《電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)》課件第3章

第3章變壓器3.1變壓器的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)3.2單相變壓器的空載運(yùn)行3.3單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行3.4變壓器參數(shù)的測定3.5變壓器的運(yùn)行特性3.6三相變壓器3.7其他常用變壓器

思考與練習(xí)題3.1變壓器的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)

3.1.1變壓器的基本工作原理 變壓器主要由鐵心和套在鐵心上的兩個(gè)獨(dú)立繞組組成,如圖3-1所示。這兩個(gè)繞組間只有磁的耦合而沒有電的聯(lián)系,且具有不同的匝數(shù),其中接入交流電源的繞組稱為一次繞組,其匝數(shù)為N1；與負(fù)載相接的繞組稱為二次繞組,其匝數(shù)為N2。

圖3-1變壓器的工作原理示意圖

當(dāng)一次繞組外加電壓為u1的交流電源,二次繞組接負(fù)載時(shí),一次繞組將流過交變電流i1,并在鐵心中產(chǎn)生交變磁通Φ,該磁通同時(shí)交鏈一、二次繞組,并在兩繞組中分別產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢e1、e2,從而在二次繞組兩端產(chǎn)生電壓u2和電流i2。通常按電工慣例規(guī)定各物理量的正方向,如圖3-1所示。若不計(jì)變壓器一、二次繞組的電阻和漏磁通,不計(jì)鐵心損耗,即認(rèn)為是理想變壓器,根據(jù)電磁感應(yīng)定律可得(3-1)

根據(jù)式（3-1）可得一、二次繞組的電壓和電動(dòng)勢有效值與匝數(shù)的關(guān)系為

式中,k——匝數(shù)比,亦即電壓比,k=N1/N2。 根據(jù)能量守恒定律可得

U1I1=U2I2

即 （3-3）（3-2）

3.1.2變壓器的應(yīng)用和分類

1.變壓器的應(yīng)用 變壓器不僅能變換電壓,還能夠變換電流和變換阻抗,因此在電力系統(tǒng)和電子設(shè)備中得到了廣泛應(yīng)用。 2.變壓器的分類 變壓器的分類方法很多,通常可按用途、相數(shù)、繞組數(shù)目、鐵心結(jié)構(gòu)和冷卻方式等分類。 按用途分：有電力變壓器和特種變壓器（儀用互感器、自耦變壓器、電爐變壓器、電焊變壓器、整流變壓器等）。 按相數(shù)分：有單相變壓器、三相變壓器和多相變壓器。 按繞組數(shù)目分：有單繞組（自耦）變壓器、雙繞組變壓器、三繞組變壓器和多繞組變壓器。 3.1.3變壓器的基本結(jié)構(gòu) 電力變壓器主要由鐵心、繞組和油箱等其他附件組成,如圖3-2所示。鐵心和繞組是變壓器的主要組成部分,稱為變壓器的器身。下面著重介紹變壓器的基本結(jié)構(gòu)。圖3-2油浸式電力變壓器

1.鐵心 鐵心是變壓器的磁路,又是繞組的支撐骨架。鐵心由鐵心柱和鐵軛兩部分組成。鐵心柱上套裝有繞組,鐵軛則有閉合磁路之用。為了減少鐵心中的磁滯損耗和渦流損耗,鐵心一般由厚度為0.35mm且表面涂有絕緣漆的熱軋或冷軋硅鋼片疊裝而成。 鐵心的基本結(jié)構(gòu)形式有心式和殼式兩種。心式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是繞組包圍著鐵心,如圖3-3(a)所示,這種結(jié)構(gòu)比較簡單,繞組的裝配及絕緣也較容易,因此絕大部分國產(chǎn)變壓器均采用心式結(jié)構(gòu)。殼式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是鐵心包圍著繞組,如圖3-3(b)所示,這種結(jié)構(gòu)的機(jī)械強(qiáng)度較高,但制造工藝復(fù)雜,使用材料較多,因此目前除了容量很小的電源變壓器以外,很少采用殼式結(jié)構(gòu)。

圖3-3心式和殼式變壓器(a)心式；(b)殼式

變壓器鐵心的疊裝方法是,一般先將硅鋼片裁成條形,然后再進(jìn)行疊裝。為了減少疊片接縫間隙以減小勵(lì)磁電流,硅鋼片在疊裝時(shí),一般采用疊接式,即上層和下層交錯(cuò)重疊的方式,如圖3-4所示。圖3-4變壓器鐵心的交錯(cuò)疊片(a)單相；(b)三相

變壓器容量不同,鐵心柱的截面形狀也不一樣。小容量變壓器常采用矩形截面,大型變壓器一般采用多級階梯形截面,如圖3-5所示。

圖3-5鐵心柱截面(a)矩形；(b)多級階梯形

2.繞組

繞組是變壓器的電路部分,一般是由絕緣銅線或鋁線繞制而成的。接于高壓電網(wǎng)的繞組稱為高壓繞組,接于低壓電網(wǎng)的繞組稱為低壓繞組。根據(jù)高、低壓繞組在鐵心柱上排列方式的不同,變壓器的繞組可分為同心式和交疊式兩種。 同心式繞組的高、低壓繞組同心地套在鐵心柱上,如圖3-6所示。圖3-6同心式繞組

圖3-7交疊式繞組

3.油箱等其他附件

1)油箱變壓器的器身放置在裝有變壓器油的油箱內(nèi)，變壓器油起著絕緣和冷卻散熱的作用，它使鐵芯和繞組不被潮濕所侵蝕，同時(shí)通過變壓器油的對流，將鐵芯和繞組產(chǎn)生的熱量傳遞給油箱和散熱管，再散發(fā)到空氣中。油箱的結(jié)構(gòu)與變壓器的容量、發(fā)熱情況密切相關(guān)。變壓器的容量越大，發(fā)熱問題就越嚴(yán)重。在20kV·A及以下的小容量變壓器中采用平板式油箱；一般容量稍大的變壓器都采用排管式油箱，在油箱壁上焊有散熱管，以增大油箱的散熱面積。

2)儲(chǔ)油柜儲(chǔ)油柜亦稱油枕，它是安裝在油箱上面的圓筒形容器，它通過連通管與油箱相連，柜內(nèi)油面高度隨著油箱內(nèi)變壓器油的熱脹冷縮而變動(dòng)。儲(chǔ)油柜的作用是保證變壓器的器身始終浸在變壓器油中，同時(shí)減少油和空氣的接觸面積，從而降低變壓器油受潮和老化的速度。

