第 6 章 變壓器的基本理論ppt課件

1、第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論第第 6 6 章章 變壓器的根本實(shí)際變壓器的根本實(shí)際l分析變壓器內(nèi)部的電磁過程。分析變壓器內(nèi)部的電磁過程。 l分析電壓、電流、磁勢、磁通、感應(yīng)電分析電壓、電流、磁勢、磁通、感應(yīng)電 勢、勢、功率、損耗等物理量之間的關(guān)系。功率、損耗等物理量之間的關(guān)系。 l建立變壓器的等效電路模型和相量圖。建立變壓器的等效電路模型和相量圖。 l利用等效電路計(jì)算分析變壓器的各種性能。利用等效電路計(jì)算分析變壓器的各種性能。 第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論6.1變壓器的空載運(yùn)轉(zhuǎn)電磁關(guān)系一、物理情況1U1EE120U0I2(I )11U2U1u2u0

2、2E10RI1U0I100NIF1E011E2E第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論 一次側(cè)接額定電壓一次側(cè)接額定電壓U1NU1N，二次側(cè)開路的運(yùn)轉(zhuǎn)外形稱為空載運(yùn)，二次側(cè)開路的運(yùn)轉(zhuǎn)外形稱為空載運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)i2=0i2=0。 空載時(shí)一次側(cè)繞組中的電流空載時(shí)一次側(cè)繞組中的電流i0i0為空載為空載( (或叫激磁或叫激磁) )電流，磁電流，磁勢勢F0=I0N1F0=I0N1叫勵(lì)磁磁勢。叫勵(lì)磁磁勢。 F0F0產(chǎn)生的磁通分為兩部分，大部分以鐵心為磁路主磁產(chǎn)生的磁通分為兩部分，大部分以鐵心為磁路主磁路，同時(shí)與一次繞組路，同時(shí)與一次繞組N1N1和二次繞組和二次繞組N2N2匝鏈，并在兩個(gè)繞匝鏈，并在兩

3、個(gè)繞組中產(chǎn)生電勢組中產(chǎn)生電勢e1e1和和e2e2，是傳送能量的主要媒介，屬于義務(wù)，是傳送能量的主要媒介，屬于義務(wù)磁通，稱為主磁通磁通，稱為主磁通。 另一部分磁通僅與原方繞組匝鏈，經(jīng)過油或空氣構(gòu)成閉路，另一部分磁通僅與原方繞組匝鏈，經(jīng)過油或空氣構(gòu)成閉路，屬于非義務(wù)磁通，稱為原方的漏磁通屬于非義務(wù)磁通，稱為原方的漏磁通11。 鐵心由高導(dǎo)磁硅鋼片制成，導(dǎo)磁系數(shù)鐵心由高導(dǎo)磁硅鋼片制成，導(dǎo)磁系數(shù)為空氣的導(dǎo)磁系數(shù)的為空氣的導(dǎo)磁系數(shù)的20002000倍以上，所以大部分磁通都在鐵心中流動(dòng)，主磁通約倍以上，所以大部分磁通都在鐵心中流動(dòng)，主磁通約占總磁通的占總磁通的9999以上，而漏磁通占總磁通的以上，而漏磁通占

4、總磁通的1 1以下。以下。 e1= -N1 d/dte1= -N1 d/dte2= -N2 d/dte2= -N2 d/dte1= -N1 d1/dte1= -N1 d1/dt第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論各電磁量參考方向的規(guī)定1 1性質(zhì)上：性質(zhì)上： 與與 成非線性關(guān)系；成非線性關(guān)系； 與與 成線性關(guān)系；成線性關(guān)系；2 2數(shù)量上：數(shù)量上： 占占99%99%以上，以上， 僅占僅占1%1%以下；以下；3 3作用上：作用上： 起傳送能量的作用，起傳送能量的作用， 起漏抗壓降作用。起漏抗壓降作用。0000I0I111主磁通與漏磁通的區(qū)別主磁通與漏磁通的區(qū)別強(qiáng)調(diào)：磁通與產(chǎn)生它的電流

5、之間符合右手螺旋定那么；強(qiáng)調(diào)：磁通與產(chǎn)生它的電流之間符合右手螺旋定那么；電動(dòng)勢與感應(yīng)它的磁通之間符合右手螺旋定那么。電動(dòng)勢與感應(yīng)它的磁通之間符合右手螺旋定那么。第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論二、感應(yīng)電動(dòng)勢分析 1.主磁通感應(yīng)的電動(dòng)勢主電動(dòng)勢tsinm設(shè)0011112-9090mmdeNfN sin(t)Esin()dtt 那么114.44mEfN 有效值114.44mEjfN 相量同理，二次主電動(dòng)勢也有同樣的結(jié)論。同理，二次主電動(dòng)勢也有同樣的結(jié)論。 可見，當(dāng)主磁通按正弦規(guī)律變化時(shí)，所產(chǎn)生的一次主電動(dòng)勢也按正弦規(guī)律變化，時(shí)間相位上滯后主磁通 。主電動(dòng)勢的大小與電源頻率、繞組

