第1變壓器1.ppt1

1、LFChun 制作 電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)授課教師：金軼鋒授課教師：金軼鋒渭南師范學(xué)院物理與電氣工程學(xué)院渭南師范學(xué)院物理與電氣工程學(xué)院緒論緒論 電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，電動機電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，電動機是將電能轉(zhuǎn)換為機械能，拖動生產(chǎn)機械的驅(qū)動裝置。是將電能轉(zhuǎn)換為機械能，拖動生產(chǎn)機械的驅(qū)動裝置。 用電動機拖動工作機械來實現(xiàn)生產(chǎn)工藝過程中的用電動機拖動工作機械來實現(xiàn)生產(chǎn)工藝過程中的各種控制要求的系統(tǒng)稱為電力拖動系統(tǒng)。各種控制要求的系統(tǒng)稱為電力拖動系統(tǒng)。工作機械工作機械反饋裝置反饋裝置電源電源控制設(shè)備控制設(shè)備電動機電動機傳動機構(gòu)傳動機構(gòu)拖動系統(tǒng)的分類：拖動系統(tǒng)

2、的分類： 直流拖動系統(tǒng)直流拖動系統(tǒng)按有無反饋裝置分類按有無反饋裝置分類 交流拖動系統(tǒng)交流拖動系統(tǒng) 按拖動電動機分類按拖動電動機分類閉環(huán)電力拖動系統(tǒng)閉環(huán)電力拖動系統(tǒng)開環(huán)電力拖動系統(tǒng)開環(huán)電力拖動系統(tǒng)控制設(shè)備控制設(shè)備繼電器繼電器接觸器接觸器現(xiàn)代的現(xiàn)代的傳統(tǒng)的傳統(tǒng)的可編程控制器可編程控制器計算機大規(guī)模計算機大規(guī)模本課程內(nèi)容：本課程內(nèi)容： 以三相異步電動機控制及電力拖動技術(shù)為重點，以三相異步電動機控制及電力拖動技術(shù)為重點，以繼電器、接觸器控制電路基本環(huán)節(jié)為主線，介紹以繼電器、接觸器控制電路基本環(huán)節(jié)為主線，介紹目前仍廣泛使用的典型設(shè)備經(jīng)典電氣控制技術(shù)。目前仍廣泛使用的典型設(shè)備經(jīng)典電氣控制技術(shù)。一、電機與電

3、力拖動系統(tǒng)發(fā)展概況一、電機與電力拖動系統(tǒng)發(fā)展概況1.1.基礎(chǔ)：基礎(chǔ)：法國科學(xué)家安培（法國科學(xué)家安培（18251825）: :兩載流導(dǎo)線有力作用兩載流導(dǎo)線有力作用英國物理學(xué)家法拉第（英國物理學(xué)家法拉第（18311831）電磁感應(yīng)定律：電能可轉(zhuǎn)換）電磁感應(yīng)定律：電能可轉(zhuǎn)換為機械能，機械能可轉(zhuǎn)換為電能為機械能，機械能可轉(zhuǎn)換為電能丹麥物理學(xué)家奧斯特（丹麥物理學(xué)家奧斯特（18201820 ）：磁針受載流體作用旋轉(zhuǎn)）：磁針受載流體作用旋轉(zhuǎn)19世紀末，電動機逐漸代替了蒸汽機，出現(xiàn)了電力拖動。世紀末，電動機逐漸代替了蒸汽機，出現(xiàn)了電力拖動。歐洲完成了第一次工業(yè)革命。歐洲完成了第一次工業(yè)革命。2.2.發(fā)展三個階

4、段發(fā)展三個階段（1 1）起初：一臺電動機拖動多臺設(shè)備，）起初：一臺電動機拖動多臺設(shè)備，2020世紀世紀2020年代發(fā)展成為年代發(fā)展成為單獨拖動。單獨拖動。2020世紀世紀3030年代生產(chǎn)機械的各部件分別由各電動機拖年代生產(chǎn)機械的各部件分別由各電動機拖動，出現(xiàn)了多臺電動機拖動，使生產(chǎn)機械的機械結(jié)構(gòu)大為簡化。動，出現(xiàn)了多臺電動機拖動，使生產(chǎn)機械的機械結(jié)構(gòu)大為簡化。（2 2）隨著生產(chǎn)發(fā)展的要求，提高加工精度和運行速度。如：）隨著生產(chǎn)發(fā)展的要求，提高加工精度和運行速度。如：快起動、制動及反轉(zhuǎn)、寬范圍速度調(diào)節(jié)、生產(chǎn)過程自動化等?？炱饎?、制動及反轉(zhuǎn)、寬范圍速度調(diào)節(jié)、生產(chǎn)過程自動化等。除改進電動機外，加裝了

5、自動控制設(shè)備組成了自動化電力拖動除改進電動機外，加裝了自動控制設(shè)備組成了自動化電力拖動系統(tǒng)。系統(tǒng)。（3 3）目前狀況：隨著自動化系統(tǒng)的產(chǎn)生，進而又出現(xiàn)了自動）目前狀況：隨著自動化系統(tǒng)的產(chǎn)生，進而又出現(xiàn)了自動控制理論，半導(dǎo)體器件和電力電子技術(shù)的應(yīng)用，以及數(shù)控技術(shù)控制理論，半導(dǎo)體器件和電力電子技術(shù)的應(yīng)用，以及數(shù)控技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。和計算機技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。（1）集中拖動）集中拖動 （2）單獨拖動（）單獨拖動（3）多機拖動）多機拖動電力拖動系統(tǒng)的優(yōu)點：電力拖動系統(tǒng)的優(yōu)點： 起動、制動、反轉(zhuǎn)和調(diào)速的控制簡單方便，快速性起動、制動、反轉(zhuǎn)和調(diào)速的控制簡單方便，快速性好、效率高，而且電動機的類型