3)絕緣套管電力變壓器的引出線從油箱內(nèi)穿過油箱蓋時(shí)，必須穿過瓷質(zhì)的絕緣套管，以使帶電的引出線與接地的油箱絕緣。絕緣套管的結(jié)構(gòu)取決于電壓等級，較低電壓采用實(shí)心瓷套管；10～35kV電壓采用空心充氣式或充油式套管；電壓在110kV及以上時(shí)采用電容式套管。為了增加表面爬電距離，絕緣套管的外形做成多級傘形，電壓越高，級數(shù)越多。

4)分接開關(guān)油箱蓋上面還裝有分接開關(guān)，通過分接開關(guān)可改變變壓器高壓繞組的匝數(shù)，從而調(diào)節(jié)輸出電壓的大小。通常輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍是額定電壓的±5%。 3.1.4變壓器的銘牌與主要系列 每臺(tái)變壓器上都有一個(gè)銘牌,在銘牌上標(biāo)明了變壓器的型號、額定值及其他有關(guān)數(shù)據(jù)。如圖3-8所示為三相電力變壓器的銘牌。

圖3-8變壓器的銘牌

1.變壓器的型號與主要系列

1)變壓器的型號變壓器的型號表示了一臺(tái)變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、額定容量、電壓等級和冷卻方式等內(nèi)容。例如SJL—560/10，其中“S”表示三相，“J”表示油浸式，“L”表示鋁導(dǎo)線，“560”表示額定容量為560kV·A，“10”表示高壓繞組額定電壓等級為10kV。國家標(biāo)準(zhǔn)GB1094-79規(guī)定電力變壓器產(chǎn)品型號代表符號的含義，如表3－1所示。表3－1電力變壓器的分類和型號

2)變壓器的主要系列目前我國生產(chǎn)的各種系列變壓器產(chǎn)品有SJL1（三相油浸鋁線電力變壓器）、SL7（三相鋁線低損耗電力變壓器）、S7和S9（三相銅線低損耗電力變壓器）、SFPL1（三相強(qiáng)油風(fēng)冷鋁線電力變壓器）、SFPSL1(三相強(qiáng)油風(fēng)冷三線圈鋁線電力變壓器)、SWPO（三相強(qiáng)油水冷自耦電力變壓器）等,基本上滿足了國民經(jīng)濟(jì)各部門發(fā)展的要求。 2.變壓器的額定值 額定值是對變壓器正常工作狀態(tài)所作的使用規(guī)定,它是正確使用變壓器的依據(jù)。

1)額定容量SN

額定容量SN指變壓器在額定工作條件下輸出能力的保證值,即視在功率,單位為V·A或kV·A。對三相變壓器而言,額定容量指三相容量之和。 2)額定電壓U1N和U2N

額定電壓U1N和U2N表示變壓器空載運(yùn)行時(shí),在額定分接下各繞組端電壓的保證值,單位為V或kV。U1N是指一次繞組的額定電壓；U2N是指變壓器一次繞組加額定電壓,二次繞組開路時(shí)的端電壓。對三相變壓器而言,額定電壓是指線電壓。 3)額定電流I1N和I2N

額定電流I1N和I2N指變壓器在額定負(fù)載情況下,各繞組長期允許通過的電流,單位為A。I1N是指一次繞組的額定電流;I2N是指二次繞組的額定電流。對三相變壓器而言,額定電流是指線電流。 對單相變壓器 對三相變壓器(3-4)(3-5) 4)額定頻率fN

我國規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)用電的頻率即工頻為50Hz。 此外,額定運(yùn)行時(shí)變壓器的效率、溫升等數(shù)據(jù)均屬于額定值。除額定值外,銘牌上還標(biāo)有變壓器的相數(shù)、連接組和接線圖、短路電壓（或短路阻抗）的標(biāo)么值、變壓器的運(yùn)行方式及冷卻方式等。為考慮運(yùn)輸,有時(shí)銘牌上還標(biāo)出變壓器的總重、油重、器身重量和外形尺寸等附屬數(shù)據(jù)。

例3.1

一臺(tái)三相油浸自冷式鋁線變壓器,連接組為Y,yn,U1N/U2N=6000V/400V,SN=100kV·A,試求一、二次繞組的額定電流。

解

3.2單相變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行是指變壓器一次繞組接在額定頻率和額定電壓的交流電源上，而二次繞組開路時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)，如圖3－9所示。圖3-9單相變壓器的空載運(yùn)行3.2.1空載運(yùn)行時(shí)的物理狀況由于變壓器中電壓、電流、磁通及電動(dòng)勢的大小和方向都是隨時(shí)間作周期性變化的，為了能正確表明各量之間的關(guān)系，因此要規(guī)定它們的正方向。一般按電工慣例來規(guī)定,其正方向符合以下內(nèi)容：

(1)同一支路中，電壓u與電流i的正方向一致。

(2)由電流i產(chǎn)生的磁通Φ與電流i的正方向符合右手螺旋定則。

(3)由磁通Φ產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢e的正方向與產(chǎn)生磁通Φ的電流i的正方向一致，并有的關(guān)系。圖3-10空載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系

3.2.2感應(yīng)電動(dòng)勢和漏電動(dòng)勢

1.感應(yīng)電動(dòng)勢 若主磁通按正弦規(guī)律變化,即

Φ=Φmsinωt

按照圖3-9中參考方向的規(guī)定,則繞組感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值為(3-6)

同理

由上式可知,當(dāng)主磁通Φ按正弦規(guī)律變化時(shí),電動(dòng)勢e1、e2也按正弦規(guī)律變化,但e1、e2滯后于Φ90°,且感應(yīng)電動(dòng)勢的有效值為（3-7）

同理

E2=4.44fN2Φm

故電動(dòng)勢與主磁通的相量關(guān)系為

2.漏電動(dòng)勢 根據(jù)前面電動(dòng)勢的分析方法可得漏電動(dòng)勢(3-8)(3-9)

為了簡化分析或計(jì)算,通常根據(jù)電工基礎(chǔ)知識(shí)把上式由電磁表達(dá)形式轉(zhuǎn)化為習(xí)慣的電路表達(dá)形式,即 （3-10） 式中：L1——一次繞組的漏電感；

X1——一次繞組漏電抗,反映漏磁通對一次側(cè)電路的電磁效應(yīng),X1=ωL1。 由于漏磁通的路徑是非鐵磁性物質(zhì),磁路不會(huì)飽和,是線性磁路,因此對已制成的變壓器,漏電感Ｌ1為常數(shù),當(dāng)頻率f一定時(shí),漏電抗X1也是常數(shù)。

3.2.3空載電流和空載損耗

1.空載電流 空載電流可表示為 在電力變壓器中,由于IμIFe,當(dāng)忽略IFe時(shí),I0≈Iμ,因此把空載電流近似稱為勵(lì)磁電流。空載電流越小越好,一般電力變壓器,I0=2%～10%,容量越大,I0相對越小,大型變壓器I0在1％以下。(3-11)

