變壓器原理基本結(jié)構(gòu)課件

變壓器原理基本結(jié)構(gòu)變壓器原理基本結(jié)構(gòu)變壓器原理基本結(jié)構(gòu)第二章變壓器2.1變壓器的工作原理及基本結(jié)構(gòu)2.2變壓器的空載運(yùn)行2.3變壓器的負(fù)載運(yùn)行2.5變壓器的參數(shù)測定2.8變壓器的運(yùn)行特性2.6三相變壓器2.9變壓器的并聯(lián)運(yùn)行2.10三繞組變壓器、自偶變壓器和儀器用互感器2.4變壓器的等效電路2.7標(biāo)幺值2變壓器原理基本結(jié)構(gòu)變壓器原理基本結(jié)構(gòu)變壓器原理基本結(jié)構(gòu)第二章1第二章變壓器2.1變壓器的工作原理及基本結(jié)構(gòu)2.2變壓器的空載運(yùn)行2.3變壓器的負(fù)載運(yùn)行2.5變壓器的參數(shù)測定2.8變壓器的運(yùn)行特性2.6三相變壓器2.9變壓器的并聯(lián)運(yùn)行2.10三繞組變壓器、自偶變壓器和儀器用互感器2.4變壓器的等效電路2.7標(biāo)幺值2第二章變壓器2.1變壓器的工作原理及基本結(jié)構(gòu)2.2發(fā)電機(jī)11kv升壓變壓器110kv三繞組變壓器230kv去系統(tǒng)另一部分降壓變壓器11kv配電變壓器其他負(fù)載D電力系統(tǒng)中變壓器的使用3發(fā)電機(jī)11kv升壓變壓器110kv三繞組230kv去系統(tǒng)另一變壓器是通過電磁感應(yīng)原理，或者利用互感作用從一個(gè)電路向另一個(gè)電路傳遞能量的電器。兩個(gè)互相絕緣的繞組套在同一鐵心上，他們之間有磁的耦合，沒有電路的直接聯(lián)系。當(dāng)原邊接到交流電源時(shí)，原邊有交流電流并在鐵心中產(chǎn)生交變磁通，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，原、副邊繞組分別感應(yīng)電勢e1、e2,副邊有了電勢可向負(fù)載供電，實(shí)現(xiàn)能量傳遞，調(diào)節(jié)變比k即可達(dá)到變壓的目的。k=N1N2變壓比e1=-N1dΦdte2=-N2dΦdt2.1變壓器的工作原理及基本結(jié)構(gòu)4變壓器是通過電磁感應(yīng)原理，或者利用互感作用從(1)按用途電力變壓器、整流變壓器、儀用變壓器、特種變壓器(2)按相數(shù)單相、三相、多相變壓器(3)按結(jié)構(gòu)雙繞組變壓器、三繞組變壓器、多繞組變壓器、自耦變壓器等(4)按冷卻方式干式、油浸式、充氣式變壓器1.變壓器的分類5(1)按用途1.變壓器的分類5電子變壓器干式變壓器電源變壓器6電子變壓器干式變壓器電源變壓器6電力變壓器7電力變壓器7電力變壓器電力變壓器繞組和裝配8電力變壓器電力變壓器繞組和裝配82.變壓器的基本結(jié)構(gòu)和主要部件主要部件：鐵心和繞組（構(gòu)成器身）；還有油箱、絕緣套管、分接開關(guān)、安全氣道等92.變壓器的基本結(jié)構(gòu)和主要部件主要部件：鐵心和繞組（構(gòu)成器身三相油浸式電力變壓器10三相油浸式電力變壓器10三相變壓器11三相變壓器11(1)鐵心 既是磁路，也是套裝繞組的骨架 包括：心柱（套有繞組）和鐵軛（形成閉合磁路） 由0.35～0.5mm厚硅鋼片疊成或非晶合金制成 