電機(jī)學(xué) 第二篇變壓器

1、第二篇 變壓器第三章第三章 變壓器的基本作用原理及理論分析變壓器的基本作用原理及理論分析第四章第四章 三相變壓器及運(yùn)行三相變壓器及運(yùn)行第五章第五章 三相變壓器的不對(duì)稱運(yùn)行及瞬態(tài)過(guò)程三相變壓器的不對(duì)稱運(yùn)行及瞬態(tài)過(guò)程第六章第六章 電力系統(tǒng)的特種變壓器電力系統(tǒng)的特種變壓器n變壓器：靜止的電機(jī)，將一種電壓的電能轉(zhuǎn)換為另一種電變壓器：靜止的電機(jī)，將一種電壓的電能轉(zhuǎn)換為另一種電壓的電能。壓的電能。n用途分類：用途分類：q電力變壓器，電力系統(tǒng)傳輸電能電力變壓器，電力系統(tǒng)傳輸電能q電爐變壓器，專給煉鋼爐供電電爐變壓器，專給煉鋼爐供電q整流變壓器，大型電解電鍍、直流電力機(jī)車供電整流變壓器，大型電解電鍍、直流電力

2、機(jī)車供電q儀用變壓器、控制變壓器儀用變壓器、控制變壓器q無(wú)線電變壓器，僅傳輸信號(hào)。無(wú)線電變壓器，僅傳輸信號(hào)。 在電力系統(tǒng)的輸配電中，變壓器是核心設(shè)備。電能在電力系統(tǒng)的輸配電中，變壓器是核心設(shè)備。電能 的輸送的輸送采用高電壓最為經(jīng)濟(jì)。我國(guó)常用的輸電電壓級(jí)為采用高電壓最為經(jīng)濟(jì)。我國(guó)常用的輸電電壓級(jí)為10、35、60、110、220、330、400、500kV，而發(fā)電廠發(fā)電機(jī)受絕緣條件的，而發(fā)電廠發(fā)電機(jī)受絕緣條件的限制一般只能有限制一般只能有10.5到到20.5kV的電壓，因此需要升壓變壓器升的電壓，因此需要升壓變壓器升到經(jīng)濟(jì)的輸電電壓級(jí)；到了用戶端一般電壓為到經(jīng)濟(jì)的輸電電壓級(jí)；到了用戶端一般電壓為

3、3806000V，又，又需要降壓變壓器將輸電電壓降低。在發(fā)配電系統(tǒng)中往往有多次需要降壓變壓器將輸電電壓降低。在發(fā)配電系統(tǒng)中往往有多次的升壓和降壓的過(guò)程，因此在電力系統(tǒng)中變壓器的裝機(jī)總?cè)萘康纳龎汉徒祲旱倪^(guò)程，因此在電力系統(tǒng)中變壓器的裝機(jī)總?cè)萘孔钌贋榘l(fā)電機(jī)容量的最少為發(fā)電機(jī)容量的35倍，可見變壓器在構(gòu)成電力系統(tǒng)中的重倍，可見變壓器在構(gòu)成電力系統(tǒng)中的重要作用。要作用。配電變壓器配電變壓器電力變壓器類別電力變壓器類別變壓方式變壓方式n升壓變壓器升壓變壓器升高電壓的變壓器升高電壓的變壓器n降壓變壓器降壓變壓器降低電壓的變壓器降低電壓的變壓器n特殊變壓器特殊變壓器 ，如試驗(yàn)用高壓變壓器、電爐用變壓器、電，

4、如試驗(yàn)用高壓變壓器、電爐用變壓器、電焊用變壓器、晶閘管線路中的變壓器、用于測(cè)量的焊用變壓器、晶閘管線路中的變壓器、用于測(cè)量的電壓互電壓互感器感器和和電流互感器電流互感器等等 相數(shù)相數(shù)n單相變壓器單相變壓器n三相變壓器三相變壓器線圈數(shù)目線圈數(shù)目n雙繞組變壓器：雙繞組變壓器：在鐵芯中有兩個(gè)繞組，一個(gè)為初級(jí)繞組，在鐵芯中有兩個(gè)繞組，一個(gè)為初級(jí)繞組，一個(gè)為次級(jí)繞組；一個(gè)為次級(jí)繞組； v自耦變壓器：初級(jí)、次級(jí)繞組合為一個(gè)；自耦變壓器：初級(jí)、次級(jí)繞組合為一個(gè)； v三繞組變壓器：三個(gè)繞組連接三種不同電壓的線路；三繞組變壓器：三個(gè)繞組連接三種不同電壓的線路；v多繞組變壓器：如分裂變壓器。多繞組變壓器：如分裂變

5、壓器。冷卻方式冷卻方式n油浸式變壓器油浸式變壓器鐵芯和繞組都一起浸入灌滿了變壓器油鐵芯和繞組都一起浸入灌滿了變壓器油的油箱中，可以加強(qiáng)絕緣和改善冷卻散熱條件的油箱中，可以加強(qiáng)絕緣和改善冷卻散熱條件n干式變壓器干式變壓器 ，能滿足特殊要求，如安全。，能滿足特殊要求，如安全。第三章第三章 變壓器的基本作用原理與變壓器的基本作用原理與理論分析理論分析 重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)重點(diǎn): : 1. 1.變壓器的基本方程和等效電路變壓器的基本方程和等效電路; ; 2. 2.等效電路參數(shù)的測(cè)定等效電路參數(shù)的測(cè)定; ; 3. 3.標(biāo)幺值標(biāo)幺值; ; 4. 4.變壓器的運(yùn)行性能。變壓器的運(yùn)行性能。難點(diǎn)難點(diǎn): :變

6、壓器的運(yùn)行原理和運(yùn)行性能。變壓器的運(yùn)行原理和運(yùn)行性能。鐵心鐵心繞組繞組變壓器油變壓器油油箱油箱絕緣套管絕緣套管一、變壓器的基本結(jié)構(gòu)3-1 電力變壓器的基本結(jié)構(gòu)和額定值電力變壓器的基本結(jié)構(gòu)和額定值電力變壓器外觀結(jié)構(gòu)（電力變壓器外觀結(jié)構(gòu)（P21）1、油箱、油箱 2、散熱管、散熱管3、油枕、油枕4、排氣管、排氣管5、氣體繼電器、氣體繼電器6、高壓套管、高壓套管7、低壓套管、低壓套管8、吸濕器、吸濕器9、油標(biāo)、油標(biāo)10、事故放油閥門、事故放油閥門11、起吊、起吊孔孔12、取油樣閥門、取油樣閥門13、接地螺栓、接地螺栓14、滾輪、滾輪下面詳述其內(nèi)部結(jié)構(gòu)下面詳述其內(nèi)部結(jié)構(gòu)1.鐵心鐵心由鐵心由心柱心柱和和鐵

7、軛鐵軛兩部分組成。兩部分組成。心柱用來(lái)套裝繞組，鐵軛將心柱連接起來(lái)，使之形成閉合磁心柱用來(lái)套裝繞組，鐵軛將心柱連接起來(lái)，使之形成閉合磁路。為減少鐵心損耗，鐵心用厚路。為減少鐵心損耗，鐵心用厚0.30-0.35mm0.30-0.35mm的硅鋼片疊成，的硅鋼片疊成，片上涂以絕緣漆，以避免片間短路。片上涂以絕緣漆，以避免片間短路。變壓器的鐵芯平面變壓器的鐵芯平面心柱心柱鐵軛鐵軛鐵芯的交疊裝配鐵芯的交疊裝配n單相變壓器鐵心疊法，偶數(shù)層單相變壓器鐵心疊法，偶數(shù)層剛好壓著奇數(shù)層的接縫，從而剛好壓著奇數(shù)層的接縫，從而減少了磁路的磁阻，使磁路便減少了磁路的磁阻，使磁路便于流通于流通 接逢處氣隙小接逢處氣隙小n

