電機(jī)及拖動課件：第四章 變壓器

1、第四章第四章主要內(nèi)容主要內(nèi)容1.1. 變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)2. 2. 單相變壓器的空載運行單相變壓器的空載運行3. 3. 單相變壓器的負(fù)載運行單相變壓器的負(fù)載運行4. 4. 變壓器參數(shù)的測定和標(biāo)么值變壓器參數(shù)的測定和標(biāo)么值5. 5. 變壓器的運行特性變壓器的運行特性6. 6. 三相變壓器三相變壓器7. 7. 變壓器的并聯(lián)運行變壓器的并聯(lián)運行8. 8. 其它用途的變壓器其它用途的變壓器第四章第四章4.1 4.1 變壓器的工作原理和結(jié)構(gòu)變壓器的工作原理和結(jié)構(gòu)4.1.1 4.1.1 變壓器的基本工作原理變壓器的基本工作原理單相變壓器原理圖單相變壓器原理圖忽略漏磁通及初

2、次級忽略漏磁通及初次級繞組的壓降，有繞組的壓降，有dtdNeu111dtdNeu222KNNEEUU212121忽略繞組電阻和鐵忽略繞組電阻和鐵芯損耗，有芯損耗，有2211IUIUKUUII11221第四章第四章4.1.2 4.1.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu) 1. 1. 鐵芯鐵芯 有心式、殼式、卷環(huán)式有心式、殼式、卷環(huán)式心式心式殼式殼式C C或或E E型卷環(huán)式型卷環(huán)式2. 2. 繞組繞組 有同心式，盤式有同心式，盤式 同心式同心式 盤式盤式第四章第四章 3. 3. 其它結(jié)構(gòu)附件其它結(jié)構(gòu)附件 如油浸式電力變?nèi)缬徒诫娏ψ儔浩?，還有油箱、儲壓器，還有油箱、儲油柜、氣體繼電器、油柜、氣體繼

3、電器、安全氣道、分接開關(guān)安全氣道、分接開關(guān)和絕緣套管等，如右和絕緣套管等，如右圖所示。圖所示。 作用作用：保證變壓：保證變壓器的安全和可靠運行。器的安全和可靠運行。 第四章第四章4.1.3 4.1.3 變壓器的分類和銘牌數(shù)據(jù)變壓器的分類和銘牌數(shù)據(jù) 1. 1. 分類分類 (1)(1) 按用途分類按用途分類 變壓器可分為電力變壓器和特種變壓器。變壓器可分為電力變壓器和特種變壓器。 (2)(2) 按結(jié)構(gòu)分類按結(jié)構(gòu)分類 變壓器可分為心式、殼式和卷環(huán)式三種。變壓器可分為心式、殼式和卷環(huán)式三種。 (3)(3) 按冷卻方式分類按冷卻方式分類 變壓器可分為空氣冷卻的干式變壓器變壓器可分為空氣冷卻的干式變壓器以

4、及油冷式、油浸式變壓器等。以及油冷式、油浸式變壓器等。 (4)(4) 按相數(shù)分類按相數(shù)分類 變壓器可分為單相、三相變壓器。變壓器可分為單相、三相變壓器。 2 2. 銘牌數(shù)據(jù)銘牌數(shù)據(jù) (1) (1) 額定電壓額定電壓 (2) (2) 額定電流額定電流 (3)(3) 額定容量額定容量NNUU21/NNII21/NS注意注意：單相變壓器和三相變壓器額定數(shù)據(jù)的定義區(qū)別：單相變壓器和三相變壓器額定數(shù)據(jù)的定義區(qū)別第四章第四章4.24.2 單相變壓器的空載運行單相變壓器的空載運行4.2.1 4.2.1 空載運行時的空載運行時的電磁關(guān)系電磁關(guān)系4.2.2 4.2.2 空載運行時的空載運行時的電壓平衡方程式電壓

5、平衡方程式注意注意： 與與 的關(guān)系的關(guān)系0itmsindtdNedtdNedtdNe1112211%2 . 0%1 . 0,121101001eeNiriiu1,)90sin(2cos)90sin(2cos0222201111tEtNdtdNetEtNdtdNemm第四章第四章dtdiLdtddtdNe011111tIisin200假設(shè)假設(shè)：)90sin(2cos201101tEtLIe10101xILIE根據(jù)上面各式，可得空載運行時的根據(jù)上面各式，可得空載運行時的電壓平衡方程式電壓平衡方程式為為22010111EUrIEEUmmmmNfNfENfNfE212121111144. 42/244

6、. 42/2寫成有效值寫成有效值：寫成有效值寫成有效值：101xI jE第四章第四章4.2.3 4.2.3 空載運行時的空載運行時的相量圖和等效電路相量圖和等效電路mmmZIjxrIE001)(主磁通的作用主磁通的作用：1. 1. 形成繞形成繞組的電感；組的電感；2. 2. 產(chǎn)生鐵損耗產(chǎn)生鐵損耗 為常量為常量， 為變量為變量， 飽和程度上升飽和程度上升， 下降下降，當(dāng)當(dāng) 變化不大時變化不大時， 的值基本不變的值基本不變。mmxr ,1Ummxr ,mmxr ,11, xr第四章第四章4.3 4.3 單相變壓器的負(fù)載運行單相變壓器的負(fù)載運行4.3.14.3.1負(fù)載運行時的負(fù)載運行時的電磁關(guān)電磁關(guān)

