第四章 變壓器

1、電電 機(jī)機(jī) 原原 理理 及及 拖拖 動(dòng)動(dòng)主講人：方主講人：方 煒煒安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院第四章第四章 變壓器變壓器 變壓器的用途、工作原理及結(jié)構(gòu)變壓器的用途、工作原理及結(jié)構(gòu)1變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行 變壓器的負(fù)載運(yùn)行變壓器的負(fù)載運(yùn)行 234變壓器參數(shù)的試驗(yàn)測(cè)定變壓器參數(shù)的試驗(yàn)測(cè)定5變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性三相變壓器、特殊變壓器三相變壓器、特殊變壓器6安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.1 變壓器的用途、工作原理及結(jié)構(gòu)變壓器的用途、工作原理及結(jié)構(gòu) 變壓器是一種變壓器是一種靜止電機(jī)靜止電

2、機(jī), ,它通過(guò)線圈間的電磁感應(yīng)它通過(guò)線圈間的電磁感應(yīng), ,將一種電壓等級(jí)的交流電能轉(zhuǎn)換成同頻率的另一種電壓將一種電壓等級(jí)的交流電能轉(zhuǎn)換成同頻率的另一種電壓等級(jí)的交流電能等級(jí)的交流電能。 變壓器的作用就是：變壓器的作用就是： 經(jīng)濟(jì)地輸出電能；經(jīng)濟(jì)地輸出電能； 合理的分配電能；合理的分配電能； 安全地使用電能；安全地使用電能；安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.1 變壓器的用途、工作原理及結(jié)構(gòu)變壓器的用途、工作原理及結(jié)構(gòu)1 1、基本工作原理、基本工作原理 變壓器的主要部件是鐵心和套在鐵心上的變壓器的主要部件是鐵心和套在鐵心上的兩個(gè)繞組。兩繞組只有磁耦合沒(méi)電聯(lián)系。在一兩個(gè)繞組。兩繞

3、組只有磁耦合沒(méi)電聯(lián)系。在一次繞組中加上交變電壓，產(chǎn)生交鏈一、二次繞次繞組中加上交變電壓，產(chǎn)生交鏈一、二次繞組的交變磁通，在兩繞組中分別感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。組的交變磁通，在兩繞組中分別感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。1u1e2e2u1i2i1U2U1u2uLZ1212de= - Ndtde= - Ndt 只要只要(1)磁通有磁通有變化量變化量;(2)一、二一、二次繞組的匝數(shù)不同，次繞組的匝數(shù)不同，就能達(dá)到改變壓的就能達(dá)到改變壓的目的。目的。安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.1 變壓器的用途、工作原理及結(jié)構(gòu)變壓器的用途、工作原理及結(jié)構(gòu)2 2、變壓器的分類、變壓器的分類按用途分：電力變壓器和特種變壓器。按用

4、途分：電力變壓器和特種變壓器。 按繞組數(shù)目分：?jiǎn)卫@組（自耦）變壓器、雙繞組變壓按繞組數(shù)目分：?jiǎn)卫@組（自耦）變壓器、雙繞組變壓器、三繞組變壓器和多繞組變壓器。器、三繞組變壓器和多繞組變壓器。 按相數(shù)分：?jiǎn)蜗嘧儔浩鳌⑷嘧儔浩骱投嘞嘧儔浩?。按相?shù)分：?jiǎn)蜗嘧儔浩鳌⑷嘧儔浩骱投嘞嘧儔浩鳌?按鐵心結(jié)構(gòu)分：心式變壓器和殼式變壓器。按鐵心結(jié)構(gòu)分：心式變壓器和殼式變壓器。 按調(diào)壓方式分：無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓變壓器和有載調(diào)壓變壓器按調(diào)壓方式分：無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓變壓器和有載調(diào)壓變壓器。 按冷卻介質(zhì)和冷卻方式分：干式變壓器、油浸式變壓器和按冷卻介質(zhì)和冷卻方式分：干式變壓器、油浸式變壓器和 充氣式變壓器。充氣式變壓器。 安徽工業(yè)大

5、學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院連接發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的升壓變壓器連接發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的升壓變壓器連接發(fā)電機(jī)的連接發(fā)電機(jī)的封閉母線封閉母線 與電網(wǎng)相連與電網(wǎng)相連的高壓出線端的高壓出線端4.1 變壓器的用途、工作原理及結(jié)構(gòu)變壓器的用途、工作原理及結(jié)構(gòu)安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院三相干式變壓器三相干式變壓器接觸調(diào)壓器接觸調(diào)壓器4.1 變壓器的用途、工作原理及結(jié)構(gòu)變壓器的用途、工作原理及結(jié)構(gòu)安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院電源變壓器電源變壓器環(huán)形變壓器環(huán)形變壓器控制變壓器控制變壓器4.1 變壓器的用途、工作原理及結(jié)構(gòu)變壓器的用途、工作原理及結(jié)構(gòu)安徽工業(yè)大學(xué)安徽工

6、業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.1 變壓器的用途、工作原理及結(jié)構(gòu)變壓器的用途、工作原理及結(jié)構(gòu)3 3、變壓器的結(jié)構(gòu)、變壓器的結(jié)構(gòu)一、鐵心一、鐵心 變壓器的主磁路，為了提高導(dǎo)磁性能和減少鐵損，用厚為變壓器的主磁路，為了提高導(dǎo)磁性能和減少鐵損，用厚為0.35-0.5mm0.35-0.5mm、表面涂有絕緣漆的硅鋼片疊成。、表面涂有絕緣漆的硅鋼片疊成。 變壓器的電路，一般用絕緣銅線或鋁線繞制而成。變壓器的電路，一般用絕緣銅線或鋁線繞制而成。 油浸式變壓器的器身浸在變壓器油的油箱中。油是冷卻介質(zhì)，油浸式變壓器的器身浸在變壓器油的油箱中。油是冷卻介質(zhì)，又是絕緣介質(zhì)。油箱側(cè)壁有冷卻用的管子（散熱器或冷卻器