8、可以避免渦流在鋼片之間流通可以避免渦流在鋼片之間流通n三相芯式變壓器的鐵心排列法，三相芯式變壓器的鐵心排列法，主要使疊縫相互交疊，從而減主要使疊縫相互交疊，從而減少磁路的磁阻少磁路的磁阻 按照鐵芯的結(jié)構(gòu)，變壓器可分為按照鐵芯的結(jié)構(gòu)，變壓器可分為芯式芯式和和殼式殼式兩種。兩種。 三相芯式變壓器三相芯式變壓器單相芯式變壓器單相芯式變壓器芯柱被繞組所包圍，芯柱被繞組所包圍，芯式結(jié)構(gòu)的繞組和絕緣裝配比較芯式結(jié)構(gòu)的繞組和絕緣裝配比較容易，容易， 所以電力變壓器常常采用這種結(jié)構(gòu)。所以電力變壓器常常采用這種結(jié)構(gòu)。 鐵芯包圍繞組的頂鐵芯包圍繞組的頂面、底面和側(cè)面，面、底面和側(cè)面，殼式變壓器的機(jī)械殼式變壓器的機(jī)

9、械強(qiáng)度較好，常用于強(qiáng)度較好，常用于低低 電壓、大電流電壓、大電流的變壓器或小容量的變壓器或小容量電訊變壓器。電訊變壓器。單相殼式變壓器單相殼式變壓器變壓器鐵心柱的橫切面變壓器鐵心柱的橫切面2.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。鋁）繞成。 一次繞組：一次繞組：輸入電能的繞組。輸入電能的繞組。 二次繞組：二次繞組：輸出電能的繞組。輸出電能的繞組。每個(gè)鐵芯都套有高壓繞組和低壓繞組，每個(gè)鐵芯都套有高壓繞組和低壓繞組，高壓繞組的匝數(shù)多高壓繞組的匝數(shù)多,導(dǎo)線細(xì)；低壓繞組的匝數(shù)少，導(dǎo)線粗導(dǎo)線細(xì)；低壓繞組的匝數(shù)少，導(dǎo)線粗。從高

10、從高,低壓繞組的相對(duì)位置來(lái)看低壓繞組的相對(duì)位置來(lái)看,變壓器的繞組可分為變壓器的繞組可分為同心式同心式和和交疊式交疊式。同心式（同心式（P18圖圖1-4）結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：同心式繞組的高、低壓繞組同心地套裝在心柱上。同心式繞組的高、低壓繞組同心地套裝在心柱上。特點(diǎn)：特點(diǎn)：同心式繞組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便，國(guó)產(chǎn)電力變壓器同心式繞組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便，國(guó)產(chǎn)電力變壓器均采用這種結(jié)構(gòu)。均采用這種結(jié)構(gòu)。交疊式（交疊式（P18圖圖1-5）結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：交迭式繞組的高、低壓繞組沿心柱高度方向互相交交迭式繞組的高、低壓繞組沿心柱高度方向互相交迭地放置。迭地放置。特點(diǎn)：特點(diǎn)：交迭式繞組用于特種變壓器中。交迭式繞組用于特種變壓

11、器中。3.變壓器油變壓器油冷卻、絕緣冷卻、絕緣電力變壓器繞組與鐵心裝配完后用夾件緊固，形成變壓器的電力變壓器繞組與鐵心裝配完后用夾件緊固，形成變壓器的器芯。變壓器器芯裝在油箱內(nèi)，油箱內(nèi)充滿變壓器油。變壓器芯。變壓器器芯裝在油箱內(nèi)，油箱內(nèi)充滿變壓器油。變壓器油是一種礦物油，具有很好的絕緣性能。變壓器油起兩個(gè)器油是一種礦物油，具有很好的絕緣性能。變壓器油起兩個(gè)作用：作用：n絕緣：繞組與繞組、繞組與鐵心及油箱之間絕緣：繞組與繞組、繞組與鐵心及油箱之間n散熱：熱量通過(guò)油箱殼散發(fā)，油箱有許多散熱油管，以散熱：熱量通過(guò)油箱殼散發(fā)，油箱有許多散熱油管，以增大散熱面積。采用內(nèi)部油泵強(qiáng)迫油循環(huán)，外部用變壓器風(fēng)增

12、大散熱面積。采用內(nèi)部油泵強(qiáng)迫油循環(huán)，外部用變壓器風(fēng)扇吹風(fēng)或用自來(lái)水沖淋變壓器油箱扇吹風(fēng)或用自來(lái)水沖淋變壓器油箱4.油箱油箱機(jī)械支撐、冷卻散熱、保護(hù)作用機(jī)械支撐、冷卻散熱、保護(hù)作用變壓器運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生熱量，使變壓器油膨變壓器運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生熱量，使變壓器油膨脹，儲(chǔ)油柜中變壓器油上升，溫度低時(shí)脹，儲(chǔ)油柜中變壓器油上升，溫度低時(shí)下降。儲(chǔ)油柜使變壓器油與空氣接觸面下降。儲(chǔ)油柜使變壓器油與空氣接觸面較少，較少， 減緩了變壓器油的氧化過(guò)程及吸減緩了變壓器油的氧化過(guò)程及吸收空氣中的水分的速度。收空氣中的水分的速度。呼吸呼吸當(dāng)變壓器出現(xiàn)故障時(shí)，產(chǎn)生的熱量使變當(dāng)變壓器出現(xiàn)故障時(shí)，產(chǎn)生的熱量使變壓器油汽化，氣體繼電器動(dòng)作，

13、發(fā)出報(bào)壓器油汽化，氣體繼電器動(dòng)作，發(fā)出報(bào)警信號(hào)或切斷電源。警信號(hào)或切斷電源。如果事故嚴(yán)重，變壓器油大量汽化，油如果事故嚴(yán)重，變壓器油大量汽化，油氣沖破安全氣道管口的密封玻璃，沖出氣沖破安全氣道管口的密封玻璃，沖出變壓器油箱，避免油箱爆裂。變壓器油箱，避免油箱爆裂。5.絕緣套管絕緣套管 n絕緣套管由中心導(dǎo)電桿與瓷套組成。導(dǎo)電桿穿過(guò)絕緣套管由中心導(dǎo)電桿與瓷套組成。導(dǎo)電桿穿過(guò)變壓器油箱、在油箱內(nèi)的一端與線圈的端點(diǎn)聯(lián)接，變壓器油箱、在油箱內(nèi)的一端與線圈的端點(diǎn)聯(lián)接，在外面的一端與外線路聯(lián)接。在外面的一端與外線路聯(lián)接。n在瓷套和導(dǎo)電桿間留有一道充油層在瓷套和導(dǎo)電桿間留有一道充油層充油套管充油套管n當(dāng)電壓等