6、很多，具有各種不同好、效率高，而且電動機的類型很多，具有各種不同的運行特性，可滿足各種類型生產(chǎn)機械的要求，以及的運行特性，可滿足各種類型生產(chǎn)機械的要求，以及電力拖動系統(tǒng)各參數(shù)的檢測、信號的變換和傳送方便，電力拖動系統(tǒng)各參數(shù)的檢測、信號的變換和傳送方便，易于實現(xiàn)最優(yōu)控制等。因此，電力拖動成為現(xiàn)代工農(nóng)易于實現(xiàn)最優(yōu)控制等。因此，電力拖動成為現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)電氣自動化的基礎(chǔ)。業(yè)電氣自動化的基礎(chǔ)。二、電力拖動自動控制的發(fā)展二、電力拖動自動控制的發(fā)展（1 1）手動到自動：最初是用為數(shù)不多的繼電器、接觸器及保護）手動到自動：最初是用為數(shù)不多的繼電器、接觸器及保護元件組成元件組成-繼電接觸器控制系統(tǒng)。繼電接觸器控制

7、系統(tǒng)。（2 2）程序控制：）程序控制：2020世紀世紀7070年代出現(xiàn)了微處理器為核心年代出現(xiàn)了微處理器為核心的新型工業(yè)控制器的新型工業(yè)控制器-可編程邏輯控制器、大規(guī)模的計可編程邏輯控制器、大規(guī)模的計算機控制算機控制三、課程的性質(zhì)和學(xué)習(xí)要求三、課程的性質(zhì)和學(xué)習(xí)要求 本課程是一門綜合性的主干課專業(yè)課。對培養(yǎng)應(yīng)本課程是一門綜合性的主干課專業(yè)課。對培養(yǎng)應(yīng)用型的電氣工程及自動化類專業(yè)高等教育人才具有重用型的電氣工程及自動化類專業(yè)高等教育人才具有重要作用。要作用。 要完成課堂教學(xué)、實驗教學(xué)、電氣控制實訓(xùn)等方要完成課堂教學(xué)、實驗教學(xué)、電氣控制實訓(xùn)等方面所布置的任務(wù)。面所布置的任務(wù)。 本章以一般用途的電力變

8、壓器為主要研究對象，本章以一般用途的電力變壓器為主要研究對象，著重分析單相變壓器的工作原理、基本結(jié)構(gòu)和運行情著重分析單相變壓器的工作原理、基本結(jié)構(gòu)和運行情況，對其他用途的變壓器作簡單介紹。以期掌握變壓況，對其他用途的變壓器作簡單介紹。以期掌握變壓器變電壓、變電流、變阻抗的原理，理解變壓器銘牌器變電壓、變電流、變阻抗的原理，理解變壓器銘牌數(shù)據(jù)含義；學(xué)會正確使用各種變壓器。數(shù)據(jù)含義；學(xué)會正確使用各種變壓器。第一章變壓器第一章變壓器1變壓器：是一種靜止的電氣設(shè)備。它是根據(jù)電磁變壓器：是一種靜止的電氣設(shè)備。它是根據(jù)電磁感應(yīng)的原理，將某一等級的交流電壓和電流轉(zhuǎn)換成同感應(yīng)的原理，將某一等級的交流電壓和電流

9、轉(zhuǎn)換成同頻率的另一等級電壓和電流的設(shè)備。頻率的另一等級電壓和電流的設(shè)備。2作用：變換交流電壓、變換交流電流和變換阻抗。作用：變換交流電壓、變換交流電流和變換阻抗。3使用：是指選擇、正確安裝和導(dǎo)線連接。使用：是指選擇、正確安裝和導(dǎo)線連接。u1 Vu1u2 Ai2i1電壓互感器電壓互感器 變變壓壓器器基礎(chǔ)知識基礎(chǔ)知識1.1.變壓器工作原理變壓器工作原理2.2.變壓器結(jié)構(gòu)及分變壓器結(jié)構(gòu)及分3.3.變壓器空載運行變壓器空載運行4.4.變壓器負載運行變壓器負載運行本章目標本章目標1.1.掌握變壓器三大作用，掌握三相變壓掌握變壓器三大作用，掌握三相變壓器的連接組別器的連接組別2.2.理解變壓器銘牌數(shù)據(jù)意義

10、、學(xué)會正確理解變壓器銘牌數(shù)據(jù)意義、學(xué)會正確使用和選擇變壓器。使用和選擇變壓器。1.1 變壓器的工作原理及分類變壓器的工作原理及分類一、變壓器基本工作原理一、變壓器基本工作原理 u2u1i1i2 1 2ZLe2e 2e1e 1 1i2 N2 i2 2 e1e 2 L 2 e 1 N1 i1L 1 1e2u2施加：施加：u1i1二次繞組（也稱副繞組或次級繞組）：接負載，其二次繞組（也稱副繞組或次級繞組）：接負載，其匝數(shù)為匝數(shù)為N2N2一次繞組（也稱原繞組或初級繞組）：接交流電源，一次繞組（也稱原繞組或初級繞組）：接交流電源，其匝數(shù)為其匝數(shù)為NlNl；一、二次繞組中其感應(yīng)電動勢瞬時值分別一、二次繞組

11、中其感應(yīng)電動勢瞬時值分別二、變壓器的應(yīng)用與分類二、變壓器的應(yīng)用與分類1 1、變壓器的應(yīng)用、變壓器的應(yīng)用 變壓器能夠變換交變電壓、變換交變電流、變換變壓器能夠變換交變電壓、變換交變電流、變換阻抗的作用阻抗的作用容量分為小、中、大、特大四種類型容量分為小、中、大、特大四種類型 ：UIS3三相變壓器容量：三相變壓器容量：我國規(guī)定高壓輸電線中電壓我國規(guī)定高壓輸電線中電壓：110KV、220KV、330KV 、500KV 、750KV 、1100KV 、660KV直流10-630KV.A、800-6300KV.A、8000-63000KV.A 、90000KV.A2 2、變壓器的種類按用途不同分為、變壓