6、匝數(shù)及主磁通的最大值成正比。090第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論2.漏磁通感應(yīng)的電動(dòng)勢漏磁通感應(yīng)的電動(dòng)勢漏電動(dòng)勢漏電動(dòng)勢漏電動(dòng)勢也可以用漏抗壓降來表示，即漏電動(dòng)勢也可以用漏抗壓降來表示，即根據(jù)主電動(dòng)勢的分析方法，同樣有根據(jù)主電動(dòng)勢的分析方法，同樣有1114.44mEjfN 1114.44EfN 11001EjL IjI X由于漏磁通主要經(jīng)過非鐵磁途徑由于漏磁通主要經(jīng)過非鐵磁途徑, ,磁路不飽和磁路不飽和, ,故磁阻很大且為故磁阻很大且為常數(shù)常數(shù), ,所以漏電抗所以漏電抗 很小且為常數(shù)很小且為常數(shù), ,它不隨電源電壓負(fù)載情況它不隨電源電壓負(fù)載情況而變而變. .1X第第 6

7、6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論三.變壓器的變比k 和電壓比Ka) a) 變比變比k k：指變壓器：指變壓器1 1、2 2次繞組的電勢之比。次繞組的電勢之比。 k=E1/E2=(4.44fN1m)/(4.44fN2m)=N1/N2 k=E1/E2=(4.44fN1m)/(4.44fN2m)=N1/N2 變比變比k k等于匝數(shù)比。等于匝數(shù)比。 一次繞組的匝數(shù)必需符合一定條件：一次繞組的匝數(shù)必需符合一定條件： U1 4.44 f N1m 4.44 f N1BmS U1 4.44 f N1m 4.44 f N1BmS N1U1/4.44fBmS N1U1/4.44fBmS Bm Bm的取值

8、與變壓器性能有親密相關(guān)。的取值與變壓器性能有親密相關(guān)。 Bm Bm熱軋硅鋼片熱軋硅鋼片1.111.111.5T1.5T；冷軋硅鋼片；冷軋硅鋼片1.51.51.7T1.7Tb)b)電壓比電壓比K K：指三相變壓器的線電壓之比：指三相變壓器的線電壓之比 在做三相變壓器結(jié)合繞組實(shí)驗(yàn)時(shí)用到電壓比在做三相變壓器結(jié)合繞組實(shí)驗(yàn)時(shí)用到電壓比K K進(jìn)展計(jì)進(jìn)展計(jì)算。算。K=(UAB/uab+UBC/ubc+UCA/uca)/3 K=(UAB/uab+UBC/ubc+UCA/uca)/3 第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論空載電流和空載損耗空載電流和空載損耗一、空載電流1. 作用與組成2、性質(zhì)和大

9、小 性質(zhì)：由于空載電流的無功分量遠(yuǎn)大于有功分量，所以空載電性質(zhì)：由于空載電流的無功分量遠(yuǎn)大于有功分量，所以空載電流主要是感性無功性質(zhì)流主要是感性無功性質(zhì)也稱勵(lì)磁電流；也稱勵(lì)磁電流；大小：與電源電壓和頻率、線圈匝數(shù)、磁路材質(zhì)及幾何尺寸有大?。号c電源電壓和頻率、線圈匝數(shù)、磁路材質(zhì)及幾何尺寸有關(guān)，用空載電流百分?jǐn)?shù)關(guān)，用空載電流百分?jǐn)?shù)I0%I0%來表示：來表示：00N100II %I空載電流空載電流 包含兩個(gè)分量，一個(gè)是勵(lì)磁分量包含兩個(gè)分量，一個(gè)是勵(lì)磁分量 ，作用是建立磁，作用是建立磁場，另一個(gè)是鐵損耗分量場，另一個(gè)是鐵損耗分量 ，主要作用是供鐵損耗。，主要作用是供鐵損耗。0IaI0rI0第第 6 6

10、 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論二、空載損耗 對于已制成變壓器，鐵損與磁通密度幅值的平方成正比，對于已制成變壓器，鐵損與磁通密度幅值的平方成正比，與電流頻率的與電流頻率的1.31.3次方成正比，即次方成正比，即 空載損耗約占額定容量的空載損耗約占額定容量的0.2%1%0.2%1%，而且隨變壓器容量的，而且隨變壓器容量的增大而下降。為減少空載損耗，改良設(shè)計(jì)構(gòu)造的方向是采用優(yōu)增大而下降。為減少空載損耗，改良設(shè)計(jì)構(gòu)造的方向是采用優(yōu)質(zhì)鐵磁資料：優(yōu)質(zhì)硅鋼片、激光化硅鋼片或運(yùn)用非晶態(tài)合金。質(zhì)鐵磁資料：優(yōu)質(zhì)硅鋼片、激光化硅鋼片或運(yùn)用非晶態(tài)合金。21.3mFePBf。，PP，RI。RIP,PFeFe耗