7、系系第四章第四章4.3.2 4.3.2 負(fù)載運行時的負(fù)載運行時的基本方程式基本方程式1. 1. 磁動勢平衡方程式磁動勢平衡方程式102211NININI2. 2. 電壓平衡方程式電壓平衡方程式11111111)(ZIEjxrIEU22222222)(ZIEjxrIEULZIU22第四章第四章負(fù)載運行時的負(fù)載運行時的基本方程式基本方程式KNNEEZIEZIZIEUZIEUNININImL212101222221111102211/4.3.3 4.3.3 負(fù)載運行時的負(fù)載運行時的等效電路和相量圖等效電路和相量圖 1. 1. 變壓器的折算變壓器的折算 (1)(1)電勢及電壓的折算電勢及電壓的折算22

8、12222EKEEEKEUKU 第四章第四章(2)(2)電流的折算電流的折算KIINNI/22122(3)(3)阻抗的折算阻抗的折算2222222)/(xKxIIx2222222)/(rKrIIr22222222)(ZkjxrkjxrZ折算后負(fù)載運行折算后負(fù)載運行時的時的基本方程式基本方程式(4)(4)負(fù)載的折算負(fù)載的折算LLZkIUkkIUkIUZ22222222/mLZIEEZIZIEUZIEUIII021222221111021第四章第四章2.2.等效電路等效電路T 型等效電路型等效電路 型等效電路型等效電路簡化等效電路簡化等效電路第四章第四章3. 3. 相量圖相量圖 感性負(fù)載感性負(fù)載

9、容性負(fù)載容性負(fù)載 電阻性負(fù)載電阻性負(fù)載第四章第四章例例4-1 一臺單相電力變壓器，額定電壓一臺單相電力變壓器，額定電壓 ， ， ， ， ， ，當(dāng)初級繞組加額定電壓時，試用當(dāng)初級繞組加額定電壓時，試用T T 形等值電形等值電路求：路求： 初級電流初級電流 ； 次級電流次級電流 ； 次級電壓次級電壓 和初級、次級的功率因數(shù)和初級、次級的功率因數(shù)。解解： 初級電流初級電流 的計算的計算依題意得勵磁阻抗為依題意得勵磁阻抗為從初級看進(jìn)去的等效阻抗為從初級看進(jìn)去的等效阻抗為kVkVUUNN4 . 0/10/2144. 221rr24. 821xx169mr 4460mx188250jZL1I2I2U1I1

10、6944604463 88 ( )mmmZrjxj 第四章第四章212()4463 88319 382.448.241694460252.44196.241424000 1262.448.24312 42 ( )4675 85mLdmLZZZZZjjjZZZj 故初級電流為故初級電流為31110 1032.142 ( )312 42dUIAZ 次級電流次級電流 的計算的計算次級的折算電流為次級的折算電流為2I2124463 8832.14230.639 ( )4675 85mmLZIIAZZZ 變壓器的變比為變壓器的變比為254 . 01021NNUUk第四章第四章故次級電流為故次級電流為22

11、25 ( 30.639 )76539 ( )IkIA 次級電壓次級電壓 及次級功率因數(shù)的計算及次級功率因數(shù)的計算 次級電壓折算值為次級電壓折算值為2U2230.639(250188)95472 ( )LUI ZjV 次級電壓為次級電壓為2211( 95472 )3822 ( )25UUVk 初級的功率因數(shù)為初級的功率因數(shù)為次級的功率因數(shù)為次級的功率因數(shù)為1coscos420.74 2cos( 239 )cos370.8coa 第四章第四章例例 4-2 一臺單相降壓變壓器額定容量為一臺單相降壓變壓器額定容量為 ，額定電壓額定電壓為為 ， ， ， 。已知帶額定負(fù)載運行時已知帶額定負(fù)載運行時 落后于

12、落后于 。求空載與額定負(fù)求空載與額定負(fù)載時的數(shù)據(jù)載時的數(shù)據(jù)，由此說明空載和負(fù)載運行時有由此說明空載和負(fù)載運行時有 ，即即 不變不變， 不變不變。 200 kVAkVkVUUNN23. 0/1/2116. 01 . 011jjxr5 . 5mr5 .63mxNI1NU13011EU1Em解解：初級漏阻抗為初級漏阻抗為)(581887. 016. 01 . 0111jjxrZ勵磁阻抗為勵磁阻抗為)(85738.635 .635 . 5jjxrZmmm空載時初級看進(jìn)去的輸入阻抗為空載時初級看進(jìn)去的輸入阻抗為10.10.165.563.563.906 85 ( )odmZZZjj空載運行時的勵磁電流為

13、空載運行時的勵磁電流為第四章第四章)(85648.1585906.63010001AZUIdNm空載運行時的初級漏阻抗壓降為空載運行時的初級漏阻抗壓降為)(2795. 2581887. 085648.151AZIm空載運行時的初級感應(yīng)電動勢為空載運行時的初級感應(yīng)電動勢為)(18037.997037.99785738.6385648.151VZIEmm額定負(fù)載運行時初級電流為額定值為額定負(fù)載運行時初級電流為額定值為)(20010001020031111AUSIINNN302001I（已給已給） 第四章第四章額定負(fù)載運行時初級漏阻抗壓降為額定負(fù)載運行時初級漏阻抗壓降為)(72.1732.33287

