信息與通信第5章變壓器課件

1、 第5章 變壓器工作原理，基本關(guān)系式等值電路等值電路的參數(shù)測定運(yùn)行特性變壓器的并聯(lián)運(yùn)行(電氣自動(dòng)化)變壓器的聯(lián)結(jié)組別特種變壓器簡介第1頁，共94頁。2022/8/41變壓器5.1 概述一、變壓器的用途是生產(chǎn)、輸送、分配和使用電能的整個(gè)電力系統(tǒng)中的一個(gè)重要的元件。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，作為能量傳遞、信號(hào)傳遞的元件。 （提供特種電源）測量用儀器：儀用互感器。變壓器：是一種靜止的電機(jī)，它利用電磁感應(yīng)原理將一種電壓、電流的交流電能轉(zhuǎn)換成同頻率的另一種電壓、電流的電能。換句話說，變壓器就是實(shí)現(xiàn)電能在不同等級(jí)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。第2頁，共94頁。2022/8/42變壓器電力變壓器的基本構(gòu)成部分有：鐵心、繞組、絕緣套

2、管、油箱及其他附件等，其中鐵心和繞組是變壓器的主要部件，稱為器身。下圖是油浸式電力變壓器的結(jié)構(gòu)圖。P111雙繞組變壓器三繞組變壓器二、變壓器的基本結(jié)構(gòu)：第3頁，共94頁。2022/8/43變壓器第4頁，共94頁。2022/8/44變壓器1、按用途分類:電力變壓器 儀用互感器 特種變壓器2、按繞組數(shù)目分類:雙繞組變壓器 三繞組變壓器 多繞組變壓器 自耦變壓器三、變壓器的分類：3、按鐵心結(jié)構(gòu)分類:心式變壓器和殼式變壓器第5頁，共94頁。2022/8/45變壓器4、按相數(shù)分類:單相變壓器、三相變壓器和多相變壓器6、電力變壓器按容量大小分類:小型變壓器、中型變壓器、大型變壓器和特大型變壓器5、按冷卻介

3、質(zhì)和冷卻方式分類:油浸式變壓器（包括油浸自冷式、油浸風(fēng)冷式、油浸強(qiáng)迫油循環(huán)式）、干式變壓器、充氣式變壓器第6頁，共94頁。2022/8/46變壓器1、額定容量SN 額定容量是指額定運(yùn)行時(shí)的視在功率。以 VA、kVA或MVA表示。由于變壓器的效率很高，通常一、二次側(cè)的額定容量設(shè)計(jì)成相等。四、變壓器的額定值：對(duì)三相變壓器，額定電壓是指線電壓2、額定電壓U1N/U2N 正常運(yùn)行時(shí)規(guī)定加在一次側(cè)的端電壓稱為變壓器一次 側(cè)的額定電壓U1N。 二次側(cè)的額定電壓U2N 是指變壓器一次側(cè)加額定電壓 時(shí)二次側(cè)的空載電壓。額定電壓以V或kV表示。第7頁，共94頁。2022/8/47變壓器 根據(jù)額定容量和額定電壓計(jì)

4、算出的線電流，以A表示。3、額定電流I1N/I2N 除額定值外，變壓器的相數(shù)、繞組連接方式及聯(lián)結(jié)組別、短路電壓、運(yùn)行方式和冷卻方式等均標(biāo)注在銘牌上。額定狀態(tài)是電機(jī)的理想工作狀態(tài)，具有優(yōu)良的性能，可長期工作。4、額定頻率 fN(50Hz)對(duì)三相變壓器對(duì)單相變壓器第8頁，共94頁。2022/8/48變壓器三相對(duì)稱運(yùn)行，各相各量差120。分析出一相，即知其它兩相。三相變壓器只需分析一相。單相變壓器的結(jié)論可用到三相變壓器.五、關(guān)于變壓器運(yùn)行分析的說明（注意：三相時(shí)要用到相值）第9頁，共94頁。2022/8/49變壓器5 .2 變壓器的空載運(yùn)行一、空載運(yùn)行的物理現(xiàn)象： 主磁通： 漏磁通：相量 空載運(yùn)行：

