電機(jī)與電氣控制技術(shù)（第3版）（微課版）（AR版）課件第1章 磁路與變壓器

電機(jī)與電氣控制技術(shù)歡迎學(xué)習(xí)1.1鐵心線圈、磁路1.3三相電力變壓器1.2單相變壓器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理1.4其他常用變壓器第1章磁路與變壓器自學(xué)提示

討論變壓器時(shí)，既會(huì)遇到電路問題，又會(huì)遇到磁路問題，其中磁路問題是掌握變壓器原理的基礎(chǔ)知識(shí)，也是學(xué)習(xí)電機(jī)、電器的理論基礎(chǔ)。要求：了解磁路的相關(guān)概念、變壓器的結(jié)構(gòu)組成，實(shí)際中常用的特殊變壓器熟悉變壓器的變換電壓原理、變換電流原理、變換阻抗原理以及用途掌握應(yīng)用磁路歐姆定律和主磁通原理分析、解決磁路中的相關(guān)實(shí)際問題

工程應(yīng)用實(shí)際中，大量的電氣設(shè)備都含有線圈和鐵芯。當(dāng)繞在鐵芯上的線圈通電后，鐵芯就會(huì)被磁化而形成鐵芯磁路，下圖所示為電氣設(shè)備中常見的幾種磁路。

磁路是導(dǎo)磁性能很好的材料制成的磁力線的通路，也是人為的、集中的強(qiáng)磁場(chǎng)。圖示各磁路中的紅色虛線表示工作主磁通的路徑；紫色虛線表示通過空氣閉合的極少部分的漏磁通。1.1鐵芯線圈、磁路1.磁通uiΦ磁通Φ穿過磁路的磁力線總通過量的多少可以定性地說明磁路上的磁場(chǎng)情況，磁力線總數(shù)可量化為磁通，用“Φ”表示。顯然，磁通Φ的大小可定量地反映磁路中的磁場(chǎng)強(qiáng)弱。1.1.1磁路的基本物理量

線圈通電后使鐵芯磁化，形成鐵芯磁路。

國(guó)際單位制中，磁通的單位有韋伯［Wb］和麥克斯韋［Mx］，二者之間的換算關(guān)系為：1Wb=108Mx

均勻磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B等于磁通Φ與垂直于磁場(chǎng)方向的面積S的比值，即：

鐵芯磁路的磁場(chǎng)通常均可認(rèn)為是均強(qiáng)磁場(chǎng)。由上式可知，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中穿過磁路截面的磁通量越多，磁感應(yīng)強(qiáng)度B值就越大，因此磁感應(yīng)強(qiáng)度B又稱之為磁通密度。2.磁感應(yīng)強(qiáng)度

勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，B的大小可用載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中所受到的電磁力來(lái)衡量。即：

國(guó)際單位制中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位有特斯拉［T］和高斯［Gs］，二者之間的換算關(guān)系為：1T=104Gs

磁導(dǎo)率是反映自然界物質(zhì)導(dǎo)磁能力的物理量，用希臘字母“μ”表示。物質(zhì)的種類很多，且導(dǎo)磁能力也各不相同，為了有效地區(qū)別它們各自的導(dǎo)磁能力，我們引入一個(gè)參照標(biāo)準(zhǔn)—真空的磁導(dǎo)率μ0:

自然界中各種物質(zhì)的磁導(dǎo)率均與真空的磁導(dǎo)率相比，可得到不同的比值，我們把這個(gè)比值稱為相對(duì)磁導(dǎo)率，用“μr”表示，即：

顯然，相對(duì)磁導(dǎo)率無(wú)量綱，其值越大，表明此類物質(zhì)的導(dǎo)磁性能越好；反之，導(dǎo)磁性能越差。3.磁導(dǎo)率μ

根據(jù)μr值的不同，自然界的物質(zhì)大致可分為兩大類：（1）非磁性物質(zhì)

如空氣、塑料、銅、鋁、橡膠等。非磁性物質(zhì)的導(dǎo)磁能力很差，其磁導(dǎo)率與真空的磁導(dǎo)率非常接近，工程實(shí)際中，非磁性物質(zhì)的磁導(dǎo)率可用真空磁導(dǎo)率代替，即它們的相對(duì)磁異率均約等于1。

