chǔ)3小ΦC3大ΦB3小Em3=(40%-50%)Em1電動(dòng)勢(shì)波形畸變大危害繞組絕緣Yy聯(lián)結(jié)不能使用箱壁Em3很小電動(dòng)勢(shì)接近正弦波在油箱壁引起渦流損耗Yy聯(lián)結(jié)可用于中小變壓器Yy聯(lián)結(jié)組的三相變壓器

Φ3的大小及其對(duì)電動(dòng)勢(shì)的影響Yd聯(lián)結(jié)組的三相變壓器

Φ3的大小及其對(duì)電動(dòng)勢(shì)的影響abczxyIa3·Ib3·Ic3·ABCXYZIB1·IA1·IC1·i11(正弦波)i13(正弦波)i1(尖頂波)Φ(正弦波)e(正弦波)飽和i11(正弦波)i23(正弦波)Φ(近似正弦波)共同激磁e(近似正弦波)為了使相電動(dòng)勢(shì)波形接近正弦波，一次或二次側(cè)中最好有一側(cè)為三角形聯(lián)結(jié)，以便提供i3的通路。定義

標(biāo)么值,就是指某一物理量的實(shí)際值與選定的同一單位的基準(zhǔn)值的比值,即基準(zhǔn)值的確定通常以額定值為基準(zhǔn)值。各側(cè)的物理量以各自側(cè)的額定值為基準(zhǔn)；線值以額定線值為基準(zhǔn)值，相值以額定相值為基準(zhǔn)值；單相值以額定單相值為基準(zhǔn)值，三相值以額定三相值為基準(zhǔn)值。標(biāo)幺值=實(shí)際值基準(zhǔn)值2.7標(biāo)幺值基值一次測(cè)二次側(cè)電壓U1b＝U1NU2b＝U2N電流I1b＝I1NI2b＝I2N電壓電流基值的選取物理量不同基值不同；一、二次側(cè)基值不同；實(shí)際值、歸算值基值不同。阻抗的基值功率的基值標(biāo)幺值的優(yōu)點(diǎn)1

▲便于分析與比較各物理量額定值的標(biāo)么值為1與變壓器容量大小無關(guān)標(biāo)幺值的優(yōu)點(diǎn)2

▲簡(jiǎn)化計(jì)算標(biāo)幺值的優(yōu)點(diǎn)3

▲無需歸算同一物理量，歸算前后標(biāo)幺值相等。標(biāo)幺值的優(yōu)點(diǎn)4

▲三相系統(tǒng)的線、相標(biāo)幺值相等標(biāo)幺值的優(yōu)點(diǎn)5

▲運(yùn)行狀態(tài)一目了然I*2＝0：空載運(yùn)行(NoLoad)I*2＝1：滿載運(yùn)行(FullLoad)I*2＝0.5：半載運(yùn)行(HalfLoad)I*2＝0.7：輕載運(yùn)行(UnderLoad)I*2＝1.2：過載運(yùn)行(OverLoad)沒有量綱，物理概念模糊；物理意義完全不同的量，標(biāo)幺值可能相等。標(biāo)幺值的缺點(diǎn)2.8變壓器運(yùn)行特性外特性：U2＝f(I2)效率特性：η＝f(I2)變壓器的外特性當(dāng)電源電壓和負(fù)載功率因數(shù)為一定時(shí)，二次側(cè)端電壓隨負(fù)載電流變化的規(guī)律，稱變壓器的外特性。是變壓器對(duì)外的伏安特性。外特性是一條反映負(fù)載變化時(shí)，變壓器二次側(cè)的供電電壓能否保持恒定的特性。負(fù)載時(shí)二次側(cè)電壓變化的大小，可以用電壓調(diào)整率來衡量。1.001.0容性負(fù)載感性負(fù)載阻性負(fù)載1外特性和電壓調(diào)整率電壓調(diào)整率變壓器內(nèi)部存在電阻和漏電抗，負(fù)載時(shí)必然產(chǎn)生阻抗壓降，使二次側(cè)電壓隨著負(fù)載變化而變化。為了反映負(fù)載電壓隨負(fù)載電流大小的變化，引入電壓調(diào)整率。定義：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：1外特性和電壓調(diào)整率電壓調(diào)整率大小反映供電電壓的穩(wěn)定性。1外特性和電壓調(diào)整率U2I2OU2NU2I2OU2I2NU20工程實(shí)際理想情況為了供電穩(wěn)定，希望Δu越小越好。電壓調(diào)整率的計(jì)算用相量圖可以推導(dǎo)出電壓變化率的表達(dá)式：