7、）。又是絕緣介質(zhì)。油箱側(cè)壁有冷卻用的管子（散熱器或冷卻器）。 將線圈的高、低壓引線引到箱外，是引線對(duì)地的絕緣，擔(dān)負(fù)將線圈的高、低壓引線引到箱外，是引線對(duì)地的絕緣，擔(dān)負(fù)著固定的作用。著固定的作用。二、繞組二、繞組四、油箱四、油箱三、絕緣套管三、絕緣套管此外，還有儲(chǔ)油柜、吸濕器、安全氣道、凈油器和氣體繼電器。此外，還有儲(chǔ)油柜、吸濕器、安全氣道、凈油器和氣體繼電器。安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.1 變壓器的用途、工作原理及結(jié)構(gòu)變壓器的用途、工作原理及結(jié)構(gòu)4 4、變壓器的型號(hào)與額定值、變壓器的型號(hào)與額定值(1) (1) 型號(hào)型號(hào) 型號(hào)表示一臺(tái)變壓器的結(jié)構(gòu)、額定容量、電壓等級(jí)、冷

8、卻方型號(hào)表示一臺(tái)變壓器的結(jié)構(gòu)、額定容量、電壓等級(jí)、冷卻方式等內(nèi)容，表示方法為式等內(nèi)容，表示方法為如如OSFPSZ-250000/220OSFPSZ-250000/220表明自耦三相強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷三繞組銅線表明自耦三相強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷三繞組銅線有載調(diào)壓，額定容量有載調(diào)壓，額定容量250000kVA250000kVA，高壓額定電壓，高壓額定電壓220kV220kV電力變壓器電力變壓器安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.1 變壓器的用途、工作原理及結(jié)構(gòu)變壓器的用途、工作原理及結(jié)構(gòu)4 4、變壓器的型號(hào)與額定值、變壓器的型號(hào)與額定值(2) (2) 額定值額定值此外，額定值還有此外，額定值

9、還有額定頻率額定頻率、效率、溫升效率、溫升等。等。指銘牌規(guī)定的額定使用條件指銘牌規(guī)定的額定使用條件下所能輸出的視在功率。下所能輸出的視在功率。額定容量額定容量NS (kVA)指長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)所能承受的工作電壓指長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)所能承受的工作電壓額定電壓額定電壓12NNU/ U(kV ) 是指一次側(cè)所加的額定電壓，是指一次側(cè)所加的額定電壓， 是指一次側(cè)加額定電壓時(shí)是指一次側(cè)加額定電壓時(shí)二次側(cè)的開(kāi)路電壓。在三相變壓器中額定電壓為線電壓。二次側(cè)的開(kāi)路電壓。在三相變壓器中額定電壓為線電壓。1NU2NU三者關(guān)系三者關(guān)系：1122112233NNNNNNNNNNSUIUISUIUI單相：?jiǎn)蜗啵喝啵喝啵褐冈陬~定容

10、量下，允許長(zhǎng)期通過(guò)的額定指在額定容量下，允許長(zhǎng)期通過(guò)的額定電流。在三相變壓器中指的是線電流電流。在三相變壓器中指的是線電流額定電流額定電流12NNI/ I( A)安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.2 變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行1 1、電磁關(guān)系、電磁關(guān)系1U1EE120U0I2(I )11U2U1u2u02E交變電流交變電流i1通過(guò)一次側(cè)繞組在原邊繞組上產(chǎn)生交變磁通通過(guò)一次側(cè)繞組在原邊繞組上產(chǎn)生交變磁通0二次側(cè)繞組切割交變磁通二次側(cè)繞組切割交變磁通 的磁力線，感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)的磁力線，感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)02E安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.2 變壓器的空載運(yùn)

11、行變壓器的空載運(yùn)行1 1、電磁關(guān)系、電磁關(guān)系(1) 物理情況物理情況1U1EE120U0I2(I )11U2U1u2u02E10RI1U0I100NIF1E011E2E安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.2 變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行(2) 各電磁量參考方向的規(guī)定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： 起傳遞能量的作用，起傳遞能量的作用， 起漏抗壓降作用。起漏抗壓降作用。0000I0I1

12、11主磁通與漏磁通的區(qū)別主磁通與漏磁通的區(qū)別一次側(cè)遵循電動(dòng)機(jī)慣例，二次側(cè)遵循發(fā)電機(jī)慣例。一次側(cè)遵循電動(dòng)機(jī)慣例，二次側(cè)遵循發(fā)電機(jī)慣例。強(qiáng)調(diào)強(qiáng)調(diào)：磁通與產(chǎn)生它的電流之間符合右手螺旋定則；電動(dòng)勢(shì)與感磁通與產(chǎn)生它的電流之間符合右手螺旋定則；電動(dòng)勢(shì)與感應(yīng)它的磁通之間符合右手螺旋定則。應(yīng)它的磁通之間符合右手螺旋定則。1 1、電磁關(guān)系、電磁關(guān)系安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.2 變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行(3)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分析感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分析1 1、電磁關(guān)系、電磁關(guān)系 主磁通感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)主磁通感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)主電動(dòng)勢(shì)主電動(dòng)勢(shì)tsinm設(shè)0011112-9090mmdeNfN sin(t)

13、Esin()dtt 則114.44mEfN 有效值114.44mEjfN 相量同理，二次主電動(dòng)勢(shì)也有同樣的結(jié)論。同理，二次主電動(dòng)勢(shì)也有同樣的結(jié)論。 可見(jiàn)，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)可見(jiàn)，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(shì)也按正弦規(guī)律變化，時(shí)間相位上滯后主磁通勢(shì)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(shì)。主電動(dòng)勢(shì)的大小與電源頻率、繞組匝數(shù)及主磁通的最大值成正比。的大小與電源頻率、繞組匝數(shù)及主磁通的最大值成正比。090安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.2 變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行(3)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分析感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分析1 1、電磁關(guān)系、電