如鐵、鎳、鈷、鋼及其合金等。鐵磁物質(zhì)的導(dǎo)磁能力很強(qiáng)，其磁導(dǎo)率一般為真空的幾百、幾千乃至幾萬(wàn)、幾十萬(wàn)倍。如鑄鐵，其相對(duì)磁導(dǎo)率μr≈200～400；鑄鋼的相對(duì)磁導(dǎo)率μr≈500～2200；硅鋼的μr≈7000~10000；坡莫合金的μr≈20000～200000。顯然，鐵磁物質(zhì)的磁導(dǎo)率不是常量，而是一個(gè)范圍，即隨外部條件變化。鐵磁性物質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率大大于1。（2）鐵磁性物質(zhì)4.磁場(chǎng)強(qiáng)度

磁場(chǎng)強(qiáng)度也是表征磁場(chǎng)中某點(diǎn)強(qiáng)弱和方向的物理量，用大寫字母“H”表示。磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度有何區(qū)別和聯(lián)系？

磁感應(yīng)強(qiáng)度B是描述磁路介質(zhì)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向的物理量；磁場(chǎng)強(qiáng)度H則描述的是電流的磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向，與磁路的介質(zhì)無(wú)關(guān)。磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度之間的聯(lián)系可用下式表示：

磁場(chǎng)強(qiáng)度H的單位有安每米和安每厘米，二者之間的換算關(guān)系為：1A/m=10-2A/cm1.1.2磁路歐姆定律

交流鐵芯線圈磁路通常由硅鋼片疊壓制成，導(dǎo)磁率很高。當(dāng)套在鐵芯上的線圈通電后，鐵芯迅速被磁化，成為一個(gè)人為集中的強(qiáng)磁場(chǎng)。uiΦ磁路部分電路部分交流鐵芯線圈示意圖

電流通過N匝線圈所形成的磁動(dòng)勢(shì)用Fm=NI表示，磁路對(duì)磁通所呈現(xiàn)的阻礙作用用磁阻Rm表示，磁動(dòng)勢(shì)、磁通和磁阻三者之間的關(guān)系可表述為：磁路歐姆定律

磁路歐姆定律中的磁阻Rm與磁導(dǎo)率μ有關(guān)，因此對(duì)鐵芯磁路來(lái)講是一個(gè)變量，定量計(jì)算相對(duì)復(fù)雜，因此沒有電路歐姆定律應(yīng)用得那么廣泛，磁路歐姆定律通常用來(lái)定性分析磁路情況。

主磁通原理告訴我們，只要外加電壓有效值及電源頻率不變，鐵芯中工作主磁通最大值Φm也將維持不變。1.1.3主磁通原理uiΦ

對(duì)交流鐵芯線圈而言，設(shè)工作主磁通為：

可得：

交變磁通穿過線圈時(shí)，在線圈中感應(yīng)電壓，其值為：主磁通原理例分析某含有氣隙的鐵芯線圈，線圈兩端加有效值為U的交流電壓，當(dāng)氣隙增大時(shí)，鐵芯中的主磁通是增大還是減小？線圈中的電流如何變化？氣隙增大時(shí)，鐵芯磁路中的磁阻增加，但由于電源電壓效值為U和頻率f并無(wú)改變，根據(jù)主磁通原理可知，鐵芯磁路中的工作主磁通Φ并不發(fā)生改變。根據(jù)磁路歐姆定律：

磁通不變，則上式中的比值也應(yīng)不變。因此，當(dāng)磁阻Rm增大時(shí)，線圈中通過的電流必定增大。例分析一個(gè)交流電磁鐵，因出現(xiàn)機(jī)械故障，造成通電后銜鐵不能吸合，結(jié)果把線圈燒壞，試分析其原因。電磁鐵線圈中的額定電流是根據(jù)吸合后的電流限值設(shè)定的。當(dāng)通電后不能吸合時(shí)，由于鐵芯和銜鐵之間存有一定的氣隙，造成鐵芯磁路中的磁阻大大增加。民主磁通原理可知，此時(shí)鐵芯磁路中的工作主磁通Φ并不發(fā)生改變。若要滿足磁路歐姆定律：就必須增大線圈中的電流，而且氣隙雖小，但磁阻遠(yuǎn)大于鐵芯中的磁阻，此時(shí)線圈電流將是額定電流的許多倍，從而造成線圈燒毀。什么是磁滯損耗？什么是渦流損耗？何謂不變損耗和可變損耗？你會(huì)做嗎？根據(jù)物質(zhì)導(dǎo)磁性能的不同，自然界中的物質(zhì)可分為幾類？它們?cè)谙鄬?duì)磁導(dǎo)率上的區(qū)別是什么？