2.空載損耗 變壓器空載運(yùn)行時(shí),空載損耗p0主要包括鐵心損耗pFe和少量的繞組銅損耗I20r1,由于I0與r1很小,故銅損耗很小,p0≈pFe。對于電力變壓器來說,空載損耗不超過額定容量的1％,而且隨變壓器容量的增大而下降。

3.2.4電動(dòng)勢平衡方程式和等效電路

1.電動(dòng)勢平衡方程式

根據(jù)基爾霍夫電壓定律可得一次繞組的電動(dòng)勢平衡方程式為(3-12)式中：Z1——一次繞組的漏阻抗,Ｚ1=r1+jX1。

由于很小,電阻r1和漏電抗X1都很小,因此也很小,可忽略不計(jì),由式(3-12)可得 由于變壓器空載運(yùn)行時(shí),二次繞組中沒有電流,不產(chǎn)生阻抗壓降,因此二次繞組的端電壓就等于其感應(yīng)電動(dòng)勢,即

(3-13)(3-14) 2.等效電路 由前面的分析可知,漏磁通在一次繞組感應(yīng)的漏電動(dòng)勢在數(shù)值上可用在漏電抗X1上產(chǎn)生的壓降來表示。同理,主磁通在一次繞組感應(yīng)的電動(dòng)勢在數(shù)值上也可用在某一電抗Xm上產(chǎn)生的壓降來表示,但考慮到在變壓器鐵心中還產(chǎn)生鐵損耗,因而還需引入一個(gè)電阻rm,故在分析電動(dòng)勢時(shí)實(shí)際是引入一個(gè)阻抗Zm來表示,即

式中：rm——?jiǎng)?lì)磁電阻,反映鐵心損耗的等效電阻；

(3-15) Xm——?jiǎng)?lì)磁電抗,反映主磁通對一次繞組的電磁效應(yīng)；

Zm——?jiǎng)?lì)磁阻抗,Zm=rm+jXm。 把式（3-15）代入式（3-12）可得 根據(jù)式(3-15)可畫出對應(yīng)的電路,如圖3-11所示。

(3-16)圖3-11變壓器空載運(yùn)行時(shí)的等效電路 3.2.5空載運(yùn)行時(shí)的相量圖 為了直觀地表示變壓器中各物理量之間的大小和相位關(guān)系,在同一復(fù)平面上將變壓器的各物理量用相量的形式來表示,稱之為變壓器的相量圖。

通常根據(jù)式（3-16）可作出空載運(yùn)行時(shí)的相量圖,如圖3-12所示。圖3-12變壓器空載運(yùn)行時(shí)的相量圖

例3.2某臺(tái)單相變壓器的額定電壓為380／220V，頻率為50Hz。試問：

(1)如果將低壓側(cè)接到380V電源上，變壓器會(huì)發(fā)生什么情況？

(2)如果電源電壓為額定值，頻率提高20％，則勵(lì)磁電抗Xm和空載電流I0會(huì)有什么變化？

答

(1)低壓側(cè)接到380V電源時(shí)，實(shí)際電壓比額定電壓高很多，由U1≈4.44fN1Φm可知，主磁通Φm將增加很多，從而使鐵芯磁路很飽和，磁路的磁導(dǎo)率迅速減小，勵(lì)磁電抗Xm隨磁導(dǎo)率成正比地很快減小，這樣就會(huì)使空載電流I0急劇增加，電流過大可能燒壞低壓繞組。

(2)若電源電壓大小不變，頻率提高20％，由U1≈4.44fN1Φm可知，主磁通Φm將減小，從而使鐵芯磁路的飽和程度減小，磁路的磁導(dǎo)率增大，勵(lì)磁電抗Xm隨磁導(dǎo)率成正比增大，空載電流I0就會(huì)減小。3.3單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行圖3-13變壓器的負(fù)載運(yùn)行原理圖圖3-14變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系3.3.1負(fù)載運(yùn)行時(shí)的物理狀況 3.3.2負(fù)載運(yùn)行時(shí)的基本方程式

1.磁動(dòng)勢平衡方程式 當(dāng)變壓器由空載運(yùn)行到負(fù)載運(yùn)行時(shí),由于電源電壓 保持不變,則主磁通基本保持不變,因此負(fù)載時(shí)產(chǎn)生主磁通的總磁動(dòng)勢應(yīng)該與空載時(shí)產(chǎn)生主磁通的空載磁動(dòng)勢基本相等,即

或 （3-17）

將上式兩邊除以N1得 上式表明,負(fù)載時(shí)一次繞組的電流由兩個(gè)分量組成,一個(gè)是勵(lì)磁電流,用于建立主磁通；另一個(gè)是負(fù)載電流分量,用于抵消二次繞組磁動(dòng)勢的去磁作用,以保持主磁通基本不變。

2.電動(dòng)勢平衡方程式 根據(jù)基爾霍夫電壓定律,由圖3-13與圖3-14可得 式中：；

X2——二次繞組的漏電抗,反映漏磁通對二次繞組的電磁效應(yīng),X2=ωL2,Ｌ2為二次繞組的漏電感；

r2——二次繞組的電阻；

Z2——二次繞組的漏阻抗,Z2=r2+jX2。(3-18)(3-19)

綜上所述,將變壓器負(fù)載時(shí)的基本電磁關(guān)系歸納起來,可得以下基本方程式(3-20) 3.3.3負(fù)載運(yùn)行時(shí)的等效電路

1.繞組歸算 繞組歸算就是把變壓器的一、二次繞組歸算成相同的匝數(shù),同時(shí)保持歸算前后磁動(dòng)勢的平衡關(guān)系、各種功率關(guān)系均不變。通常是將二次側(cè)歸算到一次側(cè),即用一個(gè)匝數(shù)為N1的等效繞組代替匝數(shù)為N2的實(shí)際二次繞組。因?yàn)闅w算前后二次繞組的匝數(shù)不同,所以歸算后的二次側(cè)繞組的各物理量的大小與歸算前的不同,歸算后的二次側(cè)各物理量均由原量符號右上角加“′”表示。具體推導(dǎo)如下： 1)二次側(cè)電流的歸算 根據(jù)歸算前后二次繞組磁動(dòng)勢不變的原則,可得

即(3-21) 2)二次側(cè)電動(dòng)勢及電壓的歸算 根據(jù)歸算前后主磁通不變的原則,可得 即

（3-22）同理,二次側(cè)漏電動(dòng)勢、端電壓的歸算值為3)二次側(cè)阻抗的歸算根據(jù)歸算前后二次繞組銅損耗及漏電感中無功功率不變的原則,可得

隨之可得

Z2′=k2Z2

（3-23） 同理

ZL′=k2ZL

綜上所述,歸算后,變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的基本方程式變?yōu)椋?-24）

2.等效電路根據(jù)歸算后變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的基本方程式分別畫出變壓器的部分等效電路，如圖3－15(a)所示，其中變壓器一、二次繞組之間磁的耦合作用反映在由主磁通在繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E1和E2′上，根據(jù)E1=E2′=-I0Zm和I1+I2′=I0的關(guān)系式，可將圖3－15(a)的三個(gè)部分等效電路聯(lián)系在一起，得到一個(gè)由阻抗串、并聯(lián)的“T”形等效電路,如圖3－15(b)所示。其中勵(lì)磁電流I0流過的支路稱為勵(lì)磁支路。........