14、級(jí)更高時(shí)，在瓷套內(nèi)腔中常環(huán)繞著導(dǎo)電當(dāng)電壓等級(jí)更高時(shí)，在瓷套內(nèi)腔中常環(huán)繞著導(dǎo)電桿包上幾層絕緣紙簡(jiǎn)，在每個(gè)絕緣紙簡(jiǎn)上貼附有桿包上幾層絕緣紙簡(jiǎn)，在每個(gè)絕緣紙簡(jiǎn)上貼附有一層鋁箔，則沿著套管的徑向距離，絕緣層和鋁一層鋁箔，則沿著套管的徑向距離，絕緣層和鋁箔層構(gòu)成串聯(lián)電容器，使資套與導(dǎo)電桿間的電場(chǎng)箔層構(gòu)成串聯(lián)電容器，使資套與導(dǎo)電桿間的電場(chǎng)分布均勻分布均勻n套管外形常做成傘形，套管外形常做成傘形，電壓愈高、級(jí)數(shù)愈多電壓愈高、級(jí)數(shù)愈多。1、額定容量、額定容量SN (kVA)，對(duì)于三相變壓器指三相的總?cè)萘?。，?duì)于三相變壓器指三相的總?cè)萘俊?2、額定電壓分為原邊、額定電壓分為原邊(一次側(cè)一次側(cè))U1N(V)和副邊

15、和副邊(二次側(cè)二次側(cè))U2N(V)額額定電壓，對(duì)三相變壓器是線電壓。定電壓，對(duì)三相變壓器是線電壓。 3、額定電流、額定電流 原邊原邊I I1N1N(A)(A)和副邊和副邊I I2N2N(A)(A)額定電流且額定電流且NNNNNNNNNNUSUSIUSUSI22N1122N113I 3I 對(duì)于三相變壓器對(duì)于三相變壓器4、其它銘牌值，如短路電壓、額定頻率、繞組布置及聯(lián)接組、其它銘牌值，如短路電壓、額定頻率、繞組布置及聯(lián)接組運(yùn)行方式、冷卻方式、總重量、油重等。運(yùn)行方式、冷卻方式、總重量、油重等。三、變壓器的額定值(銘牌值) 1u1e2e20u02 i1N2N0i 1e 1 空載是指變壓器的原邊空載是

16、指變壓器的原邊(一次繞組一次繞組)接入電源，次邊接入電源，次邊(二次繞組二次繞組)開路的狀態(tài)。開路的狀態(tài)。3-2 變壓器空載運(yùn)行變壓器空載運(yùn)行正方向的規(guī)定正方向的規(guī)定n電源支路：電源支路：i1正方向從正方向從u1正出來(lái)；電動(dòng)勢(shì)正方向正出來(lái)；電動(dòng)勢(shì)正方向e1、e1與與i1正正方向方向一致。一致。（電壓是電位降，電勢(shì)是電位升）（電壓是電位降，電勢(shì)是電位升）n正方向與產(chǎn)生它的電流正方向右手螺旋關(guān)系。正方向與產(chǎn)生它的電流正方向右手螺旋關(guān)系。n負(fù)載支路：負(fù)載支路： e2、e2正方向與產(chǎn)生它的正方向與產(chǎn)生它的正方向右手螺旋關(guān)系；正方向右手螺旋關(guān)系；i2正方向與正方向與電動(dòng)勢(shì)正方向一致；電動(dòng)勢(shì)正方向一致；u

17、2電壓降方向與電壓降方向與i2一致。一致。1U1E 1E20U0I2I 1 AXax0 2E磁場(chǎng)的磁通分主磁通和漏磁通，后者很小，占總磁通的磁場(chǎng)的磁通分主磁通和漏磁通，后者很小，占總磁通的0.1%-0.2%0.1%-0.2%左右。左右。一、空載磁場(chǎng)一、空載磁場(chǎng)：變壓器的電磁關(guān)系如下變壓器的電磁關(guān)系如下；負(fù)載電流負(fù)載電流（激磁電流），（激磁電流），空載電流空載電流02m01 iiii0( )mi i1miN11122deNdtdeNdt 1udtdiLe111 一次繞組二次繞組0 1i r1u1e 1e20u0i20i 1 AXax0 2e按圖給定的正方向，設(shè)按圖給定的正方向，設(shè)一次繞組電阻為一

18、次繞組電阻為r1。則原則原副邊電壓分別為：副邊電壓分別為：二、感應(yīng)電勢(shì)、電壓變比二、感應(yīng)電勢(shì)、電壓變比1u1e 1e20u0i20i 1 AXax0 2e)3(44. 4cos)23(44. 4cos22222113111 mmmmfNEtNdtdNefNEtNdtdNe )13(22011101 eueeriu ：和和則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)設(shè)設(shè)21,sin. 1eetm )43(44. 444. 42211 相量表示：相量表示：mmfNjEfNjE)53(2121 ：原原副副邊邊電電動(dòng)動(dòng)勢(shì)勢(shì)大大小小之之比比NNEE常數(shù)）：常數(shù)）：（空氣路徑（空氣路徑則漏感電動(dòng)勢(shì)則漏感電動(dòng)勢(shì)設(shè)設(shè) 1100,

19、sin. 2LetIim)3(cos00011 tILdtdiLdtidLdtdem 111相量：相量：有效值：有效值：)3()73(201001 ILjEILILEm 111-4.定義定義k為變壓器原、副邊電壓比，稱為變比：為變壓器原、副邊電壓比，稱為變比：可知變壓器原、副邊電壓比等于原、副繞組匝數(shù)之比?？芍儔浩髟⒏边呺妷罕鹊扔谠?、副繞組匝數(shù)之比。由式由式(3-9) ，在，在 Z1 = r1+jx1 很小的情況下很小的情況下mfNjEU 11144.4：，原副邊相量電壓原副邊相量電壓21. 3UU （原原邊邊阻阻抗抗）（原原邊邊漏漏抗抗），式式中中：）（）（122010-39-3jxrZ

20、LxEUZIEjxrIExI jrIEU 11111011101101011 )13(21212011 NNEEUUk變壓器空載電流的作用一是激磁，二是補(bǔ)償鐵芯損耗變壓器空載電流的作用一是激磁，二是補(bǔ)償鐵芯損耗 i0=im=i+iFe=i+ih+ie三、變壓器的空載電流三、變壓器的空載電流無(wú)功激磁電流無(wú)功激磁電流i，由于磁化曲線飽和非線性，如果磁通，由于磁化曲線飽和非線性，如果磁通為為正弦則正弦則i為非正弦為非正弦.圖解法求磁化電流波形圖解法求磁化電流波形磁化電流波形及其分解磁化電流波形及其分解未考慮損耗（未考慮損耗（iFe）的）的i0，即，即i變壓器中，原邊接入電網(wǎng)正弦電變壓器中，原邊接入電

21、網(wǎng)正弦電壓，故主磁通為正弦。因此空載壓，故主磁通為正弦。因此空載電流電流i0為尖頂波，通過(guò)繞組的接為尖頂波，通過(guò)繞組的接法可消減其中的法可消減其中的3次以上諧波。次以上諧波。 3 i1 i it t i321123 it 考慮磁滯損耗的考慮磁滯損耗的i0（a）圖解法求磁化電流波形）圖解法求磁化電流波形 （b）磁通波和勵(lì)磁電流波）磁通波和勵(lì)磁電流波在磁滯作用的勵(lì)磁電流在磁滯作用的勵(lì)磁電流i為無(wú)功電流，超前為無(wú)功電流，超前e1 9090，ih 、 ie，為有為有功損耗電流與功損耗電流與e1 1反向，超前反向，超前90 ?？紤]渦流損耗時(shí)的考慮渦流損耗時(shí)的i0還包括還包括ie，與，與ih同相同相 t