其中，β為負(fù)載系數(shù)，φ2為負(fù)載的功率因數(shù)，感性負(fù)載時(shí)取正直，容性負(fù)載取負(fù)值。與負(fù)載的大小有關(guān)；與變壓器的內(nèi)部參數(shù)有關(guān)；與負(fù)載的性質(zhì)有關(guān)。φ2=0:阻性O(shè)β=I2*U2*11阻性感性容性φ2>0:感性φ2<0:容性電壓調(diào)整率的計(jì)算為了保證二次端電壓在允許范圍之內(nèi),通常在變壓器的高壓側(cè)設(shè)置抽頭,并裝設(shè)分接開關(guān),調(diào)節(jié)變壓器高壓繞組的工作匝數(shù),來調(diào)節(jié)變壓器的二次電壓。中、小型電力變壓器一般有三個(gè)分接頭，記作UN±5%。大型電力變壓器采用五個(gè)或多個(gè)分接頭,例UN±2x2.5%或UN±8x1.5%。分接開關(guān)有兩種形式：一種只能在斷電情況下進(jìn)行調(diào)節(jié)，稱為無載分接開關(guān)-----這種調(diào)壓方式稱為無勵(lì)磁調(diào)壓；另一種可以在帶負(fù)荷的情況下進(jìn)行調(diào)節(jié)，稱為有載分接開關(guān)-----這種調(diào)壓方式稱為有載調(diào)壓。電壓調(diào)整率變壓器的分接開關(guān)一臺(tái)三相電力變壓器，已知計(jì)算額定負(fù)載下時(shí)，下列情況變壓器的電壓變化率△U：（1）（2）（3）變壓器的外特性—舉例銅耗pCu(可變損耗)鐵耗pFe(不變損耗)磁滋損耗渦流損耗基本鐵耗雜散鐵耗基本銅耗雜散銅耗2效率和效率特性變壓器的損耗變壓器效率效率是指變壓器的輸出功率與輸入功率的比值：2效率和效率特性可變損耗等于不變損耗時(shí)，效率達(dá)到最大。效率計(jì)算額定電流時(shí)短路損耗空載損耗近似等于鐵耗pFe1OpCuη=f(β)效率特性曲線變壓器的并聯(lián)運(yùn)行并聯(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。2.9變壓器的并聯(lián)運(yùn)行變壓器為什么要并聯(lián)運(yùn)行？提高供電可靠性；減少備用容量；提高運(yùn)行效率。變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的理想情況空載時(shí)，并聯(lián)的各變壓器二次側(cè)之間無環(huán)流；負(fù)載時(shí)，并聯(lián)的各變壓器按容量合理分擔(dān)負(fù)載；負(fù)載時(shí)，并聯(lián)的各變壓器二次側(cè)電流同相位。2.9變壓器的并聯(lián)運(yùn)行為了達(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3個(gè)條件：各變壓器一、二次側(cè)的額定電壓分別相等，即變比相同；各變壓器的連接組別相同；（必須滿足）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。1變壓器的理想并聯(lián)運(yùn)行等效電路Z為折算到二次側(cè)等效漏阻抗2并聯(lián)運(yùn)行時(shí)變壓器的負(fù)載分配求解上述方程式，得：電壓比不同引起環(huán)流：若電壓比不同，由于變壓器漏阻抗很小，即使電壓比相差很小，也能引起較大的環(huán)流。變比不等時(shí)引起的環(huán)流聯(lián)結(jié)組號(hào)不相同的變壓器，絕對(duì)不允許并聯(lián)運(yùn)行。對(duì)三相變壓器，連接組號(hào)不同引起的環(huán)流：若組號(hào)不同，二次側(cè)開路時(shí)，I2=0。

若組號(hào)不同，二次側(cè)開路電壓有相位差，即存在電壓差，若組號(hào)相差極小就能引起較大的環(huán)流，因此連結(jié)組號(hào)必須相同。連接組號(hào)不同引起的環(huán)流電壓比相同,聯(lián)結(jié)組號(hào)相同,短路阻抗標(biāo)幺值不同時(shí)的負(fù)載分配：