鐵磁物質(zhì)具有哪些磁性能？銅和鋁能夠被磁化嗎？為什么？

根據(jù)工程上用途的不同，鐵磁性材料可分為幾類？試述它們的特點(diǎn)和用途。

問題與思考磁通Φ、導(dǎo)磁率μ、磁感應(yīng)強(qiáng)度B和磁場(chǎng)強(qiáng)度H分別表征了磁路的哪些特征？1.2.1變壓器的基本結(jié)構(gòu)u1i10AXΦN1N2u20axS用硅鋼片疊壓制成的變壓器鐵芯。與電源相接的一次側(cè)繞組。|ZL|與負(fù)載相接的二次側(cè)繞組。

變壓器的主體結(jié)構(gòu)是由鐵芯和繞組兩大部分構(gòu)成的。變壓器的繞組與繞組之間、繞組與鐵芯之間均相互絕緣。1.2單相變壓器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理u20AXaxS|ZL|u1i10ΦN1N21.變壓器的空載運(yùn)行

交變的磁通穿過N1和N2時(shí)，分別在兩個(gè)線圈中感應(yīng)電壓：

計(jì)算它們的比值：有：

顯然，改變線圈繞組的匝數(shù)即可實(shí)現(xiàn)電壓的變換。且k>1時(shí)為為降壓變壓器；k<1時(shí)為升壓變壓器。變壓比，簡(jiǎn)稱變比1.2.2變壓器的工作原理AX|ZL|axN2SN1u2u1i1Φ2.變壓器的負(fù)載運(yùn)行變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)，一次側(cè)電流由i0變?yōu)閕1，二次側(cè)產(chǎn)生負(fù)載電流i2，而電壓u20相應(yīng)變?yōu)閡2。

變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)，二次側(cè)電流i2產(chǎn)生副邊磁動(dòng)勢(shì)I2N2，該磁動(dòng)勢(shì)對(duì)I0N1起削弱作用。i2

根據(jù)主磁通原理，只要電源電壓和頻率不變，鐵芯中的工作主磁通Φ的數(shù)值將維持不變。因此，原邊電流i0相應(yīng)增大為i1，原邊磁動(dòng)勢(shì)也增大為I1N1，增大的部分恰好與二次側(cè)磁動(dòng)勢(shì)相平衡。此時(shí)的磁動(dòng)勢(shì)方程式為：

磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式告訴我們：變壓器二次測(cè)電流i2的大小是由負(fù)載決定的，但二次側(cè)的能量來(lái)源于一次側(cè)，兩側(cè)電路并沒有直接的電的聯(lián)系，而是通過磁耦合把能量從原邊傳遞到副邊。

由上式可得：

變壓器鐵芯的導(dǎo)磁率很高，因此滿足工作主磁通需要的磁動(dòng)勢(shì)I0N1很小，和I1N1相比可忽略不計(jì)，因此磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式可改為：

變壓器在能量傳遞的過程中損耗很小，因此一次側(cè)和二次側(cè)的容量近似相等，有：變流比能量傳遞過程中，變壓器在變換電壓的同時(shí)也變換了電流。3.變壓器的變換阻抗作用AX|ZL|axN2SN1u2u1i1Φi2

設(shè)變壓器副邊所接負(fù)載為|ZL|，原邊等效輸入阻抗為|Z1|，則有：將變壓器的變壓比公式和變流比公式代入上式得：

上式告訴我們：只要改變變壓器的匝數(shù)比，即可獲得合適的二次側(cè)對(duì)一次側(cè)的反射阻抗|Z1|。式中k2稱為負(fù)載阻抗折算到一次側(cè)時(shí)的變換系數(shù)。已知某收音機(jī)輸出變壓器的原邊匝數(shù)為600，副邊匝數(shù)為30，原邊原來(lái)接有16Ω的揚(yáng)聲器?，F(xiàn)因故要改接成4Ω揚(yáng)聲器，問輸出變壓器的匝數(shù)N2應(yīng)改為多少？例解收音機(jī)電路中，輸出變壓器所起的作用是：讓揚(yáng)聲器阻抗與晶體管的輸出端阻抗匹配，以使負(fù)荷上獲得最大功率，從而驅(qū)動(dòng)喇叭振動(dòng)發(fā)出聲音。收音機(jī)原阻抗變換系數(shù)為：反射阻抗：改換成4Ω揚(yáng)聲器后：設(shè)交流信號(hào)源電壓U=100V，內(nèi)阻R0=800Ω，負(fù)載RL=8Ω。(1)將負(fù)載直接接至信號(hào)源，負(fù)載獲得多大功率？(2)經(jīng)變壓器阻抗匹配，求負(fù)載獲得的最大功率是多少？此時(shí)變壓器變比是多少？例解負(fù)載直接與信號(hào)源相接時(shí)，負(fù)載上獲得的功率為：

阻抗匹配時(shí)，負(fù)載折算到原繞組的反射阻抗等于800Ω。因此負(fù)載上獲得的最大功率為：變壓器的變比為：

變壓器輸出電壓u2隨負(fù)載電流i2變化的關(guān)系稱為它的外特性，即：u2U2Ni2I2N0cos(-φ2)=0.8超前cosφ2=1cosφ2=0.8滯后u2＝f（i2）1.變壓器的外特性(1)負(fù)載為純電阻性質(zhì)時(shí)，cosφ=1，輸出電壓u2隨負(fù)載電流i2的增加略有下降；

結(jié)論負(fù)載的功率因數(shù)對(duì)變壓器的外特性影響很大。(2)負(fù)載為感性時(shí)，u2隨i2的增加下降的程度加大；(3)負(fù)載為容性時(shí)，輸出特性曲線呈上翹狀態(tài)，說明u2隨

i2的增加反而加大。1.2.3變壓器的外特性

變壓器外特性變化的程度，可以用電壓調(diào)整率ΔU%來(lái)表示。電壓調(diào)整率定義為：變壓器由空載到額定I2N滿載時(shí)，副邊輸出電壓u2的變化程度。

電壓調(diào)整率反映了變壓器運(yùn)行時(shí)輸出電壓的穩(wěn)定性，是變壓器的主要性能指標(biāo)之一。3.變壓器的損耗和效率變壓器的損耗有鐵耗和銅耗：

變壓器工作時(shí)由于主磁通不變，因此鐵損耗也基本維持不變，通常稱鐵耗為不變損耗；銅耗隨負(fù)載電流變化，稱為可變損耗。2.電壓調(diào)整率

變壓器的效率是指變壓器的輸出功率P2與輸入功率P1的比值，通常百分?jǐn)?shù)表示，即：

變壓器沒有旋轉(zhuǎn)部分，因此效率比較高?？刂蒲b置中的小型電源變壓器的效率通常在80%以上；電力變壓器的效率一般可達(dá)95%以上。

變壓器在運(yùn)行中需注意，并非運(yùn)行在額定負(fù)載時(shí)效率最高。實(shí)踐證明，變壓器所帶負(fù)載為滿載的70%左右時(shí)效率最高。因此，應(yīng)根據(jù)負(fù)載情況采用最好的運(yùn)行方式。譬如控制變壓器運(yùn)行臺(tái)數(shù)，投入適當(dāng)容量的變壓器等，以使變壓器能夠處在高效率情況下運(yùn)行。變壓器效率

為使變壓器安全、經(jīng)濟(jì)、合理地運(yùn)行，同時(shí)讓用戶對(duì)變壓器的性能有所了解，制造廠家對(duì)每一臺(tái)變壓器都安裝了一塊銘牌，如：4.變壓器的銘牌和額定值只有理解銘牌上各種數(shù)據(jù)的含義，才能正確地使用變壓器。

銘牌數(shù)據(jù)中的高壓側(cè)額定電壓U1N，指加在一次繞組上的正常工作電壓值。U1N是根據(jù)變壓器的絕緣強(qiáng)度和允許發(fā)熱等條件規(guī)定的。接負(fù)載的低壓側(cè)額定電壓U2N，是指變壓器空載時(shí)高壓側(cè)加上額定電壓后，二次側(cè)兩端的電壓最高限值。

（1）變壓器的產(chǎn)品型號(hào)（2）額定電壓（3）額定電流

指根據(jù)變壓器容許發(fā)熱的條件而規(guī)定的滿載電流值。在三相電力變壓器中，額定電流均指線電流。（4）額定容量

指變壓器在額定工作狀態(tài)下，二次繞組的視在功率，其單位為kV-A。

單相變壓器的額定容量為：

三相變壓器的額定容量為：

阻抗電壓又稱為短路電壓。它標(biāo)志在額定電流時(shí)變壓器阻抗壓降的大小。通常用它與額定電壓U1N的百分比來(lái)表示。（5）聯(lián)結(jié)組別標(biāo)號(hào)（6）阻抗電壓

指三相變壓器一、二次繞組的連接方式。其中Y指變壓器的高壓繞組作星形聯(lián)結(jié)（D表示高壓繞組作三角形聯(lián)接）；y表示低壓側(cè)繞組作星形聯(lián)結(jié)（d表示低壓繞組作三角形聯(lián)接）；N表示高壓側(cè)繞組作星形聯(lián)結(jié)時(shí)帶有中線（n表示低壓側(cè)繞組作星形聯(lián)結(jié)時(shí)帶有中線）。變壓器能否變換直流電壓？為什么？你會(huì)做嗎？已知變壓器UIN=220V，為使鐵心不致飽和，規(guī)定Φm≤0.001Wb，問變壓器原線圈至少應(yīng)繞多少匝？

欲制作一個(gè)220/110V的小型變壓器，能否原邊繞2匝，副邊繞1匝？為什么？

若不慎將額定值110/36V的小容量變壓器原邊接到110V直流電源上，副邊會(huì)產(chǎn)生什么情況？原邊呢？問題與思考一個(gè)交流電磁鐵，額定值為工頻電220V，現(xiàn)不慎接在了220V的直流電源上，問會(huì)不會(huì)燒壞？為什么？

電力變壓器在供配電系統(tǒng)中的作用是將一種電壓的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N或幾種電壓的電能供給用戶。變電所或配電房中的電力變壓器，通常是將高壓電能轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪弘娔埽侂娊o用電設(shè)備。1.3三相電力變壓器

目前，我國(guó)交流輸電的骨干網(wǎng)架為500kV電壓等級(jí)，還要在500kV電網(wǎng)基礎(chǔ)上發(fā)展1000千伏特高壓輸電。這樣高的電壓，無(wú)論從發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行方面或是從制造成本方面考慮，都不允許由發(fā)電機(jī)直接生產(chǎn)，必須依靠升壓變壓器將電壓升高后才能遠(yuǎn)距離輸送。按相數(shù)來(lái)分，變壓器可分有：?jiǎn)蜗嘧儔浩魅嘧儔浩靼蠢鋮s性質(zhì)來(lái)分，變壓器可分有：干式變壓器水冷式焊接變壓器油浸式電力變壓器110kV大型油浸式電力變壓器10kV全封閉配電變壓器大型油浸式電力變壓器箱體內(nèi)部結(jié)構(gòu)儲(chǔ)油柜變壓器油箱體高壓絕緣套管低壓絕緣套管分接開關(guān)氣體繼電器除此之外，還有安全氣道、溫度計(jì)、吊裝環(huán)和入孔支架等。

電力變壓器的鐵芯和繞組通常浸在變壓器油箱中，從變壓器外部一般看不到。散熱管1.三相電力變壓器的結(jié)構(gòu)組成1.三相電力變壓器的磁路部分

電力變壓器主要由磁路系統(tǒng)和電路系統(tǒng)構(gòu)成。其中磁路系統(tǒng)包括鐵芯和磁軛，均由硅鋼片疊壓制成，如下圖所示。

鐵芯是電力變壓器極為重要的部件。在原理上，鐵芯是構(gòu)成變壓器的磁路，是能量傳遞的媒介體。它把一次電路的電能轉(zhuǎn)化為磁能，又把該磁能轉(zhuǎn)化為二次電路的電能；在結(jié)構(gòu)上，鐵芯柱套上帶有絕緣的線圈，并且牢固地對(duì)它們支撐和壓緊，因此鐵芯又是構(gòu)成變壓器的骨架。

電力變壓器的電路系統(tǒng)主要由雙絲包絕緣扁線或漆包圓線繞制而成，是變壓器最基本的組成部分，繞組與鐵芯合稱電力變壓器本體，是建立磁場(chǎng)和傳輸電能的電路部分。

不同容量、不同電壓等級(jí)的電力變壓器，繞組形式也各不相同。一般電力變壓器中常采用同心式和交疊式兩種結(jié)構(gòu)形式。2.三相電力變壓器的電路部分同心式繞組是把高壓繞組與低壓繞組套在同一個(gè)鐵心上，一般是將低壓繞組放在里邊，高壓繞組套在外邊，以便絕緣處理。但輸出電流很大的大容量電力變壓器，低壓繞組引出線的工藝復(fù)雜，往往把低壓繞組放在高壓繞組的外面。同心式繞組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、繞制方便，故被廣泛采用。按照繞制方法的不同，同心式繞組又可分為圓筒式、螺旋式、連續(xù)式、糾結(jié)式等幾種。

普通電力變壓器通常不采用交疊式繞組形式。交疊式繞組又叫交錯(cuò)式繞組，即在同一鐵芯上，高壓繞組、低壓繞組交替排列、間隙較大、絕緣較復(fù)雜、包扎工作量較大。它的優(yōu)點(diǎn)是力學(xué)性能較好，引出線的布置和焊接比較方便、漏電抗較小，因此一般多用于電壓為35kV及以下的電爐變壓器中。

電力變壓器三相繞組的聯(lián)接形式

電力變壓器的每一個(gè)電壓側(cè)都有三個(gè)繞組，高壓側(cè)繞組用U-X、V-Y、W-Z作線端標(biāo)志，其中短橫杠前面為繞組的首端標(biāo)號(hào)，橫杠后面為繞組的尾端標(biāo)號(hào)。

低壓側(cè)繞組用u-x、v-y、w-z作線端標(biāo)志，若為三繞組變壓器，則中壓側(cè)繞組用Um-Xm、Vm-Ym、Wm-Zm作線端標(biāo)志。UVWXYZ繞組為三角形連接

三相電力變壓器無(wú)論一次側(cè)還是二次側(cè)繞組，均有星形和三角形兩種聯(lián)結(jié)方式。

星形聯(lián)結(jié)是把三相繞組的末端連接在一起，而把它們的首端分別用導(dǎo)線引出，如圖（a）所示。

三角形聯(lián)結(jié)是把一相繞組的末端和另一相繞組的首端連在一起，順次連接成一個(gè)閉合回路，然后從首端用導(dǎo)線引出，如圖（b）（c）所示。其中圖（b）的三相繞組按逆序的三角形聯(lián)結(jié)。而圖（c）的三相繞組則按順序三角形聯(lián)結(jié)。

三相變壓器的聯(lián)結(jié)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)。①Y，d11（Y0/Δ-11）：這種聯(lián)結(jié)組別通常用于低壓側(cè)電壓高于400V，高壓側(cè)電壓為35kV及以下的輸配電系統(tǒng)中。

1.3.2三相電力變壓器的聯(lián)結(jié)組別

我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定只生產(chǎn)下列5種標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組別的電力變壓器，即Y，d11；Y，yn0；YN，d11；YN，y0；Y，y0。其中前3種最為常用，其主要用途為：

②Y，yn0（Y/y0-12）這種聯(lián)結(jié)組別一般用在低壓側(cè)電壓為400/230V的配電變壓器中，供電給動(dòng)力和照明混合負(fù)載。三相動(dòng)力負(fù)載用400V線電壓，單相照明負(fù)載用230V相電壓。yn表示星形聯(lián)結(jié)的中心點(diǎn)引至變壓器箱殼的外面再與“地”相接。③YN，d11（Y0/d-11）這種聯(lián)結(jié)組別常用在高壓側(cè)需要中心點(diǎn)接地的輸電系統(tǒng)中，例如110kV及220kV等超高壓系統(tǒng)中。此外也可以用在低壓側(cè)電壓高于400V、高壓側(cè)電壓為35kV及以下的輸配電系統(tǒng)中。1.3.3三相電力變壓器的并聯(lián)運(yùn)行

為保證并聯(lián)運(yùn)行的變壓器空載時(shí)并聯(lián)回路無(wú)環(huán)流，各變壓器的負(fù)荷分配應(yīng)與其容量成正比，且滿足以下條件：

①并聯(lián)各變壓器的聯(lián)結(jié)組別標(biāo)號(hào)相同；②并聯(lián)各變壓器的變比相同（允許有±0.5%的差值）；③并聯(lián)各變壓器短路電壓相等（允許有±10%的差值）。

除上述三個(gè)條件外，對(duì)于并聯(lián)運(yùn)行的變壓器的容量比一般不宜超過3:1。上述條件必須要嚴(yán)格執(zhí)行的就是第①條1.3.4三相電力變壓器的配件

參看課本，在此不再敘述。1.3.5三相電力變壓器臺(tái)數(shù)的選擇、容量的確定及過負(fù)荷能力

1.變壓器臺(tái)數(shù)的選擇

在選擇電力變壓器時(shí)，應(yīng)首選低損耗節(jié)能型變壓器，如：S9系列電力變壓器S10系列電力變壓器

對(duì)于安裝在室內(nèi)的電力變壓器，通常選擇干式變壓器

如果變壓器安裝在多塵或有腐蝕性氣體嚴(yán)重影響的場(chǎng)所，一般需選擇密閉型變壓器或防腐型變壓器：其臺(tái)數(shù)的選擇應(yīng)考慮下列原則：（1）滿足用電負(fù)荷對(duì)可靠性的要求。在有一、二級(jí)負(fù)荷的變電所中，宜選擇兩臺(tái)主變壓器，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上比較合理時(shí)，主變壓器也可選擇多于兩臺(tái)。三級(jí)負(fù)荷一般選擇一臺(tái)主變壓器，如果負(fù)荷較大時(shí)，也可選擇兩臺(tái)主變壓器。

（2）負(fù)荷變化較大時(shí)，宜采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的變電所，可考慮采用兩臺(tái)主變壓器。（3）降壓變電所與系統(tǒng)相連的主變壓器選擇原則一般不超過兩臺(tái)。（4）在選擇變電所主變壓器臺(tái)數(shù)時(shí)，還應(yīng)適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展，留有擴(kuò)建增容的余地。2.變壓器容量的確定（1）單臺(tái)變壓器的確定

工廠車間變電所中，單臺(tái)變壓器容量不宜超過1000kVA，對(duì)裝設(shè)在二層樓以上的干式變壓器，其容量不宜大于630kVA。即：①當(dāng)任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿足總計(jì)算負(fù)荷的60%～70%的要求，即

SN≥（0.6～0.7）Se②任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)能滿足全部一、二級(jí)負(fù)荷總?cè)萘康男枨?，?/p>

SN≥SⅠe+SⅡe（2）兩臺(tái)主變壓器的確定裝有兩臺(tái)主變壓器時(shí)，每臺(tái)主變壓器的額定容量SN應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件：

（3）考慮負(fù)荷發(fā)展留有一定的容量通常變壓器容量和臺(tái)數(shù)的確定與工廠主接線方案相對(duì)應(yīng)，因此在設(shè)計(jì)主接線方案時(shí)，同時(shí)要考慮到用電單位對(duì)變壓器臺(tái)數(shù)和容量的要求。單臺(tái)主變壓器的容量選擇一般不宜大于1250kVA；對(duì)裝在樓上的電力變壓器，單臺(tái)容量不宜大于630kVA；對(duì)居住小區(qū)的變電所，單臺(tái)油浸式變壓器容量不宜大于630kVA。另外，還要考慮負(fù)荷的發(fā)展，留有安裝主變壓器的余地。

變壓器為滿足某種運(yùn)行需要而在某些時(shí)間內(nèi)允許超過其額定容量運(yùn)行的能力稱為過負(fù)荷能力。變壓器的過負(fù)荷通?？煞譃檎＿^負(fù)荷和事故過負(fù)荷兩種。

（1）變壓器的正常過負(fù)荷能力

電力變壓器運(yùn)行時(shí)的負(fù)荷是經(jīng)常變化的，日常負(fù)荷曲線的峰谷差可能很大。根據(jù)等值老化原則，電力變壓器可以在一小段時(shí)間內(nèi)允許超過額定負(fù)荷運(yùn)行。2.電力變壓器的過負(fù)荷

變壓器的正常過負(fù)荷能力，是以不犧牲變壓器正常壽命為原則來(lái)制定的，同時(shí)還規(guī)定過負(fù)荷期間負(fù)荷和各部分溫度不得超過規(guī)定的最高限值。我國(guó)的限值為：繞組最熱點(diǎn)溫度不得超過140℃；自然油循環(huán)變壓器負(fù)荷不得超過額定負(fù)荷的1.3倍，強(qiáng)迫油循環(huán)變壓器負(fù)荷不得超過額定負(fù)荷的1.2倍。（2）變壓器的事故過負(fù)荷事故過負(fù)荷又稱為短時(shí)急救過負(fù)荷。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生事故時(shí)，保證不間斷供電是首要任務(wù)，加速變壓器絕緣老化是次要的。所以，事故過負(fù)荷和正常過負(fù)荷不同，它是以犧牲變壓器壽命為代價(jià)的。事故過負(fù)荷時(shí)，絕緣老化率允許比正常過負(fù)荷時(shí)高得多，即允許較大的過負(fù)荷，但我國(guó)規(guī)定繞組最熱點(diǎn)的溫度仍不得超過140℃?？紤]到夏季變壓器的典型負(fù)荷曲線，其最高負(fù)荷低于變壓器的額定容量時(shí)，每低1℃可允許過負(fù)荷1%，但以過負(fù)荷15%為限。正常過負(fù)荷允許最高不得超過額定容量的20%。

對(duì)油浸電力變壓器事故過負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間允許值的規(guī)定可參看課本中表2-1和表2-2。

電力變壓器短路情景你會(huì)做嗎？

電力變壓器主要由哪些部分組成？變壓器在供配電技術(shù)中起什么作用？

變壓器并聯(lián)運(yùn)行的條件有哪些？其中哪一條應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行？問題與思考單臺(tái)變壓器容量的確定主要依據(jù)什么？若裝有兩臺(tái)主變壓器，容量又應(yīng)如何確定？1.4其他常用變壓器1.4.1自耦變壓器定義：把普通雙繞組變壓器的高壓側(cè)繞組和低壓側(cè)繞組相串聯(lián)，即可構(gòu)成一臺(tái)自耦變壓器，如下圖所示。連成自耦變壓器實(shí)際自耦變壓器普通雙繞組變壓器AXaxN1N2AN1XaxN2AXaxN1N2

左圖所示為實(shí)驗(yàn)室常用的單相和三相自耦調(diào)壓器。實(shí)際應(yīng)用中，自耦變壓器只用一個(gè)繞組，原繞組匝數(shù)較多，原繞組的一部分兼作副繞組。兩者之間不僅有磁的耦合，而且還有電的直接聯(lián)系。

自耦變壓器的工作原理和普通雙繞組變壓器相同。因此，其變比公式與雙繞組變壓器一樣，即：實(shí)驗(yàn)室中單相調(diào)壓器結(jié)構(gòu)原理圖優(yōu)點(diǎn)：額定容量相同時(shí)，自耦變壓器與雙繞組變壓器相比，其單位容量所消耗的材料少、變壓器的體種小、造價(jià)低，而且銅耗和鐵耗都小，因而效率較高。自耦調(diào)壓器的特點(diǎn)缺點(diǎn)：由于原、副邊共用一個(gè)繞組，因此當(dāng)高壓側(cè)遭受過