14、4.37581887. 03020011VjZI額定負(fù)載運行時的初級感應(yīng)電動勢為額定負(fù)載運行時的初級感應(yīng)電動勢為)(17984.96672.1768.966)72.1732.33(10001111VjjZIUEN比較空載運行和額定負(fù)載運行時初級感應(yīng)電動勢比較空載運行和額定負(fù)載運行時初級感應(yīng)電動勢空載時空載時 )(18037.9971VE%3 . 0111NNUEU額定負(fù)載時額定負(fù)載時 )(17984.9661VE%3 . 3111NNUEU 因此可認(rèn)為變壓器空載與額定負(fù)載運行時均有因此可認(rèn)為變壓器空載與額定負(fù)載運行時均有 ，即即 不變不變， 不變不變。11EU1Em第四章第四章4.4 4.4

15、變壓器參數(shù)的測定變壓器參數(shù)的測定4.4.1 4.4.1 變壓器的空載試驗變壓器的空載試驗 目的目的：測等效電路中的勵磁參數(shù)：測等效電路中的勵磁參數(shù)：mmmxrZ,方法方法：在低壓測進(jìn)行，加額定電：在低壓測進(jìn)行，加額定電壓壓 ，分別測得分別測得 由空載等效電路知由空載等效電路知：NU10020,IP UmmZZZZ102020020000000rzxIPrIUZzmmmmmjxrZxxxrrr1010mrr 1mxx 1對大功率對大功率變壓器變壓器2200002000mmmmmrzxxIUzzIPrr空載試驗原理圖空載試驗原理圖第四章第四章注意注意：(1)(1)應(yīng)用額定電壓下測得的參數(shù)計算；應(yīng)用

16、額定電壓下測得的參數(shù)計算； (2)(2)測得的值為折算到低壓側(cè)的數(shù)值，若要求高壓側(cè)測得的值為折算到低壓側(cè)的數(shù)值，若要求高壓側(cè)的值必須再乘的值必須再乘K2空載試驗還可測得空載試驗還可測得：（1 1） 變壓器的變比變壓器的變比K （2 2）變壓器的近似鐵損耗）變壓器的近似鐵損耗 對某些小功率變壓器，如航空變壓器，則有對某些小功率變壓器，如航空變壓器，則有 略小于略小于200UUk FeCuFepppP10Fep0P第四章第四章4.4.2 4.4.2 變壓器的短路試驗變壓器的短路試驗?zāi)康哪康模簻y短路參數(shù)：測短路參數(shù)：kkkxrZ,方法方法：在高壓側(cè)進(jìn)行，低壓側(cè)短：在高壓側(cè)進(jìn)行，低壓側(cè)短路，讓路，讓

17、從零逐漸增加到電流從零逐漸增加到電流等于等于 為止，此時的電壓即為為止，此時的電壓即為短路電壓，約為短路電壓，約為 ， 測得測得kU,kkkUIP由簡化等效電路得由簡化等效電路得：222kkkkkkkkkkrzxIPrIUZzNI1NU1%)19%5(短路試驗原理圖短路試驗原理圖短路試驗等效電路圖短路試驗等效電路圖第四章第四章電阻的折算電阻的折算( (折算到折算到7575度度) )對正常設(shè)計的繞組對正常設(shè)計的繞組：221krrr221kxxx227575755 .234755 .234kCkCkkCkxrZrrooo對于鋁線電阻，將對于鋁線電阻，將234.5234.5改為改為228228即可即

18、可。對銅線電阻對銅線電阻注意注意：短路試驗是在高壓側(cè)進(jìn)行的，所得參數(shù)為折算到高壓：短路試驗是在高壓側(cè)進(jìn)行的，所得參數(shù)為折算到高壓側(cè)的參數(shù)，若要求低壓側(cè)參數(shù)，則必須乘側(cè)的參數(shù)，若要求低壓側(cè)參數(shù)，則必須乘1/K1/K2 2第四章第四章%100%100%17511NCkNNkNkUzIUUuookNkNzIU751短路試驗還可求得短路試驗還可求得：（1 1）近似銅損耗）近似銅損耗（2 2）變壓器的阻抗電壓（或短路電壓）變壓器的阻抗電壓（或短路電壓）CuCuFeKpppPNCkNNkNkUzIUUuo17511*第四章第四章例例4-3 某三相銅線電力變壓器某三相銅線電力變壓器， ， ， 接法接法 ，在

19、室溫在室溫2020C C時做空載和短路時做空載和短路試驗，測得數(shù)據(jù)如下試驗，測得數(shù)據(jù)如下： 空載試驗空載試驗， 短路試驗短路試驗， 。試求：試求：折算到折算到高壓側(cè)的勵磁參數(shù)、短路參數(shù)、額定短路損耗及高壓側(cè)的勵磁參數(shù)、短路參數(shù)、額定短路損耗及阻抗電壓阻抗電壓。KVASN1000VKVUUNN231/10/21WPAIVUKKK10900,3 .43,440WPAIVU3800,8 .103,231000解解： 變壓器的變比變壓器的變比： ，各勵磁參數(shù)為各勵磁參數(shù)為AIINN1874/3 .43/21/Y252313/1000021UUk)(85. 33/8 .10323100IUZzmm)(3