（此時(shí)，環(huán)流為0，根據(jù)式2-84）并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的負(fù)載分配電壓比相同,聯(lián)結(jié)組號(hào)相同,短路阻抗標(biāo)幺值不同時(shí)的負(fù)載分配：各臺(tái)變壓器所分擔(dān)的負(fù)載大小與其短路阻抗標(biāo)么值成反比。即：短路阻抗標(biāo)幺值大的變壓器分擔(dān)的負(fù)載（負(fù)載系數(shù)）小，短路阻抗標(biāo)幺值小的變壓器分擔(dān)的負(fù)載（負(fù)載系數(shù)）大。并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的負(fù)載分配電壓比相同,聯(lián)結(jié)組號(hào)相同,短路阻抗標(biāo)幺值不同時(shí)的負(fù)載分配：當(dāng)短路阻抗標(biāo)幺值小的變壓器滿載時(shí)，短路阻抗標(biāo)幺值大的變壓器欠載，變壓器的容量不能得到充分利用；當(dāng)短路阻抗標(biāo)幺值大的變壓器滿載時(shí)，短路阻抗標(biāo)幺值小的變壓器過載，長(zhǎng)時(shí)間的過載對(duì)變壓器不利。因此，為了充分利用變壓器的容量，理想地分配負(fù)載，滿足且負(fù)載電流標(biāo)幺值同相，即并聯(lián)運(yùn)行的各變壓器的短路阻抗標(biāo)幺值應(yīng)相等，且短路阻抗具有相同的阻抗角。并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的負(fù)載分配變壓器并聯(lián)運(yùn)行必須聯(lián)結(jié)組別相同。變比不相等的變壓器并聯(lián)運(yùn)行，二次側(cè)將產(chǎn)生空載環(huán)流。變比相等的變壓器并聯(lián)運(yùn)行，各變壓器所分擔(dān)的負(fù)載大小與其短路阻抗的標(biāo)么值成反比。Zk*大，承擔(dān)的負(fù)載小，Zk*小，承擔(dān)的負(fù)載大；Zk*相同的變壓器，負(fù)載系數(shù)相同，同時(shí)達(dá)到滿載；Zk*不等時(shí)，最好是容量大的變壓器Zk*小一點(diǎn)。短路阻抗角相同的變壓器并聯(lián)運(yùn)行，負(fù)載電流相位相同。同樣的變壓器，可以向負(fù)載傳遞更大的電流與功率；在負(fù)載容量一定的情況下，變壓器的負(fù)載電流更小。變壓器并聯(lián)運(yùn)行小結(jié)負(fù)載分配的實(shí)用計(jì)算公式例題分析變壓器的不對(duì)稱運(yùn)行不對(duì)稱——各相電流(或電壓，電勢(shì))大小關(guān)系不相等，或相位關(guān)系不依次差120°。分析電機(jī)和電力系統(tǒng)不對(duì)稱運(yùn)行的基本方法是對(duì)稱分量法。不對(duì)稱運(yùn)行產(chǎn)生的主要原因：①外施電壓不對(duì)稱。導(dǎo)致三相電流不對(duì)稱。②各相負(fù)載阻抗不對(duì)稱。三相電流不對(duì)稱。不對(duì)稱的三相電流流經(jīng)變壓器，次級(jí)電壓也不對(duì)稱。③外施電壓和負(fù)載阻抗均不對(duì)稱。2.10變壓器的不對(duì)稱運(yùn)行1.對(duì)稱分量法把不對(duì)稱的三相系統(tǒng)分解為三個(gè)獨(dú)立的對(duì)稱系統(tǒng)，即正序系統(tǒng)、負(fù)序系統(tǒng)和零序系統(tǒng)1.對(duì)稱分量法下標(biāo)“+”、“-”、“0”

分別表示正序、負(fù)序和零序舉例：Ua、Ub、Uc三相不對(duì)稱

正序系統(tǒng)Ua+、Ub+、Uc+性質(zhì)：相序?yàn)閍->b->c

每相大小相等，彼此相位差120

。A+B+C+1.對(duì)稱分量法1.對(duì)稱分量法負(fù)序系統(tǒng) Ua-、Ub-、Uc-性質(zhì)：相序?yàn)閍->c->b 每相大小相等，彼此相位差120。A-C-B-逆時(shí)針1.對(duì)稱分量法零序系統(tǒng) Ua0、Ub0、Uc0