22、0i3211230ihi t e0im hi四、勵(lì)磁特性的電路模型四、勵(lì)磁特性的電路模型mmmmFeFexIEbIErIEgIEP2021120211Q無(wú)功功率：有功功率：磁磁阻阻抗抗激激稱稱為為勵(lì)勵(lì))(jxrZIIIZIjxrIEmmmFemmm ,)123()(0001 綜合式綜合式(3-4)、(3-9)、(3-10)可得變壓器空載運(yùn)行的等值電路和可得變壓器空載運(yùn)行的等值電路和電路方程電路方程四、電路方程、等效電路和相量圖四、電路方程、等效電路和相量圖），則則電電壓壓降降（的的如如同同漏漏感感電電勢(shì)勢(shì)表表示示成成）中中的的感感應(yīng)應(yīng)電電勢(shì)勢(shì)將將（ 10101E4-2xI jEI 13)-(3

23、 - FemmmmIIIEUjxrZZIEjxrZZIEU 0220011111011mrmx1r 1x1 U0 I1 E 10 xIj 1 U2E1 E1E0 I IhI m 0 10rI 11011jxrIEU 變壓器空載運(yùn)變壓器空載運(yùn)行時(shí)的相量圖行時(shí)的相量圖1u1e1i2e2u單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行1N2NLZ122i 3-3 變壓器負(fù)載運(yùn)行變壓器負(fù)載運(yùn)行以單相變壓器為例以單相變壓器為例 一個(gè)繞組接電源，另一個(gè)繞組接負(fù)載一個(gè)繞組接電源，另一個(gè)繞組接負(fù)載011111,44. 4INUfNjEUmm仍為空載磁勢(shì)仍為空載磁勢(shì)所以原、副邊合成磁勢(shì)所以原、副邊合成磁勢(shì)不變不變不變

24、，則不變，則，由由 )14102211 (3 NININI式中：式中： 原繞組磁勢(shì)，原繞組磁勢(shì)， 副繞組磁勢(shì)，副繞組磁勢(shì)， 空載勵(lì)磁磁勢(shì)?？蛰d勵(lì)磁磁勢(shì)。11NI 22NI 10NI 1、電磁關(guān)系、電磁關(guān)系11iNmiN11122deNdtdeNdt 22iN2dtdiLe111 一次繞組二次繞組dtdiLe212 1 , )(22222222222 jxrZZIEjxrIEU 式中副繞組阻抗式中副繞組阻抗負(fù)載電壓負(fù)載電壓以單相雙繞組變壓器負(fù)載運(yùn)行示意圖以單相雙繞組變壓器負(fù)載運(yùn)行示意圖 2、負(fù)載電壓、負(fù)載電壓3、原、副邊的電流關(guān)系、原、副邊的電流關(guān)系)153(,)(21120122122101

25、/ 143kIIIIIIIkNNkNINII或或可可得得變變比比且且）式式由由（由于由于 在工程計(jì)算中在工程計(jì)算中 可忽略不計(jì)?？珊雎圆挥?jì)。0 I1 I0 I1U1E 1E2U1I)(2I 1 AXax0 2ELZ 2Emrmx1r 1x1 U1 I1 E2r 2x2 ILZ2 U2 E4、等值電路、電壓方程、等值電路、電壓方程（1）mrmx1r 1x1 U1 I1 E2r 2x 2I LZ 2U 2E（2）改變壓器副繞組匝數(shù)為）改變壓器副繞組匝數(shù)為 N N2=N=N1 ，則則 = = 。 1 E 2E（3） 后，為使副邊電量關(guān)系保持原有狀況不變，后，為使副邊電量關(guān)系保持原有狀況不變， 如副繞

26、組磁勢(shì)不變則有：如副繞組磁勢(shì)不變則有： 12NN , r , , ,222222222222222222212222222222 xkxxIxIkrrIrIkINNINNIININI 副邊折算電抗值副邊折算電抗值副邊折算電阻值副邊折算電阻值變的則有：變的則有：副邊有功和無(wú)功損耗不副邊有功和無(wú)功損耗不副邊折算電流副邊折算電流副邊電壓折算值副邊電壓折算值LLZkkIUkIUZ22222/ 負(fù)載阻抗折算負(fù)載阻抗折算222222222222)(1 UkZIEkZkIkEkZIEU（4）變壓器負(fù)載運(yùn)行的）變壓器負(fù)載運(yùn)行的T T型等值電路型等值電路mrmx1r 1x1 U1 I 1E2r 2x 2ILZ

27、2U 2EmI （5）變壓器負(fù)載運(yùn)行的電路方程、相量圖，由等值電路：）變壓器負(fù)載運(yùn)行的電路方程、相量圖，由等值電路： 1ImI )(2 I 1E 2EmmmmmZIjxrI )(111111ZIZIZIEUmm 222222ZIZIZIEUmm LZIU22（3-16） m2I2U222rI 22xIj12EE1E2ImI1I11rI 11xIj 1Um 1 E 2U2 22rI 22xIj 12 EE 2I11rI 11xIj 1 U IFeI mI LI1 1 I相量圖，以相量圖，以 為參考相量，設(shè)為參考相量，設(shè) 為感性負(fù)載且為感性負(fù)載且222 IZUL 2ULZ 1ImI )(2 I11

28、11ZIEU 2222ZIEUmrmx1r 1x1 U1 I2r 2x 2I LZ 2UmI （6）近似等值電路與簡(jiǎn)化等值電路）近似等值電路與簡(jiǎn)化等值電路 ， 很小，如忽略不計(jì)，則可將很小，如忽略不計(jì)，則可將Z Zm m支路移至電支路移至電壓壓 端得到近似等值電路，方便計(jì)算。端得到近似等值電路，方便計(jì)算。mI1I1mZI1 U當(dāng)變壓器工作在額定工況，工程計(jì)算時(shí)，可以忽略當(dāng)變壓器工作在額定工況，工程計(jì)算時(shí)，可以忽略I Im m得到簡(jiǎn)得到簡(jiǎn)化等值電路?；戎惦娐?。1r 1x1 U1 I2r 2x 2I LZ 2Ukrkx1 I 2I LZ 2U1 U近似等值電路。近似等值電路。顯然短路阻抗也適用于

29、顯然短路阻抗也適用于，稱為變壓器的短路阻抗稱為變壓器的短路阻抗抗，則抗，則，稱為變壓器的短路電，稱為變壓器的短路電，稱為變壓器的短路電阻稱為變壓器的短路電阻, , 2121kkkkkjxrZxxxrrr 令感性負(fù)載并取令感性負(fù)載并取 為參考相量作簡(jiǎn)化等值電路相量圖為參考相量作簡(jiǎn)化等值電路相量圖 2U 2U2I1Ik1xI jk1rI1 U2o空載運(yùn)行時(shí)不能用空載運(yùn)行時(shí)不能用簡(jiǎn)化等值電路！簡(jiǎn)化等值電路！一、定義一、定義基值基值實(shí)際值實(shí)際值某物理量的標(biāo)幺值某物理量的標(biāo)幺值 NNbNNNNNNbNNNNUZIZZZSIUIIIUUUUZIZZZSIUIIIUUU22222*22222*222*211