14、磁關(guān)系NkNUEUE1112022同理，二次主電動(dòng)勢(shì)也有同樣的結(jié)論。同理，二次主電動(dòng)勢(shì)也有同樣的結(jié)論。因此，變壓器一次繞組和二次繞組的電壓比為：因此，變壓器一次繞組和二次繞組的電壓比為： mEjfN 224.44安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.2 變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行(3)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分析感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分析1 1、電磁關(guān)系、電磁關(guān)系 漏磁通感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)漏磁通感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)漏電動(dòng)勢(shì)漏電動(dòng)勢(shì)漏電動(dòng)勢(shì)也可以用漏抗壓降來(lái)表示，即漏電動(dòng)勢(shì)也可以用漏抗壓降來(lái)表示，即根據(jù)主電動(dòng)勢(shì)的分析方法，同樣有根據(jù)主電動(dòng)勢(shì)的分析方法，同樣有1114.44mEjfN 1114.44EfN 1100

15、1EjL IjI X 由于漏磁通主要經(jīng)過(guò)非鐵磁路徑由于漏磁通主要經(jīng)過(guò)非鐵磁路徑, ,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安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.2 變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行2 2、空載電流和空載損耗、空載電流和空載損耗一、一、 空載電流空載電流1) 作用與組成2) 性質(zhì)和大小 性質(zhì)性質(zhì)：由于空載電流的無(wú)功分量遠(yuǎn)大于有功分量，所以空載電由于空載電流的無(wú)功分量遠(yuǎn)大于有功分量，所以空載電流主要是感性無(wú)功性質(zhì)流主要是感性

16、無(wú)功性質(zhì)也稱勵(lì)磁電流；也稱勵(lì)磁電流；大小大?。号c電源電壓和頻率、線圈匝數(shù)、磁路材質(zhì)及幾何尺寸有與電源電壓和頻率、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)I I0 0% %來(lái)表示來(lái)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(chǎng)，另一個(gè)是鐵損耗分量場(chǎng)，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安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.2 變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行2 2、空載電流和空載損耗、空載電流和空載損耗t0i321123

17、0i3) 空載電流波形由于磁路飽和，空載電流由于磁路飽和，空載電流與由它產(chǎn)生的主磁通與由它產(chǎn)生的主磁通呈非呈非線性關(guān)系。線性關(guān)系。 當(dāng)磁通按正弦規(guī)律當(dāng)磁通按正弦規(guī)律變化時(shí)，空載電流呈尖變化時(shí)，空載電流呈尖頂波形。頂波形。 當(dāng)空載電流按正弦規(guī)律變當(dāng)空載電流按正弦規(guī)律變化時(shí)，主磁通呈尖頂波形?；瘯r(shí)，主磁通呈尖頂波形。安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.2 變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行2 2、空載電流和空載損耗、空載電流和空載損耗ihi0iti0 考慮飽和和磁滯影響，考慮飽和和磁滯影響，i0不對(duì)稱的尖頂波分解為：不對(duì)稱的尖頂波分解為：1 1）對(duì)稱的尖頂波，考慮飽和影響的磁化電流

18、）對(duì)稱的尖頂波，考慮飽和影響的磁化電流i; ;2) 2) 正弦波，對(duì)應(yīng)鐵心中的磁滯損耗正弦波，對(duì)應(yīng)鐵心中的磁滯損耗ih安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.2 變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行2 2、空載電流和空載損耗、空載電流和空載損耗二、空載損耗二、空載損耗 對(duì)于已制成變壓器，鐵損與磁通密度幅值的平方成正比，對(duì)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%0.2% 1%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，改進(jìn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的方

19、向是采用優(yōu)增大而下降。為減少空載損耗，改進(jìn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的方向是采用優(yōu)質(zhì)鐵磁材料：優(yōu)質(zhì)硅鋼片、激光化硅鋼片或應(yīng)用非晶態(tài)合金。質(zhì)鐵磁材料：優(yōu)質(zhì)硅鋼片、激光化硅鋼片或應(yīng)用非晶態(tài)合金。21.3mFePBf。，PP，RI。RIP,PFeFe耗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安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.2 變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行3 3、空載時(shí)的電動(dòng)勢(shì)方程、等效電路和相量圖、空載時(shí)的電動(dòng)勢(shì)方程、等

20、效電路和相量圖一、電動(dòng)勢(shì)平衡方程和變比一、電動(dòng)勢(shì)平衡方程和變比1 1、電動(dòng)勢(shì)平衡平衡方程、電動(dòng)勢(shì)平衡平衡方程（1 1）一次側(cè)電動(dòng)勢(shì)平衡方程）一次側(cè)電動(dòng)勢(shì)平衡方程1110110101110UEEI REI RjI XEZ I 1114.44mUEfN 忽略很小的漏阻抗壓降，并寫成有效值形式，有忽略很小的漏阻抗壓降，并寫成有效值形式，有11114.444.44mEUfNfN則 可見(jiàn)，影響主磁通大小的因素有可見(jiàn)，影響主磁通大小的因素有電源電壓電源電壓和和頻率頻率，以及，以及一次線圈的匝數(shù)一次線圈的匝數(shù)。重要公式安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.2 變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行

21、3 3、空載時(shí)的電動(dòng)勢(shì)方程、等效電路和相量圖、空載時(shí)的電動(dòng)勢(shì)方程、等效電路和相量圖一、電動(dòng)勢(shì)平衡方程和變比一、電動(dòng)勢(shì)平衡方程和變比（2 2）二次側(cè)電動(dòng)勢(shì)平衡方程）二次側(cè)電動(dòng)勢(shì)平衡方程220EU2 2、變比、變比定義定義112112022NNUUENkENUU 對(duì)三相變壓器，變比為一、二次側(cè)的相電動(dòng)勢(shì)之比，近似對(duì)三相變壓器，變比為一、二次側(cè)的相電動(dòng)勢(shì)之比，近似為額定相電壓之比，具體為為額定相電壓之比，具體為Y，d接線接線NNU3Uk21 NNUU3k21D，y接線接線安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.2 變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行3 3、空載時(shí)的電動(dòng)勢(shì)方程、等效電路和相

22、量圖、空載時(shí)的電動(dòng)勢(shì)方程、等效電路和相量圖二、空載時(shí)的等效電路和相量圖二、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 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(shì)勢(shì)表表示示法法基基于于,PRI,R,P,E,XI jEFemmFe201101 安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.2 變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行3 3、空載時(shí)的電動(dòng)勢(shì)方程、等效電路和相量圖、空載時(shí)的電動(dòng)勢(shì)方程、等效電路和相量圖二、空載時(shí)的等效電路和相量圖二、空載時(shí)