5、是指變壓器原繞組接到額定電壓、額定頻率的電 源上，副繞組開路時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)。正方向的規(guī)定第10頁，共94頁。2022/8/410變壓器二、空載時(shí)的電磁關(guān)系： 1）電動(dòng)勢與磁通的關(guān)系： 假定主磁通按正弦規(guī)律變化，即=msint 根據(jù)正方向規(guī)定，則：電動(dòng)勢總是滯后于產(chǎn)生它的磁通90度。第11頁，共94頁。2022/8/411變壓器式中：上式的物理意義:第12頁，共94頁。2022/8/412變壓器2）電動(dòng)勢平衡方程式： 根據(jù)對(duì)正方向的規(guī)定，可以得到空載時(shí)電動(dòng)勢平衡方程式：一次繞組漏電抗將漏感電動(dòng)勢寫成壓降的形式 ：第13頁，共94頁。2022/8/413變壓器 對(duì)于電力變壓器，空載時(shí)原繞組的漏阻抗壓

6、降I0Z1很小，其數(shù)值不超過U1的0.2%，將I0Z1忽略，則上式變成：式中 一次繞組的漏阻抗。 在副方，由于電流為零，則副方的感應(yīng)電動(dòng)勢等于副方的空載電壓，即：第14頁，共94頁。2022/8/414變壓器 3）變壓器的變比： 在變壓器中，原、副繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢E1和E2 之比稱為變壓器的變比，用 表示，即 變壓器的變比等于原、副繞組的匝數(shù)比。當(dāng)變壓器空載運(yùn)行時(shí)，由于U1E1 ，U20E2，故可近似地用空載運(yùn)行時(shí)原、副方的電壓比來作為變壓器的變比，對(duì)于三相變壓器，變比是指原、副方相電動(dòng)勢之比，也就是額定相電壓之比。(作業(yè)p164)第15頁，共94頁。2022/8/415變壓器三、空載電流：

7、變壓器空載運(yùn)行時(shí)原繞組中的電流 主要用來產(chǎn)生磁場，又稱為勵(lì)磁電流。 1）當(dāng)不考慮鐵心損耗時(shí)，勵(lì)磁電流是純磁化電流，用 來表示。由于磁路有飽和現(xiàn)象，磁化電流 與產(chǎn)生它的磁通之間的關(guān)系是非線性的。當(dāng)磁通按正弦規(guī)律變化時(shí)，勵(lì)磁電流為尖頂波。與磁通 同相位 三相變壓器（組式，芯式p109）第16頁，共94頁。2022/8/416變壓器abcABCABCXYZ第17頁，共94頁。2022/8/417變壓器2）當(dāng)考慮鐵心損耗時(shí)，空載電流 中還必須包含鐵耗分量 ，即勵(lì)磁電流 將超前磁通一相位角 超前磁通 90第18頁，共94頁。2022/8/418變壓器四、空載時(shí)的向量圖和等效電路:1) 空載時(shí)的向量圖:2

8、）空載時(shí)的等效電路：第19頁，共94頁。2022/8/419變壓器第20頁，共94頁。2022/8/420變壓器 變壓器空載時(shí)從原方看進(jìn)去的等效阻抗Z0為 式中 ： 為變壓器的勵(lì)磁阻抗 這樣,變壓器原方的電動(dòng)勢方程可寫成 第21頁，共94頁。2022/8/421變壓器空載等效電路0s第22頁，共94頁。2022/8/422變壓器 R1、 是對(duì)應(yīng)原繞組的電阻、漏磁路磁導(dǎo)的電抗，它們數(shù)值很小且為常數(shù)。 但Rm、Xm是引入的參數(shù),受鐵心飽和度的影響，不是常數(shù)。 但通常外加電壓是一定的,在正常運(yùn)行范圍內(nèi)(從空載到滿載)主磁通基本不變，磁路的飽和程度也基本不變，因而Rm、 可近似看為常數(shù)。第23頁，共9

9、4頁。2022/8/423變壓器：實(shí)際存在，可測，是常數(shù)；：不存在，是可變的 但是在一定條件下是常數(shù)；Rm是表征鐵心損耗的一個(gè)參數(shù)，而Xm是表征主磁通磁化性能的一個(gè)參數(shù)。 eg5.1第24頁，共94頁。2022/8/424變壓器磁心損耗是指磁心在工作磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)的單位體積損耗,其主要包括:磁滯損耗、渦流損耗、殘留損耗。磁滯損耗是磁化所消耗的能量,表示為：作為工程計(jì)算用式：渦流損耗是交變磁場在磁心中產(chǎn)生環(huán)流起歐姆損耗,表示為：殘留損耗是由磁化延遲及磁矩共振等造成的,前兩項(xiàng)損耗是磁心的主要損耗,一般磁心的損耗說成鐵耗。第25頁，共94頁。2022/8/425變壓器5.3 變壓器的負(fù)載運(yùn)行一、負(fù)載運(yùn)

