變壓器注冊電氣工程師考試

1、變壓器變壓器 變壓器的用途和結構變壓器的用途和結構 變壓器的工作原理變壓器的工作原理 變壓器的用途和結構變壓器的用途和結構一、變壓器的用途一、變壓器的用途電能電能負荷負荷升升壓壓變變壓壓器器遠遠 距距 離離 輸輸 電電降降壓壓變變壓壓器器10 kV 輸電距離、輸電功率與輸電電壓的關系輸電距離、輸電功率與輸電電壓的關系: : 輸電電壓輸電電壓 輸電功率輸電功率 輸電距離輸電距離 110 kV 5104 kW 50 150 km 220 kV (20 30)104 kW 200 400 km 500 kV 100104 kW 500 km10 kV6 kV380 V220 V110 kV、220

2、kV330 kV、500kV 二、變壓器的基本結構：二、變壓器的基本結構：1. 鐵心鐵心: 硅鋼片疊成。硅鋼片疊成。1. 鐵心鐵心:2. 繞組繞組: 鐵鐵心心柱柱鐵鐵心心柱柱鐵鐵 軛軛鐵鐵 軛軛11112222 一次繞組和二次一次繞組和二次繞組；或高壓繞組繞組；或高壓繞組和低壓繞組。和低壓繞組。 鐵心柱、鐵軛。鐵心柱、鐵軛。單相心式變壓器單相心式變壓器鐵鐵 鐵鐵 鐵鐵 心心軛軛 柱柱 軛軛1122單相殼式變壓器單相殼式變壓器3. 其他其他: 油箱、油、油枕、保護設備等。油箱、油、油枕、保護設備等。圖例圖例低低壓壓繞繞組組高高壓壓繞繞組組1. 按用途分類按用途分類: 電力變壓器、電爐變壓器、電焊

3、變壓器、電力變壓器、電爐變壓器、電焊變壓器、整流變壓器、電源變壓器整流變壓器、電源變壓器2. 按相數分類按相數分類:三相變壓器、單相變壓器。三相變壓器、單相變壓器。3. 按每相繞阻的個數分類：雙繞阻變壓器、按每相繞阻的個數分類：雙繞阻變壓器、三繞阻變壓器、自耦變壓器。三繞阻變壓器、自耦變壓器。4. 按冷卻方式分類：干式、油浸式。按冷卻方式分類：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。三、變壓器的分類三、變壓器的分類圖例圖例四、變壓器的額定值四、變壓器的額定值1. 額定電壓額定電壓 U1N / U2N 指指空載電壓的額定值。的額定值。

4、 即當即當 U1 = U1N 時時, U20 = U2N 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指滿載電流值，即長期工作所允許的最大電流。電流。 三相變壓器是指線電流。三相變壓器是指線電流。線線 圈圈變壓器內部變壓器內部返回返回電源用變壓器電源用變壓器返回返回單相變壓器單相變壓器隔離變壓器隔離變壓器返回返回S9 型配電變壓器型配電變壓器（10kV）返回返回大型電力油浸變壓器大型電力油浸變壓器返回返回大型電力油浸變壓器大型電力油浸變壓器返回返回樹脂澆注干式變壓器樹脂澆注干式變壓器返回返回特種變壓器特種變壓器返回

5、返回 指視在功率的額定值。指視在功率的額定值。 單相變壓器：單相變壓器： SN = U2N I2N = U1N I1N 三相變壓器：三相變壓器： 3. 額定功率額定功率(額定容量額定容量) SN 輸出的額定有功功率：輸出的額定有功功率： PN = U2 I2N cos 24. 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 I1Ne2e1e1i01變壓器的工作原理變壓器的工作原理一、空載運行一、空載運行注意：注意：各量的參考方向。各量的參考方向。 +u1 +u2 施加施加 u1 i0 N1 i01e1e2e1u20R1i01.