12、器的種類按用途不同分為1）電力變壓器：供輸配電系統(tǒng)中升壓或降壓電力變壓器：供輸配電系統(tǒng)中升壓或降壓用。用。2 2）特殊變壓器：如電爐變壓器、電焊變壓器）特殊變壓器：如電爐變壓器、電焊變壓器3 3）儀用互感器：如電壓互感器與電流互感器。）儀用互感器：如電壓互感器與電流互感器。4 4）試驗變壓器：高壓試驗用。）試驗變壓器：高壓試驗用。5 5）控制用變壓器：控制線路中使用。）控制用變壓器：控制線路中使用。6 6）調(diào)壓器：用來調(diào)節(jié)電壓。）調(diào)壓器：用來調(diào)節(jié)電壓。三、電力變壓器的額定值及主要系列三、電力變壓器的額定值及主要系列1.1.額定值額定值產(chǎn)器型號產(chǎn)器型號 S90-500/10 標準號標準號額定容量

13、額定容量 500KVA 使用條件使用條件 戶外型戶外型額定電壓額定電壓 10000/400V 冷卻條件冷卻條件 ONAN額定電流額定電流 28.9/721.7A 短路電壓短路電壓 4.05%額定頻率額定頻率 50Hz 器身吊重器身吊重 1015Kg相相 數(shù)數(shù) 三相三相 油油 重重 302Kg聯(lián)接級別聯(lián)接級別 YynO 總總 重重 1753Kg制造廠制造廠 生產(chǎn)生產(chǎn)日期日期變壓器銘牌變壓器銘牌 額定值是額定值是對變壓器正常對變壓器正常工作作出的使工作作出的使用規(guī)定用規(guī)定, ,是正是正確使用變壓器確使用變壓器的依據(jù)。的依據(jù)。(1)(1)額定容量額定容量NS三相變壓器：三相變壓器：指視在功率的額定值

14、。指視在功率的額定值。單相變壓器：單相變壓器：SN =3 U2N I2N =3 U1N I1N SN = U2N I2N = U1N I1N 單單 位：位： V.A 或或 KV.A(2)(2)額定電壓額定電壓1NU2NU初級繞組額定電壓，即正常工作電壓初級繞組額定電壓，即正常工作電壓次級繞組額定電壓，即正常工作電壓次級繞組額定電壓，即正常工作電壓單位：單位： V或或 KV（3 3）額定電流）額定電流1NI2NI初級繞組的額定電流，即根據(jù)允許發(fā)熱條初級繞組的額定電流，即根據(jù)允許發(fā)熱條件所規(guī)定的繞組長期通過的最大電流件所規(guī)定的繞組長期通過的最大電流次級繞組的額定電流，即根據(jù)允許發(fā)熱條次級繞組的額定

15、電流，即根據(jù)允許發(fā)熱條件所規(guī)定的繞組長期通過的最大電流件所規(guī)定的繞組長期通過的最大電流單位：單位：A或或 KA2.2.電力變壓器的型號及主要系列電力變壓器的型號及主要系列防護代號防護代號（THTH濕熱，濕熱，TATA干熱）干熱）高壓繞組額定電壓等級（高壓繞組額定電壓等級（KVKV）額定容量（額定容量（V.A,KV.AV.A,KV.A）例例: :某三相變壓器，某三相變壓器，YN,d YN,d 聯(lián)結(jié)，容量聯(lián)結(jié)，容量S SN N=500kVA =500kVA ，額定電壓額定電壓 U U1N 1N / / U U2N 2N = 35/11 kV= 35/11 kV。求該變壓器在額定狀。求該變壓器在額定

16、狀態(tài)下運行時，高、低壓繞組的線電流和相電流。態(tài)下運行時，高、低壓繞組的線電流和相電流。解：解：(1) (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 = A 8.25 A 500103 1.73235103 因高壓繞組為因高壓繞組為 Y 形聯(lián)結(jié)，額定相電流為形聯(lián)結(jié)，額定相電流為 I1NP = I1NL = 8.25 A(2) 低壓繞組額定線電流低壓繞組額定線電流 I2NL = I2N =SN3 U1N = A 26.24 A 500103 1.73211103 因低壓繞組為形聯(lián)結(jié)，額定相電流為因低壓繞組為形聯(lián)結(jié)，額定相電流為 I2NP =I2NL3 =

17、A 15.15 A 26.241.732渭南師范學(xué)院物理與電子工程系1.21.2電力變壓器的基本結(jié)構(gòu)電力變壓器的基本結(jié)構(gòu)1.21.2電力變壓器的結(jié)構(gòu)電力變壓器的結(jié)構(gòu)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 (b) 單相心式變壓器示意圖單相心式變壓器示意圖 渭南師范學(xué)院物理與電子工程系1.21.2電力變壓器結(jié)構(gòu)電力變壓器結(jié)構(gòu) 單相成殼式變壓器單相成殼式變壓器 鐵鐵 鐵鐵 鐵鐵 心心軛軛 柱柱 軛軛1122渭南師范學(xué)院物理與電子工程系 三相油浸式電力變壓器三相油浸式電力變壓器 1.21.2電力變壓器結(jié)構(gòu)電力變壓器結(jié)構(gòu)電力變壓

