電機與拖動第2章變壓器

1、LFChun 制作 三峽大學機械與材料學院三峽大學機械與材料學院第第 2 章章 變變 壓壓 器器2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理2.2 變壓器的基本結構變壓器的基本結構2.3 變壓器的運行分析變壓器的運行分析2.4 變壓器的參數(shù)測定變壓器的參數(shù)測定2.5 變壓器的運行特性變壓器的運行特性2.6 三相變壓器的聯(lián)結組三相變壓器的聯(lián)結組2.7 三相變壓器的并聯(lián)運行三相變壓器的并聯(lián)運行2.8 自耦變壓器自耦變壓器2.9 三繞組變壓器三繞組變壓器2.10 儀用互感器儀用互感器2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理2.2 變壓器的基本結構變壓器的基本結構2.3 變壓器的運行分析變壓器的運行分析2

2、.4 變壓器的參數(shù)測定變壓器的參數(shù)測定2.5 變壓器的運行特性變壓器的運行特性2.6 三相變壓器的聯(lián)結組三相變壓器的聯(lián)結組2.7 三相變壓器的并聯(lián)運行三相變壓器的并聯(lián)運行2.8 自耦變壓器自耦變壓器2.9 三繞組變壓器三繞組變壓器2.10 儀用互感器儀用互感器電機與拖動電機與拖動返回主頁返回主頁三峽大學機械與材料學院2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理一、一、 單相變壓器單相變壓器 u2u1i1i2 1 2一次一次繞組繞組二次二次繞組繞組 施加：施加：u1i1 N1 i1 1 e 1e1e2u2i2 N2 i2 2 e 2 L 1 L 2 ZL第第 2 章章 變壓器變壓器e2e 2e1e

3、1三峽大學機械與材料學院1. 電壓變換電壓變換 一次側電路一次側電路U1 = E1 + (R1 + jX1) I1 = E1 + Z1I1 R1 ：一次繞組一次繞組電阻。電阻。 X1 ：一次繞組一次繞組漏電抗。漏電抗。 Z1 ：一次繞組一次繞組漏阻抗。漏阻抗。忽略忽略 Z1 ，則，則U1E1 圖形符號表示的電路圖圖形符號表示的電路圖ZLe1 e2i1+ +u1i2 u22.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理E1 =j4.44 N1f m三峽大學機械與材料學院 二次側電路二次側電路E2 =j4.44 N2f m = E2Z2I2 U2 = E2(R2 + jX2) I2 U2 = ZLI2 U

4、2E2 R2、X2、Z2 ：二次繞組的二次繞組的電阻、漏電抗、漏阻抗。電阻、漏電抗、漏阻抗。忽略忽略 Z2 ，則，則 一、二次繞組的電動勢之比稱為一、二次繞組的電動勢之比稱為電壓比電壓比 U1 U2k =E1E2=N1N2忽略忽略 Z1 和和 Z22.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理三峽大學機械與材料學院2. 電流變換電流變換 i2 的大小由什么決定？的大小由什么決定？ i1 的大小由什么決定？的大小由什么決定？ I2 由由 |ZL | 決定；決定； I1 取決于取決于 I2 。 I1 隨隨 I2 變化的原因：變化的原因： 能量守恒。能量守恒。 從電磁關系分析從電磁關系分析:U1N4.44

5、 N1f m = 常數(shù)常數(shù) N1i1N2i2N1i0 磁通勢平衡方程：磁通勢平衡方程： 2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理F1m+ F2m= F0m三峽大學機械與材料學院當：當：I2 = I2N ，I1 = I1N（滿載）（滿載）在滿載或接近滿載時，在滿載或接近滿載時， I0 可忽略不計?？珊雎圆挥嫛1I1 + N2I2 = N1I0 N1I1m + N2I2m = N1I0m 兩邊除以兩邊除以 得得2即即2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理三峽大學機械與材料學院I1 = N2N1 I2 N1I1 + N2I2 = 0 I1I2 N2N1= =1k= =大小關系：大小關系： 相位關

6、系：相位關系： I1與與 I2 相位相反。相位相反。 I2 具有去磁性質：具有去磁性質： I2 削弱削弱m m 不變不變 I1 增加增加 以維持以維持m 不變。不變。 因此因此 I2I1 。電流變換。電流變換。e2e 2e1e 1u1i1ZLi2 1 2 u22.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理三峽大學機械與材料學院3. 阻抗變換阻抗變換|ZL|N1 N2I1+ +U1I2 U2忽略忽略 Z1、Z2 、 I0 ，則，則 = U1U2I2I1 = = kN1N2| Ze | = =U1I1 = kU2I2/ kU2I2= k2| Ze | = = k2 | ZL |變壓器的阻抗變換變壓器的阻