6、一次側電路一次側電路u1 = R1i0e1e1U1 = R1I0 E1E1E1=jX1I0E1 = j4.44 f N1m U1 = E1 + (R1 + jX1) I0= E1 + Z1I0忽略忽略Z1 ，則：，則： U1 E1 = j4.44 f N1m 2. 二次側電路二次側電路u20 = e2U20 = E2 =j4.44 f N2m 3. 一次側與二次側的電壓關系一次側與二次側的電壓關系:= k電壓比：電壓比： 一般取高壓繞組的電壓與低壓繞組的一般取高壓繞組的電壓與低壓繞組的電壓之比，電壓之比，電壓比電壓比 U1U20E1E2=N1N2即：即： k1。一、負載運行一、負載運行e2e2

7、e1e1+u1i1ZLi212+u2 施加：施加：u1 i1 N1 i11 e1 e1e2u2i2N2 i22e2變壓器的運行分析變壓器的運行分析 磁通守恒，磁通守恒，磁鏈守恒磁鏈守恒; 從電磁關系分析從電磁關系分析: N2i2 N1i1N1I1 + N2I2 = N1I0 N1i0 U1N 4.44 f N1m N1I1 + N2I2 = 0 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?。 電動勢平衡方程：電動勢平衡方程：一次側：一次側：二次側：二次側： U2 = E2 + E2R2I2E1U1 = E1 + (R1 + jX1) I1= E1 + Z1I1= E2(

8、R2 + jX2) I2= E2Z2I2E2U2 = ZLI2四、等效電路四、等效電路+U1ZLI1 變壓器的運行分析變壓器的運行分析R1 X1E1+E2+X2 R2I2 U2 +PFe I02Rm =勵磁產生鐵損耗。該損耗可以用等效勵磁產生鐵損耗。該損耗可以用等效電阻電阻 Rm 來代替。來代替。勵磁電阻：勵磁電阻：勵磁阻抗：勵磁阻抗： Zm = Rm + j Xm E1 = ZmI0 有：有：2. 二次繞組的折算二次繞組的折算(1) 折算條件：折算條件： N2I2 不變、不變、P2 不變。不變。 (2) 用一個匝數為用一個匝數為 N1 的假想繞組代替的假想繞組代替 N2， 使：使：E2 =

9、E1(3) 折算后的二次繞組電流：折算后的二次繞組電流：N1I2 = N2I2I2=N2N1I2=I2k(4) 折算后的二次繞組電動勢和電壓：折算后的二次繞組電動勢和電壓：匝數相同匝數相同:E2= E1=k E2輸出功率不變輸出功率不變:U2I2 = U2 I2U2=I2I2U2= k U2(5) 折算后二次繞組的阻抗：折算后二次繞組的阻抗：有功功率不變有功功率不變:R2I22 = 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同理同理:Z2 = k2 Z2ZL = k2 ZL 折算實質上是在二

10、次繞組功率和磁通勢保持不折算實質上是在二次繞組功率和磁通勢保持不變的條件下，對繞組的電壓、電流所進行的一種變的條件下，對繞組的電壓、電流所進行的一種線性變換。線性變換。3. T 型等效電路：型等效電路：+U1ZLI1R1 X1E1+E2+X2 R2I2 U2 +Rm XmE2X2 R2U2 I2ZL+U1I1R1 X1E1 = E2+ U2 +Rm XmX2 R2 I2ZLI04. 型等效電路：型等效電路：R2 X2I2 U2 +ZL+U1R1 X1I1Rm XmI0+U1I1R1 X1E1 = E2+ U2 +Rm XmX2 R2 I2ZLI0R1、X1很小很小E1 U1 5. 簡化等效電路

11、：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。時的分析。I1I2R1+ R2X1 + X2ZL+U1U2+I0 很小，很小，I1 I2 3.4 變壓器的參數測定（測出等效電路）變壓器的參數測定（測出等效電路） 一、空載試驗一、空載試驗 測量測量: k、PFe、Zm低壓側低壓側高壓側高壓側AWV注意：功率表的注意：功率表的結構與接法。結構與接法。V+U1實驗數據：實驗數據： U1N、I0、P0、U20。1. 鐵損耗鐵損耗: P0 = PFe + PCu = RmI02 + R1I02 PFeP0 2. 勵磁阻抗模：勵磁阻抗模： |Zm | Z1+Zm |

12、=U1NI03. 勵磁電阻：勵磁電阻： RmR1 + Rm=P0I024. 勵磁電抗勵磁電抗: Xm =|Zm |2Rm25. 電壓比電壓比:U20U1Nk =二、短路試驗二、短路試驗高壓側高壓側低壓側低壓側實驗方法：實驗方法： 逐漸增加逐漸增加 U1 ，使電，使電流達到額定值：流達到額定值：I1 = I1N U1 =(5%10%)U1NVWA+U1實驗數據：實驗數據：US = U1、IS = I1N 、PS 。2. 短路阻抗模：短路阻抗模： |ZS | =USIS1. 銅損耗銅損耗: PCu PFe + PCu = Ps電流為額定值電流為額定值時的短路損耗時的短路損耗(3) 無功功率：無功功