20、5. 0)3/8 .103(3/38002200IPrm)(83. 335. 085. 32222mmmrzx第四章第四章由短路實驗求得由短路實驗求得：折算到高壓側(cè)為折算到高壓側(cè)為)(240685. 3252mz)(21935. 0252mr)(238483. 3252mx)(87. 53 .433/440kkkkIUZz)(94. 13 .433/1090022kkkIPr)(54. 594. 187. 52222kkkrzx換算到換算到7575o oc c為為)(36. 294. 1205 .234755 .23475Ckr)(54. 5kx)(02. 654. 536. 22222757

21、5kCkCkxrz 額定短路損耗為額定短路損耗為)(2 .1327436. 23 .43332752175wrIPCkNCkoo 一相阻抗電壓為一相阻抗電壓為 )(67.26002. 63 .43751VzIUCkNkNo第四章第四章4.4.3 4.4.3 變壓器的標(biāo)么值變壓器的標(biāo)么值 定義：物理量的值與所選定的同單位基值的比定義：物理量的值與所選定的同單位基值的比基值實際值標(biāo)么值基值的選取方法：一般取額定值，即基值的選取方法：一般取額定值，即NNNKKNNIIIIIIUUUUUUUUU22*211*11*22*211*1,使用標(biāo)么值的優(yōu)點：使用標(biāo)么值的優(yōu)點：3 3點見書點見書*1*21212

22、22*2UUUUkUkUUUUNNN*2222222222222*2rIUkrkkIkUrkIUrrNNNNNN*111*kNNkNkkZUIZUUu則有則有：第四章第四章1U2cos4.5 4.5 變壓器的運行特性變壓器的運行特性運行特性運行特性： （1 1）外特性）外特性: ， 不變不變 （2 2）效率特性）效率特性： ， 不變不變)(22IfU 1U2cos)(2If4.5.1 4.5.1 變壓器的外特性變壓器的外特性副邊端電壓的變化副邊端電壓的變化%100222NNUUUU折算到原邊折算到原邊%100121NNUUUU利用簡化等效電路利用簡化等效電路%100)sincos(1122NN

23、kkUIxrUNII11/第四章第四章4.4.2 4.4.2 變壓器的效率特性變壓器的效率特性MFecuPppP1122PpPcuM%100)1 (%100%10011112PpPpPPP當(dāng)不變損耗等于當(dāng)不變損耗等于可變損耗時，效可變損耗時，效率最高率最高效率特性曲線效率特性曲線功率流圖功率流圖第四章第四章例例4-44-4 某三相變壓器某三相變壓器， 接法，額定數(shù)據(jù)為：接法，額定數(shù)據(jù)為： ， ， ， ， 。當(dāng)當(dāng) 時時， ，測得電壓恰為額定值測得電壓恰為額定值 ，求求此時負(fù)載的性質(zhì)及功率因數(shù)角此時負(fù)載的性質(zhì)及功率因數(shù)角 的大?。ú豢紤]溫度的換的大小（不考慮溫度的換算）。算）。 解解：當(dāng)當(dāng) 時時，

24、 ，所以電壓變化率為所以電壓變化率為 kVASN5600YY /kVkVUUNN3 . 6/35/21AIk3 .92kWPk53VUk26002NUU11NII22NUU22NII22NUU220% U即即0sincos2121kNkNxIrI故故kkxrtg2第四章第四章短路參數(shù)為短路參數(shù)為)(3 .163 .923/26103/11kkkkIUZz)(07. 23 .923530003221kkkIPr)(2 .1607. 23 .162222kkkrzx所以所以128. 02 .1607. 22kkxrtg3 . 72負(fù)載為容性負(fù)載負(fù)載為容性負(fù)載。 第四章第四章4.6 4.6 三相變壓

25、器三相變壓器 本節(jié)主要討論三相變壓器工作時的特殊問題，如三相變本節(jié)主要討論三相變壓器工作時的特殊問題，如三相變壓器的磁路，三相變壓器的繞組連接法，三相變壓器的電動壓器的磁路，三相變壓器的繞組連接法，三相變壓器的電動勢以及三相變壓器的并聯(lián)運行等。勢以及三相變壓器的并聯(lián)運行等。4.6.1 4.6.1 磁路分析磁路分析 1.1.三相變壓器組的磁路三相變壓器組的磁路特點：特點：(1)(1)各相磁路彼此獨立各相磁路彼此獨立(2)(2)外加三相對稱電壓外加三相對稱電壓時，三相空載電流、三時，三相空載電流、三相主磁通對稱相主磁通對稱 。第四章第四章2. 2. 三相心式變壓器的磁路三相心式變壓器的磁路特點特點

26、：(1)(1)三相磁阻不等；三相磁阻不等；(2)(2)外加三相對稱電壓，三相外加三相對稱電壓，三相空載電流不對稱，但空載電流不對稱，但I(xiàn) I0 0很小，很小，對負(fù)載運行的影響可忽略。對負(fù)載運行的影響可忽略。4.6.2 4.6.2 繞組連接法與聯(lián)結(jié)組繞組連接法與聯(lián)結(jié)組 聯(lián)結(jié)組：用來表示三相變壓器的繞組連接法和初級、次聯(lián)結(jié)組：用來表示三相變壓器的繞組連接法和初級、次級級線電動勢線電動勢的相位關(guān)系。的相位關(guān)系。 第四章第四章 1.1.繞組的連接法繞組的連接法 三相電力變壓器的繞組只采用三相電力變壓器的繞組只采用星形星形和和三角形三角形連接，一般連接，一般變壓器的出線標(biāo)志變壓器的出線標(biāo)志： 初級繞組初