11、耗即即空空載載損損耗耗近近似似為為鐵鐵損損所所以以均均很很小小和和由由于于和和繞繞組組銅銅損損耗耗耗耗供供給給鐵鐵損損電電源源吸吸收收少少量量有有功功功功率率變變壓壓器器空空載載時(shí)時(shí)一一次次側(cè)側(cè)從從 0101200第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論四、四、 空載時(shí)的電動(dòng)勢方程、等效電路和相量圖空載時(shí)的電動(dòng)勢方程、等效電路和相量圖電動(dòng)勢平衡方程和變比1 1、電動(dòng)勢平衡平衡方程、電動(dòng)勢平衡平衡方程1 1一次側(cè)電動(dòng)勢平衡方程一次側(cè)電動(dòng)勢平衡方程1110110101110UEEI REI RjI XEZ I 1114.44mUEfN 忽略很小的漏阻抗壓降，并寫成有效值方式，有忽略很小

12、的漏阻抗壓降，并寫成有效值方式，有11114.444.44mEUfNfN那么可見，影響主磁通大小的要素有電源電壓和頻率，以及可見，影響主磁通大小的要素有電源電壓和頻率，以及一次線圈的匝數(shù)。一次線圈的匝數(shù)。重要公式第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論2 2二次側(cè)電動(dòng)勢平衡方程二次側(cè)電動(dòng)勢平衡方程220EU2 2、變比、變比定義定義112112022NNUUENkENUU對三相變壓器，變比為一、二次側(cè)的相電動(dòng)勢之比，近似對三相變壓器，變比為一、二次側(cè)的相電動(dòng)勢之比，近似為額定相電壓之比，詳細(xì)為為額定相電壓之比，詳細(xì)為Y，d接線NNU3Uk21 NNUU3k21D，y接線第第 6 6

13、 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論空載時(shí)的等效電路和相量圖空載時(shí)的等效電路和相量圖1 1、等效電路、等效電路100mmmEI (RjX)I Z 一次側(cè)的電動(dòng)勢平衡方程為一次側(cè)的電動(dòng)勢平衡方程為01101011I)jX(RI)jX(RZIEUmm空載時(shí)等效電路為空載時(shí)等效電路為即即等等效效用用電電阻阻所所以以還還要要引引入入一一個(gè)個(gè)在在鐵鐵心心中中引引起起鐵鐵損損由由于于降降表表示示也也用用電電抗抗壓壓感感應(yīng)應(yīng)的的電電動(dòng)動(dòng)勢勢表表示示法法基基于于,PRI,R,P,E,XI jEFemmFe201101 第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論 XmXm的物理意義是：主磁通的物理

14、意義是：主磁通的電抗，反映了變壓器的電抗，反映了變壓器電機(jī)鐵心的導(dǎo)磁性能，代表了主通對電路的電電機(jī)鐵心的導(dǎo)磁性能，代表了主通對電路的電磁效應(yīng)。磁效應(yīng)。 RmRm是用來代表鐵耗的等效虛擬的電阻，稱為勵(lì)是用來代表鐵耗的等效虛擬的電阻，稱為勵(lì)磁電阻。磁電阻。Rm+jXm= ZmRm+jXm= Zm那么稱為勵(lì)磁阻抗。那么稱為勵(lì)磁阻抗。 用一個(gè)阻抗用一個(gè)阻抗(Rm+jXm)(Rm+jXm)表示主磁通表示主磁通對變壓器的作用，對變壓器的作用，用另一個(gè)阻抗用另一個(gè)阻抗(R1+jX1)(R1+jX1)一次側(cè)繞組電阻一次側(cè)繞組電阻R1R1和漏抗和漏抗X1X1的作用，即可得到空載時(shí)變壓器的等效電路。的作用，即可得

15、到空載時(shí)變壓器的等效電路。 R1R1和和X1X1受飽和程度的影響很小，根本上堅(jiān)持不變。受飽和程度的影響很小，根本上堅(jiān)持不變。 RmRm和和XmXm是隨著飽和程度的增大而減小。是隨著飽和程度的增大而減小。 變壓器正常義務(wù)時(shí)，由于電源電壓變化范圍小，鐵變壓器正常義務(wù)時(shí)，由于電源電壓變化范圍小，鐵心中主磁通的變化不大，勵(lì)磁阻抗心中主磁通的變化不大，勵(lì)磁阻抗ZmZm也根本不變。也根本不變。第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論mmmZ,X,R勵(lì)磁電阻、勵(lì)磁電抗、勵(lì)磁阻抗。由于磁路具有飽勵(lì)磁電阻、勵(lì)磁電抗、勵(lì)磁阻抗。由于磁路具有飽和特性，所以和特性，所以 不是常數(shù)，隨磁路飽和程度增大而減不