23、的等效電路和相量圖1 1、等效電路、等效電路一次側(cè)的電動(dòng)勢(shì)平衡方程為一次側(cè)的電動(dòng)勢(shì)平衡方程為01101011I)jX(RI)jX(RZIEUmm空載時(shí)等效電路圖空載時(shí)等效電路圖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是常數(shù)，隨磁路飽和程度增大而減小。小。mmmjXRZ安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.2 變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行3 3、空載時(shí)的電動(dòng)勢(shì)方程、等效電路和相量圖、空載時(shí)的電動(dòng)勢(shì)方程、等效電路和相量圖二、空載時(shí)的等效電路和相量圖二、空載

24、時(shí)的等效電路和相量圖11XX,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)行角度講，希望的大小。從運(yùn)行角度講，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)磁材料，增大高導(dǎo)磁材料，增大 ，減小，減小 ，提高運(yùn)行效率和功率因數(shù)。，提高運(yùn)行效率和功率因數(shù)。 mZmZ0I0ImZ1U0I安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.2 變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行3 3、空載時(shí)的電動(dòng)勢(shì)方程、等效電路和相量圖、空載時(shí)的電動(dòng)

25、勢(shì)方程、等效電路和相量圖二、空載時(shí)的等效電路和相量圖二、空載時(shí)的等效電路和相量圖2 2、相量圖、相量圖根據(jù)前面所學(xué)的方程，可作出變壓器根據(jù)前面所學(xué)的方程，可作出變壓器空載時(shí)的相量圖：空載時(shí)的相量圖：（1）以 為參考相量m（2） 與 同相， 滯后 ，mar0III00090aI0rI01E（3） 滯后 ， ；090m21E,E1001XI j,IR（4）1U（5）maI0rI00I1E1E2E10XI j01IR1U安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.2 變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行3 3、空載時(shí)的電動(dòng)勢(shì)方程、等效電路和相量圖、空載時(shí)的電動(dòng)勢(shì)方程、等效電路和相量圖空載運(yùn)行小

26、結(jié)空載運(yùn)行小結(jié)（1 1）一次側(cè)主電動(dòng)勢(shì)與漏阻抗壓降總是與外施電壓平衡）一次側(cè)主電動(dòng)勢(shì)與漏阻抗壓降總是與外施電壓平衡, ,若忽若忽略漏阻抗壓降，則一次主電勢(shì)的大小由外施電壓決定略漏阻抗壓降，則一次主電勢(shì)的大小由外施電壓決定. .（2 2）主磁通大小由電源電壓、電源頻率和一次線圈匝數(shù)決定，）主磁通大小由電源電壓、電源頻率和一次線圈匝數(shù)決定，與磁路所用的材質(zhì)及幾何尺寸基本無(wú)關(guān)與磁路所用的材質(zhì)及幾何尺寸基本無(wú)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)，鐵心所用材料的導(dǎo)磁性能越好，空載電流越小。心所用材料的導(dǎo)磁性能越好，空載電流越小。

27、（4 4）電抗是交變磁通所感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)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(shì)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。安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.3 變壓器的負(fù)載運(yùn)行變壓器的負(fù)載運(yùn)行1 1 負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系負(fù)載運(yùn)行時(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)行狀態(tài)，稱為上負(fù)載的運(yùn)行狀態(tài)，稱為負(fù)載運(yùn)行負(fù)載運(yùn)行。1U1E1E2U1I2I1m2EAX

28、axLZ22E安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.3 變壓器的負(fù)載運(yùn)行變壓器的負(fù)載運(yùn)行1 1 負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系11IR11E22IR22E1U1I2I2U11 1FN I22 2FN I01 0FN I01E2E用圖示負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁過(guò)程用圖示負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁過(guò)程安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.3 變壓器的負(fù)載運(yùn)行變壓器的負(fù)載運(yùn)行2 2 基本方程式基本方程式1) 1) 磁動(dòng)勢(shì)平衡方程磁動(dòng)勢(shì)平衡方程120FFF或112210N IN IN I:,U,U.FF;F,因因此此有有磁磁動(dòng)動(dòng)勢(shì)勢(shì)平平衡衡方方程程大大小小基基本本不不變變由由空

29、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(shì)勢(shì)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(shì)勢(shì)產(chǎn)產(chǎn)生生主主磁磁通通一一次次磁磁動(dòng)動(dòng)勢(shì)勢(shì)空空載載時(shí)時(shí)011002100用電流形式表示用電流形式表示LII)kI(II)NN(II102021201安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.3 變壓器的負(fù)載運(yùn)行變壓器的負(fù)載運(yùn)行 電磁關(guān)系將一、二次聯(lián)系起來(lái)電磁關(guān)系將一、二次聯(lián)系起來(lái), ,二次電流增加或減少必然引二次電流增加或減少必然引起一次電流的增加或減少起一次電流的增加或減少. .用電流形式表示用電流形式表示LII)kI(II)NN(I

30、I102021201。,I;,I:L作用作用它起平衡二次磁動(dòng)勢(shì)的它起平衡二次磁動(dòng)勢(shì)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(lái)它用來(lái)一個(gè)是勵(lì)磁電流一個(gè)是勵(lì)磁電流兩個(gè)分量?jī)蓚€(gè)分量變壓器的負(fù)載電流包括變壓器的負(fù)載電流包括表明表明102 2 基本方程式基本方程式1) 1) 磁動(dòng)勢(shì)平衡方程磁動(dòng)勢(shì)平衡方程安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.3 變壓器的負(fù)載運(yùn)行變壓器的負(fù)載運(yùn)行用電流形式表示用電流形式表示LII)kI(II)NN(II1020212012 2 基本方程式基本方程式1) 1) 磁動(dòng)勢(shì)平衡方程磁動(dòng)勢(shì)平衡方程負(fù)載運(yùn)行時(shí)負(fù)載運(yùn)行時(shí), ,忽略空載電流有忽略空載電流有