性質(zhì)：每相大小相等，同相位。A0B0C0共同性質(zhì)：三相大小相等，彼此之間相位差相等1.對(duì)稱分量法例題分析設(shè)有一不對(duì)稱三相電壓將其分解為對(duì)稱分量。顯然，各相大小不等，相位差也不相同，為不對(duì)稱電壓。表示為復(fù)數(shù)形式：分解為對(duì)稱分量：（1）正序、負(fù)序和零序都是對(duì)稱系統(tǒng)。當(dāng)求得各個(gè)對(duì)稱分量后，將各相的三個(gè)分量疊加便得到不對(duì)稱運(yùn)行。（2）對(duì)稱分量法根據(jù)疊加原理，只適用于線性參數(shù)的電路中。（3）不同相序具有不同阻抗參數(shù)，電流流經(jīng)電機(jī)和變壓器具有不同物理性質(zhì)。對(duì)稱分量法小結(jié)2.三相變壓器的正序、負(fù)序和零序阻抗電流流經(jīng)變壓器時(shí)，不同相序具有不同阻抗參數(shù)；三相變壓器的正序阻抗：正序電流所遇到的阻抗，采用簡(jiǎn)化等效電路，正序阻抗就是短路阻抗。rk+xk+UA+-Ua+..IA+=-Ia+..2.三相變壓器的正序、負(fù)序和零序阻抗三相變壓器的負(fù)序阻抗：負(fù)序電流所遇到的阻抗，變壓器負(fù)序磁場(chǎng)的分布與正序磁場(chǎng)相同，故變壓器的負(fù)序阻抗與正序阻抗相同。rk-xk-UA--Ua-..IA-=-Ia-..2.三相變壓器的正序、負(fù)序和零序阻抗三相變壓器的零序阻抗：零序電流所遇到的阻抗零序電流能否流通與三相繞組的連接方式有關(guān)。

Y接法中無法流通；

YN接法可以流通；

D接法線電流不能流通零序電流，但其閉合回路能為零序電流提供通路，如果另一方有零序電流，通過感應(yīng)也會(huì)在D接法繞組中產(chǎn)生零序電流。Y，y；Y，d；D，y；D，d——無零序電流YN，d和D，yn接法——如YN、yn中有零序電流，d、D中也感應(yīng)零序電流。YN，y和Y，yn接法——當(dāng)YN、yn中有零序電流，y、Y中也不會(huì)有零序電流。

YN,y聯(lián)結(jié)時(shí)的零序等效電路Y,yn聯(lián)結(jié)時(shí)的零序等效電路

2.三相變壓器的正序、負(fù)序和零序阻抗YN,d聯(lián)結(jié)時(shí)的零序等效電路Y,d聯(lián)結(jié)時(shí)的零序等效電路2.三相變壓器的正序、負(fù)序和零序阻抗3.Yyn聯(lián)結(jié)時(shí)變壓器的單相負(fù)載運(yùn)行接線圖一次加三相對(duì)稱電壓二次u相接單相負(fù)載二次側(cè)電流二次電流對(duì)稱分量3.Yyn聯(lián)結(jié)時(shí)變壓器的單相負(fù)載運(yùn)行所以，二次電流中的正序、負(fù)序和零相序分量三者相等。二次單相負(fù)載電流根據(jù)各序電路，寫出各序電壓方程三式相加：

正序電路負(fù)序電路零序電路3.Yyn聯(lián)結(jié)時(shí)變壓器的單相負(fù)載運(yùn)行二次單相負(fù)載電流3.Yyn聯(lián)結(jié)時(shí)變壓器的單相負(fù)載運(yùn)行單相負(fù)載電流大小與零序勵(lì)磁阻抗大小有關(guān)。（1）組式變壓器:

即最大負(fù)載電流（短路電流）也只有正常勵(lì)磁電流的三倍，就是說Y,yn聯(lián)結(jié)的組式變壓器沒有帶單相負(fù)載能力，故組式變壓器不采用Y,yn聯(lián)結(jié)（2）心式變壓器:

即Y,yn聯(lián)結(jié)的心式變壓器可以帶單相負(fù)載運(yùn)行，但中線電流不得超過25%IN。一次側(cè)電流3.Yyn聯(lián)結(jié)時(shí)變壓器的單相負(fù)載運(yùn)行一次電流對(duì)稱分量

正序電路負(fù)序電路零序電路因?yàn)楣室淮蝹?cè)電流3.Yyn聯(lián)結(jié)時(shí)變壓器的單相負(fù)載運(yùn)行由得可見，由于二次側(cè)電流不對(duì)稱，造成一次側(cè)各相電流也不對(duì)稱。中點(diǎn)位移3.Yyn聯(lián)結(jié)時(shí)變壓器的單相負(fù)載運(yùn)行盡管一次側(cè)外加線電壓是對(duì)稱的，但由于二次電流不對(duì)稱，造成了一次電流不對(duì)稱，一次、二次相電壓也不對(duì)稱。中點(diǎn)位移產(chǎn)生的原因：零序電流零序磁通零序電動(dòng)勢(shì)。對(duì)于心式變壓器：

很小，很小，中點(diǎn)位移小，可以帶單相負(fù)載。對(duì)于組式變壓器：

很大，很大，中點(diǎn)位移大，不能采用Y,yn聯(lián)結(jié)。中點(diǎn)位移造成的后果：帶負(fù)載相的端電壓降低，其它兩相端電壓升高。