圖3-15變壓器“T”形等效電路形成過程

(a)部分等效電路；(b)“T”

形等效電路圖3-16變壓器的近似等效電路

由于一般變壓器勵(lì)磁電流I0很小,因而在分析變壓器負(fù)載運(yùn)行的某些問題時(shí),為了便于計(jì)算,可把勵(lì)磁電流I0忽略,即去掉勵(lì)磁支路,從而得到一個(gè)更簡單的阻抗串聯(lián)電路,如圖3-17所示,這種電路稱為變壓器的簡化等效電路。

圖中：rk——短路電阻，rk=r1+r2′；

Xk——短路電抗，Xk=X1+X2′。 故短路阻抗為Zk=rk+jXk。圖3-17變壓器的簡化等效電路

例3.3

一臺(tái)單相變壓器,SN=10kV·A,U1N/U2N=380V/220V,r1=0.14Ω,r2=0.035Ω，X1=0.22Ω,X2=0.055Ω,rm=30Ω,Xm=310Ω。一次側(cè)加額定頻率的額定電壓并保持不變,二次側(cè)接負(fù)載阻抗ZL=(4+j3)Ω。試用簡化等效電路計(jì)算：

(1)一、二次電流及二次電壓。

(2)一、二次側(cè)的功率因數(shù)。

解先求參數(shù)

X2′=k2X2=1.7272×0.055≈0.164Ω

ZL′=k2ZL=1.7272×(4+j3)≈(11.93+j8.95)≈14.9136.87

Zk=rk+jXk=(r1+r2′)+j(X1+X2′) =［0.14+0.1044+j(0.22+0.164)］ ≈(0.244+j0.384)≈0.45557.57°Ω(1) 3.4.1空載試驗(yàn) 空載試驗(yàn)是在變壓器空載運(yùn)行情況下進(jìn)行的,試驗(yàn)的目的是通過測量變壓器的空載電流Ｉ0和空載損耗p0,再求得電壓比k和勵(lì)磁參數(shù)rm、Xm和Zm。 空載試驗(yàn)可在高壓側(cè)或低壓側(cè)加電壓,但考慮到空載試驗(yàn)電壓要加到額定電壓,因此為了便于試驗(yàn)和安全起見,通常在低壓側(cè)加壓試驗(yàn),高壓側(cè)開路。單相變壓器空載試驗(yàn)電路如圖3-18所示。3.4變壓器參數(shù)的測定圖3-18變壓器的空載試驗(yàn)電路圖

空載試驗(yàn)時(shí),調(diào)壓器輸入端接工頻的正弦交流電源,輸出端接變壓器的低壓側(cè),調(diào)節(jié)調(diào)壓器輸出電壓即空載電壓U0使其等于低壓側(cè)的額定電壓U2N,然后測量空載電流I0、空載損耗p0（空載輸入功率）和高壓側(cè)的開路電壓U1N。 空載試驗(yàn)時(shí),變壓器不輸出有功功率,輸入功率p0全部用于變壓器的內(nèi)部損耗,即鐵心損耗和繞組電阻上的銅損耗,故p0又稱為空載損耗,且p0=pFe+pCu。由于變壓器低壓側(cè)所加電壓為額定值,鐵心中的主磁通達(dá)到正常運(yùn)行數(shù)值,因此鐵心損耗pFe也達(dá)到正常運(yùn)行時(shí)的數(shù)值。又由于空載電流I0很小,繞組銅損耗相對很小,即pCupFe,因此pCu可忽略不計(jì),p0≈pFe。

變壓器空載試驗(yàn)的等效電路如圖3-19所示,根據(jù)等效電路可知,p0≈pFe=I20rm,空載阻抗Z0=(r2+jX2)+(rm+jXm)≈rm+jXm=Zm。這樣根據(jù)測量結(jié)果,可計(jì)算 勵(lì)磁阻抗

勵(lì)磁電阻

勵(lì)磁電抗

電壓比

(3-25)圖3-19空載試驗(yàn)的等效電路 3.4.2短路試驗(yàn) 短路試驗(yàn)是在變壓器二次繞組短路的條件下進(jìn)行的,試驗(yàn)的目的是通過測量短路電壓Uk和短路損耗pk,再求得短路參數(shù)rk、Xk和Zk。 由于短路試驗(yàn)外加電源電壓很低,一般為額定電壓的5%～10%,電流較大（達(dá)到額定值）,因此為了便于測量,一般在高壓側(cè)加電壓,低壓側(cè)短路。單相變壓器短路試驗(yàn)的接線圖如圖

3-20所示。圖3-20變壓器短路試驗(yàn)的電路圖

短路試驗(yàn)時(shí),調(diào)節(jié)調(diào)壓器輸出電壓Uk,從零開始緩慢增大,使高壓側(cè)短路電流Ik從零上升到額定電流I1N為止,然后測量Ik=I1N時(shí)的短路電壓Uk、短路電流Ik和短路損耗pk（短路輸入功率）,并記錄試驗(yàn)時(shí)的室溫t(℃)。為了避免繞組發(fā)熱引起電阻變化,試驗(yàn)應(yīng)盡快進(jìn)行。 短路試驗(yàn)時(shí),由于高壓側(cè)外加電壓很低,鐵心中的主磁通很小,因此鐵心損耗可忽略不計(jì),這時(shí)輸入功率pk就可以認(rèn)為完全用于一、二次繞組電阻的銅損耗,即pk≈pCu。

短路試驗(yàn)的等效電路如圖3-21所示,由等效電路可知,pk≈pCu=I2k(r1+r2′)+I2krk。根據(jù)等效電路和測量結(jié)果,可計(jì)算室溫下的短路參數(shù)如下： 短路阻抗