30、111*11111*111*1 , , , , 3-4 標(biāo)幺值標(biāo)幺值在電力系統(tǒng)和電機(jī)中，通常取電機(jī)和變壓器的額定值為基值。在電力系統(tǒng)和電機(jī)中，通常取電機(jī)和變壓器的額定值為基值。如變壓器如變壓器 U1b=U1N、S1b=S1N、I1b=S1b/U1b=I1N 、Z1b=U1b/I1b稱為稱為原原邊基值電壓、基值容量、基值電流和基值阻抗；邊基值電壓、基值容量、基值電流和基值阻抗； 而而U U2b2b=U=U2N2N、S2b=S2N、I2b=S2b/U2b=I2N 、Z2b=U2b/I2b分別稱為副邊基值電壓、分別稱為副邊基值電壓、基值容量、基值電流和基值阻抗。則其原、副邊電流、電壓、基值容量、基值

31、電流和基值阻抗。則其原、副邊電流、電壓、阻抗標(biāo)幺值為阻抗標(biāo)幺值為*2121122222222222222222*2rZrIUrIUrkIkUrIUkrkIUrZrrbNNNNNNNNNNb 2、利用等值電路進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)電路中的所有參數(shù)和電量都、利用等值電路進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)電路中的所有參數(shù)和電量都采標(biāo)幺值時(shí)變壓器副邊沒(méi)有了折算問(wèn)題；采標(biāo)幺值時(shí)變壓器副邊沒(méi)有了折算問(wèn)題；二、標(biāo)幺值的使用二、標(biāo)幺值的使用1、無(wú)論變壓器的容量大小，標(biāo)么值表示的各參數(shù)和典型的、無(wú)論變壓器的容量大小，標(biāo)么值表示的各參數(shù)和典型的性能數(shù)據(jù)，通常都在一定的范圍，便于比較和分析；性能數(shù)據(jù)，通常都在一定的范圍，便于比較和分析；%52 %

32、,103 0 IZk如：如：3、標(biāo)幺值、標(biāo)幺值計(jì)算計(jì)算的結(jié)果是與額定值的比例值，以此再求實(shí)際值。的結(jié)果是與額定值的比例值，以此再求實(shí)際值。NZrr2*22 二、標(biāo)幺值的使用二、標(biāo)幺值的使用 kNNkNNkNbkkUUUUZIZZZ111 如：如：4、某些量的標(biāo)么值具有相同的數(shù)值，簡(jiǎn)化了計(jì)算；、某些量的標(biāo)么值具有相同的數(shù)值，簡(jiǎn)化了計(jì)算；5、衡量運(yùn)行情況和性能具有可比性。、衡量運(yùn)行情況和性能具有可比性。6 . 0 , 1 11 II如如：6、對(duì)于三相變壓器線電壓、線電流和相電壓、相電流的標(biāo)、對(duì)于三相變壓器線電壓、線電流和相電壓、相電流的標(biāo)幺值相等，從而為計(jì)算帶來(lái)方便。幺值相等，從而為計(jì)算帶來(lái)方便。

33、 llNlpNppNppUUUUUUUU33Y 接時(shí)接時(shí)如：如：3-5 變壓器參數(shù)測(cè)定方法變壓器參數(shù)測(cè)定方法1、變壓器參數(shù)是指、變壓器參數(shù)是指T型等值電路上的電路參數(shù)。型等值電路上的電路參數(shù)。2、參數(shù)的測(cè)定是變壓器設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和維護(hù)過(guò)程中的必要步、參數(shù)的測(cè)定是變壓器設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和維護(hù)過(guò)程中的必要步驟，通過(guò)參數(shù)的測(cè)定分析產(chǎn)品的質(zhì)量或進(jìn)行故障檢查。驟，通過(guò)參數(shù)的測(cè)定分析產(chǎn)品的質(zhì)量或進(jìn)行故障檢查。3、變壓器參數(shù)測(cè)定工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)用空載試驗(yàn)和短路試驗(yàn)完成。、變壓器參數(shù)測(cè)定工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)用空載試驗(yàn)和短路試驗(yàn)完成。一、空載試驗(yàn)一、空載試驗(yàn)1、試驗(yàn)內(nèi)容、試驗(yàn)內(nèi)容（1）磁化特性與空載損耗特性）磁化特性與空載損耗特性（2）勵(lì)磁

34、電阻）勵(lì)磁電阻rm和勵(lì)磁電抗和勵(lì)磁電抗xm的測(cè)定的測(cè)定（3）變比的測(cè)定。）變比的測(cè)定。2、測(cè)試電路、測(cè)試電路為安全，空載試驗(yàn)在變壓器低壓側(cè)通電進(jìn)行。所加電壓在為安全，空載試驗(yàn)在變壓器低壓側(cè)通電進(jìn)行。所加電壓在01.2倍低壓側(cè)額定電壓可調(diào)。倍低壓側(cè)額定電壓可調(diào)。3、試驗(yàn)步驟和結(jié)果、試驗(yàn)步驟和結(jié)果（1）磁化特性和空載特性曲線）磁化特性和空載特性曲線將低壓側(cè)電壓調(diào)至將低壓側(cè)電壓調(diào)至1.2倍額定電壓，逐倍額定電壓，逐漸降低電壓讀取對(duì)應(yīng)若干漸降低電壓讀取對(duì)應(yīng)若干I I0 0和和P P0 0點(diǎn)繪出點(diǎn)繪出磁化曲線磁化曲線U=f(IU=f(I0 0) )和空載曲線和空載曲線U=(PU=(P0 0) ) 。U)

35、(0IfU )(0PfU 0P00,PI0INU000IUP，電電流流原原邊邊電電壓壓，功功率率組組加加額額定定電電壓壓，測(cè)測(cè)輸輸入入二二次次繞繞組組開開路路，一一次次繞繞（2）變比）變比k k、勵(lì)磁阻抗、勵(lì)磁阻抗Z Zm m、勵(lì)磁電阻勵(lì)磁電阻r rm m和勵(lì)磁電抗和勵(lì)磁電抗x xm m的測(cè)定的測(cè)定 2220002210 mmmmNmNrZxIPrIUZUUk勵(lì)磁電抗勵(lì)磁電抗勵(lì)磁電阻勵(lì)磁電阻勵(lì)磁阻抗勵(lì)磁阻抗變比變比(3-17)(3-17)調(diào)整輸入到低壓側(cè)額定電壓調(diào)整輸入到低壓側(cè)額定電壓U2N(若為降壓變壓器若為降壓變壓器)，讀取，讀取U10則則對(duì)于降壓變壓器，低壓側(cè)即為副邊而實(shí)際勵(lì)磁由高壓側(cè)即

36、在對(duì)于降壓變壓器，低壓側(cè)即為副邊而實(shí)際勵(lì)磁由高壓側(cè)即在原邊產(chǎn)生，故測(cè)得的勵(lì)磁參數(shù)經(jīng)折算求得變壓器的實(shí)際勵(lì)磁原邊產(chǎn)生，故測(cè)得的勵(lì)磁參數(shù)經(jīng)折算求得變壓器的實(shí)際勵(lì)磁參數(shù)參數(shù)m2mm2mm2mxkx,rkr,ZkZ 二、短路試驗(yàn)二、短路試驗(yàn)1、試驗(yàn)內(nèi)容、試驗(yàn)內(nèi)容 1)變壓器短路特性曲線；變壓器短路特性曲線； 2)測(cè)定變壓器簡(jiǎn)化等值電路對(duì)應(yīng)的短路電阻測(cè)定變壓器簡(jiǎn)化等值電路對(duì)應(yīng)的短路電阻r rk k和短路電抗和短路電抗x xk k。2 2、試驗(yàn)電路、試驗(yàn)電路短路試驗(yàn)通常在變壓器高壓側(cè)通電進(jìn)行，低壓側(cè)短接。短路試驗(yàn)通常在變壓器高壓側(cè)通電進(jìn)行，低壓側(cè)短接。kkkIUP，電電流流，原原邊邊電電壓壓率率達(dá)達(dá)額額定