7、抗變換I1k2|ZL|+ +U1 2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理 等等 效效三峽大學機械與材料學院 【例例 2.1.1】 某半導體收音機的輸出需接一某半導體收音機的輸出需接一只電阻為只電阻為 800 的揚聲器（喇叭），而目前市場的揚聲器（喇叭），而目前市場上供應的揚聲器電阻只有上供應的揚聲器電阻只有 8 。問利用電壓比為。問利用電壓比為多少的變壓器才能實現(xiàn)這一阻抗匹配？多少的變壓器才能實現(xiàn)這一阻抗匹配？解：解：ReRLk = 8008= = 102.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理三峽大學機械與材料學院二、三相變壓器二、三相變壓器1. 三相變壓器的種類三相變壓器的種類 三相組式變

8、壓器、三相心式變壓器。三相組式變壓器、三相心式變壓器。（1）三相組式變壓器）三相組式變壓器特點：特點：三相之間只有電的聯(lián)系，沒有磁的聯(lián)系。三相之間只有電的聯(lián)系，沒有磁的聯(lián)系。 U1 U2u1 u2V1 V2v1 v2W1 W2w1 w22.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理三峽大學機械與材料學院（2）三相心式變壓器）三相心式變壓器 特點：特點：三相之間既有電的聯(lián)系，又有磁的聯(lián)系。三相之間既有電的聯(lián)系，又有磁的聯(lián)系。U1U2u1u2V1V2v1v2W1W2w1w22.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理三峽大學機械與材料學院 連接方式連接方式 高壓繞組高壓繞組 低壓繞組低壓繞組 星形聯(lián)結有中性

9、線星形聯(lián)結有中性線 YN yn 星形聯(lián)結無中性線星形聯(lián)結無中性線 Y y 三角形聯(lián)結三角形聯(lián)結 D dGB: Y,yn、Y,d、YN,d、Y,y、YN,y2 三相繞組的聯(lián)結方式三相繞組的聯(lián)結方式最常用的三種最常用的三種2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理三峽大學機械與材料學院 【例例 2.1.2】 某三相變壓器，某三相變壓器，Y,d 聯(lián)結。向某對稱聯(lián)結。向某對稱三相負載供電。已知一次繞組的線電壓三相負載供電。已知一次繞組的線電壓 U1L = 66 kV，線電流線電流 I1L= 15.76 A；二次繞組的線電壓；二次繞組的線電壓 U2L = 10 kV，線電流線電流 I2L= 104 A。負

10、載的功率因數(shù)。負載的功率因數(shù) 2 = cos 2 = 0.8。求該變壓器一次、二次繞組的相電壓和相電流以及變壓器求該變壓器一次、二次繞組的相電壓和相電流以及變壓器輸出的視在功率、有功功率和無功功率。輸出的視在功率、有功功率和無功功率。解：解：(1) 一次繞組的相電壓和相電流一次繞組的相電壓和相電流U1P = U1L3 = kV = 38.11 kV 661.732I1P = I1L= 15.76 A (2) 二次繞組的相電壓和相電流二次繞組的相電壓和相電流 U1P = U1L= 10 kV2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理三峽大學機械與材料學院I2P =I2L3 = A = 60.05

11、A 1041.732(3) 輸出的視在功率、有功功率和無功功率輸出的視在功率、有功功率和無功功率 S2 = 3 U2L I2L = 1.73210104 kVA = 1 800 kVA P2 = 3 U2L I2L cos 2 = 1.732101040.8 kW = 1 441 kW Q2 = 3 U2L I2L sin 2 = 1.732101040.6 kvar = 1 080.8 kvar 2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理三峽大學機械與材料學院2.2 變壓器的基本結構變壓器的基本結構一、主要部件一、主要部件1. 鐵心鐵心 由硅鋼片疊成或非晶合金制成。由硅鋼片疊成或非晶合金制成。

12、 12341432奇奇數(shù)數(shù)層層偶偶數(shù)數(shù)層層2. 繞組繞組 用絕緣圓導線或扁導線繞成。用絕緣圓導線或扁導線繞成。3. 其他其他 外殼、油箱、油、油枕、絕緣套管等。外殼、油箱、油、油枕、絕緣套管等。 第第 2 章章 變壓器變壓器三峽大學機械與材料學院1. 按用途分類按用途分類 電力變壓器、電爐變壓器、整流變壓器、儀用變壓器等。電力變壓器、電爐變壓器、整流變壓器、儀用變壓器等。2. 按相數(shù)分類按相數(shù)分類 單相變壓器、多相變壓器。單相變壓器、多相變壓器。3. 按每相繞組的個數(shù)分類按每相繞組的個數(shù)分類 雙繞組變壓器、三繞組變壓器、雙繞組變壓器、三繞組變壓器、 多繞組變壓器、自耦變壓器等。多繞組變壓器、自