什么是三繞組變壓器在同一鐵心柱上繞上一個(gè)原繞組、兩個(gè)副繞組或兩個(gè)原繞組一個(gè)副繞組。具有U1/U2/U3三種電壓的變壓器叫三繞組變壓器。(同心式繞組，鐵心為心式結(jié)構(gòu))2.11三繞組變壓器三繞組變壓器用途變電站中利用三繞組變壓器由兩個(gè)系統(tǒng)向一個(gè)負(fù)載供電，如圖（a）所示；發(fā)電廠利用三繞組變壓器把發(fā)出的電壓用兩種電壓輸送到不同的電網(wǎng)。如圖(b)所示。2.11三繞組變壓器三繞組變壓器用途三相三繞組變壓器的第三繞組常接成三角形聯(lián)結(jié)。標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組：三相三繞組電力變壓器的標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組：YN,yn0,d11

和YN,yn0,y0。三繞組變壓器的容量：容量：三繞組變壓器的額定容量是指三個(gè)繞組中容量最大的一個(gè)繞組的容量。一般三個(gè)繞組的容量配合有下列三種。1.繞組安排和聯(lián)結(jié)高壓繞組中壓繞組低壓繞組2.基本方程三繞組變壓器的變比2.基本方程磁動(dòng)勢(shì)方程2.基本方程三繞組變壓器的電壓方程變壓器的激磁方程為3.等效電路自耦變壓器的特點(diǎn)：原、副繞組之間不僅有磁的聯(lián)系而且還有電路上的直接聯(lián)系。公共繞組：從繞組的作用看，繞組ax供高、低壓兩側(cè)共用，叫做公共繞組，串聯(lián)繞組：繞組Aa則與公共繞組串聯(lián)后供高壓側(cè)使用，叫做串聯(lián)繞組。2.12自耦變壓器自耦變壓器的變比2.12自耦變壓器其中為雙繞組變壓器時(shí)的變比1.自偶變壓器的基本方程和等效電路磁動(dòng)勢(shì)方程電壓方程1.自偶變壓器的基本方程和等效電路等效電路自耦變壓器的簡(jiǎn)化等效電路2.自偶變壓器的短路阻抗自耦變壓器的短路阻抗

根據(jù)等值電路關(guān)系，可得這兩個(gè)阻抗的歐姆值雖然相等，但由于阻抗的基值不同，它們的標(biāo)么值是不相等的。

3.自偶變壓器的額定容量和優(yōu)、缺點(diǎn)自耦變壓器的額定容量設(shè)單相兩繞組變壓器一次和二次額定電壓為U1N

和U2N

；額定電流為I1N

和I2N

,額定容量SN=U1N

I1N=U2N

I2N.則自耦變壓器的額定容量SaN

為：3.自偶變壓器的額定容量和優(yōu)、缺點(diǎn)自耦變壓器和雙繞組變壓器對(duì)比1）在變壓器額定容量(通過容量)相同時(shí)，自耦變壓器的繞組容量(電磁容量)比雙繞組變壓器的小。2）變壓器硅鋼片和銅線的用量與繞組的額定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和通過的額定電流有關(guān)，也就是和繞組的容量有關(guān)，現(xiàn)在自耦變壓器的繞組容量減小了，當(dāng)然所用的材料也少了，從而可以降低成本。3）由于銅線和硅鋼片用量減少，在同樣的電流密度和磁通密度下，自耦變壓器的銅耗和鐵耗以及激磁電流都比較小，從而提高了效率。3.自偶變壓器的額定容量和優(yōu)、缺點(diǎn)自耦變壓器和雙繞組變壓器對(duì)比4）由于銅線和硅鋼片用量減少，自耦變壓器的重量及外形尺寸都較雙繞組變壓器小，即減小了變電所的廠房面積和減少了運(yùn)輸和安裝的困難；反過來說，在運(yùn)輸條件有一定限制的條件下，即變壓器的外形尺寸有一定限制的條件下，自耦變壓器的容量可以比雙繞組變壓器的大，即提高了變壓器的極限容量。5）效益系數(shù)越小。上述優(yōu)點(diǎn)就越顯著，為此，自耦變壓器的變比越接近1就越好，一般以不超過2為宜。此外，如果變比太大，高、低壓相差懸殊，由于自耦變壓器原、副邊有電路上的連接，會(huì)給低壓邊的絕緣及安全用電帶來一定的困難，所以，自耦變壓器適用于原、副邊電壓變比不大的場(chǎng)合變壓器的瞬態(tài)過程在實(shí)際運(yùn)行中，有時(shí)會(huì)受到外界因素的急劇擾動(dòng)，如負(fù)載突然變化、空載合閘到電源、二次側(cè)突然短路及過電壓沖擊等，原來的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)必然遭到破壞，各電磁量要經(jīng)歷一個(gè)急劇的變化過程才能達(dá)到新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。這種從一種穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)過渡到另一種穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過程，稱為瞬變過程。2.13變壓器瞬態(tài)分析變壓器副邊開路空載，原邊合閘接到電源稱為空載合閘設(shè)穩(wěn)態(tài)空載運(yùn)行時(shí)不考慮鐵心飽和問題。當(dāng)時(shí)間t=0時(shí)空載合閘，則電源電壓為：1.空載投入電網(wǎng)時(shí)變壓器的瞬態(tài)過程