37、定電電流流，測(cè)測(cè)輸輸入入功功短短路路電電流流一一可可調(diào)調(diào)低低電電壓壓，調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)使使低低壓壓側(cè)側(cè)短短路路，高高壓壓側(cè)側(cè)加加3、試驗(yàn)步驟和計(jì)算、試驗(yàn)步驟和計(jì)算由零逐漸升高輸入電壓由零逐漸升高輸入電壓Uk，直到，直到Ik=1.2I1N(降壓變壓器降壓變壓器)，讀，讀取對(duì)應(yīng)的若干取對(duì)應(yīng)的若干Ik、Pk點(diǎn)并繪出短路損耗曲線點(diǎn)并繪出短路損耗曲線Uk=f(Pk)和短路電和短路電流曲線流曲線Uk=f(Ik)。調(diào)整調(diào)整Uk使短路電流為使短路電流為I1N，對(duì)應(yīng)電壓，對(duì)應(yīng)電壓為為UkN，損耗為，損耗為PkN則則 22211 kkkNkNkNkNkrZxIPrIUZ短路電抗短路電抗短路電阻短路電阻短路阻抗短路阻抗（3

38、-18）kNPkkPI ,NI2 kkPfU kkIfU kUkNU計(jì)算得到的計(jì)算得到的r rk k按照國(guó)標(biāo)須換算到按照國(guó)標(biāo)須換算到7575值值計(jì)算值計(jì)算值并且得并且得 ,5.234755.2347517521757575kNkNkNkNkkkkZIUrIPxrZr 751 kNkNZIU 其其中中稱為額定短路壓降，是變壓器的重要參數(shù)指標(biāo)，用符號(hào)稱為額定短路壓降，是變壓器的重要參數(shù)指標(biāo)，用符號(hào)uk表示表示其對(duì)額電壓其對(duì)額電壓U1N百分比，并分別用百分比，并分別用ua和和ur表示短路電壓的有功及表示短路電壓的有功及無(wú)功分量。無(wú)功分量。另一種方法是分別用標(biāo)么值表示：另一種方法是分別用標(biāo)么值表示：

39、%100%100%100%100111751111NkNrNkNaNkNNkNkUxIuUrIuUZIUUu （3-19）用標(biāo)幺值表示用標(biāo)幺值表示 kNkNrkNkNakNkNkxUxIurUrIuZUZIu , ,短路電壓標(biāo)幺值與阻抗標(biāo)幺值相等，其有功分量和無(wú)功分量等短路電壓標(biāo)幺值與阻抗標(biāo)幺值相等，其有功分量和無(wú)功分量等于短路電阻和短路電抗。于短路電阻和短路電抗。P42：2-20，2-22，2-28，2-29 kNkNNkNNkNkNrZrUIrISPP2 在在 時(shí)開路和短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下時(shí)開路和短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下HZKVKVUUKVASNNN50,11/127,2000021C15【例例 3-

40、1】一臺(tái)單相變壓器一臺(tái)單相變壓器試驗(yàn)名稱試驗(yàn)名稱電壓電壓電流電流功率功率備注備注開路試驗(yàn)開路試驗(yàn)11KV45.5A47KW電壓加在電壓加在低壓側(cè)低壓側(cè)短路試驗(yàn)短路試驗(yàn)9.24KV 157.5A129KW電壓加在電壓加在高壓側(cè)高壓側(cè)試求：試求：(1)歸算到高壓側(cè)時(shí)激磁阻抗和等效漏阻抗的值歸算到高壓側(cè)時(shí)激磁阻抗和等效漏阻抗的值(2)已知已知121(75)3.9 ,CRXX設(shè)，畫出，畫出T形等效電路。形等效電路。 解解 一次和二次繞組的額定電流為一次和二次繞組的額定電流為AAUSINNN7 .1571272000011AAUSINNN2 .1818112000022 電壓比電壓比 55.111112

41、721NNUUk1.歸算到高壓側(cè)時(shí)的激磁阻抗和等效漏阻抗歸算到高壓側(cè)時(shí)的激磁阻抗和等效漏阻抗322575 .45101155.11322022(2）（）（低壓）IUkZkZmm30285 .45104755.11232220202(2）（）（低壓）IPkRkRmm321103028322572222mmmRZX 7 .585 .157924011KKKIUZ 31221129 105.2157.5KKKPRI 222258.75.258.5KKKXZR 換算到換算到C7545. 6155 .234755 .2342 . 5)75(CKR9 .585 .5845. 62222)75()75(KC

42、KCKXRZ9 . 3)75(1R55. 2)75(1)75()75(2RRRK25.292121KXXX（2）T形等效電路圖如圖所示，圖中形等效電路圖如圖所示，圖中 9 . 325.29 25.292U1U1 ImI 3028 321102I 55. 2 【例例 3-2】對(duì)于例對(duì)于例2-1的單相的單相20000KVA變壓器，試求出激磁變壓器，試求出激磁阻抗和漏阻抗的標(biāo)幺值。阻抗和漏阻抗的標(biāo)幺值。解：從解：從【例例 3-1】可知，一次和二次繞組電壓分別為可知，一次和二次繞組電壓分別為127KV和和11KV， 額定電流分別為額定電流分別為157.5A和和1818.2A。由此可得：。由此可得：1.

43、激磁阻抗標(biāo)幺值激磁阻抗標(biāo)幺值歸算到低壓側(cè)時(shí)歸算到低壓側(cè)時(shí) 401011824121818322.(*NmNmUZIZ低壓）低壓）83101172221818322.(*NmNmURIR低壓）低壓）8 .3910117 .2402 .181832(2*NmNmUXIX低壓） 歸算到高壓側(cè)時(shí)歸算到高壓側(cè)時(shí)4010127322575157311.(*NmNmUZIZ高壓）高壓）831012730285157311.(*NmNmURIR高壓）高壓）83910127321105157311.(*NmNmUXIX高壓）高壓）由于歸算到高壓側(cè)的激磁阻抗是歸算到由于歸算到高壓側(cè)的激磁阻抗是歸算到低低壓側(cè)的壓側(cè)

44、的k k的平方倍的平方倍低壓）(2mmZkZ而高壓側(cè)的阻抗基值亦是低壓側(cè)的而高壓側(cè)的阻抗基值亦是低壓側(cè)的k的平方倍，所以從高壓的平方倍，所以從高壓側(cè)或低壓側(cè)算出的激磁阻抗標(biāo)幺值恰好相等；故用標(biāo)幺值側(cè)或低壓側(cè)算出的激磁阻抗標(biāo)幺值恰好相等；故用標(biāo)幺值計(jì)算時(shí)，可以不再進(jìn)行歸算。計(jì)算時(shí)，可以不再進(jìn)行歸算。 （2）漏阻抗的標(biāo)幺值）漏阻抗的標(biāo)幺值073. 0101279 .585 .15731)75(1*)75(NkNkUZIZ008. 01012745. 65 .15731)75(1*)75(NkNkURIR0725. 0101275 .585 .157311*NkNkUXIX若短路試驗(yàn)在額定電流若短路