27、級繞組： ，次級繞組次級繞組：在對稱三相系統(tǒng)中在對稱三相系統(tǒng)中： 接法接法 ； 接法接法相線相線，IIUU3相線相線，IIUU3YCZBYAX、czbyax、 星形接法星形接法 三角形接法三角形接法第四章第四章 2. 2. 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組三相變壓器的聯(lián)結(jié)組 以時鐘數(shù)字來表示，以時鐘數(shù)字來表示，1 13030，1212360360；組號由初；組號由初次級繞組次級繞組線電動勢線電動勢相量間的相量間的相位差相位差決定決定。 1 1）單相單相變壓器的變壓器的聯(lián)結(jié)組聯(lián)結(jié)組問題問題第四章第四章 2 2）三相三相變壓器的變壓器的聯(lián)結(jié)組聯(lián)結(jié)組問題問題已知連接方式和同名端，已知連接方式和同名端，判斷判斷方法

28、方法：. .畫出初級繞組相量圖；畫出初級繞組相量圖；. .畫出次級繞組相量圖，讓畫出次級繞組相量圖，讓A A與與a a重合，比較初次級相電動勢重合，比較初次級相電動勢的相位；的相位；. .比較線電動勢比較線電動勢 與與 的相位，看的相位，看 落后落后 多多少度。少度。. .根據(jù)度數(shù)，寫出聯(lián)接組號根據(jù)度數(shù)，寫出聯(lián)接組號. .ABEabEabEABE 聯(lián)結(jié)組聯(lián)結(jié)組0, yY第四章第四章聯(lián)結(jié)組聯(lián)結(jié)組6, yY 連接的三相變壓器，其聯(lián)結(jié)組號都是偶數(shù)，有連接的三相變壓器，其聯(lián)結(jié)組號都是偶數(shù)，有 ； ； ； ； ； 共六種共六種。 YY /0, yY2, yY4, yY6, yY8, yY10, yY(1

29、)(1) 連接連接YY /第四章第四章/Y(2)(2) 連接連接 聯(lián)結(jié)組聯(lián)結(jié)組1,dY第四章第四章聯(lián)結(jié)組聯(lián)結(jié)組11,dY 連接的三相變壓器，其聯(lián)結(jié)組號都是奇數(shù)，有連接的三相變壓器，其聯(lián)結(jié)組號都是奇數(shù)，有 ； ； ； ； ； 共六種。共六種。 連接可以得到與連接可以得到與 連接同樣標(biāo)號的聯(lián)結(jié)組號連接同樣標(biāo)號的聯(lián)結(jié)組號； 連連接可以得到與接可以得到與 連接同樣標(biāo)號的聯(lián)結(jié)組號。連接同樣標(biāo)號的聯(lián)結(jié)組號。/Y1,dY3,dY5,dY7,dY9,dY11,dY/YY /Y/Y第四章第四章(3)(3) 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組聯(lián)結(jié)組 單相和三相變壓器有很多聯(lián)結(jié)組號，為了不至于在制單相和三相變壓器有很多聯(lián)結(jié)組號，為了不

30、至于在制造和使用時造成混亂，國家標(biāo)準(zhǔn)對單相雙繞組電力變壓器造和使用時造成混亂，國家標(biāo)準(zhǔn)對單相雙繞組電力變壓器規(guī)定只用一個標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組：規(guī)定只用一個標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組： ；對三相雙繞組電力變壓對三相雙繞組電力變壓器規(guī)定使用以下五種標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組：器規(guī)定使用以下五種標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組： ； ； ； ； 。0,iI0, ynY11,dY11,dYN0, yYN0, yY4.6.3 4.6.3 空載電動勢波形空載電動勢波形 單相變壓器空載運行時曾指出，當(dāng)初級繞組外加電壓單相變壓器空載運行時曾指出，當(dāng)初級繞組外加電壓 為正弦波時，主磁通為正弦波時，主磁通 及初級、次級感應(yīng)電動勢也應(yīng)為及初級、次級感應(yīng)電動勢也應(yīng)為正弦波，但由于

31、變壓器鐵心的磁飽和，空載電流正弦波，但由于變壓器鐵心的磁飽和，空載電流 呈尖呈尖頂波，如圖頂波，如圖 (a)(a)。三相變壓器則要分情況而論。三相變壓器則要分情況而論。 1u0i第四章第四章1 1 連接的三相變壓器連接的三相變壓器 由于三次諧波電流的頻率為基波頻率的三倍，各相三由于三次諧波電流的頻率為基波頻率的三倍，各相三次諧波電流的表達(dá)式為：次諧波電流的表達(dá)式為：YY /tItIitItIitIimomCmomBmA3sin)240( 3sin3sin)120( 3sin3sin0303030303030303第四章第四章 變壓器的初級用無中線的星形接法，所以三次諧波電流無變壓器的初級用無中