10、行時(shí)的物理情況：磁勢平衡的概念第26頁，共94頁。2022/8/426變壓器二、電動(dòng)勢平衡方程式：付方:副繞組的漏阻抗：原方:第27頁，共94頁。2022/8/427變壓器三、負(fù)載運(yùn)行時(shí)的磁動(dòng)勢平衡方程式：變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)通過磁動(dòng)勢平衡，使原、副方的電流緊密地聯(lián)系在一起，副方電流的改變必將引起原方電流的改變，電能就這樣從原方傳到了副方。第28頁，共94頁。2022/8/428變壓器K大時(shí)，原、付邊參數(shù)相差大，計(jì)算不方便也不精確。四、變壓器的基本方程式1理論上可分析變壓器；2適用空載，負(fù)載。第29頁，共94頁。2022/8/429變壓器 由于原、副繞組的匝數(shù)N、N不相等(通常相差較大)，給分析變

11、壓器的工作特性增加了困難。 為了克服這個(gè)困難，常用一假想的繞組來代替其中一個(gè)繞組，使之成為變比k=的變壓器，這樣就可以把原、副繞組聯(lián)成一個(gè)等效電路，從而大大簡化變壓器的分析計(jì)算。這種方法稱為繞組折算。折算后的量在原來的符號(hào)上加一個(gè)上標(biāo)號(hào)“”以示區(qū)別。折算的本質(zhì)：在由副方向原方折算時(shí)，由于副方通過磁動(dòng)勢平衡對(duì)原方產(chǎn)生影響，因此，只要保持副方的磁動(dòng)勢不變，則變壓器內(nèi)部電磁關(guān)系的本質(zhì)就不會(huì)改變，因此，可改變繞組的匝數(shù)（同時(shí)電流也要變）。五、變壓器參數(shù)的折算（假想k=的變壓器）：第30頁，共94頁。2022/8/430變壓器第31頁，共94頁。2022/8/431變壓器1）副方電流的折算值 : 2）副

12、方電動(dòng)勢的折算值： 由于折算前后主磁通和漏磁通均未改變，根據(jù)電動(dòng)勢與匝數(shù)成正比的關(guān)系可得第32頁，共94頁。2022/8/432變壓器3）副方阻抗的折算值：阻抗的折算值為：4）端電壓的折算值：阻抗角不會(huì)變化第33頁，共94頁。2022/8/433變壓器第34頁，共94頁。2022/8/434變壓器1、基本方程式：六、折算后（k=1）的基本方程式、等值電路和相量圖：第35頁，共94頁。2022/8/435變壓器2、T型等效電路：ss折算法分析變壓器：1、二次側(cè)匝數(shù)折合到一次側(cè)匝數(shù)；2、二次側(cè)阻抗乘K2得折合值；3、結(jié)果：一次側(cè)得實(shí)際值， 二次側(cè)得折算值。第36頁，共94頁。2022/8/436變

13、壓器3、相量圖： 根據(jù)基本方程畫相量圖： 根據(jù)不同的情況選不同的參考相量：第37頁，共94頁。2022/8/437變壓器1 簡化等值電路僅適用負(fù)載運(yùn)行；2 適用單相、三相，三相時(shí)用相值；3 一般負(fù)載邊折算，計(jì)算后再折算回去。七、等效電路圖的簡化第38頁，共94頁。2022/8/438變壓器5.4 標(biāo) 幺 值標(biāo)幺值=實(shí)際值/基值短路阻抗Zk*=0.040.175，(短路阻抗的基值RN)采用標(biāo)幺值的優(yōu)點(diǎn)： 1.采用標(biāo)幺值可以簡化各量的數(shù)值，并能直觀地看出變壓器的運(yùn)行情況（相對(duì)值）。 2.采用標(biāo)幺值計(jì)算，原、副方各量均不需要折算 。第39頁，共94頁。2022/8/439變壓器5.5 變壓器參數(shù)的測