結(jié)構(gòu)上分為：心式和殼式，電力變壓器主要用心式12(1)鐵心12鐵心柱鐵心柱鐵軛鐵軛11112222心式變壓器低壓繞組高壓繞組(a)單相心式變壓器示意圖（b）心式變壓器13鐵心柱鐵心柱鐵軛鐵軛11112222心式變壓器鐵鐵鐵心軛柱軛1122單相殼式變壓器14鐵鐵鐵11515(2)繞組是變壓器的電路部分，用紙包或紗包的絕緣扁線或圓線繞成高壓繞組匝數(shù)多，導(dǎo)線細(xì)；低壓繞組匝數(shù)少，導(dǎo)線粗依照高低壓繞組的相對位置分為：同心式，交疊式16(2)繞組是變壓器的電路部分，用紙包或紗包的絕緣扁線或鐵鐵鐵心軛柱軛1122鐵心柱鐵心柱鐵軛鐵軛11112222同心式繞組交疊式繞組17鐵鐵鐵1(3)油箱及其他附件油箱儲油柜呼吸器冷卻器絕緣套管分接開關(guān)壓力釋放閥氣體繼電器18(3)油箱及其他附件油箱183.變壓器銘牌和額定值(1)額定電壓U1N/U2N指空載電壓的額定值。即當(dāng)U1=U1N時(shí),U20=U2N如銘牌上標(biāo)注:電壓10000/230V※對三相變壓器是指線電壓。(2)額定電流I1N/I2N指滿載電流值，即長期工作所允許的最大電流?！嘧儔浩魇侵妇€電流。193.變壓器銘牌和額定值(1)額定電壓U1N/U2N1指視在功率的額定值?！鶈蜗嘧儔浩鳎篠N=U2NI2N=U1NI1N※三相變壓器：(3)額定功率（額定容量）SN(4)額定頻率fN一般：fN=50Hz（工頻）SN=√3U2NI2N=√3U1NI1N(5)額定相數(shù)，效率，溫升，短路電流，運(yùn)行方式，冷卻方式，接線圖，連接組別等等。20指視在功率的額定值。(3)額定功率（額定容量）2.2變壓器的空載運(yùn)行原邊加額定電壓，副邊開路、負(fù)載電流為零時(shí)的運(yùn)行情況，稱為變壓器的空載運(yùn)行。一、電磁關(guān)系分析Φme1e2e1σΦ1σu1u2i0i2=0變壓器空載運(yùn)行212.2變壓器的空載運(yùn)行原邊加額定電壓，副邊開路、負(fù)正方向規(guī)定（1）原邊繞組內(nèi)電流的正方向與電源電壓正方向一致；（2）按右手螺旋關(guān)系，正方向的電流產(chǎn)生正方向的磁通；（3）感應(yīng)電勢正方向與產(chǎn)生該電動勢的磁通方向之間符合右手螺旋關(guān)系，故感應(yīng)電勢與電流正方向一致。副邊：（1）副邊繞組感應(yīng)電勢正方向與產(chǎn)生該電動勢的磁通正方向之間符合右手螺旋關(guān)系；（2）副邊繞組電流正方向與副邊繞組電動勢正方向一致；（3）副邊繞組端電壓的正方向與電流正方向一致。22正方向規(guī)定（1）原邊繞組內(nèi)電流的正方向與電源電壓正方向一致；主、漏磁通的區(qū)別(1)性質(zhì)上 Φ0與I0成非線性關(guān)系， Φ1σ與I0成線性關(guān)系；(2)數(shù)量上 Φ0占99%以上，Φ1σ僅占1%以下；(3)作用上 Φ0起傳遞能量的作用， Φ1σ起漏抗壓降作用。23主、漏磁通的區(qū)別(1)性質(zhì)上23u1i0F0=N1i0e1e2eσ1Φσ1Φm設(shè)=msinωt，則電磁關(guān)系分析24u1i0F0=N1i0e1e2eσ1Φσ1Φm設(shè)=忽略漏阻抗壓降后有效值：故：電勢有效值：25忽略漏阻抗壓降后有效值：故：電勢有效值：25二、電壓平衡方程式正方向規(guī)定如前，注意：（1）正方向規(guī)定可以任意（2）通常原邊按電動機(jī)慣例對待，副邊按發(fā)電機(jī)慣例（3）習(xí)慣上，端電壓U表示電壓降，電勢E表示電壓升1、電壓平衡方程式副繞組：空載時(shí)，I2=0原繞組：26二、電壓平衡方程式正方向規(guī)定如前，注意：1、電壓平衡方程式副2、漏電抗原邊漏磁通：寫成復(fù)數(shù)形式：其中：若i1隨時(shí)間作正弦變化，則可寫成：稱為原繞組漏電抗。