13、耦變壓器等。4. 按冷卻方式分類按冷卻方式分類 干式、油浸式。干式、油浸式。5. 按結構形式分類：按結構形式分類： 心式變壓器和殼式變壓器。心式變壓器和殼式變壓器。二、主要種類二、主要種類2.2 變壓器的基本結構變壓器的基本結構三峽大學機械與材料學院鐵鐵心心柱柱鐵鐵心心柱柱鐵鐵 軛軛鐵鐵 軛軛11112222 心式變壓器心式變壓器低壓繞組低壓繞組高壓繞組高壓繞組2.2 變壓器的基本結構變壓器的基本結構 (b) 單相心式變壓器示意圖單相心式變壓器示意圖 三峽大學機械與材料學院鐵鐵 鐵鐵 鐵鐵 心心軛軛 柱柱 軛軛11222.2 變壓器的基本結構變壓器的基本結構 單相殼式變壓器單相殼式變壓器 更多

14、的圖片更多的圖片 三峽大學機械與材料學院2.2 變壓器的基本結構變壓器的基本結構 三相油浸式電力變壓器三相油浸式電力變壓器 三峽大學機械與材料學院2.2 變壓器的基本結構變壓器的基本結構 S9 型配電變壓器型配電變壓器（10 kV） 更多的圖片更多的圖片 三峽大學機械與材料學院2.2 變壓器的基本結構變壓器的基本結構 大型油浸電力變壓器大型油浸電力變壓器 更多的圖片更多的圖片 三峽大學機械與材料學院2.2 變壓器的基本結構變壓器的基本結構 大型油浸電力變壓器大型油浸電力變壓器 更多的圖片更多的圖片 三峽大學機械與材料學院2.2 變壓器的基本結構變壓器的基本結構 干式變壓器干式變壓器 更多的圖片

15、更多的圖片 三峽大學機械與材料學院三、額定值三、額定值1. 額定電壓額定電壓 U1N / U2N 指空載電壓的額定值。指空載電壓的額定值。 即當即當 U1 = U1N 時時, U20 = U2N 如銘牌上標注如銘牌上標注: 電壓電壓 10 000 / 230 V 三相變壓器是指線電壓。三相變壓器是指線電壓。2. 額定電流額定電流 I1N / I2N 指滿載電流值，即長期工作所允許的最大電流。指滿載電流值，即長期工作所允許的最大電流。 三相變壓器是指線電流。三相變壓器是指線電流。2.2 變壓器的基本結構變壓器的基本結構三峽大學機械與材料學院 指視在功率的額定值。指視在功率的額定值。 單相變壓器：

16、單相變壓器： SN = U2N I2N = U1N I1N 三相變壓器：三相變壓器： 3. 額定功率（額定容量）額定功率（額定容量） SN4. 額定頻率額定頻率 fN 一般：一般： fN = 50Hz（工頻）（工頻）SN =3 U2N I2N =3 U1N I1N 2.2 變壓器的基本結構變壓器的基本結構三峽大學機械與材料學院 【例例 2.2.1】 某三相變壓器，某三相變壓器，YN,d 聯(lián)結，容量聯(lián)結，容量SN = 500 kVA ，額定電壓，額定電壓 U1N / U2N = 35/11 kV。求該變。求該變壓器在額定狀態(tài)下運行時，高、低壓繞組的線電流和相壓器在額定狀態(tài)下運行時，高、低壓繞組的

17、線電流和相電流。電流。解：解：(1) 高壓繞組的額定線電流高壓繞組的額定線電流I1NL = I1N =SN3 U1N因高壓繞組為因高壓繞組為 Y 形聯(lián)結，額定相電流為形聯(lián)結，額定相電流為 I1NP = I1NL = 8.25 A2.2 變壓器的基本結構變壓器的基本結構 = A 8.25 A 500103 1.73235103 三峽大學機械與材料學院(2) 低壓繞組額定線電流低壓繞組額定線電流 I2NL = I2N =SN3 U1N因低壓繞組為形聯(lián)結，額定相電流為因低壓繞組為形聯(lián)結，額定相電流為 I2NP =I2NL32.2 變壓器的基本結構變壓器的基本結構 = A 26.24 A 500103

18、 1.73211103 = A 15.15 A 26.241.732三峽大學機械與材料學院2.3 變壓器的運行分析變壓器的運行分析一、等效電路一、等效電路 將匝數(shù)為將匝數(shù)為N2的實際二次繞組用匝數(shù)為的實際二次繞組用匝數(shù)為N1的等的等效二次繞組來代替。代替時保持磁通勢和功率不效二次繞組來代替。代替時保持磁通勢和功率不變。變。第第 2 章章 變壓器變壓器二次繞組的折算公式：二次繞組的折算公式：1. 折算后的二次繞組電流折算后的二次繞組電流 磁通勢不變：磁通勢不變： N1I2 = N2I2I2 =N2N1I2=I2k三峽大學機械與材料學院2.3 變壓器的運行分析變壓器的運行分析2. 折算后的二次繞組

19、電壓和電動勢折算后的二次繞組電壓和電動勢輸出視在功率不變：輸出視在功率不變： U2I2 = U2 I2U2 = I2I2U2= kU2 匝數(shù)相同：匝數(shù)相同： E2= E1 = kE2 三峽大學機械與材料學院2.3 變壓器的運行分析變壓器的運行分析3. 折算后的二次繞組漏阻抗和負載阻抗折算后的二次繞組漏阻抗和負載阻抗 有功功率不變有功功率不變R2 I22 = R2 I22R2 = R2 I22I22= k2 R2無功功率不變無功功率不變X2I22 = X2 I22X2 = X2 I22I22= k2 X2因而因而Z2 = k2 Z2ZL = k2 ZL三峽大學機械與材料學院2.3 變壓器的運行分