14、定 變壓器等效電路中的各種電阻、電抗或阻抗如Rk、xk、Rm、xm等稱為變壓器的參數(shù)，它們對(duì)變壓器運(yùn)行性能有直接的影響。通過實(shí)驗(yàn)的方法可測得各參數(shù)。一、空載實(shí)驗(yàn)：試驗(yàn)?zāi)康?空載電流I0、變比k、 空載損耗p0 勵(lì)磁阻抗Zm=Rm+jxm。空載試驗(yàn)接線：第40頁，共94頁。2022/8/440變壓器實(shí)驗(yàn)條件：加額定電壓，另一邊開路注意：為了便于測量和安全起見，通常在低壓側(cè)加電壓，將高壓側(cè)開路。第41頁，共94頁。2022/8/441變壓器第42頁，共94頁。2022/8/442變壓器1.由于勵(lì)磁參數(shù)與磁路的飽和程度有關(guān)，故應(yīng)取額定電壓下的數(shù)據(jù)來計(jì)算勵(lì)磁參數(shù)。2.三相變壓器，按上式計(jì)算時(shí)U1、I0

15、、p0均為每相值。但測量給出的數(shù)據(jù)卻是線電壓、線電流和三相總功率。3.此時(shí)的空載損耗P0為鐵耗PFe（不變損耗）。4.由于空載試驗(yàn)是在低壓側(cè)進(jìn)行的，故測得的勵(lì)磁參數(shù)是折算至低壓側(cè)的數(shù)值。需要折算到高壓側(cè)(原邊)，應(yīng)將上述參數(shù)乘 。第43頁，共94頁。2022/8/443變壓器 二、短路實(shí)驗(yàn)： 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模篜cuN ZK實(shí)驗(yàn)方法及測取數(shù)據(jù)：通常在高壓側(cè)加電壓，將低壓側(cè)短路。短路試驗(yàn)將在較低電壓下進(jìn)行，使Ik=I1N，Uk,Pk.實(shí)驗(yàn)線路：電壓從零開始慢升，到電流指示為額定值第44頁，共94頁。2022/8/444變壓器第45頁，共94頁。2022/8/445變壓器1.短路時(shí)，從短路的等效電路圖可以

16、看出，此時(shí)的短路損耗以銅耗（ 可變損耗）為主。為什么?2.因電阻會(huì)隨著溫度發(fā)生變化，所以，所得值要換算到標(biāo)準(zhǔn)工作溫度75度（P138）3.對(duì)于三相變壓器，按上式計(jì)算時(shí)pk、Ik、Uk均為一相的數(shù)值。注意：實(shí)驗(yàn)中儀表的接法（高阻、低阻）；相關(guān)的計(jì)算（三相）；折算(高壓、低壓側(cè)測取的參數(shù)的折算)第46頁，共94頁。2022/8/446變壓器5.6 變壓器的運(yùn)行特性一、電壓變化率：1、第47頁，共94頁。2022/8/447變壓器2、簡化公式：通過向量圖可以將電壓變化 率的求解公式進(jìn)行簡化（P141）第48頁，共94頁。2022/8/448變壓器 ：變壓器的負(fù)載系數(shù) ，第49頁，共94頁。2022/

17、8/449變壓器 變壓器的外特性電壓變化的內(nèi)因、外因第50頁，共94頁。2022/8/450變壓器 1、變壓器的功率關(guān)系：二、變壓器的損耗和效率： 第51頁，共94頁。2022/8/451變壓器 2、效率的求解：1）直接負(fù)載法。 2）間接法又稱損耗分析法。在應(yīng)用間接法求變壓器的效率時(shí)通常作如下假定：a.忽略變壓器空載運(yùn)行時(shí)的銅耗，用額定電壓下的空載損耗p0來代替鐵耗pFe，即pFe=p0，它不隨負(fù)載大小而變化，稱為不變損耗；b.忽略短路試驗(yàn)時(shí)的鐵耗，用額定電流時(shí)的短路損耗pkN來代替額定電流時(shí)的銅耗。但需要注意的是：不同負(fù)載時(shí)的銅耗與負(fù)載系數(shù)的平方成正比，可變損耗；第52頁，共94頁。2022