與頻率，漏電感、匝數(shù)平方成正比，與漏磁導(dǎo)成正比。漏磁導(dǎo)磁勢272、漏電抗原邊漏磁通：寫成復(fù)數(shù)形式：其中：若i1隨時(shí)間作正弦3、激磁電流磁化電流（無功分量），鐵耗電流（有功分量）。iμiFe定義：產(chǎn)生主磁通所需要的電流，叫激磁電流，im表示?？蛰d時(shí)，一次側(cè)空載電流就是激磁電流。包含兩分量：磁路不飽和：磁化曲線線性，iμ正弦變化，與感應(yīng)電勢相差90度，為純無功電流。（1）磁化電流283、激磁電流磁化電流（無功分量），鐵耗電流（有功ΦΦiμωt1ωt2ωtωt1ωt2ωtiμΦiμωtΦiμ磁化電流圖解法鐵芯飽和時(shí)：磁通正弦變化，磁化電流為尖頂波。29ΦΦiμωt1ωt2ωtωt1ωt2ωtiμΦiμωtΦiμΦΦiμωt1ωt2ωtωt1ωt2ωtiμΦiμωtΦiμ磁化電流2鐵芯飽和時(shí)：當(dāng)磁通為平頂波，磁化電流為正弦波。30ΦΦiμωt1ωt2ωtωt1ωt2ωtiμΦiμωtΦiμ（2）鐵耗電流（有功分量）iFe與鐵心損耗對應(yīng)，鐵耗電流iFe與-e1同相位，為有功電流?？蛰d電流作用和性質(zhì)一方面：用來勵磁，建立磁場-----無功分量另方面：供變壓器空載損耗-------有功分量性質(zhì)：主要是感性無功性質(zhì)----也稱勵磁電流；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)。31（2）鐵耗電流（有功分量）iFe與鐵心損耗對應(yīng)，鐵耗電4、激磁阻抗類同前面漏電抗的推導(dǎo)，主磁通、感應(yīng)電勢、磁化電抗：另，鐵耗電流與電勢-E1同相：若iμ隨時(shí)間作正弦變化，上式用復(fù)數(shù)表示：磁化電抗324、激磁阻抗類同前面漏電抗的推導(dǎo)，主磁通、感應(yīng)電勢、磁化電抗可得，激磁電流Im與感應(yīng)電勢E1關(guān)系：則有：ImIFeIμE1RFexμImE1Rmxm33可得，激磁電流Im與感應(yīng)電勢E1關(guān)系：則有：ImIFeIμE三、等效電路U1.I0.r1x1E1.一次側(cè)等效電路U1.I0.r1x1E1.變壓器空載等效電路Rmxm空載狀態(tài)運(yùn)行的變壓器可近似為一個(gè)鐵心電感接于電網(wǎng)。xmx1rmr1xmrm>>>>>>磁滯、渦流效應(yīng)建立空載磁通34三、等效電路U1.I0.r1x1E1.一次側(cè)等效電路U1.I忽略漏阻抗壓降后有效值：故：可知：影響主磁通大小的因素是電源電壓、電源頻率和一次側(cè)線圈的匝數(shù)，與鐵芯的材質(zhì)和幾何尺寸無關(guān)。電勢方程：35忽略漏阻抗壓降后有效值：故：可知：影響主磁通大小的因素是電源四、相量圖可更好地表達(dá)電壓、電勢、電流之間關(guān)系。依據(jù)電壓平衡方程式。Φm作為基準(zhǔn)相量。E2.E1.IFe.Φm.Iμ.-E1.U1.I0r1.jI0x1.I0.36四、相量圖可更好地表達(dá)電壓、電勢、電流之間關(guān)系。依據(jù)電小結(jié)（1）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)及幾何尺寸基本無關(guān)。（2）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。（3）電抗是聯(lián)系電氣量（電動勢)與磁場量（磁通）的橋梁。感應(yīng)電動勢可用電抗壓降的形式表示。