18、電力變壓器主要由器主要由鐵心、繞鐵心、繞組、絕緣組、絕緣套管、油套管、油箱及附件箱及附件等部分組等部分組成。成。 渭南師范學(xué)院物理與電子工程系1.21.2電力變壓器結(jié)構(gòu)電力變壓器結(jié)構(gòu) S9 型配電變壓器型配電變壓器（10 kV） 渭南師范學(xué)院物理與電子工程系1.21.2電力變壓器結(jié)構(gòu)電力變壓器結(jié)構(gòu) 大型油浸電力變壓器大型油浸電力變壓器 渭南師范學(xué)院物理與電子工程系1.21.2電力變壓器結(jié)構(gòu)電力變壓器結(jié)構(gòu) 大型油浸電力變壓器大型油浸電力變壓器 渭南師范學(xué)院物理與電子工程系 干式變壓器干式變壓器 1.21.2電力變壓器結(jié)構(gòu)電力變壓器結(jié)構(gòu)渭南師范學(xué)院物理與電子工程系1.21.2電力變壓器結(jié)構(gòu)電力變壓

19、器結(jié)構(gòu)一、鐵芯一、鐵芯1.鐵芯材料鐵芯材料 為了減少磁滯損耗和渦流損耗，通常是用含為了減少磁滯損耗和渦流損耗，通常是用含硅量硅量5%，厚度為，厚度為0.35mm或或0.5mm,兩面涂絕緣漆兩面涂絕緣漆的硅鋼片疊裝而成的硅鋼片疊裝而成. 鐵芯是變壓器的磁路部分，是磁通閉合路徑，鐵芯是變壓器的磁路部分，是磁通閉合路徑，又是繞組的支撐骨架。分為鐵芯柱的鐵軛兩部分。又是繞組的支撐骨架。分為鐵芯柱的鐵軛兩部分。有芯式變壓器和殼式變壓器有芯式變壓器和殼式變壓器2.鐵芯結(jié)構(gòu)鐵芯結(jié)構(gòu)渭南師范學(xué)院物理與電子工程系1.21.2電力變壓器結(jié)構(gòu)電力變壓器結(jié)構(gòu)二、繞組二、繞組 繞組是變壓器的電路部分，常用絕緣銅線或繞組

20、是變壓器的電路部分，常用絕緣銅線或鋁線繞制而成。分為高壓繞組和低壓繞組，一般鋁線繞制而成。分為高壓繞組和低壓繞組，一般高、低壓繞組套在同一鐵柱上。內(nèi)層高壓，外層高、低壓繞組套在同一鐵柱上。內(nèi)層高壓，外層低壓。低壓。三、絕緣套管三、絕緣套管 是繞組的引出裝置，裝在變壓器的油箱上，實是繞組的引出裝置，裝在變壓器的油箱上，實現(xiàn)帶電變壓器的繞組與接地的油箱之間絕緣?，F(xiàn)帶電變壓器的繞組與接地的油箱之間絕緣。四、油箱及附件四、油箱及附件 油浸式變壓器均裝有變壓器油箱，將組裝好的油浸式變壓器均裝有變壓器油箱，將組裝好的器身裝入其中，變壓器油起絕緣和冷卻作用，以保器身裝入其中，變壓器油起絕緣和冷卻作用，以保證

21、變變壓器正常工作。證變變壓器正常工作。渭南師范學(xué)院物理與電子工程系1.21.2電力變壓器結(jié)構(gòu)電力變壓器結(jié)構(gòu)當(dāng)變壓器油的體積隨著油的溫度膨脹或減小時，油枕起當(dāng)變壓器油的體積隨著油的溫度膨脹或減小時，油枕起著調(diào)節(jié)油量，保證變壓器油箱內(nèi)經(jīng)常充滿油的作用。著調(diào)節(jié)油量，保證變壓器油箱內(nèi)經(jīng)常充滿油的作用。如沒有油枕，油箱內(nèi)的油面波動就會帶來以下不利因素：如沒有油枕，油箱內(nèi)的油面波動就會帶來以下不利因素：一是油面降低時露出鐵芯和線圈部分會影響散熱和絕緣；一是油面降低時露出鐵芯和線圈部分會影響散熱和絕緣；二是隨著油面波動空氣從箱蓋縫里排出和吸進，而由于二是隨著油面波動空氣從箱蓋縫里排出和吸進，而由于上層油溫很

22、高，使油很快地氧化和受潮。油枕的油面比油上層油溫很高，使油很快地氧化和受潮。油枕的油面比油箱的油面要小，這樣，可以減少油和空氣的接觸面，防止箱的油面要小，這樣，可以減少油和空氣的接觸面，防止油被過速地氧化和受潮。油被過速地氧化和受潮。三是油枕的油在平時幾乎不參加油箱內(nèi)的循環(huán)，它的溫三是油枕的油在平時幾乎不參加油箱內(nèi)的循環(huán)，它的溫度要比油箱內(nèi)的上層油溫的低的多，油的氧化過程也慢的度要比油箱內(nèi)的上層油溫的低的多，油的氧化過程也慢的多，因此有了油枕，可以防止油的過速氧化。多，因此有了油枕，可以防止油的過速氧化。油枕作用油枕作用渭南師范學(xué)院物理與電子工程系1.31.3單相變壓器的空載運行單相變壓器的空

23、載運行1.31.3單相變壓器的空載運行單相變壓器的空載運行1U20U1E2E01II1N2N一、變壓器有關(guān)各量參考方向的規(guī)定一、變壓器有關(guān)各量參考方向的規(guī)定1.1.原副繞組電壓、電流參考方向一致原副繞組電壓、電流參考方向一致2.2.磁通的參考方向與電流參考方向符合右旋法則磁通的參考方向與電流參考方向符合右旋法則3.3.繞組感應(yīng)電動勢的產(chǎn)生方向與磁能通方向一致繞組感應(yīng)電動勢的產(chǎn)生方向與磁能通方向一致4.4.副繞組內(nèi)感應(yīng)電動勢參考方向與電流方向一致副繞組內(nèi)感應(yīng)電動勢參考方向與電流方向一致02I說明說明: :空載時空載時: :02I1I0I稱勱磁電流稱勱磁電流磁動勢磁動勢: :010INF1EuLe