18、/8/452變壓器c.不考慮變壓器副邊電壓的變化，即認(rèn)為U2=U2N不變，3）效率特性：第53頁，共94頁。2022/8/453變壓器特性分析： 1.空載時(shí)輸出功率為零，所以=0。 2.負(fù)載系數(shù)較小時(shí)，損耗相對(duì)較大，功率較低。 3.負(fù)載系數(shù)增加，效率亦隨之增加。超過某一負(fù)載系數(shù)時(shí)，因銅耗與負(fù)載系數(shù)的平方成正比增大，效率反而降低，最大效率出現(xiàn)在 =0的地方。因此，取對(duì)的導(dǎo)數(shù)，并令其等于零，即可求出最高效率max時(shí)的負(fù)載系數(shù)m 即當(dāng)不變損耗（鐵耗）等于可變損耗（銅耗）時(shí)效率最大. eg5.6 5.7 h5.16第54頁，共94頁。2022/8/454變壓器5.7 變壓器的聯(lián)結(jié)組別現(xiàn)代電力系統(tǒng)都采用

19、三相制，故三相變壓器使用最廣泛。三相變壓器也有其特殊的問題需要研究，三相變壓器的磁路系統(tǒng)三相變壓器繞組的連接方法和聯(lián)結(jié)組別三相變壓器空載電動(dòng)勢的波形三相變壓器的不對(duì)稱運(yùn)行變壓器的并聯(lián)運(yùn)行(電氣自動(dòng)化)第55頁，共94頁。2022/8/455變壓器一、繞組的端點(diǎn)標(biāo)志與極性：繞組名單相變壓器三相變壓器首 端末 端首 端末 端中 點(diǎn)高壓繞組AXA B CX Y ZN低壓繞組ax a b c x y zn中壓繞組Nm如何判斷同名端？加極性、減極性第56頁，共94頁。2022/8/456變壓器3、單相變壓器的聯(lián)結(jié)組號(hào)： 對(duì)于單相變壓器，當(dāng)高、低壓繞組電動(dòng)勢相位相同時(shí)，聯(lián)結(jié)組為I，I0，其中I，I表示高、

20、低壓繞組都是單相繞組。當(dāng)高、低壓繞組電動(dòng)勢相位相反時(shí)，其聯(lián)結(jié)組為I，I6。二、單相變壓器的聯(lián)結(jié)組別：1、變壓器的聯(lián)結(jié)組別：三相變壓器高、低壓繞組對(duì)應(yīng)的線電動(dòng)勢之間的相位差，通常用時(shí)鐘法來表示，稱為變壓器的聯(lián)結(jié)組別。2、時(shí)鐘法：即把高壓繞組的線電動(dòng)勢相量作為時(shí)鐘的長針，且固定指向12的位置，對(duì)應(yīng)的低壓繞組的線電動(dòng)勢相量作為時(shí)鐘的短針，其所指的鐘點(diǎn)數(shù)就是變壓器聯(lián)結(jié)組別的標(biāo)號(hào)。第57頁，共94頁。2022/8/457變壓器三、三相繞組的聯(lián)結(jié)方式： 星形連接（Y,y連接）三角形連接（D,d連接）第58頁，共94頁。2022/8/458變壓器第59頁，共94頁。2022/8/459變壓器 三相變壓器的聯(lián)

21、結(jié)組別高、低繞組對(duì)應(yīng)線電動(dòng)勢之間的相位差，不僅與繞組的極性（繞法）和首末端的標(biāo)志有關(guān)，而且與繞組的連接方式有關(guān)。 1、Y，y接法四、三相變壓器的聯(lián)結(jié)組別：第60頁，共94頁。2022/8/460變壓器 當(dāng)各相繞組同鐵心柱時(shí)，Y，y接法有兩種情況。 1）高、低壓繞組同極性端有相同的首端標(biāo)志，高、低壓繞組相電動(dòng)勢相位相同，則高、低壓繞組對(duì)應(yīng)線電動(dòng)勢也同相位，其聯(lián)結(jié)組為Y，y0。 2）同極性端有相異的端點(diǎn)標(biāo)志，高、低壓繞組相電動(dòng)勢相位相反，則對(duì)應(yīng)的線電動(dòng)勢相位也相反，因此其聯(lián)結(jié)組為Y，y6。如果高低繞組的三相標(biāo)記不變，將低壓繞組的三相標(biāo)記依次輪換，如ba，cb，ac；yx，zy，xz，則可得到其他聯(lián)