20、析變壓器的運行分析 折算實質上是在功率和磁通勢保持不變的條件折算實質上是在功率和磁通勢保持不變的條件下，對繞組的電壓、電流所進行的一種線性變換。下，對繞組的電壓、電流所進行的一種線性變換。ZLU1I1R1 jX1E1 E2jX2 R2I2 U2 提出漏阻抗后的變壓器提出漏阻抗后的變壓器三峽大學機械與材料學院 T 形等效電路形等效電路ZLU1I1R1 jX1 E1 = E2I0 U2 jX2 R2I22.3 變壓器的運行分析變壓器的運行分析R0 jX0三峽大學機械與材料學院簡化等效電路簡化等效電路 該電路用于滿載該電路用于滿載 或接近滿載運行或接近滿載運行 時的分析、計算。時的分析、計算。 短路

21、電阻：短路電阻： RS = R1 + R2 短路電抗：短路電抗： XS = X1 + X2 短路阻抗：短路阻抗： ZS = RS + j XSI0 很小，很小，I1 I2 ZLU1 I1 I2 RS jXS U2 2.3 變壓器的運行分析變壓器的運行分析三峽大學機械與材料學院 【例例 2.3.1】 一臺單相變壓器，一臺單相變壓器，U1N /U2N = 380/190 V，Z1 = ( 0.4j0.8 ) ，Z2 = ( 0.15j0.3 ) ，Z0 = ( 600j1 200 ) ，ZL = ( 7.5j4.75 ) ，當，當一次繞一次繞組加上額定電壓組加上額定電壓 380 V 時，試分別用時

22、，試分別用T 形等效電路和簡形等效電路和簡化等效電路求負載電流和電壓的實際值?；刃щ娐非筘撦d電流和電壓的實際值。解：解：(1) 用用T形等效電路形等效電路k =U1NU2N = = 2 380190Z2 = k2Z2 = 22 (0.15j0.3) = (0.6j1.2) ZL = k2ZL = 22 (7.5j4.75) = (30j19) = 35.5 32.35O 2.3 變壓器的運行分析變壓器的運行分析三峽大學機械與材料學院電路總阻抗電路總阻抗Z = Z1 Z0 (Z2 ZL) Z0 Z2 ZL = 36.6 34.88O I1 =U1Z= A36.6 34.88O 380 0O=

23、10.38 34.88O A E2 = E1 = Z1I1U1 = ( 0.4j0.8 ) V 10.38 34.88O 380 0O= 371.91 180.68O V I2 = E2 Z2ZL = 10.14 147.25O A 2.3 變壓器的運行分析變壓器的運行分析三峽大學機械與材料學院I2 = kI2 = 210.14 A = 20.28 AU2 = |ZL| I2 (2) 用簡化等效電路用簡化等效電路 ZS = Z1Z2 = (1.0j2.0) = 180.04 V= 7.524.752 20.28 V= 10.15 34.17O A I1 =I2 = U1 ZSZL I2 = k

24、I2 = 210.15 A = 20.3 AU2 = |ZL| I2 = 180.22 V2.3 變壓器的運行分析變壓器的運行分析三峽大學機械與材料學院 項目項目 折算前折算前 折算后折算后一次一次電壓方程電壓方程二次二次電壓方程電壓方程電流關系電流關系感應電動勢感應電動勢感應電動勢感應電動勢的關系的關系輸出電壓輸出電壓2. 基本方程式基本方程式U1 =E1Z1I1 U1 =E1Z1I1 U2 = E2Z2I2 U2 = E2 Z2I2 N1I1N2I2 = N1I0 I1I2 = I0 E1 =Z0I0 E1 =Z0I0 E1= kE2E1 = E2U2 = ZLI2 U2 = ZLI2 2

25、.3 變壓器的運行分析變壓器的運行分析三峽大學機械與材料學院 3. 相量圖相量圖 設：設： U2 = U2 0 U2I2 電感性負載電感性負載 2E1 = E2R2I2jX2I2E1I0I2I1R1I1jX1I1 1U12.3 變壓器的運行分析變壓器的運行分析三峽大學機械與材料學院 電容性負載電容性負載U2I2E1 = E2 R2I2 jX2I2 I0I2 U1 2E1I1R1I1 jX1I1 12.3 變壓器的運行分析變壓器的運行分析 電阻性負載電阻性負載U2I2E1 = E2R2I2jX2I2I0I2U1E1R1I1jX1I1 1I1三峽大學機械與材料學院2.4 變壓器的參數(shù)測定變壓器的參