31、: :1221211或NNkIIkII表明，一、二次電流比近似與匝數(shù)成反比?？梢?jiàn)，匝數(shù)不表明，一、二次電流比近似與匝數(shù)成反比?？梢?jiàn)，匝數(shù)不同，不僅能改變電壓，同時(shí)也能改變電流。同，不僅能改變電壓，同時(shí)也能改變電流。安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.3 變壓器的負(fù)載運(yùn)行變壓器的負(fù)載運(yùn)行2 2 基本方程式基本方程式2) 2) 電動(dòng)勢(shì)平衡方程電動(dòng)勢(shì)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(shì)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(shì)平衡方程111111111ZIEXI jRIEU222222222ZIEXI jRIEU LZIU22安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息

32、學(xué)院電氣信息學(xué)院4.3 變壓器的負(fù)載運(yùn)行變壓器的負(fù)載運(yùn)行3 3 等效電路及相量圖等效電路及相量圖1) 折算折算折算原則折算原則：1 1）保持二次側(cè)磁動(dòng)勢(shì)不變；保持二次側(cè)磁動(dòng)勢(shì)不變；2 2）保持二次側(cè)各功率）保持二次側(cè)各功率或損耗不變?；驌p耗不變。22122 EkEEUkU 22IIk222222 2LLrk rxk xZk Z方法方法：（將二次側(cè)折算到一次側(cè)（將二次側(cè)折算到一次側(cè)) )折算：折算：將變壓器的二次（或一次）繞組用另一個(gè)繞組將變壓器的二次（或一次）繞組用另一個(gè)繞組(N(N2 2=N=N1 1) )來(lái)來(lái)等效，同時(shí)對(duì)該繞組的電磁量作相應(yīng)的變換，以保持兩側(cè)的電磁等效，同時(shí)對(duì)該繞組的電磁量

33、作相應(yīng)的變換，以保持兩側(cè)的電磁關(guān)系不變關(guān)系不變, ,用一個(gè)等效的電路代替實(shí)際的變壓器。用一個(gè)等效的電路代替實(shí)際的變壓器。安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.3 變壓器的負(fù)載運(yùn)行變壓器的負(fù)載運(yùn)行3 3 等效電路及相量圖等效電路及相量圖1) 折算折算折算后的方程式為折算后的方程式為111111111ZIEXI jRIEU 222222222ZIEXI jRIEU 021III12EE01IZEmLZIU22安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.3 變壓器的負(fù)載運(yùn)行變壓器的負(fù)載運(yùn)行3 3 等效電路及相量圖等效電路及相量圖2) 等效電路等效電路根據(jù)折算后的方程，可以作

34、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1R1X2R2XmRmX1U2ULZ2I1I0I1R1X2R2X21IIL1I1U2ULZ1mZZ安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.3 變壓器的負(fù)載運(yùn)行變壓器的負(fù)載運(yùn)行3 3 等效電路及相量圖等效電路及相量圖2) 等效電路等效電路1R1X2R2X21IIL1I1U2ULZ1U2ULZ2II1SRSX121SS2SSSRRRXXXZRjX分別稱為分別稱為短路電阻、短路短路電阻、短路電抗電抗和和短路阻抗。短路阻抗。 由簡(jiǎn)化等效電路可知，短路阻抗起限制短路電流的作用

35、，由簡(jiǎn)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，一般由于短路阻抗值很小，所以變壓器的短路電流值較大，一般可達(dá)額定電流的可達(dá)額定電流的1020倍倍。安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.3 變壓器的負(fù)載運(yùn)行變壓器的負(fù)載運(yùn)行3 3 等效電路及相量圖等效電路及相量圖3) 相量圖相量圖作相量圖的步驟作相量圖的步驟對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)T T型等效電路，型等效電路， 假定變壓器帶感性負(fù)載假定變壓器帶感性負(fù)載。0190)6Em超前0)7 I)() 8201III11)11IjX1)12 U22 I ) 223RI )224IXj )12) 5EE1)9

36、E21 U)11)10RI1R1X2R2XmRmX1U2ULZ2I1I0I安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.3 變壓器的負(fù)載運(yùn)行變壓器的負(fù)載運(yùn)行3 3 等效電路及相量圖等效電路及相量圖3) 相量圖相量圖簡(jiǎn)化等效電路的相量圖簡(jiǎn)化等效電路的相量圖212112212SSUI ZIIUUI RjX I 21II2USRI1SXI j11U2思考思考題題 作出變壓器帶上不同性質(zhì)作出變壓器帶上不同性質(zhì)負(fù)載時(shí)的簡(jiǎn)化相量圖負(fù)載時(shí)的簡(jiǎn)化相量圖? ?1U2ULZ2II1SRSX安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.4 變壓器參數(shù)的試驗(yàn)測(cè)定變壓器參數(shù)的試驗(yàn)測(cè)定1 1 空載實(shí)驗(yàn)空載

37、實(shí)驗(yàn)一一) )目的：目的：通過(guò)測(cè)量空載電流和一、二次電壓及空載功率來(lái)計(jì)算通過(guò)測(cè)量空載電流和一、二次電壓及空載功率來(lái)計(jì)算變比、空載電流百分?jǐn)?shù)、鐵損和勵(lì)磁阻抗變比、空載電流百分?jǐn)?shù)、鐵損和勵(lì)磁阻抗。二二) ) 接線圖接線圖WAVV*安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.4 變壓器參數(shù)的試驗(yàn)測(cè)定變壓器參數(shù)的試驗(yàn)測(cè)定1 1 空載實(shí)驗(yàn)空載實(shí)驗(yàn)三三) ) 要求及分析要求及分析FepP,XR) 0113即即和和忽忽略略1 1）低壓側(cè)加電壓，高壓側(cè)開(kāi)路；）低壓側(cè)加電壓，高壓側(cè)開(kāi)路；曲曲線線和和畫畫出出和和測(cè)測(cè)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