22、結(jié)組別，例如Y，y4；Y，y8；Y，y10；Y，y2等偶數(shù)聯(lián)結(jié)組。 第61頁，共94頁。2022/8/461變壓器2、Y，d接法第62頁，共94頁。2022/8/462變壓器在用相量圖判斷變壓器的聯(lián)結(jié)組時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1）繞組的極性只表示繞組的繞法，與繞組首末端的標(biāo)志無 關(guān)；2）高、低壓繞組的相電動(dòng)勢均從首端指向末端，線電動(dòng)勢 從A指向B； 3）同一鐵心柱上的繞組（在連接圖中為上下對(duì)應(yīng)的繞 組），首端為同極性時(shí)相電動(dòng)勢相位相同，首端為異極 性時(shí)相電動(dòng)勢相位相反；4）相量圖中A、B、C與a、b、c的排列順序必須同為順時(shí) 針排列，即原、副方同為正相序。5)對(duì)于Y,y而言,可得0,2,4,6,8,

23、10六個(gè)偶數(shù)的聯(lián)結(jié)組號(hào). 相對(duì)于Y,d而言,可得1,3,5,7,9,11六個(gè)奇數(shù)的聯(lián)結(jié)組號(hào).第63頁，共94頁。2022/8/463變壓器五、標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組： Y，y接法和D，d接法可以有0、2、4、6、8、10等6個(gè)偶數(shù)聯(lián)結(jié)組別，Y，d接法和D，d接法可以有1、3、5、7、9、11等6個(gè)奇數(shù)組別，因此三相變壓器共有12個(gè)不同的聯(lián)結(jié)組別。為了使用和制造上的方便，我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定只生產(chǎn)下列5種標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組別的電力變壓器，即Y，yn0；Y，d11；YN，d11；YN，y0；Y，y0。其中以前3種最為常用。對(duì)于單相變壓器，標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組為I，I0。如何判斷聯(lián)結(jié)組別？畫出原邊的相量圖;A,a畫在同一點(diǎn);UABU

24、ab的相位關(guān)系.第64頁，共94頁。2022/8/464變壓器5.8 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行一、并聯(lián)運(yùn)行的定義：電源負(fù)載第65頁，共94頁。2022/8/465變壓器二、并聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)： 1）可以提高供電的可靠性。 2）可以根據(jù)負(fù)荷的大小調(diào)整投入并聯(lián)運(yùn)行變壓器的臺(tái) 數(shù)，以提高運(yùn)行效率； 3）可以減少備用容量，并可隨著用電量的增加，分期分 批地安裝新的變壓器，以減少初投資。 當(dāng)然，并聯(lián)變壓器的臺(tái)數(shù)也不宜 太多，因?yàn)樵诳側(cè)萘肯嗤那闆r下，一臺(tái)大容量變壓器要比幾臺(tái)小容量變壓器造價(jià)低、基建設(shè)投資少、占地面積小。第66頁，共94頁。2022/8/466變壓器四、并聯(lián)運(yùn)行的變壓器必須滿足以下三個(gè)條件： 1）各變

25、壓器高、低壓方的額定電壓分別相等， 即各變 壓器的變比相等； 2 ）各變壓器的聯(lián)結(jié)組別相同； 3 ）各變壓器短路阻抗的標(biāo)么值相等，且短路電抗與短路 電阻之比相等。上述三個(gè)條件中，條件2必須嚴(yán)格保證。 三、變壓器的理想并聯(lián)運(yùn)行： 1）空載時(shí)并聯(lián)的各變壓器副繞組之間沒有環(huán)流。 2）帶負(fù)載后各變壓器的負(fù)載系數(shù)相等。 3）負(fù)載時(shí)各變壓器對(duì)應(yīng)相的電流相位相同。第67頁，共94頁。2022/8/467變壓器五、條件不滿足時(shí)的情況： 1）如果各變壓器的聯(lián)結(jié)組不同：將會(huì)在變壓器的副繞 組所構(gòu)成的回路上產(chǎn)生一個(gè)很大的電壓差，這樣的電 壓差作用在變壓器必然產(chǎn)生很大的環(huán)流（幾倍于額定 電 流)它將燒壞變壓器的繞組，