24、iNL回憶電感元件回憶電感元件dtdNeL0LeudtdiLeuLtIimsintILdttIdLdtdiLummcos)sin()90sin()90sin(00tUtILmmmmLIUfLLXL2LIUIUmmi結(jié)論：電感元件電壓超前電流結(jié)論：電感元件電壓超前電流090渭南師范學(xué)院物理與電子工程系回憶電感元件回憶電感元件tmsintNdtdNemLcos)90sin(cos0tt)90sin(20tfNemL)90sin(0tEm電感元件感應(yīng)電動勢電感元件感應(yīng)電動勢結(jié)論：電感元件感應(yīng)電動勢落后磁通結(jié)論：電感元件感應(yīng)電動勢落后磁通090渭南師范學(xué)院物理與電子工程系uLei回憶電感元件回憶電感元

25、件渭南師范學(xué)院物理與電子工程系1.31.3單相變壓器的空載運行單相變壓器的空載運行二二. .變壓器中各有關(guān)量間的關(guān)系變壓器中各有關(guān)量間的關(guān)系1U1EtIimsintILdttIdLdtdiLummcos)sin()90sin()90sin(00tUtILmm所以所以: : 又滯后于電流又滯后于電流1E0I09011EU220EUKVLKVL方程方程說明說明: :電流電流 滯后于滯后于0I1U0900I202UEdtdiLeu渭南師范學(xué)院物理與電子工程系1.31.3單相變壓器的空載運行單相變壓器的空載運行 因主磁通因主磁通 由電流由電流 產(chǎn)生，所以主磁通與電流產(chǎn)生，所以主磁通與電流 同相位。同相

26、位。0I因此：主磁通因此：主磁通 超前感應(yīng)電動勢超前感應(yīng)電動勢1E090副繞組感應(yīng)電動勢副繞組感應(yīng)電動勢 與與 同相位同相位2E1E結(jié)論：因結(jié)論：因 又與又與 同相位，即變壓器有移相的功能。同相位，即變壓器有移相的功能。2U2E與與 相位相反。相位相反。2U1U渭南師范學(xué)院物理與電子工程系1.31.3單相變壓器的空載運行單相變壓器的空載運行三、變壓器中感應(yīng)電動勢大小三、變壓器中感應(yīng)電動勢大小設(shè)主磁通按正弦規(guī)律變化：設(shè)主磁通按正弦規(guī)律變化：tmsin)2(f原繞組感應(yīng)電勢的瞬時值為：原繞組感應(yīng)電勢的瞬時值為：tNdtdNemcos111)90sin(cos0tt由于：由于：)90sin(2011

27、tfNem所以：所以：)90sin(01tEm1U1E0I202UE)90sin(cos02222tEtNdtdNemmmmmmfNfNNEE1111144. 42222mmfNjEfNjE221144. 444. 4原、副繞組感應(yīng)電勢有效為：原、副繞組感應(yīng)電勢有效為：原繞為：原繞為：副繞為：副繞為：mfNE2244. 4相量形式：相量形式：表明兩者在相位上滯后主磁通090渭南師范學(xué)院物理與電子工程系1.31.3單相變壓器的空載運行單相變壓器的空載運行原繞組為：原繞組為：mmfNjNjE1111144. 421101101112XI jLI jNjEm四、漏磁電動勢四、漏磁電動勢101112I

28、NLm原繞組漏磁電感：原繞組漏磁電感：iNLi渭南師范學(xué)院物理與電子工程系1.31.3單相變壓器的空載運行單相變壓器的空載運行五、實際變壓器空載運行時的五、實際變壓器空載運行時的相量圖相量圖 實際變壓器就是考慮電阻、實際變壓器就是考慮電阻、漏磁、鐵芯損耗等因素后漏磁、鐵芯損耗等因素后101XI jE1U1E01IR1EQI00I202UE1E第一后果：勵磁電流與電壓不再第一后果：勵磁電流與電壓不再在原位置如圖所示（在原位置如圖所示（紅色箭頭線紅色箭頭線）漏抗電動勢漏抗電動勢勵磁電流：建立磁場（無功）、勵磁電流：建立磁場（無功）、電阻和鐵芯損耗（有功）電阻和鐵芯損耗（有功）PI0渭南師范學(xué)院物理

29、與電子工程系1.31.3單相變壓器的空載運行單相變壓器的空載運行第二后果：電流第二后果：電流 不再與主磁不再與主磁 通完全同相位，通完全同相位，超前超前 角。角。0I空載電流空載電流 有功分量：有功分量：空載電流空載電流 無功分量：無功分量：0I0Isin00IIPcos00IIQ對應(yīng)電路圖對應(yīng)電路圖閱讀閱讀P10，五，五的內(nèi)容，重點的內(nèi)容，重點是對相量圖的是對相量圖的理解理解渭南師范學(xué)院物理與電子工程系1.31.3單相變壓器的空載運行單相變壓器的空載運行原繞組電動勢平衡方程：原繞組電動勢平衡方程：11011101101101111ZIERIXI jERIEEU111jXRZ220EU一次繞組