26、數(shù)測定 一一、空載試驗、空載試驗 試驗在低壓側進行試驗在低壓側進行低壓側低壓側高壓側高壓側U1VAWV 測得數(shù)據(jù)：測得數(shù)據(jù)： U1、I0、P0、U2。1. 鐵損耗鐵損耗 PFeP0 2. 勵磁阻抗模勵磁阻抗模 |Z0 | =U1I0第第 2 章章 變壓器變壓器 求得數(shù)值：求得數(shù)值：三峽大學機械與材料學院3. 勵磁電阻勵磁電阻R0 =P0I024. 勵磁電抗勵磁電抗 X0=|Z0 |2R025. 電壓比電壓比U2U1k =若要將若要將|Z0 |、R0和和X0折算至高壓側，則折算至高壓側，則 折算至高壓側的參數(shù)折算至高壓側的參數(shù)=k2 折算至低壓側的參數(shù)折算至低壓側的參數(shù)2.4 變壓器的參數(shù)測定變

27、壓器的參數(shù)測定三峽大學機械與材料學院二、短路試驗二、短路試驗 試驗在高壓側進行試驗在高壓側進行 測得數(shù)據(jù)：測得數(shù)據(jù)： US 、 I1 、PS 。U1 = (5%10%)U1N高壓側高壓側低壓側低壓側U1AVW 求得數(shù)值：求得數(shù)值： 1. 銅損耗銅損耗 PCu = PS 2. 短路阻抗模短路阻抗模 |ZS | = USI12.4 變壓器的參數(shù)測定變壓器的參數(shù)測定三峽大學機械與材料學院3. 短路電阻短路電阻 RS =PSI124. 短路電抗短路電抗 XS =| ZS | 2RS2 5. 阻抗電壓阻抗電壓 US 銘牌上常用阻抗電壓的標么值表示：銘牌上常用阻抗電壓的標么值表示：標么值標么值 = 實際值

28、實際值 基值基值電壓、電流與阻抗（電阻和電抗）的基值電壓、電流與阻抗（電阻和電抗）的基值: U1N 、 I1N 、 U2N 、 I2N 、I1NU1N、I2NU2N2.4 變壓器的參數(shù)測定變壓器的參數(shù)測定三峽大學機械與材料學院阻抗電壓的標么值：阻抗電壓的標么值： US* =USU1N= |ZS | I1NU1N= |ZS |U1N / I1N= |ZS|* 中、小型電力變壓器：中、小型電力變壓器： |ZS|* = 0.04 0.105 大型電力變壓器：大型電力變壓器： |ZS|* = 0.125 0.175折算至折算至75時的時的RS值：值：銅線：銅線： 鋁線：鋁線： 2.4 變壓器的參數(shù)測定

29、變壓器的參數(shù)測定RS75 = RS 234.5 + 75234.5 +RS75 = RS 228 + 75228 +三峽大學機械與材料學院2.4 變壓器的參數(shù)測定變壓器的參數(shù)測定繞阻電抗與溫度無關：繞阻電抗與溫度無關： XS75 = XS 75時的短路阻抗模：時的短路阻抗模：22S75S75S75ZRX若要將若要將|ZS |、RS和和XS折算至低壓側，則折算至低壓側，則 1k2折算至低壓側的參數(shù)折算至低壓側的參數(shù)= = 折算至高壓側的參數(shù)折算至高壓側的參數(shù)三峽大學機械與材料學院 三相變壓器的空載實驗和短路試驗三相變壓器的空載實驗和短路試驗 N1N2U1NVWAAA三相變壓器的空載實驗三相變壓器

30、的空載實驗WN1N2USVWAAA三相變壓器的短路實驗三相變壓器的短路實驗WI1N2.4 變壓器的參數(shù)測定變壓器的參數(shù)測定三峽大學機械與材料學院求折算至高壓側的求折算至高壓側的 |Z0|、R0、X0 和和 |ZS| 、RS、XS。 解：解： (1) 由空載試驗求得由空載試驗求得 【例例2.4.1】 一臺三相變壓器，一臺三相變壓器， SN = 750 kVA， U1N / U2N = 10 000/231 V，I1N / I2N = 43.3 / 1 874 A。Y,d 聯(lián)結。聯(lián)結。室溫為室溫為 20 ，繞組為銅線，試驗數(shù)據(jù)如下表：，繞組為銅線，試驗數(shù)據(jù)如下表： 試試 驗驗 線電壓線電壓/V 線

31、電流線電流/A 功率功率/W 備備 注注空載試驗空載試驗 231/10 000 103.8 3 800 電壓加在低壓側電壓加在低壓側短路試驗短路試驗 440 43.3 10 900 電壓加在高壓側電壓加在高壓側 | Z0 | =U1I0= = 3.85 231103.8 /3 R0 =P0 / 3I02= = 0.35 3 800 / 3(103.8 /3 )22.4 變壓器的參數(shù)測定變壓器的參數(shù)測定三峽大學機械與材料學院= 3.83 U2U1k =10 000 / 3 231= 25 折算至高壓側折算至高壓側 Z0 = 2523.85 = 2 406 R0 = 2520.35 = 219 X