26、因此聯(lián)結(jié)組不同的變 壓器絕對(duì)不能并聯(lián)運(yùn)行。 2）變比不相等時(shí)：在并聯(lián)運(yùn)行的變壓器之間也會(huì)產(chǎn)生環(huán) 流。 3）當(dāng)并聯(lián)運(yùn)行的變壓器阻抗標(biāo)么值不相等時(shí)：各并聯(lián)變 壓器承擔(dān)的負(fù)載系數(shù)將不會(huì)相等，第68頁，共94頁。2022/8/468變壓器在實(shí)際運(yùn)行中，條件1）和3）可以稍有差異，但要求各并聯(lián)運(yùn)行的變壓器其變比的差值 （ 100%， ， 為并聯(lián)變壓器的變比）不超過 1%，短路阻抗的差值不超過10%。第69頁，共94頁。2022/8/469變壓器六、變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的負(fù)載分配：ab設(shè)這兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行的變壓器聯(lián)結(jié)組相同,變比相等,但是阻抗的標(biāo)幺值不等,可得 :第70頁，共94頁。2022/8/470變壓器用標(biāo)

27、幺值表示:負(fù)載電流的標(biāo)幺值與其短路阻抗的標(biāo)幺值成反比.由于短路阻抗角相差不大, 各負(fù)載電流相位相同，相量和等于算術(shù)和上式不難推廣到多臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行的情況.P154,eg5.8負(fù)載系數(shù)與其短路阻抗的標(biāo)幺值成反比.短路阻抗標(biāo)幺值小的先滿載第71頁，共94頁。2022/8/471變壓器變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的負(fù)載分配規(guī)律另：第72頁，共94頁。2022/8/472變壓器5.9 自耦變壓器一、定義： 自耦變壓器：把普通雙繞組變壓器的高壓繞組和 低壓繞組連接，便構(gòu)成一臺(tái)自耦變壓器。第73頁，共94頁。2022/8/473變壓器二、電流關(guān)系和電壓關(guān)系：在分析時(shí)可忽略自耦變壓器的漏磁通和繞組電阻，這樣可以得到以

28、下等式：kA： 自耦變壓器的變比。負(fù)載時(shí)磁動(dòng)勢平衡關(guān)系為：第74頁，共94頁。2022/8/474變壓器若忽略勵(lì)磁電流，則有：電流關(guān)系為：帶入上式，可得：第75頁，共94頁。2022/8/475變壓器三、容量關(guān)系： 變壓器容量,繞組容量自耦調(diào)壓器第76頁，共94頁。2022/8/476變壓器優(yōu)點(diǎn)：由于自耦變壓器的繞組容量小于額定容量，當(dāng)額定容量相同時(shí)，自耦變壓器與雙繞組變壓器相比，其單位容量所消耗的材料少、變壓器的體積小、造價(jià)低，而且銅耗和鐵耗也小，因而效率高。缺點(diǎn)：自耦變壓器原、副繞組之間有直接電的聯(lián)系，為了防止因高壓邊單相接地故障而引起低壓邊的過電壓，用在電力系統(tǒng)中的三相自耦變壓器中性點(diǎn)必

29、須可靠接地。同樣，由于原、副繞組之間有直接電的聯(lián)系，當(dāng)高壓邊遭受過電壓時(shí)，會(huì)引起低壓邊嚴(yán)重過電壓，為避免這種危險(xiǎn)，需要在原、副邊都裝設(shè)避雷器。四、主要優(yōu)缺點(diǎn)：第77頁，共94頁。2022/8/477變壓器5.10 儀用互感器 電壓互感器和電流互感器又稱儀用互感器，是電力系統(tǒng)中使用的測量設(shè)備，使用互感器的目的是：1與小量程的標(biāo)準(zhǔn)化電壓表和電流表配合測量高電 壓、大電流；2使測量回路與被測回路隔離，以保障工作人員和 測試設(shè)備的安全；3為各類繼電保護(hù)和控制系統(tǒng)提供控制信號(hào)。第78頁，共94頁。2022/8/478變壓器一、電壓互感器：當(dāng)忽略漏抗時(shí)：被測電壓第79頁，共94頁。2022/8/479變壓