45、試驗(yàn)在額定電流) 1(*1I下進(jìn)行，亦可以把實(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)化成標(biāo)幺值來(lái)計(jì)算，即下進(jìn)行，亦可以把實(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)化成標(biāo)幺值來(lái)計(jì)算，即0727. 012724. 9*KKKIUZ000645. 020000129*2*KKKKPIPR725. 000645. 00727. 0222*2*KKKRZX一、電壓變化率一、電壓變化率U%U%當(dāng)變壓器負(fù)載時(shí)由變壓器內(nèi)阻引起的副邊輸出電壓的下降：當(dāng)變壓器負(fù)載時(shí)由變壓器內(nèi)阻引起的副邊輸出電壓的下降：)203(%100)1(%100)(%100)(*212120220222020 UUUUUUUuUUUUNNN由由簡(jiǎn)簡(jiǎn)化化等等值值電電路路為為負(fù)負(fù)載載時(shí)時(shí)副副邊邊電電壓壓，

46、為為副副邊邊空空載載電電壓壓式式中中3-6 變壓器運(yùn)行性能變壓器運(yùn)行性能)193(%100)(20220 UUUu圖示為感性負(fù)載的簡(jiǎn)化相量圖圖示為感性負(fù)載的簡(jiǎn)化相量圖mUUxIrImNkk 212121 ,sincos 2U 21IIkxIj1 krI1 NU1 2o2 2m 稱稱為為變變壓壓器器負(fù)負(fù)載載系系數(shù)數(shù)。,/)213(%100)sincos(%100)sincos(%100,sincos11221212111121211NkkNkNkNNNkkNIIxrUxIrIIIUxIrIUmu 二、變壓器的外特性二、變壓器的外特性變壓器副邊輸出電壓變壓器副邊輸出電壓U U2 2隨負(fù)載電流隨負(fù)載

47、電流I I2 2變化曲線為外特性曲線。變化曲線為外特性曲線。在變壓器銘牌上在變壓器銘牌上給出給出 、 ， 以及額定負(fù)載以及額定負(fù)載I IN N 當(dāng)電流負(fù)載大小和功率因數(shù)性質(zhì)當(dāng)電流負(fù)載大小和功率因數(shù)性質(zhì)變化時(shí)變化時(shí) 的按的按(3-21)(3-21)計(jì)算。計(jì)算。 krkx), 8 . 0(cos2滯滯后后%100)6 . 0 x8 . 0r (ukku三、變壓器的效率三、變壓器的效率定義：變壓器的輸出功率與輸入功率之比為效率。定義：變壓器的輸出功率與輸入功率之比為效率。)223(%)1(11112 PpPpPPP 20UNI22I01cos2)(8 . 0cos2超超前前 )(8 . 0cos2滯

48、滯后后2Un損耗損耗p%100)cos1( ,cos ,/,)( );(, ;cos ;cos202202222222211002222211111 kNNkNkNcuNNkNkNNNNNNcucuNNppSppppSPIIrIpImUImUSppppppImUPPImUPP 則：則：負(fù)載系數(shù)負(fù)載系數(shù)耗耗，額定短路損，額定短路損已知變壓器額定容量為已知變壓器額定容量為；短路損耗短路損耗銅耗銅耗鐵耗鐵耗空載損耗空載損耗變壓器的總損耗，變壓器的總損耗，輸出功率，輸出功率，輸入功率，輸入功率式中：式中：值值。損損耗耗相相等等時(shí)時(shí)效效率率達(dá)達(dá)最最大大磁磁損損耗耗與與空空載載電電結(jié)結(jié)論論是是當(dāng)當(dāng)變變壓壓

49、器器的的銅銅或或可可求求得得最最大大效效率率點(diǎn)點(diǎn)有有取取)()( 23)-(3 pp kN0 kNppdd20, 05 . 05 . 00 . 10 . 10n例例3-3： 設(shè)有一臺(tái)設(shè)有一臺(tái)1800kVA、10000/400V，Yyn連接的連接的三相鐵芯式變壓器。短路電壓三相鐵芯式變壓器。短路電壓 。在額定電壓下。在額定電壓下的空載電流為額定電流的的空載電流為額定電流的4.5%，即，即 ，在額定，在額定電壓下的空載損耗電壓下的空載損耗 ，當(dāng)有額定電流時(shí)的短路，當(dāng)有額定電流時(shí)的短路銅耗銅耗 。試求：。試求：n（1）當(dāng)一次電壓保持額定值，一次電流為額定值且功率）當(dāng)一次電壓保持額定值，一次電流為額定

50、值且功率因數(shù)因數(shù)0.8滯后時(shí)的二次電壓和電流。滯后時(shí)的二次電壓和電流。n（2）根據(jù)（）根據(jù)（1）的計(jì)算值求電壓變化率，并與電壓變化率）的計(jì)算值求電壓變化率，并與電壓變化率公式的計(jì)算值相比較。公式的計(jì)算值相比較。NII045. 00 %5 . 4uk w22000pkn w6800p0 小結(jié)小結(jié)n變壓器通過(guò)電磁感應(yīng)關(guān)系，把一種電壓數(shù)值的電能轉(zhuǎn)變壓器通過(guò)電磁感應(yīng)關(guān)系，把一種電壓數(shù)值的電能轉(zhuǎn)換成另一種電壓數(shù)值的電能。換成另一種電壓數(shù)值的電能。n兩平衡：電動(dòng)勢(shì)平衡和磁勢(shì)平衡兩平衡：電動(dòng)勢(shì)平衡和磁勢(shì)平衡n三方法：基本方程，等效電路和相量圖三方法：基本方程，等效電路和相量圖n七參數(shù)：七參數(shù)：R1，X1，

51、R2，X2， Rm，Xm，k第四章第四章 三相變壓器及運(yùn)行三相變壓器及運(yùn)行三相變壓器對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，其各相的電壓，電流大小相等，相三相變壓器對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，其各相的電壓，電流大小相等，相位相差位相差120，因此在運(yùn)行原理的分析與計(jì)算時(shí)，可以取三，因此在運(yùn)行原理的分析與計(jì)算時(shí)，可以取三相中一相來(lái)研究，即三相問(wèn)題可以轉(zhuǎn)化為單相問(wèn)題。相中一相來(lái)研究，即三相問(wèn)題可以轉(zhuǎn)化為單相問(wèn)題。特殊問(wèn)題：特殊問(wèn)題： （1）三相變壓器的磁路；）三相變壓器的磁路； （2）三相繞組的聯(lián)接，即電路問(wèn)題；）三相繞組的聯(lián)接，即電路問(wèn)題； （3）不同磁路下的感應(yīng)電勢(shì)的波形。）不同磁路下的感應(yīng)電勢(shì)的波形。圖圖4-1 三相變壓器組及其磁路三

52、相變壓器組及其磁路ABCXZA B C Y1.三相變壓器組三相變壓器組下圖表示三臺(tái)單相變壓器在電路上聯(lián)接起來(lái)，組成一個(gè)三相下圖表示三臺(tái)單相變壓器在電路上聯(lián)接起來(lái)，組成一個(gè)三相系統(tǒng)，這種組合稱為三相變壓器組。三相變壓器組的磁路彼系統(tǒng)，這種組合稱為三相變壓器組。三相變壓器組的磁路彼此獨(dú)立，三相各有自己的磁路。此獨(dú)立，三相各有自己的磁路。4-1 三相變壓器的磁路三相變壓器的磁路2.三相心式變壓器三相心式變壓器如果把三臺(tái)單相變壓器的鐵心拼成星形磁路，則當(dāng)三相繞組如果把三臺(tái)單相變壓器的鐵心拼成星形磁路，則當(dāng)三相繞組外施三相對(duì)稱電壓時(shí)，由外施三相對(duì)稱電壓時(shí)，由 于三相主磁通也對(duì)稱，故三相磁于三相主磁通也對(duì)