16、是常數(shù)，隨磁路飽和程度增大而減小。小。mmmjXRZ11XX,RRmm由于由于 ，所以有時(shí)忽略漏阻抗，空載等效電路只，所以有時(shí)忽略漏阻抗，空載等效電路只是一個(gè)是一個(gè) 元件的電路。在元件的電路。在 一定的情況下，一定的情況下， 大小取決于大小取決于 的大小。從運(yùn)轉(zhuǎn)角度講，希望的大小。從運(yùn)轉(zhuǎn)角度講，希望 越小越好，所以變壓器常采用越小越好，所以變壓器常采用高導(dǎo)磁資料，增大高導(dǎo)磁資料，增大 ，減小，減小 ，提高運(yùn)轉(zhuǎn)效率和功率因數(shù)。，提高運(yùn)轉(zhuǎn)效率和功率因數(shù)。 mZmZ0I0ImZ1U0I第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論2 2、相量

17、圖、相量圖根據(jù)前面所學(xué)的方程，可作根據(jù)前面所學(xué)的方程，可作出變壓器空載時(shí)的相量圖：出變壓器空載時(shí)的相量圖：1 1以以 為參考相量為參考相量m2 2 與與 同相，同相， 滯后滯后 ，mar0III00090aI0rI01E3 3 滯后滯后 ， ；090m21E,E1001XI j,IR4 41U5 5maI0rI00I1E1E2E10XI j01IR1U第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論空載運(yùn)轉(zhuǎn)小結(jié)空載運(yùn)轉(zhuǎn)小結(jié)1 1一次側(cè)主電動(dòng)勢與漏阻抗壓降總是與外施電壓平衡一次側(cè)主電動(dòng)勢與漏阻抗壓降總是與外施電壓平衡, ,假設(shè)假設(shè)忽略漏阻抗壓降，那么一次主電勢的大小由外施電壓決議忽略漏阻抗壓

18、降，那么一次主電勢的大小由外施電壓決議. .2 2主磁通大小由電源電壓、電源頻率和一次線圈匝數(shù)決議，主磁通大小由電源電壓、電源頻率和一次線圈匝數(shù)決議，與磁路所用的材質(zhì)及幾何尺寸根本無關(guān)。與磁路所用的材質(zhì)及幾何尺寸根本無關(guān)。3 3空載電流大小與主磁通、線圈匝數(shù)及磁路的磁阻有關(guān)，鐵空載電流大小與主磁通、線圈匝數(shù)及磁路的磁阻有關(guān)，鐵心所用資料的導(dǎo)磁性能越好，空載電流越小。心所用資料的導(dǎo)磁性能越好，空載電流越小。4 4電抗是交變磁通所感應(yīng)的電動(dòng)勢與產(chǎn)生該磁通的電流的比電抗是交變磁通所感應(yīng)的電動(dòng)勢與產(chǎn)生該磁通的電流的比值，線性磁路中，電抗為常數(shù)，非線性電路中，電抗的大小隨值，線性磁路中，電抗為常數(shù)，非線

19、性電路中，電抗的大小隨磁路的飽和而減小。磁路的飽和而減小。第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論6.2 6.2 變壓器的負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)變壓器的負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的電磁關(guān)系負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的電磁關(guān)系變壓器一次側(cè)接在額定頻率、額定電壓的交流電源上，二次接變壓器一次側(cè)接在額定頻率、額定電壓的交流電源上，二次接上負(fù)載的運(yùn)轉(zhuǎn)外形，稱為負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)。上負(fù)載的運(yùn)轉(zhuǎn)外形，稱為負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)。1U1E1E2U1I2I1m2EAXaxLZ22E一、變壓器負(fù)載磁勢平衡方程一、變壓器負(fù)載磁勢平衡方程第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論正方向規(guī)定：正方向規(guī)定：a.a.負(fù)載支路，電流正方向與壓降正方向一致；負(fù)載支

20、路，電流正方向與壓降正方向一致；電源支路，電流正方向與電動(dòng)勢正方向一電源支路，電流正方向與電動(dòng)勢正方向一致。致。b.b.磁通正方向與產(chǎn)生它的電流的正方向符合磁通正方向與產(chǎn)生它的電流的正方向符合右手螺旋定那么。右手螺旋定那么。c.c.感應(yīng)電動(dòng)勢的正方向與產(chǎn)生它的磁通正方感應(yīng)電動(dòng)勢的正方向與產(chǎn)生它的磁通正方向符合右手螺旋定那么。向符合右手螺旋定那么。E1E1和和 E2 E2正方向指電位升的方向。正方向指電位升的方向。第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論 一次側(cè)接電源一次側(cè)接電源U1U1，二次側(cè)接負(fù)載，二次側(cè)接負(fù)載ZLZL，此時(shí)二次側(cè)，此時(shí)二次側(cè)流過電流流過電流I2I2。一次側(cè)電流不