32、線的星形接法，所以三次諧波電流無法通過，即空載電流接近正弦波，如圖法通過，即空載電流接近正弦波，如圖 (b)(b)所示。按磁化曲所示。按磁化曲線繪出的主磁通線繪出的主磁通 為平頂波為平頂波 。 若為三相組式變壓器，磁路互不相關(guān)若為三相組式變壓器，磁路互不相關(guān) ， 與與 沿同一沿同一磁路閉合，三次諧波影響大，使相電動勢波形畸變，嚴(yán)重的磁路閉合，三次諧波影響大，使相電動勢波形畸變，嚴(yán)重的可擊穿絕緣，因此不應(yīng)采用?？蓳舸┙^緣，因此不應(yīng)采用。 若為三相心式變壓器，磁路互相關(guān)聯(lián)，三次諧波無法通過，若為三相心式變壓器，磁路互相關(guān)聯(lián)，三次諧波無法通過，但可借助變壓器油及油箱壁形成閉合回路。此時磁路的磁阻但可

33、借助變壓器油及油箱壁形成閉合回路。此時磁路的磁阻較大，三次諧波磁通很小，可認(rèn)為主磁通基本為正弦波，相較大，三次諧波磁通很小，可認(rèn)為主磁通基本為正弦波，相電動勢的波形也接近正弦波，因此可采用，但電壓高的不宜電動勢的波形也接近正弦波，因此可采用，但電壓高的不宜采用。采用。 13第四章第四章2. 2. 或或 連接連接 若三相變壓器采用若三相變壓器采用 連接，初級空載電流中的三次諧波連接，初級空載電流中的三次諧波分量可以通過，保證了主磁通為正弦波，由它感應(yīng)的相電動分量可以通過，保證了主磁通為正弦波，由它感應(yīng)的相電動勢也為正弦波。勢也為正弦波。 若三相變壓器采用若三相變壓器采用 連接，初級空載電流的三次

34、諧波分連接，初級空載電流的三次諧波分量不能通過，主磁通中必含有三次諧波磁通，但因次級為三量不能通過，主磁通中必含有三次諧波磁通，但因次級為三角形連接，會有三次諧波環(huán)流，可使主磁通仍接近正弦波。角形連接，會有三次諧波環(huán)流，可使主磁通仍接近正弦波。如圖如圖 由于都能使主磁通由于都能使主磁通 為或接近正弦波，相電動勢接近正弦為或接近正弦波，相電動勢接近正弦波，因此都能采用。波，因此都能采用。Y/YY/Y第四章第四章4.6.4 4.6.4 變壓器的并聯(lián)運行變壓器的并聯(lián)運行 并聯(lián)運行，就是將兩臺或兩臺以上變壓器的初級繞組接到并聯(lián)運行，就是將兩臺或兩臺以上變壓器的初級繞組接到公共的電源上，次級繞組并聯(lián)起來

35、一起向外供電。公共的電源上，次級繞組并聯(lián)起來一起向外供電。 目的目的：解決單臺變壓器供電不足的困難，提高供電的可：解決單臺變壓器供電不足的困難，提高供電的可靠性，減少儲備容量，并可根據(jù)負(fù)載的大小來調(diào)整投入運靠性，減少儲備容量，并可根據(jù)負(fù)載的大小來調(diào)整投入運行的變壓器數(shù)量，提高運行效率。行的變壓器數(shù)量，提高運行效率。 要求要求：空載時，無環(huán)流產(chǎn)生；空載時，無環(huán)流產(chǎn)生； 負(fù)載時，能合理分配負(fù)載負(fù)載時，能合理分配負(fù)載; ; 各變壓器從同一相線輸出的電流相位相同。各變壓器從同一相線輸出的電流相位相同。 條件條件： 各變壓器初、次級額定電壓相等，即變比各變壓器初、次級額定電壓相等，即變比K K相等；相等

36、； 各變壓器聯(lián)結(jié)組標(biāo)號各變壓器聯(lián)結(jié)組標(biāo)號必須必須相同；相同； 各變壓器阻抗電壓或短路阻抗的標(biāo)么值相等。各變壓器阻抗電壓或短路阻抗的標(biāo)么值相等。第四章第四章(a)(a) 單相變壓器單相變壓器 (b)(b) 三相變壓器三相變壓器變壓器并聯(lián)運行變壓器并聯(lián)運行第四章第四章1. 1. 變比不等變比不等時變壓器的時變壓器的并聯(lián)運行：并聯(lián)運行：以以單相單相為例為例120)11(UkkUQ Q打開時，打開時，Q Q間的電位差：間的電位差：)11(k1kkZZUIkcQ Q閉合：閉合：ccII由于折算到次級的短路阻抗很小，故由于折算到次級的短路阻抗很小，故 一般較大。通一般較大。通常規(guī)定并聯(lián)變壓器變比之間相差必

37、須常規(guī)定并聯(lián)變壓器變比之間相差必須環(huán)I%1第四章第四章2. 2. 聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)組號不同組號不同時變壓器的時變壓器的并聯(lián)運行并聯(lián)運行 兩臺變壓器：兩臺變壓器：Y/Y-12Y/Y-12，Y/ -11Y/ -11，次級電壓相位差為次級電壓相位差為3030NoNUUU2220518. 0230sin2由于電力變壓器的短路阻抗很小，由于電力變壓器的短路阻抗很小，這樣大的電壓差將在兩臺并聯(lián)運行這樣大的電壓差將在兩臺并聯(lián)運行變壓器的次級繞組中產(chǎn)生很大的空變壓器的次級繞組中產(chǎn)生很大的空載環(huán)流，同時初級也感應(yīng)很大環(huán)流，載環(huán)流，同時初級也感應(yīng)很大環(huán)流，會將變壓器的繞組燒壞，故聯(lián)結(jié)組會將變壓器的繞組燒壞，故聯(lián)結(jié)組號必須