短路電阻

短路電抗

(3-26)圖3-21短路試驗(yàn)的等效電路

按式（3-26）求得的rk是室溫t條件下的數(shù)值,而不是實(shí)際運(yùn)行的變壓器的電阻值。按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,變壓器的標(biāo)準(zhǔn)工作溫度是75℃,因此應(yīng)將rk換算到75℃時(shí),換算公式如下： 銅線變壓器 求出rk75℃之后,由于Xk與溫度無關(guān),則75℃時(shí)的短路阻抗為鋁線變壓器

(3-27)

一般不用分開一、二次繞組的參數(shù),求出rk75℃和Zk75℃即可。對大、中型電力變壓器,可假設(shè)r1=r2′=rk/2,X1=X2′=Ｘk/2。另外,短路電流等于額定電流時(shí)的短路損耗pkN和短路電壓UkN換算到75℃時(shí)的數(shù)值,即

pkN75℃=I21Nrk75℃

UkN75℃=I1NZk75℃

為了便于比較,常把UkN75℃表示為對一次側(cè)額定電壓的相對值的百分?jǐn)?shù),稱作短路電壓uk,即

（3-28）

一般中、小型變壓器的uk為4%～10.5%,大型變壓器的uk為12.5%～17.5%。短路電壓uk也稱為阻抗電壓,是變壓器的一個(gè)重要參數(shù),常標(biāo)在變壓器的銘牌上,它的大小反映了變壓器在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)漏阻抗壓降的大小。說明：

(1)實(shí)際工作中,變壓器的參數(shù)均指標(biāo)準(zhǔn)工作溫度下的數(shù)值（不再注出下標(biāo)75℃)。

(2)空載試驗(yàn)是在低壓側(cè)進(jìn)行的,故測得的勵(lì)磁參數(shù)是低壓側(cè)的數(shù)值。如果需要得到歸算高壓側(cè)的數(shù)值,必須乘以k2,這里的k必須是高壓側(cè)對低壓側(cè)的電壓比。

(3)短路試驗(yàn)是在高壓側(cè)進(jìn)行的,因此測得的短路參數(shù)是歸算到高壓側(cè)的數(shù)值。如果要得到低壓側(cè)的數(shù)值,應(yīng)除以k2。

(4)對于三相變壓器,應(yīng)用上述公式時(shí),必須采用每相的數(shù)值,即相電壓、相電流和一相的損耗等進(jìn)行計(jì)算。

例3.4

一臺(tái)三相電力變壓器,型號為SL—750/10,SN=750kV·A,U1N/U2N=10000V/400V,Yyn接線。在低壓側(cè)做空載試驗(yàn),測得數(shù)據(jù)為Ｕ0=400V,I0=60A,p0=3800W。在高壓側(cè)做短路試驗(yàn),測得數(shù)據(jù)為Uk=440V,Ik=43.3A,pk=10900W,室溫為20℃。試求：歸算到高壓側(cè)的勵(lì)磁參數(shù)和短路參數(shù)。

解由空載試驗(yàn)數(shù)據(jù)求勵(lì)磁參數(shù)： 勵(lì)磁阻抗 勵(lì)磁電阻 勵(lì)磁電抗

電壓比

歸算到高壓側(cè)的勵(lì)磁參數(shù)為

由短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)求短路參數(shù)：

短路阻抗 短路電阻 短路電抗 換算到75℃的短路參數(shù)為

額定短路損耗為

pkN75℃=3I21Nrk75℃=3×43.32×2.37≈13330.47W

短路電壓相對值為3.5變壓器的運(yùn)行特性

變壓器的運(yùn)行特性主要有外特性和效率特性。表征變壓器運(yùn)行性能的主要指標(biāo)有電壓變化率和效率。下面分別予以討論。3.5.1變壓器的外特性和電壓變化率

變壓器的外特性是指,電源電壓和負(fù)載的功率因數(shù)為常數(shù)時(shí),二次側(cè)端電壓隨負(fù)載電流變化的規(guī)律,即

=(I2)。

變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí),二次側(cè)端電壓的變化程度通常用電壓變化率表示。電壓變化率是指,當(dāng)一次側(cè)接在額定頻率額定電壓的電網(wǎng)上,負(fù)載功率因數(shù)一定時(shí),從空載到負(fù)載運(yùn)行時(shí)二次側(cè)端電壓的變化量與額定電壓的百分比,用表示,即

(3–29)

用上述公式求實(shí)際中的電壓變化率有諸多不便,如求額定負(fù)載下的電壓變化率時(shí)耗電量大、測量U2N和U2的誤差引起的計(jì)算誤差更大。因此根據(jù)式（3-29）和變壓器的近似等效電路相量圖,可以推導(dǎo)出電壓變化率的實(shí)用計(jì)算公式為(3–30)

式中：——變壓器負(fù)載系數(shù)，——一次側(cè)的相電壓、相電流。

根據(jù)式（3-30）可畫出變壓器的外特性,如圖3-22所示。由于電力變壓器的Xk比rk大得多,因此對純電阻負(fù)載,cos=1,很小且為正值,外特性稍微下降,即U2隨I2的增大略微下降；對感性負(fù)載（>0）,>0,>0，較大且為正值,外特性下降較多,即U2隨I2的增大而下降；對容性負(fù)載（<0）,>0,<0,當(dāng)|Xk|>|rk|時(shí),為負(fù)值,外特性是上升的,即U2隨I2的增大而升高。圖3-22變壓器的外特性

電壓變化率表征了變壓器二次側(cè)供電電壓的穩(wěn)定性,一定程度上反應(yīng)了電能的質(zhì)量。

越大,供電質(zhì)量越差。一般電力變壓器,當(dāng)≈1時(shí),額定負(fù)載下的電壓變化率約為2%～3%,當(dāng)=0.8（感性）時(shí),額定負(fù)載下的電壓變化率約為4%～7%,大大增加,可見,提高負(fù)載的功率因數(shù)有利于減小電壓變化率,提高供電質(zhì)量。3.5.2變壓器的損耗和效率特性

1.變壓器的損耗

變壓器在傳遞能量的過程中會(huì)產(chǎn)生損耗,致使變壓器的輸出功率小于輸入功率。由于變壓器沒有旋轉(zhuǎn)部件,因此沒有機(jī)械損耗。變壓器的損耗主要包括鐵損耗和銅損耗,即

Σp=pFe+pCu

變壓器的鐵損耗pFe與外加電源電壓的大小有關(guān),而與負(fù)載的大小無關(guān)。當(dāng)電源電壓一定時(shí)，從空載到額定負(fù)載（滿載）時(shí),鐵損耗基本不變,故鐵損耗又稱為不變損耗。2.變壓器的效率特性

變壓器的效率是指變壓器的輸出功率P2與輸入功率P1之比,用百分?jǐn)?shù)表示,即(3–31)