30、阻抗：一次繞組阻抗：變壓器電壓比：變壓器電壓比：212121UUEENN渭南師范學(xué)院物理與電子工程系1.41.4單相變壓器的負載運行單相變壓器的負載運行1.41.4單相變壓器的負載運行單相變壓器的負載運行一、負載運行時基本方程一、負載運行時基本方程1.1.磁動勢平衡方程磁動勢平衡方程1021FFF1010222111:INFINFINF式中 + _ 1U2U1E2E1I2ILZ 2 111EU 1U因為電源電因為電源電壓壓 不變且不變且渭南師范學(xué)院物理與電子工程系1012211INININLIIIIINNII110210212101)()(110II其電流形式為其電流形式為由于負載時由于負載時

31、 ，即，即 可忽略不計?？珊雎圆挥?。10I211II上式變?yōu)樯鲜阶優(yōu)?.41.4單相變壓器的負載運行單相變壓器的負載運行211II12II表明一次繞組電流由兩部分構(gòu)成即：空載（勵磁）表明一次繞組電流由兩部分構(gòu)成即：空載（勵磁）電流電流 ；負載分量；負載分量 ，起到抵消二次繞組磁通勢，起到抵消二次繞組磁通勢 的去磁作用。的去磁作用。10ILI1222NIF111111111ZIEXI jRIEU渭南師范學(xué)院物理與電子工程系考慮漏阻抗后的變壓器電路考慮漏阻抗后的變壓器電路LZIUZIEXI jRIEU222222222222.2.電動勢平衡方程電動勢平衡方程原邊繞組原邊繞組: :副邊繞組副邊繞組:

32、 :1.41.4單相變壓器的負載運行單相變壓器的負載運行渭南師范學(xué)院物理與電子工程系1.41.4單相變壓器的負載運行單相變壓器的負載運行負載運行時基本方程負載運行時基本方程1012211INININ111111111ZIEXI jRIEU222222222ZIEXI jRIEULZIUIIEE222121渭南師范學(xué)院物理與電子工程系1.41.4單相變壓器的負載運行單相變壓器的負載運行二、負載運行時相量圖二、負載運行時相量圖1U1E01IR1E10I1I2E/2I12I22RI22XI j注：負載為感性注：負載為感性1E2U2三、變壓器的作用三、變壓器的作用1.電壓變換電壓變換2.電流變換電流變

33、換211II211II212121UUEENN閱讀閱讀P12P12（三）內(nèi)容（三）內(nèi)容1.41.4單相變壓器的負載運行單相變壓器的負載運行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抗變換I1k2|ZL|+ +U1 等等 效效渭南師范學(xué)院物理與電子工程系渭南師范學(xué)院物理與電子工程系四、折算四、折算1.41.4單相變壓器的負載運行單相變壓器的負載運行 折算實質(zhì)上是在折

34、算實質(zhì)上是在功率和磁通勢保持不變功率和磁通勢保持不變的條件的條件下，把下，把副邊繞組匝數(shù)看成與原邊繞組相等副邊繞組匝數(shù)看成與原邊繞組相等時時, ,對副對副邊回路各參數(shù)進行的調(diào)整。邊回路各參數(shù)進行的調(diào)整。目的就是要建立原、副邊繞組電路關(guān)系。目的就是要建立原、副邊繞組電路關(guān)系。1.副邊繞組電流折算后的副邊繞組電流折算后的I2 =N2N1I2=I2k磁動勢不變：磁動勢不變： N1I2 = N2I2渭南師范學(xué)院物理與電子工程系1.41.4單相變壓器的負載運行單相變壓器的負載運行2. 折算后的二次繞組電壓和電動勢折算后的二次繞組電壓和電動勢 U2I2 = U2 I2U2 = I2I2U2= kU2 匝數(shù)

35、相同：匝數(shù)相同： E2= E1 = kE2 輸出視在功率不變輸出視在功率不變：渭南師范學(xué)院物理與電子工程系1.41.4單相變壓器的負載運行單相變壓器的負載運行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渭南師范學(xué)院物理與電子工程系1.41.4單相變壓器的負載運行單相變壓器的負載運行 項目項目 折算前折算前 折算后折算后一次一次電壓方

36、程電壓方程二次二次電壓方程電壓方程電流關(guān)系電流關(guān)系感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢的關(guān)系的關(guān)系輸出電壓輸出電壓4. 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 渭南師范學(xué)院物理與電子工程系 T 形等效電路形等效電路ZLU1I1R1 jX1 E1 = E2I0 U2 jX2 R2I2R0 jX01.41.4單相變壓器的負載運行單相變壓器的負載運行5.負載時的等效電路

37、負載時的等效電路ZLU1I1 U2 jX2 R2I2ZLU1I1 U2 jX2 R2I2ZLU1I1 U2 jX2 R2I2U1I1U1I1ZLU1I1R1 jX1E1 E2jX2 R2I2 U2 渭南師范學(xué)院物理與電子工程系ZLU1 I1 I2 RS jXS U2 1.41.4單相變壓器的負載運行單相變壓器的負載運行 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 簡化等效

38、電路簡化等效電路 渭南師范學(xué)院物理與電子工程系1.41.4單相變壓器的負載運行單相變壓器的負載運行五五、變壓器的、變壓器的運行特性運行特性 （一）變壓器的外特性（一）變壓器的外特性 和電壓變化率和電壓變化率（二）變壓器的效率（二）變壓器的效率 特性特性渭南師范學(xué)院物理與電子工程系1.41.4單相變壓器的負載運行單相變壓器的負載運行例。一臺單相變壓器，例。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(dāng)，當(dāng)一次繞組加上額定一次繞組加上

39、額定電壓電壓 380 V 時，試分別用時，試分別用T 形等效電路和簡化等效電形等效電路和簡化等效電路求負載電流和電壓的實際值。路求負載電流和電壓的實際值。 T 形等效電路形等效電路ZLU1I1R1 jX1 E1 = E2I0 U2 jX2 R2I2R0 jX0ZLU1I1 U2 jX2 R2I2ZLU1I1 U2 jX2 R2I2ZLU1I1 U2 jX2 R2I2U1I1U1I1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) =