—合閘時(shí)電壓的初相角

瞬變過程中勵(lì)磁電流與電感的關(guān)系：解常系數(shù)非齊次微分方程得：—磁通與電源電壓的相位差合閘后微分方程式為：1.空載投入電網(wǎng)時(shí)變壓器的瞬態(tài)過程1.空載投入電網(wǎng)時(shí)變壓器的瞬態(tài)過程設(shè)合閘時(shí)（t=0），鐵心中沒有剩磁（）：

1.當(dāng)電源電壓初相位角時(shí)合閘：

合閘后就進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，不發(fā)生瞬整過程

2.當(dāng)電源電壓初相位角時(shí)合閘：

1.空載投入電網(wǎng)時(shí)變壓器的瞬態(tài)過程

自由分量是直流指數(shù)衰減量，時(shí)最大，當(dāng)時(shí)，穩(wěn)整分量與暫整分量相加可達(dá)

當(dāng)已知變壓器空載接通電源其磁通隨時(shí)間變化關(guān)系后，可根據(jù)磁化特性曲線找出相應(yīng)的勵(lì)磁電流。

變壓器正常運(yùn)行時(shí)，磁路設(shè)計(jì)得已經(jīng)有點(diǎn)飽和，若在最不利的空載接通電源，磁通可能超過兩倍的，鐵心非常飽和，勵(lì)磁電流很大，可達(dá)額定電流的4-6倍。1.空載投入電網(wǎng)時(shí)變壓器的瞬態(tài)過程

在變壓器空載接通電源的過程中，隨著自由分量磁通的衰減，勵(lì)磁電流也要衰減，衰減的時(shí)間常數(shù)為：

一般小型變壓器衰減得快，約幾個(gè)周波即可達(dá)到穩(wěn)態(tài)，大型的變壓器衰減得慢一些，有時(shí)可達(dá)十幾秒。1.空載投入電網(wǎng)時(shí)變壓器的瞬態(tài)過程

空載合閘電流對(duì)變壓器本身沒有多大危害，但若衰減較慢時(shí)，可能引起過電流保護(hù)裝置動(dòng)作而跳閘。為了避免這種情況，在變壓器原邊串一個(gè)附加電阻，這樣可減少?zèng)_擊量，也可使沖擊迅速衰減，合閘完畢，再將該電阻切除。

由于三相變壓器三相互差1200，相位總會(huì)在合閘時(shí)有一相初相位接近于零，總會(huì)有一相電流較大。2.二次側(cè)突然短路時(shí)變壓器的瞬態(tài)過程變壓器穩(wěn)態(tài)短路電流已經(jīng)是額定電流的十幾倍到二十幾倍左右，突然短路電流比穩(wěn)態(tài)電流還要大，同時(shí)產(chǎn)生的沖擊電流會(huì)使機(jī)械力增大。三相變壓器故障短路各種各樣：一相接地、兩相短路、兩相接地、三相短路等。