由于變壓器的效率很高,用直接負(fù)載法測量P1和P2,進(jìn)而確定效率往往很難得到準(zhǔn)確的結(jié)果，工程上常用間接法,即利用空載試驗(yàn)和短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)及額定值來計(jì)算效率,首先假設(shè)：

(1)以額定電壓下的空載損耗作為鐵損耗,并認(rèn)為；

(2)以額定電流時(shí)的短路損耗作為額定電流時(shí)的銅損耗,并認(rèn)為銅損耗與負(fù)載系數(shù)的平方成正比,即(3)由于變壓器的電壓變化率很小,認(rèn)為U2≈U2N,因此輸出功率為式中：m——變壓器的相數(shù)。作以上假定后,式（3-31）可寫成

（3–32）

對于已制成的變壓器,和是一定的,所以效率與負(fù)載的大小及功率因數(shù)有關(guān)。

3.效率特性

效率特性是指電源電壓和負(fù)載的功率因數(shù)=常數(shù)時(shí),變壓器的效率隨負(fù)載電流變化的規(guī)律,即。圖3-23變壓器的效率特性

根據(jù)式（3-32）可繪出效率特性曲線,如圖3-23所示。從效率特性曲線上可以看出,當(dāng)負(fù)載增大到某一數(shù)值時(shí),效率達(dá)到最大值。將式（3-32）對β求導(dǎo),并令,便得產(chǎn)生最大效率的條件

（3-33）式中：β——最大效率時(shí)的負(fù)載系數(shù)。式（3-33）表明變壓器的可變損耗等于不變損耗時(shí),效率達(dá)到最大值,將代入式（3-32）即可求出變壓器的最大效率。

或

例3.5

試用例3.3中的數(shù)據(jù)求：（1）額定負(fù)載且功率因數(shù)=0.8（感性）時(shí)的二次側(cè)端電壓和效率；（2）功率因數(shù)=0.8（感性）時(shí)的最大效率。

解

(1)額定負(fù)載且功率因數(shù)=0.8（感性）時(shí)電壓變化率10000/

二次側(cè)端電壓(2)=0.8（滯后）時(shí)的最大效率3.6三相變壓器

現(xiàn)代電力系統(tǒng)均采用三相制,因而三相變壓器使用得極為廣泛。三相變壓器有兩種類型：一種是由三個(gè)完全相同的單相變壓器組成的三相變壓器,稱為三相組式變壓器或三相變壓器組；另一種是由鐵軛把三個(gè)鐵心柱連在一起的三相變壓器,稱為三相心式變壓器。從運(yùn)行原理來看,三相變壓器在對稱負(fù)載下運(yùn)行時(shí),各相的電壓、電流大小相等,相位上彼此相120°,就其一相來說,和單相變壓器沒有什么區(qū)別。因此單相變壓器的基本方程式、等效電路和運(yùn)行特性等完全適用于三相變壓器,這里就不再重復(fù)。3.6.1三相變壓器的磁路系統(tǒng)

三相變壓器的磁路系統(tǒng)按其鐵心結(jié)構(gòu)可分為組式磁路和心式磁路。

1.三相變壓器組的磁路

三相變壓器組是由三臺(tái)完全相同的單相變壓器組成的,相應(yīng)的磁路為組式磁路,如圖3-24所示。組式磁路的特點(diǎn)是三相磁通各有自己單獨(dú)的磁路,互不相關(guān)。因此當(dāng)一次側(cè)外加對稱三相電壓時(shí),各相的主磁通必然對稱,各相空載電流也是對稱的。圖3-24三相變壓器組的磁路系統(tǒng)2.三相心式變壓器的磁路

三相心式變壓器的磁路是由三相變壓器組演變而來的。把組成三相變壓器組的三個(gè)單相變壓器的鐵心合并成圖3-25(a)所示,當(dāng)外加三相對稱電壓時(shí),三相主磁通是對稱的,但中間鐵心柱內(nèi)的主磁通為,因此可將中間鐵心柱省去,即可變成圖3–25(b)所示的結(jié)構(gòu)形式。為了制造方便和節(jié)省材料,常把三相鐵心柱布置在同一平面內(nèi),即成為目前廣泛采用的三相心式變壓器的鐵心,如圖3–25(c)所示。圖3-25三相心式變壓器的磁路系統(tǒng)

(a)三個(gè)單相變壓器的鐵心合并時(shí)；(b)將中間鐵心柱省去；(c)將三相鐵心柱布置在同一平面內(nèi)

三相心式變壓器的磁路特點(diǎn)是：

(1)各相磁路彼此相關(guān),每相磁通均以其他兩相磁路作為自己的閉合回路；

(2)三相磁路長度不等,磁阻不對稱。因此當(dāng)一次側(cè)外加對稱三相電壓時(shí),三相空載電流不對稱,但由于負(fù)載時(shí)勵(lì)磁電流相對于負(fù)載電流很小,因此這種不對稱對變壓器的負(fù)載運(yùn)行影響很小,可忽略不計(jì)。

比較以上兩種類型的三相變壓器的磁路系統(tǒng)可以看出,在相同的額定容量下,三相心式變壓器比三相變壓器組具有效率高、維護(hù)方便、節(jié)省材料、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)和磁路不對稱的缺點(diǎn)。而三相變壓器組中的每個(gè)單相變壓器都比三相心式變壓器的體積小、重量輕、運(yùn)輸方便,另外還可減少備用容量,所以現(xiàn)在廣泛采用的是三相心式變壓器。對于一些超高壓、特大容量的三相變壓器,為減少制造及運(yùn)輸困難,常采用三相變壓器組。3.6.2三相變壓器的電路系統(tǒng)——連接組

1.三相繞組的連接法

為了使用三相變壓器時(shí)能正確連接三相繞組,變壓器繞組的每個(gè)出線端都應(yīng)有一個(gè)標(biāo)志,規(guī)定變壓器繞組首、末端的標(biāo)志,如表3-2所示。表3-2變壓器繞組的首端和末端標(biāo)志

三相電力變壓器主要采用星形和三角形兩種連接方法。把三相繞組的末端U2、V2、W2(或u2、v2、w2)連接在一起成為中性點(diǎn),而把三個(gè)首端U1、V1、W1(或u1、v1、w1)引出,便是星形連接,用字母Y或y表示,如果有中性點(diǎn)引出,則用YN或yn表示,如圖3-26(a)、(b)所示；把不同相繞組的首、末端連接在一起,順次連成一閉合回路,規(guī)定各相間連接次序?yàn)閁1U2→W1W2→V1V2（或u1u2→w1w2→v1v2）,然后從首端U1、V1、W1(或u1、v1、w1)引出,便是三角形連接,用字母D或d表示,如圖3-26(c)所示。大寫字母Y或D表示高壓繞組的連接法,小寫字母y或d表示低壓繞組的連接法。圖3-26三相繞組的星形、三角形連接(a)星形連接；(b)星形連接中點(diǎn)引出；(c)三角形連接2.單相變壓器的連接組