38、)N1010002012102 WAVV*安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.4 變壓器參數(shù)的試驗(yàn)測(cè)定變壓器參數(shù)的試驗(yàn)測(cè)定1 1 空載實(shí)驗(yàn)空載實(shí)驗(yàn)三三) ) 要求及分析要求及分析1002022NmmmmmUZIPRIXZR201001100NNUkUII %I4 4）求出參數(shù)）求出參數(shù)5 5）空載電流和空載功率必須是額定電壓時(shí)的值，并以此求）空載電流和空載功率必須是額定電壓時(shí)的值，并以此求取勵(lì)磁參數(shù)；取勵(lì)磁參數(shù)；6 6）若要得到高壓側(cè)參數(shù)，須折算）若要得到高壓側(cè)參數(shù)，須折算；7 7）對(duì)三相變壓器，各公式中的電壓、電流和功率均為相值；）對(duì)三相變壓器，各公式中的電壓、電流和功率均

39、為相值；安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.4 變壓器參數(shù)的試驗(yàn)測(cè)定變壓器參數(shù)的試驗(yàn)測(cè)定2 2 短路實(shí)驗(yàn)短路實(shí)驗(yàn)一一) )目的：目的：通過(guò)測(cè)量短路電流、短路電壓及短路功率來(lái)計(jì)算變壓通過(guò)測(cè)量短路電流、短路電壓及短路功率來(lái)計(jì)算變壓器的短路電壓百分?jǐn)?shù)、銅損和短路阻抗。器的短路電壓百分?jǐn)?shù)、銅損和短路阻抗。二二) ) 接線圖接線圖WAV*安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.4 變壓器參數(shù)的試驗(yàn)測(cè)定變壓器參數(shù)的試驗(yàn)測(cè)定三三) ) 要求及分析要求及分析2 2 短路實(shí)驗(yàn)短路實(shí)驗(yàn)WAV*1 1）高壓側(cè)加電壓，低壓側(cè)短路；）高壓側(cè)加電壓，低壓側(cè)短路；;)U(fP)U(fI,PI

40、 ,U,I.I,)SSSSSSSNS曲曲線線和和畫畫出出和和測(cè)測(cè)出出對(duì)對(duì)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(guò)過(guò)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，認(rèn)為鐵損耗很少，忽略鐵損，認(rèn)為 。CuSpP 安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.4 變壓器參數(shù)的試驗(yàn)測(cè)定變壓器參數(shù)的試驗(yàn)測(cè)定三三) ) 要求及分析要求及分析2 2 短路實(shí)驗(yàn)短路實(shí)驗(yàn)5 5）參數(shù)計(jì)算）參數(shù)計(jì)算122122ssNssNsSNSsNsssUUZIIPPRIIXZR對(duì)

41、對(duì)T T型等效電路：型等效電路：ssXXXRRR212121216 6）溫度折算：電阻應(yīng)換算到基準(zhǔn)工作溫度時(shí)的數(shù)值。）溫度折算：電阻應(yīng)換算到基準(zhǔn)工作溫度時(shí)的數(shù)值。8 8）對(duì)三相變壓器，各公式中的電壓、電流和功率均為相值；）對(duì)三相變壓器，各公式中的電壓、電流和功率均為相值；7 7）若要得到低壓側(cè)參數(shù)，須折算；）若要得到低壓側(cè)參數(shù)，須折算；安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.4 變壓器參數(shù)的試驗(yàn)測(cè)定變壓器參數(shù)的試驗(yàn)測(cè)定四四) ) 短路電壓短路電壓2 2 短路實(shí)驗(yàn)短路實(shí)驗(yàn)短路時(shí)，當(dāng)短路電流為額定值時(shí)一次所加的電壓，稱為短短路時(shí)，當(dāng)短路電流為額定值時(shí)一次所加的電壓，稱為短路電壓，記作

42、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。 短路電壓的大小直接反映短路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阻抗的大小，而短路阻抗又直接影響變壓器的運(yùn)行性能。響變壓器的運(yùn)行性能。安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.4 變壓器參數(shù)的試驗(yàn)測(cè)定變壓器參數(shù)的試驗(yàn)測(cè)定四四) ) 短路電壓短路電壓2 2 短路實(shí)驗(yàn)短路實(shí)驗(yàn)%URI%)(NCSN0100u :1751sa 分量百分值分量百分值有功有功短路電壓電阻短路電壓電阻%UXI%)(NSN100u :11sa 分量百分值分量百分值無(wú)功無(wú)功抗抗短路電壓電短路電壓電 從正常運(yùn)行角度看

43、，從正常運(yùn)行角度看，希望短路電壓小些，這樣希望短路電壓小些，這樣可使副邊電壓隨負(fù)載波動(dòng)可使副邊電壓隨負(fù)載波動(dòng)小些；從限制短路電流角小些；從限制短路電流角度，希望它大些，相應(yīng)的度，希望它大些，相應(yīng)的短路電流就小些。短路電流就小些。%UZI%NCSN0100u :1751s 短短路路電電壓壓百百分分值值安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.4 變壓器參數(shù)的試驗(yàn)測(cè)定變壓器參數(shù)的試驗(yàn)測(cè)定3 3 標(biāo)么值標(biāo)么值 標(biāo)么值標(biāo)么值, ,就是指某一物理量的實(shí)際值與選定的同一單位的就是指某一物理量的實(shí)際值與選定的同一單位的基準(zhǔn)值的比值基準(zhǔn)值的比值, ,即即一一) )定義定義二二) )基準(zhǔn)值的確定基準(zhǔn)

44、值的確定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)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)際值實(shí)際值基準(zhǔn)值基準(zhǔn)值安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.4 變壓器參數(shù)的試驗(yàn)測(cè)定變壓

45、器參數(shù)的試驗(yàn)測(cè)定3 3 標(biāo)么值標(biāo)么值三三) ) 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)01*mZI020*mPRI*sSNZU*sSNRP*NPcosN*NQsinN四四) ) 缺點(diǎn)缺點(diǎn)標(biāo)么值沒(méi)有單位，物理意義不明確。標(biāo)么值沒(méi)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)么值相等安徽工業(yè)大

46、學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.5 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性1 1 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)行性能的重要指標(biāo)之一電壓變化率是表征變壓器運(yùn)行性能的重要指標(biāo)之一, ,它大小它大小反映了供電電壓的穩(wěn)定性。反映了供電電壓的穩(wěn)定性。2022222NNNUUUUUUU22