32、0 = 2523.83 = 2 394 (2) 由短路試驗求得由短路試驗求得 | ZS | =USISRS =PS / 3 IS2= = 1.94 10 900 / 3 43.322.4 變壓器的參數(shù)測定變壓器的參數(shù)測定= = 5.87 440 / 3 43.322000XZR三峽大學機械與材料學院XS =| ZS | 2RS2 = 5.54 折算至折算至75 RS = 1.94 = 2.36 234.5 +75234.5 +20XS = 5.54 | ZS | = RS2XS2 = 6.02 2.4 變壓器的參數(shù)測定變壓器的參數(shù)測定三峽大學機械與材料學院2.5 變壓器的運行特性變壓器的運行特

33、性 運行特性：外特性、效率特性。運行特性：外特性、效率特性。一、外特性一、外特性 當當 U1、cos 2 為常數(shù)時為常數(shù)時 U2 = f ( I2) 外特性。外特性。 電壓調(diào)整率：電壓調(diào)整率：U2 I2 OU2N2=1 2= 0.8(電感性電感性)2= 0.8(電容性電容性) I2N U2VR = U2NU2 U2N100% 第第 2 章章 變壓器變壓器1. 定義公式定義公式三峽大學機械與材料學院2. 折算至一次側的公式折算至一次側的公式VR = U1NU2 U1N100%3. 利用簡化等效電路計算的公式利用簡化等效電路計算的公式ZLU1I1I2RS jXS U2 U2I1= I2 2RSI1

34、jXSI1U1NVR = (RS cos 2 +XS sin 2 ) 100%I1NU1N2.5 變壓器的運行特性變壓器的運行特性三峽大學機械與材料學院二、效率特性二、效率特性1. 功率功率變壓器由電源輸入的有功功率變壓器由電源輸入的有功功率 P1 = U1I1cos 1變壓器輸出的有功功率變壓器輸出的有功功率 P2 = U2I2cos 22. 損耗損耗(1)總損耗總損耗 P1P2 = PCuPFe(2) 銅損耗銅損耗 PCu = R1I12R2I22 = R1I12R2I22（用用 T 形等效電路形等效電路） 2.5 變壓器的運行特性變壓器的運行特性三峽大學機械與材料學院I1 = I1N 時

35、時 的短路損耗的短路損耗 PCu = RS I12 = RS I22 （用簡化等效電路用簡化等效電路） = 2 PS （用短路試驗用短路試驗） 式中式中: : 負載系數(shù)。負載系數(shù)。由于由于: : PCu I 2 =I1I1N 可變損耗?？勺儞p耗。(3) 鐵損耗鐵損耗 PFe = Rm I02 （用用 T 形等效電路形等效電路） = P0（用空載試驗用空載試驗） 由于由于 PFe m、f 等，等， 當當 U1、f 均不變時，均不變時， PFe 不變（與不變（與 I2 大小無關）大小無關） 不變損耗。不變損耗。2.5 變壓器的運行特性變壓器的運行特性三峽大學機械與材料學院3. 效率效率P1P2 =

36、 100% 因因 VR 不大，則若忽略不大，則若忽略 VR ，則，則 U2 = U2N P2 = U2I2cos 2 = U2NI2cos 2 = U2NI2N cos 2 I2I2N= SN cos 2 = SN 2 SN 2 SN 2PFePCu 100% = SN 2 SN 2P0 2PS 100% = 2.5 變壓器的運行特性變壓器的運行特性三峽大學機械與材料學院當當 U1= U1N、cos 2 為常數(shù)時：為常數(shù)時： = f ( I2) 或或 = f ()4. 效率特性效率特性求得求得 P0= 2 PS即即 PCu= PFe 時時， = max 效率特性。效率特性。令令 d d = 0

37、 小型電力變壓器小型電力變壓器: :N = 80% 90% 大型電力變壓器大型電力變壓器: :N = 98% 99% I2O(0.40.6) I2N2.5 變壓器的運行特性變壓器的運行特性三峽大學機械與材料學院 【例例2.5.1】用用一臺例一臺例2.4.1中的三相變壓器向中的三相變壓器向20.8(電電感性感性)的三相負載供電，求電壓調(diào)整率和滿載時的效率。的三相負載供電，求電壓調(diào)整率和滿載時的效率。 解解:(1)求電壓調(diào)整率求電壓調(diào)整率 由例由例2.4.1已求得已求得75時的時的RS2.36, Xs=5.54,額定相電額定相電流流I1NP43.3A,額定相電壓額定相電壓 3 VR =(RS co

38、s 2+ XS sin 2) 100% =(2.360.8+5.540.6) 100%=3.9% (2)求滿載頻率求滿載頻率 滿載時滿載時=1,故故 U1NP = = 5 780V 10000 U1NPI1NP 5 78043.3 2.5 變壓器的運行特性變壓器的運行特性三峽大學機械與材料學院2.5 變壓器的運行特性變壓器的運行特性 SN 2 SN 2P0 2PS 100% = 1 750 103 0.8 1 750 103 0.8 3800 13 10 900100% = =97.6%三峽大學機械與材料學院2.6 三相變壓器的聯(lián)結組三相變壓器的聯(lián)結組 一、聯(lián)結組的表示方式一、聯(lián)結組的表示方式