38、相同。號必須相同。第四章第四章3. 3. 短路短路阻抗標(biāo)么值不等阻抗標(biāo)么值不等時變壓器的時變壓器的并聯(lián)運行并聯(lián)運行kkabZIZIU)(kkkkkkZZZZII*1:11:1:kkkkuuZZIISSkkZZIISS1:1:理想情況：理想情況： ，各變壓器按本身容量分擔(dān)負(fù)載。各變壓器按本身容量分擔(dān)負(fù)載。并聯(lián)運行的變壓器間容量差別越大，離開理想運行的可能性就并聯(lián)運行的變壓器間容量差別越大，離開理想運行的可能性就越大，因此越大，因此一般要求一般要求：1/3/minmaxSS*kkZZ第四章第四章例例4-5 兩臺額定電壓和聯(lián)結(jié)組號相同的變壓器并聯(lián)運行，它們兩臺額定電壓和聯(lián)結(jié)組號相同的變壓器并聯(lián)運行，

39、它們的容量與阻抗電壓標(biāo)么值分別為的容量與阻抗電壓標(biāo)么值分別為 ， ， ， ，試求當(dāng)總負(fù)載為試求當(dāng)總負(fù)載為 時，兩時，兩臺變壓器各自分擔(dān)的負(fù)載是多少？為了不使兩臺變壓器過載，臺變壓器各自分擔(dān)的負(fù)載是多少？為了不使兩臺變壓器過載，總負(fù)載應(yīng)為多少？總負(fù)載應(yīng)為多少？ kVASN10004. 0* kukVASN100045. 0*kukVA200解解： 兩臺變壓器分擔(dān)的負(fù)載計算兩臺變壓器分擔(dān)的負(fù)載計算*1:1:kkuuSS045. 01:04. 01100:100SS45 . 404. 0045. 0SS由由 ，得得第四章第四章200SSS2005 . 44SS解上面的方程，得到每臺變壓器分擔(dān)的負(fù)載為

40、解上面的方程，得到每臺變壓器分擔(dān)的負(fù)載為)(106 kVAS )(94 kVAS 不過載時的總負(fù)載計算不過載時的總負(fù)載計算kVAS106由于由于 已過載，要不過載只能已過載，要不過載只能 ，因此因此kVAS100)(891005 . 445 . 44kVASS總負(fù)載為總負(fù)載為)(18989100kVASSS又又 ，得得第四章第四章4.7 4.7 其它用途的變壓器其它用途的變壓器4.7.1 4.7.1 三繞組變壓器三繞組變壓器在電力系統(tǒng)中，通常需要把三種不同電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來，在電力系統(tǒng)中，通常需要把三種不同電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來，最好的方式就是采用三繞組變壓器最好的方式就是采用三繞組變壓器降壓變壓

41、器降壓變壓器升壓變壓器升壓變壓器1.1.基本方程式和等效電路基本方程式和等效電路 (1)(1)三繞組變壓器的基本電磁關(guān)系三繞組變壓器的基本電磁關(guān)系( (以降壓變壓器為例以降壓變壓器為例) ) 2112NNk3113NNk(1.2(1.2繞組變壓器繞組變壓器變比變比) ) (1.3(1.3繞組變壓器繞組變壓器變比變比) )第四章第四章磁通分為磁通分為: : 主磁通主磁通：與三個繞組同時交鏈的磁通；：與三個繞組同時交鏈的磁通； 漏磁通漏磁通：只交鏈一個或兩個繞組的磁通。：只交鏈一個或兩個繞組的磁通。磁動勢平衡關(guān)系：磁動勢平衡關(guān)系：寫成電流關(guān)系：寫成電流關(guān)系：電動勢：電動勢：各繞組漏感電勢：各繞組漏

42、感電勢：10332211NINININI0321IIII1222/kII1333/kIImZIEEE0321111xI jE222xI jE333xI jE231312111xxxxx222122313xxxxx333132312xxxxx332211,xxx231312,xxx各繞組等效電抗或各繞組等效電抗或等效電抗折算值等效電抗折算值繞組自漏抗或自漏抗的折算值繞組自漏抗或自漏抗的折算值繞組互漏抗的折算值繞組互漏抗的折算值2112xx3113xx3223xx第四章第四章(2)(2) 電壓電壓平衡平衡方程式方程式11111111ZIErIEEU22222222ZIErIEEU33333333Z

43、IErIEEU按雙繞組變壓器的正按雙繞組變壓器的正方向慣例方向慣例(3)(3) 等效等效電路電路類類T T形等效電路形等效電路簡化等效電路簡化等效電路第四章第四章2. 2. 參數(shù)的測定參數(shù)的測定勵磁參數(shù)勵磁參數(shù)的測定：與雙繞組變壓器類同；的測定：與雙繞組變壓器類同；短路參數(shù)短路參數(shù)的測定：的測定：繞組繞組1 1加電壓，繞組加電壓，繞組2 2短路，繞組短路，繞組3 3開路開路繞組繞組1 1加電壓，繞組加電壓，繞組2 2開路，繞組開路，繞組3 3短路短路 ，有有繞組繞組1 1開路，在繞組開路，在繞組2 2上加電壓，繞組上加電壓，繞組3 3短路，得：短路，得：)()(2121121212xxjrrj