21、再是。一次側(cè)電流不再是I0I0， 而是變?yōu)槎亲優(yōu)镮1I1，這就是變壓器的負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)情況。這就是變壓器的負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)情況。 負(fù)載后，二次側(cè)電流產(chǎn)生磁勢負(fù)載后，二次側(cè)電流產(chǎn)生磁勢F2=N2I2F2=N2I2，該磁勢將，該磁勢將力圖改動(dòng)磁通力圖改動(dòng)磁通，而磁通是由電源電壓決議的，而磁通是由電源電壓決議的， 也就是說也就是說根本不變。根本不變。 要維持要維持不變，一次繞組的電流將由原來的不變，一次繞組的電流將由原來的I0I0變變?yōu)闉镮1I1。I1I1產(chǎn)生磁勢產(chǎn)生磁勢F1= I1N1F1= I1N1，F(xiàn)1F1與與F2F2共同作用產(chǎn)共同作用產(chǎn)生生， F1+F2 F1+F2的作用相當(dāng)于空載磁勢的作用相當(dāng)于空載磁

22、勢F0F0，也即激，也即激磁磁勢磁磁勢FmFm。 第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論11IR11E22IR22E1U1I2I2U11 1FN I22 2FN I01 0FN I01E2E用圖示負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的電磁過程用圖示負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的電磁過程第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論磁動(dòng)勢平衡方程120FFF或112210N IN IN I 電磁關(guān)系將一、二次聯(lián)絡(luò)起來電磁關(guān)系將一、二次聯(lián)絡(luò)起來, ,二次電流添加或減少必然引二次電流添加或減少必然引起一次電流的添加或減少起一次電流的添加或減少. .:,U,U.FF;F,因因此此有有磁磁動(dòng)動(dòng)勢勢平平衡衡方方程程大大小小基基本

23、本不不變變由由空空載載到到負(fù)負(fù)載載不不變變保保持持只只要要大大小小主主要要取取決決于于共共同同作作用用產(chǎn)產(chǎn)生生次次磁磁動(dòng)動(dòng)勢勢和和二二負(fù)負(fù)載載時(shí)時(shí)一一次次磁磁動(dòng)動(dòng)勢勢產(chǎn)產(chǎn)生生主主磁磁通通一一次次磁磁動(dòng)動(dòng)勢勢空空載載時(shí)時(shí)011002100用電流方式表示用電流方式表示LII)kI(II)NN(II102021201。,I;,I:L作用作用它起平衡二次磁動(dòng)勢的它起平衡二次磁動(dòng)勢的另一個(gè)是負(fù)載分量另一個(gè)是負(fù)載分量產(chǎn)生主磁通產(chǎn)生主磁通它用來它用來一個(gè)是勵(lì)磁電流一個(gè)是勵(lì)磁電流兩個(gè)分量兩個(gè)分量變壓器的負(fù)載電流包括變壓器的負(fù)載電流包括闡明闡明10第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論二、電動(dòng)勢平

24、衡方程根據(jù)基爾霍夫電壓定律可寫出一、二次側(cè)電動(dòng)勢平衡方程根據(jù)基爾霍夫電壓定律可寫出一、二次側(cè)電動(dòng)勢平衡方程111111111ZIEXI jRIEU222222222ZIEXI jRIEU LZIU22負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí), ,忽略空載電流有忽略空載電流有: :1221211或NNkIIkII闡明，一、二次電流比近似與匝數(shù)成反比。可見，匝數(shù)不闡明，一、二次電流比近似與匝數(shù)成反比?？梢姡褦?shù)不同，不僅能改動(dòng)電壓，同時(shí)也能改動(dòng)電流。同，不僅能改動(dòng)電壓，同時(shí)也能改動(dòng)電流。第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論6.3 6.3 等效電路及相

25、量圖等效電路及相量圖一、折算折算原那么：折算原那么：1堅(jiān)持二次側(cè)磁動(dòng)勢不變；堅(jiān)持二次側(cè)磁動(dòng)勢不變；2堅(jiān)持二次側(cè)各功堅(jiān)持二次側(cè)各功率或損耗不變。率或損耗不變。22122 EkEEUkU 22IIk222222 2LLrk rxk xZk Z方法：將二次側(cè)折算到一次側(cè)方法：將二次側(cè)折算到一次側(cè))折算：將變壓器的二次或一次繞組用另一個(gè)繞組折算：將變壓器的二次或一次繞組用另一個(gè)繞組(N2=N1)來來等效，同時(shí)對該繞組的電磁量作相應(yīng)的變換，以堅(jiān)持兩側(cè)的電磁等效，同時(shí)對該繞組的電磁量作相應(yīng)的變換，以堅(jiān)持兩側(cè)的電磁關(guān)系不變關(guān)系不變,用一個(gè)等效的電路替代實(shí)踐的變壓器。用一個(gè)等效的電路替代實(shí)踐的變壓器。第第 6