為了簡(jiǎn)單，此圖僅分析單相變壓器突然短路的情況。

2.二次側(cè)突然短路時(shí)變壓器的瞬態(tài)過程忽略激磁電流：設(shè)電源電壓則二次側(cè)突然短路時(shí)變壓器的電壓方程為：解得短路電流的瞬時(shí)值為：2.二次側(cè)突然短路時(shí)變壓器的瞬態(tài)過程結(jié)論：在最不利的情況下短路，如果不計(jì)自由分量的衰減，突然短路電流的峰值可達(dá)穩(wěn)態(tài)電流幅值的一倍，考慮到自由分量的衰減，實(shí)際峰值可達(dá)穩(wěn)態(tài)短路電流的（1.2~1.8）倍，或額定電流的20~30倍。例題：有一臺(tái)60000千伏安，220/11千伏，Y，d（Y/Δ）接線的三相變壓器，，求：高壓側(cè)穩(wěn)態(tài)短路電流值及為額定電流的倍數(shù)；最不利情況下發(fā)生突然短路，最大短路電流是多少？解：一次側(cè)額定電流短路電流標(biāo)么值短路阻抗標(biāo)么值短路電流值2)6000kVA屬大容量變壓器最大短路電流：或：電壓互感器和電流互感器又稱儀用互感器，是電力系統(tǒng)中使用的測(cè)量設(shè)備，其工作原理與變壓器基本相同。使用互感器的目的是：與小量程的標(biāo)準(zhǔn)化電壓表和電流表配合測(cè)量高電壓、大電流；使測(cè)量回路與被測(cè)回路隔離，以保障工作人員和測(cè)試設(shè)備的安全；為各類繼電保護(hù)和控制系統(tǒng)提供控制信號(hào)。我國(guó)規(guī)程規(guī)定，電流互感器二次側(cè)額定電流為5A或1A，電壓互感器額定電壓為100V或V。2.14儀用互感器這樣，被測(cè)電壓:U1=kU2下圖是電壓互感器的接線圖，一次側(cè)直接并聯(lián)在被測(cè)高壓兩端，二次側(cè)接電壓表、電壓傳感器等。由于這些負(fù)載都是高阻抗的，所以電壓互感器運(yùn)行時(shí)相當(dāng)于變壓器的空載運(yùn)行。設(shè)計(jì)時(shí)選用優(yōu)質(zhì)硅鋼片，Bm=1.0T～1.2T，讓磁路不飽和，并忽略漏阻阻抗壓降，則電壓互感器

在使用電壓互感器時(shí)應(yīng)注意：二次側(cè)不允許短路，否則會(huì)產(chǎn)生很大的短路電流，燒壞互感器的繞組；二次側(cè)應(yīng)可靠接地；二次側(cè)接入的阻抗不得小于規(guī)定值，以減小誤差。比值誤差。U2

對(duì)于U1

的相對(duì)誤差是比值誤差，它主要決定于一次、二次側(cè)的漏抗壓降。我國(guó)對(duì)測(cè)量用電壓互感器規(guī)定有0.2、0.5兩個(gè)級(jí)別。(2)相角差。二次側(cè)電壓折算到一次側(cè)并反相位得到U2，相對(duì)于一次側(cè)電壓U1有一個(gè)角差，稱為相角差，它由勵(lì)磁電流、漏阻抗產(chǎn)生。電壓互感器如圖是電流互感器的接線圖，它的一次側(cè)繞組由1匝或幾匝截面較大的導(dǎo)線構(gòu)成，串聯(lián)在需要測(cè)量電流的電路中；二次側(cè)匝數(shù)較多，導(dǎo)線截面較小，并與負(fù)載(阻抗很小的儀表)接成閉合回路，因此電流互感器正常運(yùn)行時(shí)相當(dāng)于變壓器短路。電流互感器式中，ki為電流互感器的變流比，顯然，當(dāng)測(cè)量出I2后，被測(cè)電流I1=KiI2由于設(shè)計(jì)磁密很低，Bm＜0.2T,將勵(lì)磁電流忽略，根據(jù)磁動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系：

在實(shí)際中，由于勵(lì)磁電流和漏阻抗的影響，電流互感器也存在著誤差。電流互感器的工作原理使用電流互感器的注意事項(xiàng)在運(yùn)行過程中絕對(duì)不允許二次側(cè)開路；二次側(cè)應(yīng)可靠接地；二次側(cè)回路阻抗不應(yīng)超過規(guī)定值，以免增大誤差。使用標(biāo)幺值表示物理量的優(yōu)缺點(diǎn)？變壓器的損耗與效率的關(guān)系？變壓器并聯(lián)運(yùn)行的條件？123課堂思考課堂練習(xí)變壓器在額定電壓下進(jìn)行開路試驗(yàn)，電壓加在高壓側(cè)時(shí)測(cè)得的空載損耗與電壓加在低壓側(cè)時(shí)測(cè)得的空載損耗相比，二者關(guān)系應(yīng)為（

）

(A)

相等

(B)

不等但相差不大

(C)不等且相差很大

(D)歸算后相等

課堂練習(xí)變壓器空載電流小的原因是()。(A)一次繞組匝數(shù)多，電阻很大(B)一次繞組的漏抗很大(C)變壓器的勵(lì)磁阻抗很大(D)變壓器鐵心的電阻很大課堂練習(xí)