44、xrZkkk)()(3131131313xxjrrjxrZkkk)()(3232232323xxjrrjxrZkkk)(21, )(21)(21, )(21)(21, )(21122313312231331323122132312223131212313121kkkkkkkkkkkkkkkkkkxxxxrrrrxxxxrrrrxxxxrrrr由此可得：由此可得：效率和電壓變化率可參照雙繞組變壓器相關(guān)公式計算效率和電壓變化率可參照雙繞組變壓器相關(guān)公式計算第四章第四章4.7.2 4.7.2 自耦變壓器自耦變壓器 1. 1. 結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點： 初、次級共用一個繞組的一部分。由此可見，初、次級繞初

45、、次級共用一個繞組的一部分。由此可見，初、次級繞組之間除磁耦合外，還有電的聯(lián)系。組之間除磁耦合外，還有電的聯(lián)系。結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖繞組接線圖繞組接線圖第四章第四章102211NININI212121UUEENNk磁動勢平衡磁動勢平衡 很小忽略得很小忽略得0I02211NINI流過繞組流過繞組N2N2的電流為：的電流為：21III)1 (1kII 變比變比k k一般大于一般大于1 1，表明電流矢量，表明電流矢量 與與 相位相反，相位相反， k k 越接近越接近1 1，則電流，則電流 的數(shù)值越小。的數(shù)值越小。說明說明：自耦變壓器不僅比普通變壓器省了一個低壓繞組，而：自耦變壓器不僅比普通變壓器省了

46、一個低壓繞組，而且保留的一個繞組的且保留的一個繞組的N N2 2匝部分通過的電流值小，所以可減少匝部分通過的電流值小，所以可減少導(dǎo)線的用料導(dǎo)線的用料( (省銅省銅) )和銅耗，故自耦變壓器質(zhì)量輕、體積小。和銅耗，故自耦變壓器質(zhì)量輕、體積小。 I1II變比變比 2. 2. 電流關(guān)系電流關(guān)系繞組接線圖繞組接線圖第四章第四章 3. 3. 功率關(guān)系功率關(guān)系)/112212212222kIUIUIUIUIUS（111IUS 說明說明：自耦變壓器的輸出功率可分為兩部分，其中：自耦變壓器的輸出功率可分為兩部分，其中 是是通過電磁感應(yīng)傳遞給負(fù)載的，即通常所說的電磁功率；另一通過電磁感應(yīng)傳遞給負(fù)載的，即通常所說

47、的電磁功率；另一部分部分 是一次電流直接傳遞給負(fù)載的功率，稱為傳導(dǎo)功是一次電流直接傳遞給負(fù)載的功率，稱為傳導(dǎo)功率。傳導(dǎo)功率是自耦變壓器所特有的。率。傳導(dǎo)功率是自耦變壓器所特有的。 IU212IU4. 4. 優(yōu)缺點和用途優(yōu)缺點和用途 見教材書。見教材書。第四章第四章4.7.3 4.7.3 儀用互感器儀用互感器 1. 1. 電壓互感器電壓互感器 作用作用：將高電壓變成低電壓：將高電壓變成低電壓(100V(100V） 接法接法：如圖：如圖 使用使用注意事項注意事項：次級絕對不允許短路；次級絕對不允許短路； 次級繞組和鐵芯應(yīng)可靠接地；次級繞組和鐵芯應(yīng)可靠接地； 次級的阻抗不能太小，以減小誤差。次級的阻

48、抗不能太小，以減小誤差。 ukNNEEUU212121第四章第四章2. 2. 電流互感器電流互感器 作用作用：將大電流變成小電流：將大電流變成小電流(5A(5A或或1A1A） 接法接法：如圖：如圖 忽略忽略 使用使用注意事項注意事項：次級絕對不允許開路；次級絕對不允許開路； 次級繞組和鐵芯應(yīng)可靠接地；次級繞組和鐵芯應(yīng)可靠接地； 次級的阻抗不能太大，以減小誤差次級的阻抗不能太大，以減小誤差 。102211NININI11212IkINNIi0I第四章第四章4.7.4 4.7.4 其它特殊變壓器其它特殊變壓器 1. 1. 電焊變壓器電焊變壓器 交流電弧焊機(jī)是一臺特殊的降壓變壓器。為保證電焊的質(zhì)交流電弧焊機(jī)是一臺特殊的降壓變壓器。為保證電焊的質(zhì)量和電弧燃燒的穩(wěn)定性，有如下量和電弧燃燒的穩(wěn)定性，有如下要求要求：(1)(1) 空載電壓應(yīng)達(dá)到空載電壓應(yīng)達(dá)到606075V75V，以保證起弧容易，但為了操作，以保證起弧容易，但為了操作 安全，電壓一般不超過安全，電壓一般不超過85V85V。(2)(2) 為適應(yīng)電弧特性的要求，應(yīng)具有迅速下降的外特性，即為適應(yīng)電弧特性的要求，應(yīng)具有迅速下降的外特性，即