47、*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)。變壓器的本身參數(shù)有關(guān)。安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.5 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性1 1 電壓變化率電壓變化率.,UcosRsinX.,U,)(;,U,)()(*s*s次次電電壓壓比比空空載載時(shí)時(shí)高高說(shuō)說(shuō)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

48、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 . 0cos28 . 0)cos(2安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.5 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性2 2 電壓調(diào)整電壓調(diào)整 為了保證二次端電壓在允許范圍之內(nèi)為了保證二次端電壓在允許范圍之內(nèi), ,通常在變壓器的高通常在變壓器的高壓側(cè)設(shè)置抽頭壓側(cè)設(shè)置抽頭, ,并裝設(shè)分接開(kāi)關(guān)并裝設(shè)分接

49、開(kāi)關(guān), ,調(diào)節(jié)變壓器高壓繞組的工作調(diào)節(jié)變壓器高壓繞組的工作匝數(shù)匝數(shù), ,來(lái)調(diào)節(jié)變壓器的二次電壓。來(lái)調(diào)節(jié)變壓器的二次電壓。 分接開(kāi)關(guān)有兩種形式：一種只能在斷電情況下進(jìn)行調(diào)節(jié)，稱分接開(kāi)關(guān)有兩種形式：一種只能在斷電情況下進(jìn)行調(diào)節(jié)，稱為無(wú)載分接開(kāi)關(guān)為無(wú)載分接開(kāi)關(guān)-這種調(diào)壓方式稱為無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓；另一種可這種調(diào)壓方式稱為無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓；另一種可以在帶負(fù)荷的情況下進(jìn)行調(diào)節(jié)，稱為有載分接開(kāi)關(guān)以在帶負(fù)荷的情況下進(jìn)行調(diào)節(jié)，稱為有載分接開(kāi)關(guān)-這種調(diào)這種調(diào)壓方式稱為有載調(diào)壓。壓方式稱為有載調(diào)壓。 中、小型電力變壓器一般有三個(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%

50、。安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.5 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性3 3 損耗、效率及效率特性損耗、效率及效率特性 鐵損耗與外加電壓大小有關(guān)，而與負(fù)載大小基本無(wú)關(guān)，故鐵損耗與外加電壓大小有關(guān)，而與負(fù)載大小基本無(wú)關(guān)，故也稱為不變損耗。也稱為不變損耗。一一) ) 變壓器的損耗變壓器的損耗 銅損耗銅損耗分基本銅損耗和附加銅損耗?；俱~損耗是在電流分基本銅損耗和附加銅損耗?；俱~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)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(chǎng)在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗等。引起的損耗以及漏磁場(chǎng)在結(jié)構(gòu)部件

51、中引起的渦流損耗等。變壓器的損耗主要是變壓器的損耗主要是鐵損耗鐵損耗和和銅損耗銅損耗兩種。兩種。 鐵損耗鐵損耗包括基本鐵損耗和附加鐵損耗?；捐F損耗為磁滯包括基本鐵損耗和附加鐵損耗?；捐F損耗為磁滯損耗和渦流損耗。附加損耗包括由鐵心疊片間絕緣損傷引起的局損耗和渦流損耗。附加損耗包括由鐵心疊片間絕緣損傷引起的局部渦流損耗、主磁通在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗等。部渦流損耗、主磁通在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗等。 銅損耗大小與負(fù)載電流平方成正比，故也稱為可變損耗。銅損耗大小與負(fù)載電流平方成正比，故也稱為可變損耗。安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.5 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性3

52、 3 損耗、效率及效率特性損耗、效率及效率特性二二) ) 效率及效率特性效率及效率特性 效率大小反映變壓器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性能的好壞，是表征變壓器效率大小反映變壓器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性能的好壞，是表征變壓器運(yùn)行性能的重要指標(biāo)之一。運(yùn)行性能的重要指標(biāo)之一。效率是指變壓器的輸出功率與輸入功率的比值。效率是指變壓器的輸出功率與輸入功率的比值。21100P=%P1121FeCuFeCupP + P-= -PP + P + P0222222FeCuSNSNNN2p= PIp=() P=PIP =S cos其中安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.5 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性3 3 損耗、效率及

53、效率特性損耗、效率及效率特性二二) ) 效率及效率特性效率及效率特性效率表達(dá)式效率表達(dá)式202201100SNNSNPP()%S c osPP 變壓器效率的大小與負(fù)載的變壓器效率的大小與負(fù)載的大小、功率因數(shù)及變壓器本身參大小、功率因數(shù)及變壓器本身參數(shù)有關(guān)。數(shù)有關(guān)。效率特性：效率特性：在功率因數(shù)一定時(shí)，變?cè)诠β室驍?shù)一定時(shí)，變壓器的效率與負(fù)載電流之間的關(guān)系壓器的效率與負(fù)載電流之間的關(guān)系=f(),=f(),稱為變壓器的效率特性。稱為變壓器的效率特性。0max安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.5 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性3 3 損耗、效率及效率特性損耗、效率及效率特性二二)

54、 ) 效率及效率特性效率及效率特性 即當(dāng)即當(dāng)銅損耗等于鐵損耗銅損耗等于鐵損耗( (可變損耗等于不變損耗可變損耗等于不變損耗) )時(shí)時(shí), ,變壓變壓器效率最大：器效率最大：2mSN0P= P或或0SNP=Pm1002120maxmN20P= (-)%S cos+P 為了提高變壓器的運(yùn)行效益，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使變壓器的鐵為了提高變壓器的運(yùn)行效益，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使變壓器的鐵損耗小些。損耗小些。0dd令令 , ,則則 安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.6 三相變壓器三相變壓器1 1 磁路系統(tǒng)磁路系統(tǒng)一一) ) 組式磁路變壓器組式磁路變壓器二二) ) 心式磁路變壓器心式磁路變壓器特點(diǎn)是：三相磁特點(diǎn)