39、 聯(lián)結組聯(lián)結組: 連接形式連接形式 + 聯(lián)結組號。聯(lián)結組號。 聯(lián)結組號聯(lián)結組號:有有011十二個數(shù)，以十二個數(shù)，以表示出高、表示出高、低壓繞組線電動勢之間的相位差。低壓繞組線電動勢之間的相位差。1. 相電動勢的相位關系相電動勢的相位關系U1U2u1u2相位關系相位關系:EUEuEUEuU1U2u1u2第第 2 章章 變壓器變壓器EUEuEUEu三峽大學機械與材料學院2. 線電動勢的相位關系線電動勢的相位關系 時鐘表示法：時鐘表示法：高壓繞組的線電動勢高壓繞組的線電動勢 (任取一個任取一個)作分針，指向作分針，指向12點；低壓繞組對應的線電動勢作時點；低壓繞組對應的線電動勢作時針，它們所確定的鐘

40、點數(shù)即為聯(lián)結組號。針，它們所確定的鐘點數(shù)即為聯(lián)結組號。2.6 三相變壓器的聯(lián)結組三相變壓器的聯(lián)結組 高高、低壓繞組對應的線電動勢因連接方式不同低壓繞組對應的線電動勢因連接方式不同會出現(xiàn)會出現(xiàn)3030整數(shù)倍的相位差。整數(shù)倍的相位差。 例如例如:Y,y0:Y,y0連接連接形式為形式為Y,yY,y。聯(lián)結組號為。聯(lián)結組號為0 0。鐘表指在鐘表指在0 0點點, ,高高、低壓繞組對應的線電動勢的相位低壓繞組對應的線電動勢的相位差為差為0 0。 Y,d11- Y,d11-連接連接形式為形式為Y,dY,d。聯(lián)結組號為。聯(lián)結組號為1111。鐘表。鐘表指在指在1111點點, ,高高、低壓繞組對應的線電動勢的相位差

41、低壓繞組對應的線電動勢的相位差為為11113030330330。三峽大學機械與材料學院二二、標準聯(lián)結組標準聯(lián)結組Y，yn0、Y，d11、YN，d11、Y，y0、YN，y0。三三、聯(lián)結組的判斷方法聯(lián)結組的判斷方法例例2.6.1EWEUEVU1V1W1EUVu1v1w1EuEvEwEuvY,yn62.6 三相變壓器的聯(lián)結組三相變壓器的聯(lián)結組EU EV EWU1 V1 W1 U2 V2 W2u1 v1 w1 n u2 v2 w2Eu Ev Ew三峽大學機械與材料學院2.6 三相變壓器的聯(lián)結組三相變壓器的聯(lián)結組例例2.6.2EUVEUEWEVU1(W2)V1(U2)W1(V2)EvEuEwv1(w2)

42、w1(u2)u1(v2)w2 u2 v2 EuvD,d2EU EV EW Ew Eu EvU1 V1 W1 U2 V2 W2w1 u1 v1 三峽大學機械與材料學院2.7 三相變壓器的并聯(lián)運行三相變壓器的并聯(lián)運行 負荷容量很大，一臺變壓器不能滿足要求。負荷容量很大，一臺變壓器不能滿足要求。 負荷變化較大，用多臺變壓器并聯(lián)運行可以隨負荷變化較大，用多臺變壓器并聯(lián)運行可以隨 時調(diào)節(jié)投入變壓器的臺數(shù)。時調(diào)節(jié)投入變壓器的臺數(shù)。 可以減少變壓器的儲備容量?？梢詼p少變壓器的儲備容量。 u1 u2 T1 T2 第第 2 章章 變壓器變壓器三峽大學機械與材料學院1. 空載時各臺變壓器的空載時各臺變壓器的 I2

43、 = 0，即各臺變壓器之，即各臺變壓器之 間無環(huán)流。間無環(huán)流。2. 負載運行時，各臺變壓器分擔的負載與它們負載運行時，各臺變壓器分擔的負載與它們 的容量成正比。的容量成正比。3. 各臺變壓器同一相上輸出的電流同相位，各臺變壓器同一相上輸出的電流同相位， 使得總輸出電流：使得總輸出電流： I2 = Ii 。二、理想并聯(lián)運行的條件二、理想并聯(lián)運行的條件1. 電壓比相等，以保證二次空載電壓相等。電壓比相等，以保證二次空載電壓相等。 規(guī)定：規(guī)定：電壓比之差電壓比之差0.5%(平均電壓比平均電壓比)2. 聯(lián)結組相同，以保證二次空載電壓相位相同。聯(lián)結組相同，以保證二次空載電壓相位相同。 一、并聯(lián)運行的理想