26、 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論兩個(gè)繞組可以合并成一個(gè)繞組，看作有勵(lì)磁電流流過兩個(gè)繞組可以合并成一個(gè)繞組，看作有勵(lì)磁電流流過Im=I1+I2I0Im=I1+I2I0相當(dāng)于一個(gè)鐵心電感線圈，等值阻抗相當(dāng)于一個(gè)鐵心電感線圈，等值阻抗Zm = (Rm+jXm)Zm = (Rm+jXm)替代，耗費(fèi)替代，耗費(fèi)R1 R1 ，R2R2功率損耗分別代表原副繞組的銅損耗，耗費(fèi)功率損耗分別代表原副繞組的銅損耗，耗費(fèi)RmRm功率損耗代表鐵損耗，功率損耗代表鐵損耗，U1I1U1I1輸入視在功率；輸入視在功率；U2I2U2I2輸出視在功率輸出視在功率E1I1=E2I2=E2I2E1I1=E2I2=E2I2原

27、邊經(jīng)過電磁感應(yīng)傳送給副邊的電磁視在功率。原邊經(jīng)過電磁感應(yīng)傳送給副邊的電磁視在功率。第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論折算后的方程式為折算后的方程式為111111111ZIEXI jRIEU 222222222ZIEXI jRIEU 021III12EE01IZEmLZIU22第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論二、變壓器負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的等效電路根據(jù)折算后的方程，可以作出變壓器的等效電路。根據(jù)折算后的方程，可以作出變壓器的等效電路。T T型等效電路：型等效電路：近似等效電路近似等效電路1R1X2R2XmRmX1U2ULZ2I1I0I1R1X2R2X21IIL1I1U

28、2ULZ第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論簡化等效電路：簡化等效電路：其中121SS2SSSRRRXXXZRjX分別稱為短路電阻、短路分別稱為短路電阻、短路電抗和短路阻抗。電抗和短路阻抗。 由簡化等效電路可知，短路阻抗起限制短路電流的作用，由于短路阻抗值很小，所以變壓器的短路電流值較大，普通可達(dá)額定電流的1020倍。1U2ULZ2II1SRSX第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論三、相量圖作相量圖的步驟作相量圖的步驟對對應(yīng)應(yīng)T T型等效電路，型等效電路， 假定假定變壓器帶感性負(fù)載。變壓器帶感性負(fù)載。0190)6Em超前0)7 I)() 8201III11)11

29、IjX1)12 U22 I ) 223RI )224IXj )12) 5EE1)9E21 U)11)10RI第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論作相量圖的步驟假定帶感性負(fù)載作相量圖的步驟假定帶感性負(fù)載對應(yīng)簡化等效電路對應(yīng)簡化等效電路212112212SSUI ZIIUUI RjX I 由等效電路可知由等效電路可知根據(jù)方程可作出簡化相量圖根據(jù)方程可作出簡化相量圖21II2USRI1SXI j11U2思索思索題題 作出變壓器帶上不同性質(zhì)負(fù)載時(shí)的作出變壓器帶上不同性質(zhì)負(fù)載時(shí)的簡化相量圖簡化相量圖? ?第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論6.4 6.4 變壓器的參數(shù)測定

30、變壓器的參數(shù)測定一、空載實(shí)驗(yàn)一、空載實(shí)驗(yàn)1、目的：經(jīng)過丈量空載電流和一、二次電壓及空載功率來計(jì)算變比、空載電流百分?jǐn)?shù)、鐵損和勵(lì)磁阻抗。2、接線圖、接線圖3、要求及分析FepP,XR) 0113即即和和忽忽略略WAVV*1 1低壓側(cè)加電壓，高壓側(cè)開路；低壓側(cè)加電壓，高壓側(cè)開路；曲曲線線和和畫畫出出和和測測出出向向調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)范范圍圍內(nèi)內(nèi)單單方方在在電電壓壓)U(fP)U(fI,PI ,U,U.U)N1010002012102 第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論1002022NmmmmmUZIPRIXZR201001100NNUkUII %I4 4求出參數(shù)求出參數(shù)5 5空載電流和空載

31、功率必需是額定電壓時(shí)的值，并以此求空載電流和空載功率必需是額定電壓時(shí)的值，并以此求取勵(lì)磁參數(shù)；取勵(lì)磁參數(shù)；6 6假設(shè)要得到高壓側(cè)參數(shù)，須折算；假設(shè)要得到高壓側(cè)參數(shù)，須折算；7 7對三相變壓器，各公式中的電壓、電流和功率均為相值；對三相變壓器，各公式中的電壓、電流和功率均為相值；第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論二、二、 短路實(shí)驗(yàn)短路實(shí)驗(yàn)1.目的：經(jīng)過丈量短路電流、短路電壓及短路功率來計(jì)算變壓器的短路電壓百分?jǐn)?shù)、銅損和短路阻抗。2. 接線圖3. 要求及分析1 1高壓側(cè)加電壓，低壓側(cè)短高壓側(cè)加電壓，低壓側(cè)短路；路；WAV*;)U(fP)U(fI,PI ,U,I.I,)SSSSSS