30、器但實(shí)際上很明顯，電壓互感器存在著誤差，這個(gè)誤差包括變比誤差和相位誤差。1副方不允許短路，否則會(huì)產(chǎn)生很大的短路電流，燒壞互感器的繞組；2副方應(yīng)可靠接地；3副方接入的阻抗不得小于規(guī)定值，以減小誤差。第80頁，共94頁。2022/8/480變壓器二、電流互感器：第81頁，共94頁。2022/8/481變壓器將勵(lì)磁電流忽略，根據(jù)磁動(dòng)勢平衡關(guān)系：k i 為電流互感器的變流比，顯然，當(dāng)測量出2后，被測電流1 =Ki 2在實(shí)際中，由于勵(lì)磁電流和漏阻抗的影響，電流互感器也存在著誤差。第82頁，共94頁。2022/8/482變壓器電流互感器在使用時(shí)應(yīng)注意：1在運(yùn)行過程中絕對(duì)不允許副方開路。2副方應(yīng)可靠接地；3

31、副方回路阻抗不應(yīng)超過規(guī)定值，以免增大 誤差。第83頁，共94頁。2022/8/483變壓器 1）鐵心：構(gòu)成了變壓器的磁路，同時(shí)又是套裝繞組的骨架。鐵心由鐵心柱和鐵軛兩部分構(gòu)成。鐵心柱上套繞組，鐵軛將鐵心柱連接起來形成閉合磁路。 鐵心材料：為了提高磁路的導(dǎo)磁性能，減少鐵心中的磁滯、渦流損耗，鐵心一般用高磁導(dǎo)率的磁性材料硅鋼片疊成。其厚度為0.350.5mm，兩面涂以厚0.020.23mm的漆膜，使片與片之間絕緣。第84頁，共94頁。2022/8/484變壓器 鐵心疊裝 ：變壓器的鐵心一般是由剪成一定形狀的硅鋼片疊裝而成。為了減小接縫間隙以減小激磁電流，一般采用交錯(cuò)式疊法，使相鄰層的接縫錯(cuò)開。 鐵

32、心截面:鐵心柱的截面一般作成階梯形，以充分利用繞組內(nèi)圓空間。容量較大的變壓器，鐵心中常設(shè)有油道，以改善鐵心內(nèi)部的散熱條件。第85頁，共94頁。2022/8/485變壓器 2）繞組：繞組是變壓器的電路部分，它由銅或 鋁絕緣導(dǎo)線繞制而成 。 一次繞組（原繞組）：輸入電能 二次繞組（副繞組）：輸出電能他們通常套裝在同一個(gè)心柱上，通過電磁感應(yīng)作用，一次繞組的電能就可傳遞到二次繞組，且使一、二次繞組具有不同的電壓和電流。 其中，電壓較高的為高壓繞組，電壓較低的為低壓繞組。從高、低壓繞組的相對(duì)位置來看，變壓器的繞組又可分為同心式、交迭式。由于同心式繞組結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，所以，國產(chǎn)的均采用這種結(jié)構(gòu)，交迭式

33、主要用于特種變壓器中。第86頁，共94頁。2022/8/486變壓器 主磁通和漏磁通在性質(zhì)上的不同： 1）由于鐵磁材料有飽和現(xiàn)象，所以主磁路的磁阻不是常數(shù)，主磁通與建立它的電流之間呈非線性關(guān)系。而漏磁通的磁路大部分是非鐵磁材料組成，所以漏磁路的磁阻基本上是常數(shù)，漏磁通與產(chǎn)生它的電流呈線性關(guān)系. 2）主磁通在原、副繞組中均感應(yīng)電動(dòng)勢，當(dāng)副方接上負(fù)載時(shí)便有電功率向負(fù)載輸出，故主磁通起傳遞能量的作用。而漏磁通僅在原繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢，不能傳遞能量，僅起壓降作用。因此，在分析變壓器和交流電機(jī)時(shí)常將主磁通和漏磁通分開處理。第87頁，共94頁。2022/8/487變壓器3.正方向的規(guī)定： 從理論上講，正方向可以任意選擇，因各物理量的變化規(guī)律是一定的，并不依正方向的選擇不同而改變。但正方向規(guī)定不同，列出的電磁方程式和繪制的相量圖也不同。在電機(jī)方向的學(xué)科中通常按習(xí)慣方式規(guī)定正方向，稱為慣例。1）在負(fù)載支路，電流的正方向與