44、狀態(tài)一、并聯(lián)運行的理想狀態(tài)2.7 三相變壓器的并聯(lián)運行三相變壓器的并聯(lián)運行三峽大學機械與材料學院3. 短路阻抗標么值相等。短路阻抗標么值相等。ZSIL= ZS IL ILIL=ZSZS(1) 各臺變壓器承擔的負載各臺變壓器承擔的負載 與其短路阻抗模成反比。與其短路阻抗模成反比。 IL IL =|ZS| |ZS| U2IL U2IL =S SIL IL =|ZS| |ZS| INININ IN UNUNI L IL =|ZS|ZS|*=S S *兩臺并聯(lián)運行的等效電路兩臺并聯(lián)運行的等效電路 U2 U1ZSZSILZL ILIL2.7 三相變壓器的并聯(lián)運行三相變壓器的并聯(lián)運行三峽大學機械與材料學院

45、希望希望 IL IL = IN IN 負載與容量成正比負載與容量成正比 即即I L= IL *|ZS| = |ZS| * * (2)當當 ZS 模的標么值（或模的標么值（或 US 的標么值）相等時，的標么值）相等時， 各臺變壓器承擔的負載與其容量成正比。各臺變壓器承擔的負載與其容量成正比。(3)當各臺變壓器的當各臺變壓器的 ZS 的阻抗角相等時，的阻抗角相等時， 各臺變壓器的輸出電流同相位。各臺變壓器的輸出電流同相位。即當即當 S = S有有 IL = ILIL S = SS如果：如果： S S20，則可以不考慮相位。，則可以不考慮相位。2.7 三相變壓器的并聯(lián)運行三相變壓器的并聯(lián)運行IL I

46、N = IL IN 三峽大學機械與材料學院 【例例 2.7.1 】 兩臺電壓比和聯(lián)結組相同的變壓器兩臺電壓比和聯(lián)結組相同的變壓器 并聯(lián)運行。已知并聯(lián)運行。已知 SN= 100 kVA ，SN= 100 kVA， 試求當總負載為試求當總負載為 200 kVA 時，兩臺變壓器各自分擔的負載是多少？時，兩臺變壓器各自分擔的負載是多少？為了不使為了不使兩臺兩臺變壓器變壓器過載，最大負載應是多少？過載，最大負載應是多少？ |US| = 0.04， *|US| = 0.045， *解：解：(1) *|US| |US| *=S S *= 0.045 0.04S/SN S/SN =SS = SL = 200

47、kVA S= 106 kVA， S = 94 kVA (2) 應當使應當使S= 100 kVA 則則S= 0.040.045S = 89 kVA SLmax = S+ S = 189 kVA 2.7 三相變壓器的并聯(lián)運行三相變壓器的并聯(lián)運行三峽大學機械與材料學院2.8 自耦變壓器自耦變壓器1. 自耦變壓器的基本結構自耦變壓器的基本結構 只有一個繞組。只有一個繞組。手手柄柄接接線線柱柱第第 2 章章 變壓器變壓器 更多的圖片更多的圖片 三峽大學機械與材料學院2. 自耦變壓器的工作原理自耦變壓器的工作原理(1) 電壓關系電壓關系 忽略漏阻抗，則忽略漏阻抗，則= U1 U2E1 E2=N1 N2=

48、k 2.8 自耦變壓器自耦變壓器 I 降壓自耦變壓器降壓自耦變壓器 N1N2+ +U1I1E1E2 U2I2 I+ +U2I1E1E2 U1I2 升壓自耦變壓器升壓自耦變壓器 三峽大學機械與材料學院(2) 電流關系電流關系 N1I1N2I2 = N1I0 N1I1N2I2 = 0 I1 = I2 N2N1I1 I2 N2 N1 =I1與與 I2 相位相反。相位相反。 1 k =I = I1I2 2.8 自耦變壓器自耦變壓器公共繞組的電流公共繞組的電流忽略忽略 I0，則，則三峽大學機械與材料學院 在降壓變壓器中，在降壓變壓器中， I1 I2 (3) 功率關系功率關系 變壓器容量變壓器容量 SN

49、= U2NI2N = U1NI1N S2 = U2I2在降壓變壓器中在降壓變壓器中 = U2 (II1 )= U2IU2I1= SiSt2.8 自耦變壓器自耦變壓器I = I1 I2 三峽大學機械與材料學院在升壓變壓器中在升壓變壓器中S1 = U1I1= U1 (II2 )= U1IU1I2= SiSt 降壓變壓器降壓變壓器 升壓變壓器升壓變壓器 感應功率感應功率 Si傳導功率傳導功率 StU2I U1IU2I1 U1I2 在在 SN 一定時，一定時， k 越接近越接近 1，Si 越小，越小， St 所占所占 比例越大，經(jīng)濟效果越顯著。比例越大，經(jīng)濟效果越顯著。2.8 自耦變壓器自耦變壓器三峽大學機械與材料學院2.9 三繞組三繞組變壓器變壓器1. 結構結構 有三個繞組和三個電壓等級。有三個繞組和三