40、 (30j19) = 35.5 32.35O ZLU1I1R1 jX1 E1 = E2I0 U2 jX2 R2I2R0 jX0ZLU1I1 U2 jX2 R2I2ZLU1I1 U2 jX2 R2I2ZLU1I1 U2 jX2 R2I2U1I1U1I1渭南師范學(xué)院物理與電子工程系1.41.4單相變壓器的負載運行單相變壓器的負載運行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= 10.38 34.88O A E2 = E1 = Z1I1U1 = 371.91 180.68O V I2

41、= E2 Z2ZL = 10.14 147.25O A 渭南師范學(xué)院物理與電子工程系1.41.4單相變壓器的負載運行單相變壓器的負載運行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 = kI2 = 210.15 A = 20.3 AU2 = |ZL| I2 = 180.22 V(2) 用簡化等效電路用簡化等效電路ZLU1 I1 I2 RS jXS

42、 U2 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 簡化等效電路簡化等效電路 ZS = Z1Z2 = (1.0j2.0) = 10.15 34.17O A I1 =I2 = U1 ZSZL I2 = kI2 = 210.15 A = 20.3 AU2 = |ZL| I2 = 180.22 V渭南師范學(xué)院物理與電子工程系1.51.5三相變壓器三相變壓器1.51.5三相變壓器

43、三相變壓器一、三相變壓器的磁路結(jié)構(gòu)一、三相變壓器的磁路結(jié)構(gòu)1. 三相變壓器的種類三相變壓器的種類 三相組式變壓器、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(三個單相變壓器的組合三個單相變壓器的組合)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 w2渭南師范學(xué)院物理與電子工程系（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。U1U2u1u2V1V2v1v2W1W2w1w21.51.5三

44、相變壓器三相變壓器渭南師范學(xué)院物理與電子工程系 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(jié)有中性線星形聯(lián)結(jié)有中性線 YN yn 星形聯(lián)結(jié)無中性線星形聯(lián)結(jié)無中性線 Y y 三角形聯(lián)結(jié)三角形聯(lián)結(jié) D dGB: Y,yn、Y,d、YN,d、Y,y、YN,y2 三相繞組的聯(lián)結(jié)方式三相繞組的聯(lián)結(jié)方式最常用的三種最常用的三種1.51.5三相變壓器三相變壓器渭南師范學(xué)院物理與電子工程系1.51.5三相變壓器三相變壓器EU EV EWU1 V1 W1 U1 V1 W1U2 V2 W2 N U2 V2 W2Eu Ev EwEU EV EW Ew Eu EvU1 V1 W1 U1 V1 W1U

45、1 V1 W1 U1 V1 W1Yyn D渭南師范學(xué)院物理與電子工程系1.51.5三相變壓器三相變壓器二、三相變壓器的聯(lián)結(jié)組二、三相變壓器的聯(lián)結(jié)組 1.聯(lián)結(jié)組的表示方式聯(lián)結(jié)組的表示方式 聯(lián)結(jié)組聯(lián)結(jié)組: 連接形式連接形式 + 聯(lián)結(jié)組號。聯(lián)結(jié)組號。 聯(lián)結(jié)組號聯(lián)結(jié)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(guān)系相電動勢的相位關(guān)系U1U2u1u2相位關(guān)系相位關(guān)系:EUEuEUEuU1U2u1u2EUEuEUEu渭南師范學(xué)院物理與電子工程系(2) 線電動勢的相位關(guān)系線電動勢的相位關(guān)系 時鐘表示法：時鐘表示法

46、：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(yīng)的線電動勢作時點；低壓繞組對應(yīng)的線電動勢作時針，它們所確定的鐘點數(shù)即為聯(lián)結(jié)組號。針，它們所確定的鐘點數(shù)即為聯(lián)結(jié)組號。 高、低壓繞組對應(yīng)的線電動勢因連接方式不同高、低壓繞組對應(yīng)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連接形式為連接形式為Y,yY,y。聯(lián)結(jié)組號為。聯(lián)結(jié)組號為0 0。鐘表指在鐘表指在0 0點點, ,高、低壓繞組對應(yīng)的線電動勢的相位高、低壓繞組對應(yīng)的線電動勢的相位差為差為0 0。 Y,d11- Y,d11-連接形式為連

47、接形式為Y,dY,d。聯(lián)結(jié)組號為。聯(lián)結(jié)組號為1111。鐘表。鐘表指在指在1111點點, ,高、低壓繞組對應(yīng)的線電動勢的相位差高、低壓繞組對應(yīng)的線電動勢的相位差為為11113030330330。1.51.5三相變壓器三相變壓器渭南師范學(xué)院物理與電子工程系2.2.標準聯(lián)結(jié)組標準聯(lián)結(jié)組Y，yn0、Y，d11、YN，d11、Y，y0、YN，y0。1.51.5三相變壓器三相變壓器UEVEWEUVEUEVEWEUVE一次側(cè)一次側(cè)時鐘表示時鐘表示 Yy0 指向指向12二次側(cè)二次側(cè)UVEUVEYy0 接法接法UEVEWEUVEUEVEWEUVE一次側(cè)一次側(cè)時鐘表示時鐘表示 Yy6 指向指向6二次側(cè)二次側(cè)UVE