32、SNS曲曲線線和和畫畫出出和和測測出出對對應(yīng)應(yīng)的的范范圍圍內(nèi)內(nèi)變變化化在在讓讓短短路路電電流流通通過過調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)電電壓壓 31023 3同時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)室的室溫；同時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)室的室溫；4 4由于外加電壓很小，主磁通很少，由于外加電壓很小，主磁通很少，鐵損耗很少，忽略鐵損，以為鐵損耗很少，忽略鐵損，以為 。CuSpP 第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論5 5參數(shù)計(jì)算參數(shù)計(jì)算122122ssNssNsSNSsNsssUUZIIPPRIIXZR對對T T型等效電路：型等效電路：ssXXXRRR21212121四、短路電壓短路時(shí)，當(dāng)短路電流為額定值時(shí)一次所加的短路時(shí)，當(dāng)短路電流為額定值時(shí)一

33、次所加的電壓，稱為短路電壓，記作電壓，稱為短路電壓，記作NSSNIZU1750C短路電壓也稱為阻抗電壓。短路電壓也稱為阻抗電壓。6 6溫度折算：電阻應(yīng)換算到基準(zhǔn)義務(wù)溫度溫度折算：電阻應(yīng)換算到基準(zhǔn)義務(wù)溫度時(shí)的數(shù)值。時(shí)的數(shù)值。8 8對三相變壓器，各公式中的電壓、電流對三相變壓器，各公式中的電壓、電流和功率均為相值；和功率均為相值；7 7假設(shè)要得到低壓側(cè)參數(shù)，須折算；假設(shè)要得到低壓側(cè)參數(shù)，須折算；第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論短路電壓常用百分值表示短路電壓常用百分值表示%URI%)(NCSN0100u :1751sa 分分量量百百分分值值有有功功短短路路電電壓壓電電阻阻%UXI

34、%)(NSN100u :11sa 分分量量百百分分值值無無功功抗抗短短路路電電壓壓電電 短路電壓的大小直接反映短路阻抗的大小，而短路阻抗又直接影響變壓器的運(yùn)轉(zhuǎn)性能。 從正常運(yùn)轉(zhuǎn)角度看，希望短路電壓小些，這樣可使副邊電壓隨負(fù)載動(dòng)搖小些；從限制短路電流角度，希望它大些，相應(yīng)的短路電流就小些。%UZI%NCSN0100u :1751s 短短路路電電壓壓百百分分值值第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論三、 標(biāo)么值 標(biāo)么值,就是指某一物理量的實(shí)踐值與選定的同一單位的基準(zhǔn)值的比值,即1、定義2、基準(zhǔn)值確實(shí)定1 1、通常以額定值為基準(zhǔn)值。、通常以額定值為基準(zhǔn)值。 2 2、各側(cè)的物理量以各自側(cè)

35、的額定值為基準(zhǔn)；、各側(cè)的物理量以各自側(cè)的額定值為基準(zhǔn)； 線值以額定線值為基準(zhǔn)值，相值以額定相值為基準(zhǔn)值；線值以額定線值為基準(zhǔn)值，相值以額定相值為基準(zhǔn)值；單相值以額定單相值為基準(zhǔn)值，三相值以額定三相值為基準(zhǔn)值；單相值以額定單相值為基準(zhǔn)值，三相值以額定三相值為基準(zhǔn)值； .SSQ,P.ZZX,R.EUBB的的基基準(zhǔn)準(zhǔn)值值為為和和的的基基準(zhǔn)準(zhǔn)值值為為和和的的基基準(zhǔn)準(zhǔn)值值為為和和BU3 3、標(biāo)么值標(biāo)么值= =實(shí)踐值實(shí)踐值基準(zhǔn)值基準(zhǔn)值第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論3、優(yōu)點(diǎn)01*mZI020*mPRI*sSNZU*sSNRP*NPcosN*NQsinN4、缺陷標(biāo)么值沒有單位，物理意義不

36、明確。標(biāo)么值沒有單位，物理意義不明確。3 3、折算前、后的標(biāo)么值相等。線值的標(biāo)么值、折算前、后的標(biāo)么值相等。線值的標(biāo)么值= =相值的標(biāo)么值；相值的標(biāo)么值； 單相值的標(biāo)么值單相值的標(biāo)么值= =三相值的標(biāo)么值；三相值的標(biāo)么值； 1 1、額定值的標(biāo)么值為、額定值的標(biāo)么值為1 1。 2 2、百分值、百分值= =標(biāo)么值標(biāo)么值100% 100% ；4 4、某些意義不同的物理量標(biāo)么值相等、某些意義不同的物理量標(biāo)么值相等第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論6.5 變壓器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)二次側(cè)電壓的變化和調(diào)壓安裝一、一、 電壓變化率電壓變化率用相量圖可以推導(dǎo)出電壓變化率的表達(dá)式：用相量圖可以推導(dǎo)出電壓變化