單相變壓器的連接組即高、低壓繞組的連接方式及其線電動(dòng)勢間的相位關(guān)系。三相變壓器就其一相而言和單相變壓器沒有什么區(qū)別,故要想弄清三相變壓器的連接組,就必須首先搞清楚單相變壓器的連接組,即單相變壓器高、低壓繞組相電動(dòng)勢之間的相位關(guān)系。通常采用“時(shí)鐘表示法”可以形象地表示單相變壓器的連接組,即把高壓繞組的電動(dòng)勢相量作為時(shí)鐘的長針,始終指向時(shí)鐘鐘面“0”（即“12”）處,把低壓繞組的電動(dòng)勢相量作為時(shí)鐘的短針,短針?biāo)傅溺婞c(diǎn)數(shù)為單相變壓器的連接組標(biāo)號。

單相變壓器高、低壓繞組繞在同一個(gè)鐵心柱上,被同一個(gè)主磁通所交鏈。當(dāng)主磁通交變時(shí),高、低壓繞組之間有一定的極性關(guān)系,即在同一瞬間,高壓繞組某一個(gè)端點(diǎn)的電位為正（高電位）時(shí),低壓繞組必有一個(gè)端點(diǎn)的電位也為正（高電位）,這兩個(gè)具有相同極性的端點(diǎn),稱為同極性端或同名端,在同名端的對應(yīng)端點(diǎn)旁用符號“·”或“*”表示,如圖3-27所示。同名端與繞組的繞向有關(guān)。對于已制成的變壓器,都有同名端的標(biāo)記。如果既沒有標(biāo)記,又看不出繞組的繞向,可通過試驗(yàn)的方法確定同名端（參見思考與練習(xí)題3.17）。圖3-27單相變壓器的連接組(a)II0連接組；(b)II6連接組

若規(guī)定高、低壓繞組相電動(dòng)勢的方向都是從首端指向末端,則單相變壓器的連接組有兩種情況：（1）當(dāng)高、低壓繞組的首端（或末端）為同名端時(shí),高、低壓繞組的電動(dòng)勢同相,如圖3-27(a)所示,根據(jù)“時(shí)鐘表示法”可確定其連接組標(biāo)號為0,故該單相變壓器的連接組為II0,其中逗號前和逗號后的I分別表示高、低壓繞組均為單相,0表示連接組標(biāo)號。（2）當(dāng)高、低壓繞組的首端（或末端）為異名端時(shí),高、低壓繞組的電動(dòng)勢反相,如圖3-27(b)所示,根據(jù)“時(shí)鐘表示法”可確定其連接組標(biāo)號為6,故該單相變壓器的連接組為II6。實(shí)際中,單相變壓器只采用II0連接組。

3.三相變壓器的連接組由于三相變壓器的繞組可以采用不同的連接，從而使得三相變壓器高、低壓繞組的對應(yīng)線電動(dòng)勢會(huì)出現(xiàn)不同的相位差，因此為了簡明地表達(dá)高、低壓繞組的連接方法及對應(yīng)線電動(dòng)勢之間的相位關(guān)系，把變壓器繞組的連接分成各種不同的組合，此組合就稱為變壓器的連接組，其中高、低壓繞組線電動(dòng)勢的相位差用連接組標(biāo)號來表示。三相變壓器的連接組標(biāo)號仍采用“時(shí)鐘表示法”來確定，即把高壓繞組線電動(dòng)勢（如EUV）作為時(shí)鐘的長針，始終指向時(shí)鐘鐘面“0”（即“12”）處，把低壓繞組對應(yīng)的線電動(dòng)勢（如EUV）作為時(shí)鐘的短針，短針?biāo)傅溺婞c(diǎn)數(shù)即為三相變壓器的連接組標(biāo)號，將標(biāo)號數(shù)字乘以30°，就是低壓繞組線電動(dòng)勢滯后于對應(yīng)高壓繞組線電動(dòng)勢的相位角。..

標(biāo)識(shí)三相變壓器的連接組時(shí),表示三相變壓器高、低壓繞組連接法的字母按額定電壓遞減的次序標(biāo)注,且中間以逗號隔開,在低壓繞組連接字母之后,緊接著標(biāo)出其連接組標(biāo)號,如“Y,y0”、“Y,d11”等。三相變壓器的連接組標(biāo)號不僅與繞組的同名端及首末端的標(biāo)記有關(guān),還與三相繞組的連接法有關(guān)。三相繞組的連接圖按傳統(tǒng)的方法,高壓繞組位于上面,低壓繞組位于下面。根據(jù)繞組連接圖,用“時(shí)鐘表示法”判斷連接組標(biāo)號一般分為四個(gè)步驟：第一步:標(biāo)出高、低壓繞組相電動(dòng)勢的參考正方向。

第二步:作出高壓側(cè)的電動(dòng)勢相量圖（按U→V→W的相序）,確定某一線電動(dòng)勢相量（如）的方向。第三步:確定高、低壓繞組的對應(yīng)相電動(dòng)勢的相位關(guān)系（同相或反相）,作出低壓側(cè)的電動(dòng)勢相量圖,確定對應(yīng)的線電動(dòng)勢相量（如）的方向。為了方便比較,將高、低壓側(cè)的電動(dòng)勢相量圖畫在一起,取U1與u1點(diǎn)重合。第四步:根據(jù)高、低壓側(cè)對應(yīng)線電動(dòng)勢的相位關(guān)系確定連接組的標(biāo)號。下面具體分析不同連接法的三相變壓器的連接組。1)“Y,y0”連接組和“Y,y6”連接組對圖3-28(a)所示的連接圖,首先,在圖3-28(a)中標(biāo)出高、低壓繞組相電動(dòng)勢的參考正方向；其次,畫出高壓側(cè)的電動(dòng)勢相量圖,即作三個(gè)相量使其構(gòu)成一個(gè)星形,并在三個(gè)矢量的首端分別標(biāo)上U、V、W,再依據(jù),畫出高壓側(cè)線電動(dòng)勢的相量,如圖3-28(b)所示；第三,由于對應(yīng)高、低壓繞組的首端為同名端,因此高、低壓繞組的相電動(dòng)勢同相,據(jù)此作相量得低壓側(cè)電動(dòng)勢相量圖（注意使U與u重合）,再依據(jù)畫出低壓側(cè)的線電動(dòng)勢相量,如圖3-28(b)所示；第四,由該相量圖可知與同相,若把相量作為時(shí)鐘的長針且指向鐘面“0”處，把相量作為時(shí)鐘短針，則短針指向鐘面“0”處，所以該連接組的標(biāo)號是“0”，即為“Y”連接組。