變壓器空載損耗()。

(A)全部為銅損耗(B)全部為鐵損耗(C)主要為銅損耗(D)主要為鐵損耗同學(xué)們?cè)僖姡?/p>

《電機(jī)學(xué)》ElectricalMachinery

電氣工程系第6章同步電機(jī)6.1同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)6.2空載和負(fù)載時(shí)同步發(fā)電機(jī)內(nèi)的磁場(chǎng)6.3隱極同步發(fā)電機(jī)的電壓方程、相量圖和等效電路6.4凸極同步發(fā)電機(jī)的電壓方程和相量圖6.5同步發(fā)電機(jī)的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程6.6同步電抗的測(cè)定6.7定子漏抗和電樞等效磁動(dòng)勢(shì)的測(cè)定6.8同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性6.9同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的并聯(lián)運(yùn)行6.10同步電動(dòng)機(jī)與同步補(bǔ)償機(jī)6.11同步發(fā)電機(jī)的不對(duì)稱短路6.12同步發(fā)電機(jī)的三相突然短路6.13三相磁阻電動(dòng)機(jī)燃燒室燃料鍋爐的爐膛循環(huán)水汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)3600r/min升壓變壓器超熱高壓蒸汽電能輸出電能的產(chǎn)生認(rèn)識(shí)同步電機(jī)—同步發(fā)電機(jī)大亞灣核電站發(fā)電機(jī)組認(rèn)識(shí)同步電機(jī)—同步發(fā)電機(jī)汽輪機(jī)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁機(jī)火電廠汽輪發(fā)電機(jī)現(xiàn)場(chǎng)認(rèn)識(shí)同步電機(jī)—同步發(fā)電機(jī)同步發(fā)電機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娔艿脑O(shè)備。在火電廠，發(fā)電機(jī)用汽輪機(jī)作原動(dòng)機(jī)，稱為汽輪發(fā)電機(jī)；在核電站是以核反應(yīng)堆來代替火電站的鍋爐，原動(dòng)機(jī)仍然是汽輪機(jī)；在水電廠，發(fā)電機(jī)用水輪機(jī)作原動(dòng)機(jī)，稱為水輪發(fā)電機(jī)；用柴油機(jī)用作原動(dòng)機(jī)，稱為柴油發(fā)電機(jī)。汽輪發(fā)電機(jī)水輪發(fā)電機(jī)柴油發(fā)電機(jī)認(rèn)識(shí)同步電機(jī)—同步發(fā)電機(jī)1、同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)電樞式：磁極裝在定子上，電樞旋轉(zhuǎn)，因電樞功率不易由滑動(dòng)部分送出，只適于較小容量發(fā)電機(jī)。旋轉(zhuǎn)磁極式：磁極裝在轉(zhuǎn)子上，電樞固定，電樞功率由靜止部分送出，可傳送較大功率，實(shí)用廣，是同步發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)型式。同步電機(jī)基本結(jié)構(gòu)：定子（也稱電樞）轉(zhuǎn)子定轉(zhuǎn)子間氣隙。6.1同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)6.1同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

轉(zhuǎn)子：直流勵(lì)磁，形成固定磁極，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)；按轉(zhuǎn)子磁極端形狀不同同步電機(jī)可分為隱極式同步電機(jī)和凸極式同步電機(jī)。定子鐵心：硅鋼片疊成。機(jī)座：鋼板焊接面成，有足夠的強(qiáng)度和鋼度。電樞繞組：三相對(duì)稱繞組——銅線制成(定子電樞)汽輪發(fā)電機(jī)定子風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子發(fā)電機(jī)定子鐵心發(fā)電機(jī)定子6.1同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)—定子6.1同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)—定子汽輪發(fā)電機(jī)定子汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子6.1同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)—轉(zhuǎn)子隱極式同步電機(jī)轉(zhuǎn)子:隱極式多用于高速的汽輪發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)子與定子相仿，在圓周上刻有槽和齒，有槽部份約占三分之二，激勵(lì)繞組分布于槽中，無槽部分為大齒.凸極式同步電機(jī)轉(zhuǎn)子:凸極式多為低速的水輪發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)子激勵(lì)繞組繞在磁極上，磁極再安裝在軸幅上，磁極表面還有阻尼繞組.6.1同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)氣隙均勻氣隙不均勻強(qiáng)度高強(qiáng)度低汽輪發(fā)電機(jī)水輪發(fā)電機(jī)同步電動(dòng)機(jī)小型同步發(fā)電機(jī)隱極式凸極式6.1同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)汽輪發(fā)電機(jī)2極，轉(zhuǎn)速高；直徑小，長(zhǎng)度長(zhǎng)；一般為臥式。水輪發(fā)電機(jī)極數(shù)多，轉(zhuǎn)速較低；直徑大，長(zhǎng)度短；一般為立式。基本結(jié)構(gòu)：定子：與異步電機(jī)相同轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子繞組直流勵(lì)磁，形成固定磁極，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng).