合肥工業(yè)大學(xué) 電機(jī)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)-12,13

1、12-2 變壓器的主要技術(shù)參數(shù)變壓器的主要技術(shù)參數(shù) 一、產(chǎn)品型號一、產(chǎn)品型號 比如，三相變壓器常見的型號：比如，三相變壓器常見的型號：S9-1000/10。 書上的例子：書上的例子：OSFPSZ-120000/220。 二、額定容量二、額定容量 我國的變壓器額定容量等級按等比數(shù)列生成，我國的變壓器額定容量等級按等比數(shù)列生成， 公比為公比為10開開10次方，即次方，即1.25。例如：。例如： 1000,1250,16001000,1250,1600，2000,2500,3150,2000,2500,3150, 40004000， 12-2 變壓器的主要技術(shù)參數(shù)變壓器的主要技術(shù)參數(shù) 三、額定電壓及

2、聯(lián)接組標(biāo)號三、額定電壓及聯(lián)接組標(biāo)號 額定電壓等級額定電壓等級(kV)： 220,110,35,10,6,0.4。 聯(lián)接組標(biāo)號：聯(lián)接組標(biāo)號： Y,yn0 Y,d11 12-2 變壓器的主要技術(shù)參數(shù)變壓器的主要技術(shù)參數(shù) 四、電壓分接范圍四、電壓分接范圍 通過調(diào)壓開關(guān)變換高壓或中壓繞組的分通過調(diào)壓開關(guān)變換高壓或中壓繞組的分 接，以改變有效匝數(shù)，實(shí)現(xiàn)調(diào)壓的目的。接，以改變有效匝數(shù)，實(shí)現(xiàn)調(diào)壓的目的。 分為無勵磁調(diào)壓和有載調(diào)壓。分為無勵磁調(diào)壓和有載調(diào)壓。 12-2 變壓器的主要技術(shù)參數(shù)變壓器的主要技術(shù)參數(shù) N N X N s N N R XRz N z z U XI u S p U RI u uuu U

3、U u 12 12 22 %100 五、阻抗電壓五、阻抗電壓 變壓器二次繞組短變壓器二次繞組短 路，在一次繞組上路，在一次繞組上 加電壓，當(dāng)電流達(dá)加電壓，當(dāng)電流達(dá) 到額定值時的電壓，到額定值時的電壓， 就是阻抗電壓，一就是阻抗電壓，一 般用額定電壓的百般用額定電壓的百 分比表示。分比表示。 12-2 變壓器的主要技術(shù)參數(shù)變壓器的主要技術(shù)參數(shù) 根據(jù)電機(jī)學(xué)的知識，顯然有根據(jù)電機(jī)學(xué)的知識，顯然有uZ=zk*。 所以阻抗電壓所以阻抗電壓uZ是變壓器的重要參數(shù)。是變壓器的重要參數(shù)。 阻抗電壓阻抗電壓uZ的兩個分量的兩個分量uR和和uX中，電抗中，電抗 電壓電壓uX是主要的，它主要決定于繞組的是主要的，它

4、主要決定于繞組的 匝數(shù)、鐵心的尺寸和一次二次繞組的間匝數(shù)、鐵心的尺寸和一次二次繞組的間 距。距。 13-1 變壓器鐵心尺寸的確定變壓器鐵心尺寸的確定 13-1 變壓器鐵心尺寸的確定變壓器鐵心尺寸的確定 一、變壓器的基本尺寸與電磁負(fù)荷的關(guān)一、變壓器的基本尺寸與電磁負(fù)荷的關(guān) 系系 畫變壓器結(jié)構(gòu)圖。畫變壓器結(jié)構(gòu)圖。 SN=mEI E=4.44fNm m=/4D2KDBm I=AH/N 逐級代入，最后求得，逐級代入，最后求得， 13-1 變壓器鐵心尺寸的確定變壓器鐵心尺寸的確定 mD N fABKm S HD 2 2 35. 0 SN=0.35m2KDfABmD2H 或?qū)懗?定義每柱容量：定義每柱容量

5、：Sz 對于普通三相雙繞組變壓器，對于普通三相雙繞組變壓器，SN=mSz 13-1 變壓器鐵心尺寸的確定變壓器鐵心尺寸的確定 所以，有 mD z fABK S HD 2 2 35. 0 上式普遍適用。它表明，變壓器的每柱體上式普遍適用。它表明，變壓器的每柱體 積與每柱容量成正比，與電磁負(fù)荷成反比。積與每柱容量成正比，與電磁負(fù)荷成反比。 A的范圍見表的范圍見表13-3，Bm的范圍的范圍1.4T1.7T。 通過表通過表13-1，說明，說明SN與與Sz的關(guān)系。的關(guān)系。 解釋表中的效益系數(shù)解釋表中的效益系數(shù)Ks 13-1 變壓器鐵心尺寸的確定變壓器鐵心尺寸的確定 再看一些系數(shù)。再看一些系數(shù)。 KD=K

6、J KFe KJ與與階梯級數(shù)等有關(guān)。階梯級數(shù)見表階梯級數(shù)等有關(guān)。階梯級數(shù)見表13- 2。KJ=0.641.0 KFe稱為疊壓系數(shù)，與硅鋼片厚度、是否稱為疊壓系數(shù)，與硅鋼片厚度、是否 涂漆等有關(guān)。涂漆等有關(guān)。KFe=0.910.96 13-1 變壓器鐵心尺寸的確定變壓器鐵心尺寸的確定 Dkd H d d 12 12 為了確定為了確定D和和H的的 關(guān)系，引入關(guān)系，引入和和d12 可查表可查表13-5和表和表 13-4得到。得到。 代入，代入， 得得 算出算出D后，再把尾后，再把尾 數(shù)湊成數(shù)湊成0或或5。 mDd z fABKk S D 3 3 35. 0 13-1 變壓器鐵心尺寸的確定變壓器鐵心尺

7、寸的確定 總結(jié)：總結(jié)：變壓器的每柱體積與每柱容量成變壓器的每柱體積與每柱容量成 正比，與電磁負(fù)荷成反比。每柱容量正比，與電磁負(fù)荷成反比。每柱容量Sz。 【補(bǔ)】有三臺心式變壓器，容量都是【補(bǔ)】有三臺心式變壓器，容量都是 1000kVA，一臺為普通單相，一臺為普，一臺為普通單相，一臺為普 通三相，一為三相自耦（串聯(lián)繞組匝數(shù)：通三相，一為三相自耦（串聯(lián)繞組匝數(shù)： 公共繞組匝數(shù)公共繞組匝數(shù)=1:4）。分別求它們的每）。分別求它們的每 柱容量。（柱容量。（500,333,67） 13-1 變壓器鐵心尺寸的確定變壓器鐵心尺寸的確定 )( 3 1 , 2 210 121 2 0 2 12 aaaa H dk

8、afN X p qp 其中 二、滿足給定阻抗電壓值的變壓器二、滿足給定阻抗電壓值的變壓器 鐵心直徑的確定鐵心直徑的確定 阻抗電壓是變壓器的重要參數(shù)，而阻抗電壓是變壓器的重要參數(shù)，而 它的大小與鐵心直徑有密切關(guān)系。它的大小與鐵心直徑有密切關(guān)系。 在電機(jī)學(xué)中已經(jīng)推導(dǎo)出（見許實(shí)章在電機(jī)學(xué)中已經(jīng)推導(dǎo)出（見許實(shí)章 編的電機(jī)學(xué)）：編的電機(jī)學(xué)）： 13-1 變壓器鐵心尺寸的確定變壓器鐵心尺寸的確定 即即 再代入一系列公式，再代入一系列公式， 得得 從右式可以看出，從右式可以看出， 電抗電壓與鐵心電抗電壓與鐵心 直徑的直徑的4次方成次方成 反比反比。 4 22 01 121 2 0 2 68. 2 2 Dmx

9、 qpz N qpN x KBfu KaS D HU dkafNI u 13-1 變壓器鐵心尺寸的確定變壓器鐵心尺寸的確定 4 zz SKD 總結(jié)：在其它參數(shù)相同的情況下，電抗總結(jié)：在其它參數(shù)相同的情況下，電抗 電壓與鐵心直徑的電壓與鐵心直徑的4次方成反比。次方成反比。 三、用簡化公式估算鐵心直徑。三、用簡化公式估算鐵心直徑。 上式中，上式中，Kz約約0.01，容量單位是，容量單位是VA，D 的單位是的單位是m。 13-1 變壓器鐵心尺寸的確定變壓器鐵心尺寸的確定 總結(jié)：三種計(jì)算鐵心直徑的公式是統(tǒng)一總結(jié)：三種計(jì)算鐵心直徑的公式是統(tǒng)一 的，所算出的數(shù)據(jù)相差不大，參見書上的，所算出的數(shù)據(jù)相差不大，

10、參見書上 P372的計(jì)算例題。的計(jì)算例題。 13-1 變壓器鐵心尺寸的確定變壓器鐵心尺寸的確定 【補(bǔ)】已知一臺普通三相變壓器，【補(bǔ)】已知一臺普通三相變壓器， 1000kVA,10kV/0.4kV，N1/N2=400/16， 線圈高度線圈高度H=0.56m，線規(guī)為，線規(guī)為 28.51/3.1511.212。請你以此為。請你以此為 參照，設(shè)計(jì)一臺新的變壓器，參照，設(shè)計(jì)一臺新的變壓器， 1250kVA,10kV/0.4kV，使用原來的疊片，使用原來的疊片 （D不變），求新變壓器的線圈高度不變），求新變壓器的線圈高度H， N1/N2和線規(guī)。和線規(guī)。 （210.61/3.151412，0.7m 13-3

11、 變壓器鐵心結(jié)構(gòu)型式變壓器鐵心結(jié)構(gòu)型式 變壓器鐵心型式分為心式和殼式兩大類。變壓器鐵心型式分為心式和殼式兩大類。 一、心式鐵心一、心式鐵心 這種鐵心一般有兩個特點(diǎn)：一是鐵心不這種鐵心一般有兩個特點(diǎn)：一是鐵心不 包圍繞組，二是鐵心垂直于水平面放置。包圍繞組，二是鐵心垂直于水平面放置。 1.普通心式鐵心普通心式鐵心 用硅鋼片疊成，截面是階梯狀。柱與軛用硅鋼片疊成，截面是階梯狀。柱與軛 之間有接縫。廣泛采用。之間有接縫。廣泛采用。 13-3 變壓器鐵心結(jié)構(gòu)型式變壓器鐵心結(jié)構(gòu)型式 2.卷鐵心卷鐵心 用帶料卷成環(huán)狀或矩形，柱與軛之間沒用帶料卷成環(huán)狀或矩形，柱與軛之間沒 有接縫，空載性能良好。只適用小變壓

12、有接縫，空載性能良好。只適用小變壓 器。器。 3.漸開線式漸開線式 柱用漸開線曲面形狀的硅鋼片疊成，疊柱用漸開線曲面形狀的硅鋼片疊成，疊 片規(guī)格少，便于批量生產(chǎn)。柱與軛之間片規(guī)格少，便于批量生產(chǎn)。柱與軛之間 有接縫。有接縫。 13-3 變壓器鐵心結(jié)構(gòu)型式變壓器鐵心結(jié)構(gòu)型式 4.輻射式輻射式 其實(shí)應(yīng)該屬于殼式，不過是垂直于水平其實(shí)應(yīng)該屬于殼式，不過是垂直于水平 面放置。特大型變壓器有時采用。面放置。特大型變壓器有時采用。 二、殼式鐵心二、殼式鐵心 殼式鐵心有兩個特點(diǎn)：一是鐵心包圍繞殼式鐵心有兩個特點(diǎn)：一是鐵心包圍繞 組，二是鐵心平面與水平面平行。組，二是鐵心平面與水平面平行。 13-3 變壓器鐵

13、心結(jié)構(gòu)型式變壓器鐵心結(jié)構(gòu)型式 畫殼式鐵心的磁路。說明四個邊軛的磁畫殼式鐵心的磁路。說明四個邊軛的磁 通是心柱磁通的二分之一。如果把中間通是心柱磁通的二分之一。如果把中間 相繞組反接，則內(nèi)部的兩個軛的磁通也相繞組反接，則內(nèi)部的兩個軛的磁通也 是心柱磁通的二分之一。是心柱磁通的二分之一。 美國采用這種鐵心。美國采用這種鐵心。 三、鐵心材料三、鐵心材料 一般用冷軋有取向硅鋼片，如一般用冷軋有取向硅鋼片，如Q11等。等。 13-4 變壓器繞組型式變壓器繞組型式 變壓器的繞組按照高、低壓繞組是否同變壓器的繞組按照高、低壓繞組是否同 心，可以分為同心式和交疊式兩大類。心，可以分為同心式和交疊式兩大類。 同

14、心式：高、低壓繞組呈同心圓套裝在同心式：高、低壓繞組呈同心圓套裝在 心柱上。心柱上。 交疊式：高、低壓繞組沿軸向錯開排列交疊式：高、低壓繞組沿軸向錯開排列 在心柱上。在心柱上。 13-4 變壓器繞組型式變壓器繞組型式 變壓器繞組型式細(xì)分可分為四種：變壓器繞組型式細(xì)分可分為四種： 一、圓筒式一、圓筒式 分層繞制。分層繞制。 二、螺旋式二、螺旋式 每匝線圈由多股導(dǎo)線并繞，與圓筒式類每匝線圈由多股導(dǎo)線并繞，與圓筒式類 似，但通常只有一層。解釋單螺旋、雙似，但通常只有一層。解釋單螺旋、雙 螺旋、三螺旋、四螺旋。螺旋、三螺旋、四螺旋。 13-4 變壓器繞組型式變壓器繞組型式 三、連續(xù)式三、連續(xù)式 分段繞

15、制。分段繞制。 四、糾結(jié)式四、糾結(jié)式 分段繞制。分段繞制。 以兩段糾結(jié)式繞組為例說明糾結(jié)式與連以兩段糾結(jié)式繞組為例說明糾結(jié)式與連 續(xù)式的不同之處。續(xù)式的不同之處。 13-4 變壓器繞組型式變壓器繞組型式 13-4 變壓器繞組型式變壓器繞組型式 總結(jié)：掌握圓筒式、螺旋式、連續(xù)式和總結(jié)：掌握圓筒式、螺旋式、連續(xù)式和 糾結(jié)式繞組的線圈繞法。糾結(jié)式繞組的線圈繞法。 13-5 變壓器的主絕緣結(jié)構(gòu)變壓器的主絕緣結(jié)構(gòu) 一、變壓器的試驗(yàn)電壓一、變壓器的試驗(yàn)電壓 主絕緣：主要指繞組對鐵心、大地的絕主絕緣：主要指繞組對鐵心、大地的絕 緣。緣。 縱絕緣：主要指繞組的匝間絕緣?？v絕緣：主要指繞組的匝間絕緣。 工頻耐壓

16、試驗(yàn)主要考核主絕緣，沖擊耐工頻耐壓試驗(yàn)主要考核主絕緣，沖擊耐 壓試驗(yàn)主要考核縱絕緣。壓試驗(yàn)主要考核縱絕緣。 試驗(yàn)電壓的國家標(biāo)準(zhǔn)見表試驗(yàn)電壓的國家標(biāo)準(zhǔn)見表13-9。試驗(yàn)電。試驗(yàn)電 壓一般為額定電壓的壓一般為額定電壓的3-10倍。倍。 13-5 變壓器的主絕緣結(jié)構(gòu)變壓器的主絕緣結(jié)構(gòu) 簡單介紹工頻耐壓試驗(yàn)和沖擊耐壓試驗(yàn)簡單介紹工頻耐壓試驗(yàn)和沖擊耐壓試驗(yàn) 的方法和判斷標(biāo)準(zhǔn)。的方法和判斷標(biāo)準(zhǔn)。 工頻耐壓試驗(yàn)：電壓加在繞組的一個端工頻耐壓試驗(yàn)：電壓加在繞組的一個端 子和鐵心上。子和鐵心上。 沖擊耐壓試驗(yàn)：電壓加在繞組的兩個端沖擊耐壓試驗(yàn)：電壓加在繞組的兩個端 子上。子上。 13-5 變壓器的主絕緣結(jié)構(gòu)變壓

17、器的主絕緣結(jié)構(gòu) 二、主絕緣結(jié)構(gòu)二、主絕緣結(jié)構(gòu) 油浸式變壓器的主絕緣由油隙、絕緣筒、油浸式變壓器的主絕緣由油隙、絕緣筒、 撐條、絕緣端圈等組成。撐條、絕緣端圈等組成。 介紹這些結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)的推薦尺寸見介紹這些結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)的推薦尺寸見 表表13-11和表和表13-12. 13-6 變壓器的過電壓與縱絕緣變壓器的過電壓與縱絕緣 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 一、變壓器的過電壓及其特性一、變壓器的過電壓及其特性 內(nèi)部過電壓：由于分閘等人工操作引起。內(nèi)部過電壓：由于分閘等人工操作引起。 外部過電壓：由于輸電線遭受雷擊引起。外部過電壓：由于輸電線遭受雷擊引起。 兩種雷電：感應(yīng)雷，直擊雷。兩種雷電：感應(yīng)雷，直擊雷。 過電壓

18、的波形特點(diǎn)是幅值大、上式速度過電壓的波形特點(diǎn)是幅值大、上式速度 快，波頭時間短，一般為快，波頭時間短，一般為1.2us左右。左右。 13-6 變壓器的過電壓與縱絕緣變壓器的過電壓與縱絕緣 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 二、在過電壓作用下，變壓器繞組內(nèi)的二、在過電壓作用下，變壓器繞組內(nèi)的 電壓分布電壓分布 在工頻電壓的情況下，變壓器繞組內(nèi)電在工頻電壓的情況下，變壓器繞組內(nèi)電 壓分布是均勻的，而在過電壓作用下，壓分布是均勻的，而在過電壓作用下， 繞組內(nèi)電壓分布是不均勻的，這是因?yàn)槔@組內(nèi)電壓分布是不均勻的，這是因?yàn)?過電壓等效頻率高，因此變壓器繞組的過電壓等效頻率高，因此變壓器繞組的 分布參數(shù)的影響必須考慮。分布參數(shù)的

19、影響必須考慮。 13-6 變壓器的過電壓與縱絕緣結(jié)變壓器的過電壓與縱絕緣結(jié) 構(gòu)構(gòu) 考慮分布參數(shù)的變壓器繞組電路：考慮分布參數(shù)的變壓器繞組電路： 13-6 變壓器的過電壓與縱絕緣結(jié)變壓器的過電壓與縱絕緣結(jié) 構(gòu)構(gòu) 一、變壓器空載分閘時的過電壓一、變壓器空載分閘時的過電壓 由于變壓器的繞組的電感大于等效電容，由于變壓器的繞組的電感大于等效電容， 對地電容又大于匝間電容，變壓器空載對地電容又大于匝間電容，變壓器空載 分閘時的繞組電路簡化如下：分閘時的繞組電路簡化如下： 根據(jù)分閘前后，電根據(jù)分閘前后，電 感和電容儲能之和感和電容儲能之和 不變的原則，可以不變的原則，可以 確定分閘后繞組對確定分閘后繞組對

20、 地最大電壓地最大電壓。 13-6 變壓器的過電壓與縱絕緣變壓器的過電壓與縱絕緣 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 二、變壓器遭雷擊時的過電壓二、變壓器遭雷擊時的過電壓 1.變壓器繞組的起始電位分布變壓器繞組的起始電位分布 Cd：匝間等效電容，又稱為縱電容。：匝間等效電容，又稱為縱電容。 Cq：線圈對地電容，又稱為主電容。：線圈對地電容，又稱為主電容。 13-6 變壓器的過電壓與縱絕緣變壓器的過電壓與縱絕緣 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 假定由于輸電線遭受雷擊，大量的電荷從假定由于輸電線遭受雷擊，大量的電荷從 端子端子A進(jìn)入變壓器繞組，由于這些等效電進(jìn)入變壓器繞組，由于這些等效電 容的分流作用，使得開頭幾個等效電容上容的分流作用，使得開

21、頭幾個等效電容上 流過很大的電流，形成較大的電壓降。流過很大的電流，形成較大的電壓降。 定量的分析可以列出微分方程求解。定量的分析可以列出微分方程求解。 假定邊界條件為：假定邊界條件為： x=0，ux=0（線圈的末端（線圈的末端X處接地）處接地） x=1,ux=UA.（線圈的首段（線圈的首段A處電位為處電位為UA）。）。 13-6 變壓器的過電壓與縱絕緣變壓器的過電壓與縱絕緣 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) d q Ax C C a sha shax Uu, 不同的不同的a所對應(yīng)的所對應(yīng)的ux的曲線如圖的曲線如圖13-17所示。所示。 a越大，電位分布越不均勻。越大，電位分布越不均勻。 如果繞組末端如果繞組末端X不

22、接地，則有不接地，則有 , q xA d C chax uUa chaC 繞組電壓分布見圖繞組電壓分布見圖3-18。 2.過渡過程和電位的最終分布過渡過程和電位的最終分布 由由1知道，繞組各匝電位的初始分布是曲知道，繞組各匝電位的初始分布是曲 線（雙曲正弦函數(shù)），易知最終繞組各線（雙曲正弦函數(shù)），易知最終繞組各 匝電匝電 13-6 變壓器的過電壓與縱絕緣變壓器的過電壓與縱絕緣 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 位分布是一條直線。位分布是一條直線。 在初始分布和最終分布之間有一個過渡在初始分布和最終分布之間有一個過渡 過程，電壓幅值和相位發(fā)生振蕩，如圖過程，電壓幅值和相位發(fā)生振蕩，如圖 13-9和和13-19所示。所示

23、。 三、變壓器的過電壓保護(hù)三、變壓器的過電壓保護(hù) 可以采取兩方面措施。一是降低進(jìn)入變可以采取兩方面措施。一是降低進(jìn)入變 壓器的沖擊電壓的幅值，比如在輸電線壓器的沖擊電壓的幅值，比如在輸電線 13-6 變壓器的過電壓與縱絕緣變壓器的過電壓與縱絕緣 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 上方裝置避雷線。二是加強(qiáng)變壓器本身上方裝置避雷線。二是加強(qiáng)變壓器本身 的電氣強(qiáng)度。下面著重談?wù)勅绾渭訌?qiáng)變的電氣強(qiáng)度。下面著重談?wù)勅绾渭訌?qiáng)變 壓器的電氣強(qiáng)度。壓器的電氣強(qiáng)度。 1.裝設(shè)靜電屏裝設(shè)靜電屏 如圖如圖13-21，由于靜電屏的作用，使得大，由于靜電屏的作用，使得大 量的電荷較為均勻地分布在金屬屏上，量的電荷較為均勻地分布在金屬屏上， 使

24、得繞組的匝間電壓的分布趨于相等。使得繞組的匝間電壓的分布趨于相等。 13-6 變壓器的過電壓與縱絕緣變壓器的過電壓與縱絕緣 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 2.采用糾結(jié)式繞組采用糾結(jié)式繞組 糾結(jié)式繞組與連續(xù)式繞組相比，段間等糾結(jié)式繞組與連續(xù)式繞組相比，段間等 效電容大，從而系數(shù)效電容大，從而系數(shù)比較小，繞組遭到比較小，繞組遭到 沖擊電壓時，段間電壓的分布比較均勻。沖擊電壓時，段間電壓的分布比較均勻。 以兩段糾結(jié)式繞組，每段匝數(shù)以兩段糾結(jié)式繞組，每段匝數(shù)n為例，說為例，說 明糾結(jié)式繞組的一個糾結(jié)單元（兩段）明糾結(jié)式繞組的一個糾結(jié)單元（兩段） 的等效電容大約是連續(xù)式繞組的的等效電容大約是連續(xù)式繞組的n倍。倍。 13-6

25、 變壓器的過電壓與縱絕緣變壓器的過電壓與縱絕緣 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 四、變壓器的縱絕緣結(jié)構(gòu)四、變壓器的縱絕緣結(jié)構(gòu) 1.圓筒式線圈圓筒式線圈 包括匝間絕緣、層間絕緣、油道等。包括匝間絕緣、層間絕緣、油道等。 解釋圖解釋圖13-23的層間分級絕緣。的層間分級絕緣。 2.連續(xù)式線圈連續(xù)式線圈 包括匝間絕緣、段間絕緣、油道等。包括匝間絕緣、段間絕緣、油道等。 13-7 線圈的設(shè)計(jì)計(jì)算線圈的設(shè)計(jì)計(jì)算 一、線圈的匝數(shù)計(jì)算一、線圈的匝數(shù)計(jì)算 根據(jù)額定電壓等數(shù)據(jù)算出后取整。根據(jù)額定電壓等數(shù)據(jù)算出后取整。 先求出每匝電壓：先求出每匝電壓： ei=4.44fBmAFe 再分別根據(jù)二次側(cè)和一次側(cè)的額定電壓再分別根據(jù)二次側(cè)和一

26、次側(cè)的額定電壓 算出繞組的匝數(shù)。一次繞組一般還帶有算出繞組的匝數(shù)。一次繞組一般還帶有 分接頭，還要算出分接的匝數(shù)。分接頭，還要算出分接的匝數(shù)。 13-7 線圈的設(shè)計(jì)計(jì)算線圈的設(shè)計(jì)計(jì)算 二、導(dǎo)線的選擇二、導(dǎo)線的選擇 根據(jù)額定電流等數(shù)據(jù)算出導(dǎo)線截面積，根據(jù)額定電流等數(shù)據(jù)算出導(dǎo)線截面積， 再根據(jù)導(dǎo)線規(guī)格選（附錄二有導(dǎo)線規(guī)格再根據(jù)導(dǎo)線規(guī)格選（附錄二有導(dǎo)線規(guī)格 表）。表）。 截面積小于截面積小于10mm2時，一般用圓線，大時，一般用圓線，大 于于10mm2時，用扁線。用扁線的空間利時，用扁線。用扁線的空間利 用率高。用率高。 13-7 線圈的設(shè)計(jì)計(jì)算線圈的設(shè)計(jì)計(jì)算 三、圓筒式線圈計(jì)算三、圓筒式線圈計(jì)算

27、主要是層數(shù)及每層匝數(shù)的計(jì)算，線圈軸主要是層數(shù)及每層匝數(shù)的計(jì)算，線圈軸 向和幅向尺寸的計(jì)算。向和幅向尺寸的計(jì)算。 四、連續(xù)式、螺旋式和糾結(jié)式線圈計(jì)算四、連續(xù)式、螺旋式和糾結(jié)式線圈計(jì)算 主要是段數(shù)和每段匝數(shù)的計(jì)算，線圈軸主要是段數(shù)和每段匝數(shù)的計(jì)算，線圈軸 向和幅向尺寸的計(jì)算。向和幅向尺寸的計(jì)算。 參見參見P372的計(jì)算例題。的計(jì)算例題。 13-8 變壓器的阻抗電壓計(jì)算變壓器的阻抗電壓計(jì)算 222 0101 1212 11 24 , xx NN f LDXD HH 一、同心式雙繞組電抗電壓計(jì)算一、同心式雙繞組電抗電壓計(jì)算 結(jié)合圖結(jié)合圖13-26，再次介紹變壓器的漏磁路。，再次介紹變壓器的漏磁路。 D

28、 HU NfI U XI u xN N N N x 1 1 2 0 2 12 4 13-8 變壓器的阻抗電壓計(jì)算變壓器的阻抗電壓計(jì)算 13-8 變壓器的阻抗電壓計(jì)算變壓器的阻抗電壓計(jì)算 1202211 2)( 3 1 rararaD 對應(yīng)圖對應(yīng)圖13-26（a） 對應(yīng)圖對應(yīng)圖13-26（b） 22 2 22 2 2 2211 2 11 2 1 11 12022221111 )()( 2)( 3 1 r NN N ar NN N a rararararaD ba a ba a aabbbbaa 13-8 變壓器的阻抗電壓計(jì)算變壓器的阻抗電壓計(jì)算 總結(jié)：同心式繞組的電抗電壓與繞組匝數(shù)總結(jié)：同心式繞

29、組的電抗電壓與繞組匝數(shù) 的平方成正比，與繞組的幅向尺寸成正比，的平方成正比，與繞組的幅向尺寸成正比， 與繞組的軸向尺寸成反比。與繞組的軸向尺寸成反比。 二、交疊式（交錯式）繞組電抗電壓計(jì)算二、交疊式（交錯式）繞組電抗電壓計(jì)算 結(jié)合圖結(jié)合圖13-27，介紹交錯式繞組的漏磁場分，介紹交錯式繞組的漏磁場分 布。布。 13-8 變壓器的阻抗電壓計(jì)算變壓器的阻抗電壓計(jì)算 avav x n raaraDD H n N L)( 6 1 , , 2 210 2 2 2 0 13-8 變壓器的阻抗電壓計(jì)算變壓器的阻抗電壓計(jì)算 設(shè)繞組總匝數(shù)設(shè)繞組總匝數(shù)N，分成，分成n個單元，可以計(jì)個單元，可以計(jì) 算出每個單元的漏

30、抗為算出每個單元的漏抗為 avav x n raaraDD H f n N X)( 6 1 , , 4 210 2 2 2 0 2 D nHU NfI u xN N x 2 2 2 0 2 4 繞組的繞組的 電抗電電抗電 壓為：壓為： 13-8 變壓器的阻抗電壓計(jì)算變壓器的阻抗電壓計(jì)算 【補(bǔ)補(bǔ)】交流電焊機(jī)一般采用交疊式繞組，交流電焊機(jī)一般采用交疊式繞組， 殼式鐵心。通過調(diào)節(jié)高、低壓繞組的間殼式鐵心。通過調(diào)節(jié)高、低壓繞組的間 距距(a0)來調(diào)節(jié)阻抗電壓，最終調(diào)節(jié)電焊機(jī)來調(diào)節(jié)阻抗電壓，最終調(diào)節(jié)電焊機(jī) 電弧的強(qiáng)弱。電弧的強(qiáng)弱。 總結(jié)：交錯式繞組的電抗電壓與繞組匝總結(jié)：交錯式繞組的電抗電壓與繞組匝 數(shù)

31、的平方成正比，與繞組的軸向尺寸成數(shù)的平方成正比，與繞組的軸向尺寸成 正比，與繞組的幅向尺寸成反比。正比，與繞組的幅向尺寸成反比。 13-9 負(fù)載損耗的計(jì)算負(fù)載損耗的計(jì)算 c Nr A l RRmIp 757575 2 , , 負(fù)載損耗主要指額定電流時繞組的銅損耗負(fù)載損耗主要指額定電流時繞組的銅損耗 和附加損耗。具體包括繞組的直流電阻損和附加損耗。具體包括繞組的直流電阻損 耗、繞組中的渦流損耗、繞組中的環(huán)流損耗、繞組中的渦流損耗、繞組中的環(huán)流損 耗以及漏磁場在結(jié)構(gòu)件中引起的損耗。耗以及漏磁場在結(jié)構(gòu)件中引起的損耗。 一、繞組的電阻損耗一、繞組的電阻損耗 繞組在繞組在75C的直流電阻損耗的直流電阻損

32、耗 13-9 負(fù)載損耗的計(jì)算負(fù)載損耗的計(jì)算 考慮到考慮到 代入，得代入，得 該式可以解釋一些問該式可以解釋一些問 題。題。 cNr cccNN VJp lAVAJI 2 75 , , 13-9 負(fù)載損耗的計(jì)算負(fù)載損耗的計(jì)算 對于銅線對于銅線 15=0.01710-6m，75=0.02110- 6m 至于鋁線，電阻率是銅的至于鋁線，電阻率是銅的1.6倍。倍。 二、繞組導(dǎo)體中的渦流損耗二、繞組導(dǎo)體中的渦流損耗 對交流電，繞組導(dǎo)體中的電流密度分布對交流電，繞組導(dǎo)體中的電流密度分布 是不均勻的。其交鏈的漏磁場越大，頻是不均勻的。其交鏈的漏磁場越大，頻 率越高，導(dǎo)體的電流密度越不均勻，渦率越高，導(dǎo)體的電

33、流密度越不均勻，渦 流損耗越大。流損耗越大。變壓器變壓器中的趨膚效應(yīng)。中的趨膚效應(yīng)。 13-9 負(fù)載損耗的計(jì)算負(fù)載損耗的計(jì)算 渦流損耗對直流電阻損耗的比值稱為渦渦流損耗對直流電阻損耗的比值稱為渦 流損耗系數(shù)：流損耗系數(shù)：Kw1。書上有計(jì)算公式，做。書上有計(jì)算公式，做 一般了解即可。一般了解即可。 三、線圈中的環(huán)流損耗三、線圈中的環(huán)流損耗 當(dāng)一匝線圈由多根當(dāng)一匝線圈由多根股線并繞時股線并繞時，如果這如果這 些些股線所處的位置不同股線所處的位置不同，則各股線的電則各股線的電 流可能不相同流可能不相同，產(chǎn)生環(huán)流損耗。，產(chǎn)生環(huán)流損耗。 13-9 負(fù)載損耗的計(jì)算負(fù)載損耗的計(jì)算 可以通過換位的方式來減少環(huán)

34、流損耗?？梢酝ㄟ^換位的方式來減少環(huán)流損耗。 股線換位后，各股線的阻抗趨于相同，股線換位后，各股線的阻抗趨于相同， 則電流也趨于相同。換位方式有標(biāo)準(zhǔn)換則電流也趨于相同。換位方式有標(biāo)準(zhǔn)換 位、兩組特殊換位、交叉均勻換位等。位、兩組特殊換位、交叉均勻換位等。 簡介標(biāo)準(zhǔn)換位。簡介標(biāo)準(zhǔn)換位。 四、結(jié)構(gòu)損耗四、結(jié)構(gòu)損耗 由漏磁通在鋼鐵結(jié)構(gòu)件中產(chǎn)生的損耗。由漏磁通在鋼鐵結(jié)構(gòu)件中產(chǎn)生的損耗。 13-9 負(fù)載損耗的計(jì)算負(fù)載損耗的計(jì)算 五、減少變壓器中附加損耗的措施。五、減少變壓器中附加損耗的措施。 包括采用小截面導(dǎo)線、換位、鋁制油箱包括采用小截面導(dǎo)線、換位、鋁制油箱 等。等。 采用導(dǎo)線換位，既可以減少環(huán)流損耗，

35、采用導(dǎo)線換位，既可以減少環(huán)流損耗， 也可以減少渦流損耗。也可以減少渦流損耗。 13-10 變壓器的空載損耗及空變壓器的空載損耗及空 載電流載電流 一、空載損耗一、空載損耗 p0=Kp0(phezGz+pheeGe) Kp0：鐵心附加損耗系數(shù)，在：鐵心附加損耗系數(shù)，在1.11.2。 phez和和phee見附錄七。見附錄七。 二、空載電流二、空載電流 空載電流包括有功分量和無功分量?？蛰d電流包括有功分量和無功分量。 13-10 變壓器的空載損耗及空變壓器的空載損耗及空 載電流載電流 NN R R S p I I I 00 0 有功分量有功分量 無功分量無功分量 N JeeeJzzzFeeeFezz

36、 xx S qAnqAnqGqG KI 00 其中，其中，K0 x為磁化電流附加系數(shù)。對熱軋為磁化電流附加系數(shù)。對熱軋 硅鋼片，硅鋼片，K0 x=1.0，對冷軋有取向硅鋼片，對冷軋有取向硅鋼片， K0 x=1.11.3. 13-10 變壓器的空載損耗及空變壓器的空載損耗及空 載電流載電流 空載電流空載電流 2 0 2 00 xR III 13-11 變壓器的電磁力變壓器的電磁力 一、概述一、概述 以同心式繞組為例，說明漏磁場的分布以同心式繞組為例，說明漏磁場的分布 和繞組的受力。和繞組的受力。 軸向漏磁場產(chǎn)生徑向力，使兩個線圈沿軸向漏磁場產(chǎn)生徑向力，使兩個線圈沿 徑向有分離的趨勢；徑向漏磁場產(chǎn)

37、生軸徑向有分離的趨勢；徑向漏磁場產(chǎn)生軸 向力，使兩個線圈沿軸向受壓縮。向力，使兩個線圈沿軸向受壓縮。 電磁力方向的規(guī)律：使電感、電容增大。電磁力方向的規(guī)律：使電感、電容增大。 13-11 變壓器的電磁力變壓器的電磁力 )1 ( 2 )1 ( 2 1 2 1 max X R k T L R k e Z U e Z U i 二、變壓器線圈的電磁力計(jì)算二、變壓器線圈的電磁力計(jì)算 1.變壓器短路電流計(jì)算變壓器短路電流計(jì)算 電機(jī)學(xué)中已經(jīng)討論過，變壓器突然短路電機(jī)學(xué)中已經(jīng)討論過，變壓器突然短路 時，如果電源電壓的初相角恰好等于變時，如果電源電壓的初相角恰好等于變 壓器的阻抗角，則半個周期后將出現(xiàn)最壓器的阻

38、抗角，則半個周期后將出現(xiàn)最 大電流：大電流： 13-11 變壓器的電磁力變壓器的電磁力 即即 i )1 ( 2 )1 ( 2 )1 ( 2 11 max x R x R x R u u k Nu u Nk u u k e Z I e ZZ U e Z U i 考慮到電網(wǎng)不是無窮大，短路時考慮到電網(wǎng)不是無窮大，短路時U1不是恒定的，不是恒定的， 因此有因此有 )1 ( 2 )1 ( 2 max x R x R u u ZZ Nu u Zk N e uu I e uZ I i 13-11 變壓器的電磁力變壓器的電磁力 2.同心式繞組電磁力的計(jì)算同心式繞組電磁力的計(jì)算 用虛位移法計(jì)算用虛位移法計(jì)算 ) 3 2( 2 2 1 , , 21 012 1 1 2 0 12 2 aa ar H N L LiW g W f x m m 13-11 變壓器的電磁力變壓器的電磁力 2 2 0max112 max12 01 2()1 2 fx x iNL fir aH ) 3 2( )( 2 1 21 012 2 1 1 2 max0 1 12 2 max1 aa ar H Ni H L i