13、率：Q1 = U1I1sin 1Q2 = U2I2sin 2Q1=3 U1I1sin 1Q2=3 U2I2sin 22. 損耗損耗P1P2 = PCu + PFe(1) 銅損耗：銅損耗： PCu = R1I12 + R2I22 = R1I12 + R2I22 = RS I12 = RS I22 = 2 PS由于由于: : PCuI2 可變損耗。可變損耗。(2) 鐵損耗：鐵損耗： PFe= Rm I02 由于由于: : PFem、f 等，等， 當當 U1 、f 均不變時，均不變時， PFe不變不變 不變損耗。不變損耗。3. 效率效率P1P2=100%= P0 I20(0.40.6) I2N3.6

14、 三相變壓器三相變壓器聯(lián)結組：聯(lián)結組：聯(lián)結方式聯(lián)結方式 + 聯(lián)結組號。聯(lián)結組號。聯(lián)結組號：聯(lián)結組號：表示高低壓繞組相應線電動勢之間相差。表示高低壓繞組相應線電動勢之間相差。1. 聯(lián)結組的表示方式聯(lián)結組的表示方式(1) 單相電動勢的相位關系單相電動勢的相位關系EUEu*U1U2u1u2EUEu*相位關系相位關系:EUEuEUEuU1U2u1u2(2) 三相變壓器的聯(lián)結組三相變壓器的聯(lián)結組時鐘表示法：時鐘表示法：高壓繞組的線電動勢（任取一個）高壓繞組的線電動勢（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，它們所確定的鐘點數即為聯(lián)結組號。針，

15、它們所確定的鐘點數即為聯(lián)結組號。2. 聯(lián)結組判斷方法聯(lián)結組判斷方法(1) 由聯(lián)結圖確定聯(lián)結方式；由聯(lián)結圖確定聯(lián)結方式；(2) 在聯(lián)結圖上標出高、低壓繞組的線電動勢和相在聯(lián)結圖上標出高、低壓繞組的線電動勢和相 電動勢；電動勢；(3) 畫出高壓繞組的電動勢相量圖。畫出高壓繞組的電動勢相量圖。 星形聯(lián)結時相電動勢畫成星形聯(lián)結時相電動勢畫成 Y 形，三角形聯(lián)結形，三角形聯(lián)結時相電動勢畫成時相電動勢畫成 形。形。(4) 畫出低壓繞組的電動勢相量圖。畫出低壓繞組的電動勢相量圖。 先畫相電動勢相量，再畫線電動勢相量。先畫相電動勢相量，再畫線電動勢相量。(5) 判斷聯(lián)結組號，寫出聯(lián)結組。判斷聯(lián)結組號，寫出聯(lián)結

16、組。 找出某個對應的高、低壓繞組的線電動勢找出某個對應的高、低壓繞組的線電動勢的相位差，確定鐘點數。的相位差，確定鐘點數。 典型的聯(lián)結組：典型的聯(lián)結組：Y,yn0、Y,d11、YN,d11。 三角形聯(lián)結的兩種方式：三角形聯(lián)結的兩種方式：U V W順順接接逆逆接接U V WU1 V1 W1N例例1：判斷按下圖方式聯(lián)結的三相變壓器的聯(lián)結組。判斷按下圖方式聯(lián)結的三相變壓器的聯(lián)結組。*EUEVEW*u1 v1 w1EuEvEwEWEUEVNUVWEUVEuEvuvwEwEuvEuv聯(lián)結組號聯(lián)結組號: Y,d1例例2：判斷按下圖方式聯(lián)結的三相變壓器的聯(lián)結組。判斷按下圖方式聯(lián)結的三相變壓器的聯(lián)結組。U1 V1 W1* * *N* * *u1 v1 w1EuEvEwEUEVEWEUEVEWUVWEUV =EuEvEwNuvwEuv聯(lián)結組號聯(lián)結組號: D,y7例例3：判斷按下圖方式聯(lián)結的三相變壓器的聯(lián)結組。判斷按下圖方式聯(lián)結的三相變壓器的聯(lián)結組。U1 V1 W1N* * *u1 v1 w1* * *EUEVEWEuEvEwEUEVEWNUVWEUVEuEvEwuvwEuv =Euv 聯(lián)結組號聯(lián)結