37、率的表達(dá)式：定義：是指一次側(cè)加定義：是指一次側(cè)加50Hz50Hz額定電壓、二次空載電壓與帶負(fù)載后額定電壓、二次空載電壓與帶負(fù)載后在某功率因數(shù)下的二次電壓之差，與二次額定電壓的比值，即在某功率因數(shù)下的二次電壓之差，與二次額定電壓的比值，即 電壓變化率是表征變壓器運(yùn)轉(zhuǎn)性能的重要目的之一,它大小反映了供電電壓的穩(wěn)定性。2022222NNNUUUUUUU22*ssU(R cosX sin)式中式中NII22稱為負(fù)載系數(shù)稱為負(fù)載系數(shù) 由表達(dá)式可知，電壓變化率的大小與負(fù)載大小、性質(zhì)及變壓器的本身參數(shù)有關(guān)。第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論121kUUI Z 1221NUUABABU 1U

38、12II 2ULZKrKjx 用標(biāo)幺值的簡化等值電路UAB感性負(fù)載簡化相量圖11U 1 KI r1KjI xB212II 22U1ADCK第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論12cos()kkUABI Z22U2IkkZ11U 1 KI r1KjI xB212II 22U1ADCK12222(coscossinsin)(cossin)kkkkkI ZRX第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論22(cossin)kkURX 時(shí)， 稱為額定電壓調(diào)整率，標(biāo)志著變壓器的輸出電壓的穩(wěn)定程度。1U20202 變壓器的短路阻抗 越小， 也越小，供電電壓越穩(wěn)定。KZU第第 6 6

39、 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論.,UcosRsinX.,U,)(;,U,)()(*s*s次次電電壓壓比比空空載載時(shí)時(shí)高高說說明明二二為為負(fù)負(fù)值值時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng)也也可可能能為為負(fù)負(fù)值值能能為為正正可可時(shí)時(shí)帶帶阻阻容容性性負(fù)負(fù)載載時(shí)時(shí)低低這這時(shí)時(shí)二二次次端端電電壓壓比比空空載載正正值值為為時(shí)時(shí)和和阻阻感感性性負(fù)負(fù)載載當(dāng)當(dāng)變變壓壓器器帶帶阻阻性性負(fù)負(fù)載載22222000 .),I(fU,特特性性稱稱為為變變壓壓器器的的外外即即規(guī)規(guī)律律變變化化的的二二次次端端電電壓壓隨隨負(fù)負(fù)載載電電流流定定時(shí)時(shí)因因數(shù)數(shù)一一當(dāng)當(dāng)電電源源電電壓壓和和負(fù)負(fù)載載功功率率22 *2U)(*2I1.001.01cos28 .

40、 0cos28 . 0)cos(2第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論二、 電壓調(diào)整 為了保證二次端電壓在允許范圍之內(nèi),通常在變壓器的高壓側(cè)設(shè)置抽頭,并裝設(shè)分接開關(guān),調(diào)理變壓器高壓繞組的義務(wù)匝數(shù),來調(diào)理變壓器的二次電壓。 分接開關(guān)有兩種方式：一種只能在斷電情況下進(jìn)展調(diào)理，稱為無載分接開關(guān)-這種調(diào)壓方式稱為無勵(lì)磁調(diào)壓；另一種可以在帶負(fù)荷的情況下進(jìn)展調(diào)理，稱為有載分接開關(guān)-這種調(diào)壓方式稱為有載調(diào)壓。 中、小型電力變壓器普通有三個(gè)分接頭，記作UN 5%。大型電力變壓器采用五個(gè)或多個(gè)分接頭,例UN 2x2.5%或UN 8x1.5%。第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論

41、負(fù)載所耗費(fèi)的功率是變壓器從電源吸收電功率后，經(jīng)原、副邊傳送過來的，在能量傳送過程，變壓器本身要有損耗。Fep1cup2cup111 11osPmU I c22222osPm U I c2112cuFecuPPppp2P功率關(guān)系功率關(guān)系 (Power)1P第第 6 6 章章 變壓器的基本理論變壓器的基本理論6.6 6.6 變壓器損耗、效率及效率特性變壓器損耗、效率及效率特性 鐵損耗與外加電壓大小有關(guān)，而與負(fù)載大小根本無關(guān)，故也稱為不變損耗。一、變壓器的損耗 銅損耗分根本銅損耗和附加銅損耗。根本銅損耗是在電流在一、二次繞組直流電阻上的損耗；附加損耗包括因集膚效應(yīng)引起的損耗以及漏磁場在構(gòu)造部件中引起的渦流損耗等。變壓器的損耗主要是鐵損耗和銅