圖3-28“Yy0”連接組(a)接線圖；(b)相量圖

在圖3–28(a)中,如將高、低壓繞組的異名端作為首端,則高、低壓繞組對應(yīng)的相電動(dòng)勢反相,如圖3-29(a)所示。用同樣的方法可確定,線電動(dòng)勢與的相位差為180°,如圖3–29(b)所示,所以該連接組的標(biāo)號是“6”,即為“Y,y6”連接組。

圖3-29“Yy6”連接組(a)接線圖；(b)相量圖2)“Yd11”連接組對圖3-30(a)所示的連接圖,根據(jù)判斷連接組的方法,畫出高、低壓側(cè)相量圖,如圖3-30(b)所示。此時(shí)應(yīng)注意,低壓繞組為三角形連接,作低壓側(cè)相量圖時(shí),應(yīng)使相量構(gòu)成一個(gè)三角形,并注意。由該相量圖可知,滯后于330°,當(dāng)指向鐘面“0”處時(shí),指向“11”處,故其連接組為“Yd11”。

圖3-30“Yd11”連接組(a)接線圖；(b)相量圖

變壓器連接組的數(shù)目很多,為了方便制造和并聯(lián)運(yùn)行,對于三相雙繞組電力變壓器,一般采用“Yyn0”、“Yd11”、“YNd11”、“YNy0”、“Yy0”等五種標(biāo)準(zhǔn)連接組,其中前三種最常用?！癥yn0”用于電壓側(cè)電壓為400~230V的配電變壓器中,供給動(dòng)力與照明混合負(fù)載?！癥d11”用在電壓側(cè)電壓超過400V的線路中?！癥Nd11”用在高壓側(cè)需接地且低壓側(cè)電壓超過400V的線路中。“YNy0”用于高壓側(cè)需接地的場合?！癥y0”只用于三相動(dòng)力負(fù)載。3.6.3三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行在近代電力系統(tǒng)中，常采用多臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行的運(yùn)行方式，所謂并聯(lián)運(yùn)行，就是將兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的變壓器的一、二次繞組分別并聯(lián)到公共母線上，同時(shí)對負(fù)載供電。圖3－31為兩臺(tái)變壓器的并聯(lián)運(yùn)行接線圖。圖3－31兩臺(tái)變壓器的并聯(lián)運(yùn)行接線圖

變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)有很多優(yōu)點(diǎn)：

(1)提高供電的可靠性。并聯(lián)運(yùn)行的某臺(tái)變壓器發(fā)生故障或需要檢修時(shí)，可以將它從電網(wǎng)上切除，而電網(wǎng)仍能繼續(xù)供電。

(2）提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)負(fù)載有較大的變化時(shí)，可以調(diào)整并聯(lián)運(yùn)行的變壓器臺(tái)數(shù)，以提高運(yùn)行的效率。

(3）可以減小總的備用容量，并可隨著用電量的增加而分批增加新的變壓器。當(dāng)然，并聯(lián)運(yùn)行的臺(tái)數(shù)過多也是不經(jīng)濟(jì)的，因?yàn)橐慌_(tái)大容量的變壓器，其造價(jià)要比總?cè)萘肯嗤膸着_(tái)小變壓器的造價(jià)低，而且占地面積小。變壓器并聯(lián)運(yùn)行的條件如下：（1）并聯(lián)運(yùn)行的各臺(tái)變壓器的額定電壓和對應(yīng)的電壓比相等。否則，并聯(lián)變壓器空載時(shí)，其一、二次繞組內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生環(huán)流。（2）并聯(lián)運(yùn)行的變壓器的連接組必須相同。否則，并聯(lián)變壓器二次繞組線電壓相位不同，會(huì)引起很大的環(huán)流。以Yy0和Yd11連接組有變壓器并聯(lián)為例，其二次繞組線電壓相位差為30°，在兩臺(tái)變壓器二次繞組中產(chǎn)生的空載環(huán)流是額定電流的5.18倍，所以連接組不同的變壓器是絕對不允許并聯(lián)運(yùn)行的。（3）并聯(lián)運(yùn)行的各變壓器短路阻抗的相對值或短路電壓的相對值要相等。這樣在帶上負(fù)載時(shí)，各變壓器承擔(dān)的負(fù)載按其容量大小成比例分配，使并聯(lián)的變壓器容量得到充分發(fā)揮。但實(shí)際中短路電壓的相對值難以完全相等，選擇并聯(lián)變壓器時(shí)，容量大的uk小一些，這樣容量大的變壓器先達(dá)到滿載，使并聯(lián)組的變壓器利用率盡可能高些。3.7其他常用變壓器

3.7.1自耦變壓器

自耦變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是一、二次繞組共用一部分繞組,因此其一、二次繞組之間既有磁的耦合,又有電的聯(lián)系。自耦變壓器一、二次側(cè)共用的這部分繞組稱作公共繞組,其余部分繞組稱作串聯(lián)繞組。自耦變壓器有單相和三相之分。單相自耦變壓器的接線原理圖如圖3-32所示。圖3-32降壓自耦變壓器的接線原理圖1.工作原理

如圖3-32所示,當(dāng)自耦變壓器的一次繞組兩端加交流電壓時(shí),鐵心中產(chǎn)生主磁通,并分別在一、二次繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢,若忽略漏阻抗壓降,則故（3-34）式中：ka—自耦變壓器的電壓比。由圖3-31可知其磁動(dòng)勢平衡關(guān)系為若忽略勵(lì)磁電流，則即（3-35）由圖3-31可知公共繞組的電流為(3-36)由式（3-35）可知，I1與I2相位相反，因此由上式又可得以下有效值關(guān)系：(3-37)2.容量關(guān)系自耦變壓器的額定容量為(3-38)根據(jù)式（3-37）可得把上式代入式（3-38）可得（3-39）

由式（3-39）可知,自耦變壓器的額定容量可分成兩部分,一部分是通過公共繞組的電磁感應(yīng)作用,由一次側(cè)傳遞到二次側(cè)的電磁容量S感應(yīng)=U2NIN，另一部分是通過串聯(lián)繞組的電流I1N,由電源直接傳導(dǎo)到負(fù)載的傳導(dǎo)容量S傳導(dǎo)=U2NI1N。故自耦變壓器負(fù)載上的功率不是全部通過磁耦合關(guān)系從一次側(cè)得到,而是有一部分功率可直接從電源得到,這是自耦變壓器與