55、是：三相磁路彼此無(wú)關(guān)聯(lián)。路彼此無(wú)關(guān)聯(lián)。特點(diǎn)是：三相磁路特點(diǎn)是：三相磁路彼此有關(guān)聯(lián)。彼此有關(guān)聯(lián)。1W2Ww1V2Vv1U2Uu1U2U1u2u1V2V1v2v1W2W1w2wuvw安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院4.6 三相變壓器三相變壓器2 2 電路系統(tǒng)電路系統(tǒng)一一) ) 變壓器的端頭標(biāo)號(hào)變壓器的端頭標(biāo)號(hào)繞組名繞組名稱稱單相變壓器三相變壓器中性點(diǎn)首端首端末端末端首端首端末端末端高壓繞高壓繞組組U1U2U1、V2、W1U2、V2、W2N低壓繞低壓繞組組u1u2u1、v1、w1u2、v2、w2n中壓繞中壓繞組組U1mU2mU1m、V1m、W1mU2m、V2m、W2mNm安徽工業(yè)大

56、學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院二二) )單相變壓器的極性單相變壓器的極性*1U2U1u2u*1U2U1u2u1U2U1u2u一、二次繞組的同極性端一、二次繞組的同極性端同標(biāo)志時(shí)，一、二次繞組同標(biāo)志時(shí)，一、二次繞組的電動(dòng)勢(shì)同相位。的電動(dòng)勢(shì)同相位。*1u2u1U2U1u2u*1U2U*1U2U1u2u一、二次繞組的同極性端一、二次繞組的同極性端異標(biāo)志時(shí)，一、二次繞組異標(biāo)志時(shí)，一、二次繞組的電動(dòng)勢(shì)反相位。的電動(dòng)勢(shì)反相位。2 2 電路系統(tǒng)電路系統(tǒng))I , I(I/I012連接組別為)I,I(I/I66 連連接接組組別別為為安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院三三) ) 三相變壓

57、器的連接組別三相變壓器的連接組別2 2 電路系統(tǒng)電路系統(tǒng)連接組別連接組別：反映三相變壓器連接方式及一、二次線電動(dòng)勢(shì)（或：反映三相變壓器連接方式及一、二次線電動(dòng)勢(shì)（或線電壓）的相位關(guān)系。線電壓）的相位關(guān)系。 三相變壓器的三相變壓器的連接組別連接組別不僅與繞組的繞向和首末端標(biāo)志有不僅與繞組的繞向和首末端標(biāo)志有關(guān)，而且還與三相繞組的連接方式有關(guān)。關(guān)，而且還與三相繞組的連接方式有關(guān)。理論和實(shí)踐證明，無(wú)論采用怎樣的連接方式，一、二次側(cè)線電理論和實(shí)踐證明，無(wú)論采用怎樣的連接方式，一、二次側(cè)線電動(dòng)勢(shì)（可電壓）的相位差總是動(dòng)勢(shì)（可電壓）的相位差總是30300 0的整數(shù)倍。因此可以采用時(shí)鐘的整數(shù)倍。因此可以采用

58、時(shí)鐘表示法表示法 作為時(shí)鐘的分針，指向作為時(shí)鐘的分針，指向1212點(diǎn)，點(diǎn)， 作為時(shí)鐘的時(shí)作為時(shí)鐘的時(shí)針，其指向的數(shù)字就是三相變壓器的組別號(hào)。組別號(hào)的數(shù)字乘針，其指向的數(shù)字就是三相變壓器的組別號(hào)。組別號(hào)的數(shù)字乘以以30300 0，就是二次繞組的線電動(dòng)勢(shì)滯后于一次側(cè)電動(dòng)勢(shì)的相位角。，就是二次繞組的線電動(dòng)勢(shì)滯后于一次側(cè)電動(dòng)勢(shì)的相位角。UVEuvE安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院三三) ) 三相變壓器的連接組別三相變壓器的連接組別2 2 電路系統(tǒng)電路系統(tǒng)連接組別可以用相量圖來(lái)判斷：連接組別可以用相量圖來(lái)判斷：若高壓繞組三相標(biāo)志不變，低若高壓繞組三相標(biāo)志不變，低壓繞組三相標(biāo)志依次后移，

59、可壓繞組三相標(biāo)志依次后移，可以得到以得到Y(jié),y4Y,y4、Y,y8Y,y8連接組別。連接組別。1 1、Y Y，y y連接連接UVEuvE 同名端在對(duì)應(yīng)端，對(duì)應(yīng)的同名端在對(duì)應(yīng)端，對(duì)應(yīng)的相電動(dòng)勢(shì)同相位，線電動(dòng)勢(shì)相電動(dòng)勢(shì)同相位，線電動(dòng)勢(shì) 和和 也同相位，連接組別為也同相位，連接組別為Y Y，y0y0。同理，若異名端在對(duì)應(yīng)端，可同理，若異名端在對(duì)應(yīng)端，可得到得到Y(jié) Y，y6y6、Y,y10Y,y10和和Y,y2Y,y2連接連接組別。組別。安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院三三) ) 三相變壓器的連接組別三相變壓器的連接組別2 2 電路系統(tǒng)電路系統(tǒng)若高壓繞組三相標(biāo)志不變，低若高壓繞組三相

60、標(biāo)志不變，低壓繞組三相標(biāo)志依次后移，可壓繞組三相標(biāo)志依次后移，可以得到以得到Y(jié),d3Y,d3、Y,d7Y,d7連接組別。連接組別。2 2、Y Y，d d連接連接-11-11UVEuvE 同名端在對(duì)應(yīng)端，對(duì)應(yīng)的相同名端在對(duì)應(yīng)端，對(duì)應(yīng)的相電動(dòng)勢(shì)同相位，線電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)同相位，線電動(dòng)勢(shì) 和和 相差相差3303300 0，連接組別，連接組別為為Y Y，d11d11。同理，若異名端在對(duì)應(yīng)端，可同理，若異名端在對(duì)應(yīng)端，可得到得到Y(jié) Y，d5d5、Y,d9Y,d9和和Y,d1Y,d1連接連接組別。組別。安徽工業(yè)大學(xué)安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院三三) ) 三相變壓器的連接組別三相變壓器的連接組別2 2