53、稱，故三相磁通之和將等通之和將等 于零，即于零，即這樣，中間心柱將無(wú)磁通通過(guò)，可省略。進(jìn)而把三個(gè)心柱安這樣，中間心柱將無(wú)磁通通過(guò)，可省略。進(jìn)而把三個(gè)心柱安排在同一平面內(nèi)，可得三相心式變壓器。如圖。排在同一平面內(nèi)，可得三相心式變壓器。如圖。0CBAA B C CBA ABCABC a)三相星形磁路三相星形磁路 b)三相磁通的相量圖三相磁通的相量圖 c)實(shí)際心式變壓器的磁路實(shí)際心式變壓器的磁路圖圖4-2 三相心式變壓器的磁路三相心式變壓器的磁路一、三相變壓器繞組的接法一、三相變壓器繞組的接法1、出線標(biāo)志、出線標(biāo)志線線 圈圈名名 稱稱 單相變壓器單相變壓器 三相變壓器三相變壓器中中 點(diǎn)點(diǎn)首端首端末端

54、末端 首端首端 末端末端 高壓繞組高壓繞組低壓繞組低壓繞組A Aa a X X x xA A、B B、C Ca a、b b、c cX X、Y Y、Z Zx x、y y、z zN N n n4-2 三相變壓器組的聯(lián)接三相變壓器組的聯(lián)接2、三相繞組連接法、三相繞組連接法原、副繞組間可以接成原、副繞組間可以接成 Y-y、Y-、-y，對(duì)于，對(duì)于Y、y連接的繞連接的繞組可以把公共點(diǎn)接出來(lái)稱為中線組可以把公共點(diǎn)接出來(lái)稱為中線N、n。圖圖4-3 三相繞組的聯(lián)結(jié)法三相繞組的聯(lián)結(jié)法 a)星形聯(lián)結(jié)星形聯(lián)結(jié) b)三角形聯(lián)結(jié)三角形聯(lián)結(jié)A B C X Y Z XAYBZCAXEBYECZECZEBYEAXEA B C

55、X Y ZZCXAYBAXEAXEBYEBYEAXEBYECZE二、連接組二、連接組三相變壓器原副邊有不同的連接法，使原副邊繞組線電勢(shì)的相三相變壓器原副邊有不同的連接法，使原副邊繞組線電勢(shì)的相位關(guān)系不同，構(gòu)成連接組。位關(guān)系不同，構(gòu)成連接組。1、同名端、同名端實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)可可測(cè)測(cè)同同名名端端 Ii0Ii0 Ii6Ii6AXaxAXEa) axEAXEaxEaxAXAXaxb)axEAXEAXEaxEAXaxABCAE BE CE XYZabcaE bE cE xyz Y(N)/y(n)-0Y(N)/y(n)-02、三相變壓器的組別、三相變壓器的組別AEBE CE ABE abE abcABCAE B

56、E CE XYZabcaE bE cE xyzABCAE BE CE XYZabcaE bE cE xyzY(N)/Y(N)/-11-11AE BE CE ABE abE abcAE BE CE ABE abE abcY(N)/y(n)-6Y(N)/y(n)-6實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)可可測(cè)測(cè)聯(lián)聯(lián)接接組組別別ABCAE BE CE XYZabcaE bE cE xyzABCAE BE CE XYZY/Y/-5-5AE BE CE ABE abE acbY/y-2Y/y-2CBAabcaE bE cE xyzABCAE BE CE XYZabcaE bE cE xyzAE BE CE ABE abE abcxy

57、zABCyAE BE CE ABE abE abczxABCP63：3-1，3-2由于鐵磁磁路的飽和特性，當(dāng)磁通為正弦波時(shí)，勵(lì)磁電流是尖由于鐵磁磁路的飽和特性，當(dāng)磁通為正弦波時(shí)，勵(lì)磁電流是尖頂波，其中三次諧波最大。三相變壓器頂波，其中三次諧波最大。三相變壓器A A、B B、C C三相的勵(lì)磁電流三相的勵(lì)磁電流三次諧波表示為三次諧波表示為tItIitItIitIimmCmmBmA 3sin)240(3sin3sin)120(3sin3sin3033303333 4-3 三相變壓器的連接組及磁路對(duì)諧波的影響三相變壓器的連接組及磁路對(duì)諧波的影響上述三次諧波上述三次諧波大小相等相位大小相等相位相同，在三

58、相相同，在三相變壓器中能否變壓器中能否存在及影響取存在及影響取決于連接組及決于連接組及鐵芯結(jié)構(gòu)。鐵芯結(jié)構(gòu)。由于變壓器無(wú)中線，所以三次諧波電由于變壓器無(wú)中線，所以三次諧波電流無(wú)流通回路，勵(lì)磁電流為正弦基波。流無(wú)流通回路，勵(lì)磁電流為正弦基波。由鐵磁磁路的飽和特性，根據(jù)作圖法，由鐵磁磁路的飽和特性，根據(jù)作圖法，磁通波形為平頂波，則磁通波形必含磁通波形為平頂波，則磁通波形必含三次諧波（三次諧波（如如P58圖圖3-10）。）。一、三相變壓器組一、三相變壓器組Y-Y連接連接33344. 4mNfE性質(zhì)上同上：性質(zhì)上同上：三次諧波電流不能流通以及有三次諧波磁通三次諧波電流不能流通以及有三次諧波磁通存在，但存

59、在，但三相芯式變壓器其磁路彼此關(guān)聯(lián)，三次諧波磁通三相芯式變壓器其磁路彼此關(guān)聯(lián)，三次諧波磁通不可能沿鐵芯閉合，通過(guò)不可能沿鐵芯閉合，通過(guò) 空氣與油箱形成閉合回路，磁阻空氣與油箱形成閉合回路，磁阻大、磁通小，對(duì)繞組電勢(shì)大、磁通小，對(duì)繞組電勢(shì)影響小，主磁通基本為正弦波。影響小，主磁通基本為正弦波。但在油箱中產(chǎn)生渦流損耗，使箱體但在油箱中產(chǎn)生渦流損耗，使箱體發(fā)熱。發(fā)熱。容量限制在容量限制在1800kVA以下。以下。YN-yYN-y連接方式，由于三次諧波電流連接方式，由于三次諧波電流可以通過(guò)中線流通，因此主磁通僅可以通過(guò)中線流通，因此主磁通僅為正弦基波。為正弦基波。Y-ynY-yn連接方式的情況與連接方

60、式的情況與Y-yY-y相同。相同。二、三相芯式變壓器二、三相芯式變壓器Y-Y連接連接三、三相變壓器三、三相變壓器Y-d，D-y連接連接原邊勵(lì)磁電流中的無(wú)三次諧波原邊勵(lì)磁電流中的無(wú)三次諧波電流，主磁通和原副邊感應(yīng)電電流，主磁通和原副邊感應(yīng)電勢(shì)都有三次諧波。但副繞組接勢(shì)都有三次諧波。但副繞組接成成形，三次諧波相電勢(shì)及產(chǎn)形，三次諧波相電勢(shì)及產(chǎn)生的三次諧波電流構(gòu)成通路。生的三次諧波電流構(gòu)成通路。變壓器的主磁通由一次基波電變壓器的主磁通由一次基波電流和二次側(cè)的流和二次側(cè)的3次諧波電流共同次諧波電流共同建立，主磁通為正弦基波。對(duì)建立，主磁通為正弦基波。對(duì)于大中型變壓器通常采用于大中型變壓器通常采用Y- 或