48、UVEUEVEWEUVEUEUVEYy6 接法接法VEWE一次側(cè)一次側(cè)時鐘表示時鐘表示 Yd1二次側(cè)二次側(cè)UVEUEVEWEUVEUEUVEYd1 接法接法VEWE一次側(cè)一次側(cè)時鐘表示時鐘表示 Yd11二次側(cè)二次側(cè)UVEUEVEWEUVEUEUVEYd11 接法接法EU EV EWU1 V1 W1 U2 V2 W2u1 v1 w1 n u2 v2 w2Eu Ev Ew三、聯(lián)結(jié)組的判斷方法三、聯(lián)結(jié)組的判斷方法例例2.6.1EWEUEVU1V1W1u1v1w1EuEvEw渭南師范學(xué)院物理與電子工程系EUVEvEuEwv1(w2)w1(u2)u1(v2)w2 u2 v2 EuvEU EV EW Ew

49、 Eu EvU1 V1 W1 U2 V2 W2w1 u1 v1 例例2.6.21.51.5三相變壓器三相變壓器渭南師范學(xué)院物理與電子工程系1.51.5三相變壓器三相變壓器1.6 三繞組三繞組變壓器變壓器一、一、 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 有三個繞組和三個電壓等級。有三個繞組和三個電壓等級。低壓低壓 中壓中壓 高壓高壓 降壓變壓器降壓變壓器 中壓中壓 低壓低壓 高壓高壓 升壓變壓器升壓變壓器 1.6 1.6 三繞組變壓器三繞組變壓器渭南師范學(xué)院物理與電子工程系1.6 1.6 三繞組變壓器三繞組變壓器二、二、 工作原理工作原理N1N3N2I1I2U1I3U2U3三繞組三繞組變壓器變壓器1. 空載時，三個繞組的電壓

50、關(guān)系空載時，三個繞組的電壓關(guān)系= k12=N1N2U1U2= k13=N1N3U1U3= k23=N2N3U2U3渭南師范學(xué)院物理與電子工程系1.6 1.6 三繞組變壓器三繞組變壓器R1 jX1 R2 jX2 R3 jX3 I1 U2 I2 U1 I3 U3 I3 = I3 1k132. 負載時，用簡化等效電路分析負載時，用簡化等效電路分析將兩個二次繞組折算至一次側(cè)，則將兩個二次繞組折算至一次側(cè)，則U2 = k12U2 ， U3 = k13U3I2 = I2 ， 1k12渭南師范學(xué)院物理與電子工程系1.6 1.6 三繞組變壓器三繞組變壓器渭南師范學(xué)院物理與電子工程系 等效電感與自感和互感的關(guān)系

51、等效電感與自感和互感的關(guān)系 L = L1L22MU1U2 = Z1I1Z2I2 U1U3 = Z1I1Z3I3 式中：式中： Z1 = R1jX1 ，Z2 = R2jX2 ， Z3 = R3jX3 。 電壓關(guān)系電壓關(guān)系 等效電抗等效電抗 X1、X2、X3 與雙繞組變壓器不同：與雙繞組變壓器不同： 自漏磁通自漏磁通 互漏磁通互漏磁通 主磁通主磁通等效電抗等效電抗 1.6 1.6 三繞組變壓器三繞組變壓器渭南師范學(xué)院物理與電子工程系 磁通勢平衡方程磁通勢平衡方程 N1I1N2I2 N3I3 = N1I0 折算后，由簡化等效電路得折算后，由簡化等效電路得I1I2I3 = 0 3. 容量容量 S1N

52、= U1NI1N S2N = U2NI2N S3N = U3NI3N SN = maxS1N，S2N，S3N 工作時，各繞組的視在功率均不得超過其自工作時，各繞組的視在功率均不得超過其自 身的容量。身的容量。1.7其它用途變壓器其它用途變壓器渭南師范學(xué)院物理與電子工程系1.6其它用途變壓器其它用途變壓器一、儀用互感器一、儀用互感器1.電壓互感器電壓互感器 國產(chǎn)互感器：國產(chǎn)互感器： U2N = 100 V 使用注意：使用注意：二次繞組禁止短路。二次繞組禁止短路。二次繞組與鐵心必須接地。二次繞組與鐵心必須接地?？蛰d運行的降壓變壓器?？蛰d運行的降壓變壓器。u1 Vu1u2電壓互感器電壓互感器 U1

53、U2=N1 N2= ku 渭南師范學(xué)院物理與電子工程系1.6其它用途變壓器其它用途變壓器 Ai2i12.電流互感器電流互感器 N1很小。很小。 短路運行的升壓變壓器。短路運行的升壓變壓器。 I1 I2 =N2 N1 = ki 一次繞組工作電壓較高時，一次繞組工作電壓較高時， 二次繞組與鐵心必須接地。二次繞組與鐵心必須接地。 國產(chǎn)互感器：國產(chǎn)互感器： I2N = 5 A 使用注意：使用注意： 二次繞組禁止開路。二次繞組禁止開路。 開路時：開路時：I2 = 0，I1 不變不變 E2 渭南師范學(xué)院物理與電子工程系1.6其它用途變壓器其它用途變壓器二、自耦變壓器二、自耦變壓器1. 自耦變壓器的基本結(jié)構(gòu)只有一個繞組。自耦變壓器的基本結(jié)構(gòu)只有一個繞組。手手柄柄接接線線柱柱渭南師范學(xué)院物理與電子工程系1.6其它用途變壓器其它用途變壓器 I+ +U2I1E1E2 U1I2 升壓自耦變壓器升壓自耦變壓器 2. 自耦變壓器的工作原理自耦變壓器的工作原理 I 降壓自耦變壓器降壓自耦變壓器 N1N2+ +U1I1E1E2 U2I2(1) 電壓關(guān)系電壓關(guān)系 忽略漏阻抗，則忽略漏阻抗，則= U1 U2E1 E2=N1 N2= k I 降壓自耦變壓器降壓自耦變壓器 N1N2+ +U1I1E1E2 U2I2渭南師范學(xué)院物理與電子工程系1.6其它用途變壓器其它用途變壓