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。37小結(jié)（1）主磁通大小由電源電壓、電源頻率和一次線圈匝數(shù)決定，2.3變壓器的負(fù)載運(yùn)行原邊接入電源、副邊接負(fù)載阻抗ZL時(shí)的運(yùn)行情況，稱為變壓器的負(fù)載運(yùn)行。一、電磁關(guān)系分析ΦmE1E1σΦ1σU1U2I1I2變壓器負(fù)載運(yùn)行......E2E2σ..Φ2σ..ZL382.3變壓器的負(fù)載運(yùn)行原邊接入電源、副邊接負(fù)載阻抗ZL時(shí)變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的磁動勢、磁通、電動勢之間的關(guān)系磁動勢磁通電動勢一次繞組二次繞組39變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的磁動勢、磁通、電動勢之間的關(guān)系磁動勢磁通電二、磁勢平衡方程式負(fù)載時(shí)，主磁通由變化后的一次繞組磁勢F1=I1N1，二次側(cè)繞組磁勢共同作用的結(jié)果。前述，由于一次繞組漏抗很小，可忽略，負(fù)載時(shí)：可見：當(dāng)外電壓U1和頻率一定時(shí)，主磁通在負(fù)載時(shí)仍基本保持不變。也可以說：負(fù)載時(shí)的合成磁勢I1N1+I2N2和空載時(shí)的磁勢I0N1相等。負(fù)載時(shí)磁勢平衡方程40二、磁勢平衡方程式負(fù)載時(shí)，主磁通由變化后的一次繞組磁勢F1=由負(fù)載引起，稱原邊電流的負(fù)載分量移項(xiàng)，兩邊同除以N1得：隨著負(fù)載電流I2出現(xiàn)，產(chǎn)生二次側(cè)磁勢I2N2,相應(yīng)的一次側(cè)電流從I0增加到I1，磁勢由I0N1增加到I1N1.這個(gè)一次側(cè)電流增加的分量I1L=-I2/k,克服了二次側(cè)的去磁效應(yīng)，使鐵心中的主磁通由空載到負(fù)載時(shí)保持基本不變。令則：41由負(fù)載引起，稱原邊電流的負(fù)載分量移項(xiàng)，兩邊同除以N1得：隨著E2.E1.F2.I2.-F2.-I2K.I1.F1.F0.I0.Φm.磁勢平衡相量圖42E2.E1.F2.I2.-F2.-I2.I1.F1.F0.I副邊繞組：原邊繞組：，副邊漏阻抗。，原邊漏阻抗?？紤]到原、副邊繞組的電阻壓降i1R1、i2R2得一、二次繞組的電壓方程式。三、電壓平衡方程式43副邊繞組：原邊繞組：，副邊漏阻抗。，原邊漏阻抗?？紤]到原、副小結(jié)（1）在變壓器中存在著磁勢平衡和電勢平衡兩個(gè)基本關(guān)系，負(fù)載變化對一次側(cè)的影響是通過二次側(cè)磁勢起作用的。（2）當(dāng)二次側(cè)電流增加時(shí)，二次側(cè)磁勢起趨向于改變鐵芯中的主磁通及感應(yīng)電勢E1，破壞了一次側(cè)的電壓平衡關(guān)系。此時(shí)一次側(cè)自動產(chǎn)生一個(gè)電流分量去抵償二次側(cè)磁勢的作用，使一次側(cè)電勢電壓間達(dá)到新的平衡。通過電勢與磁勢平衡的過程，能量從一次側(cè)傳遞到二次側(cè)。44小結(jié)（1）在變壓器中存在著磁勢平衡和電勢平衡兩個(gè)基本關(guān)系，負(fù)U1.I1.r1E1.變壓器負(fù)載時(shí)的電路圖r2U2.I2.E2.由圖可見：變壓器一、二次繞組的電路是獨(dú)立的，只有磁的聯(lián)系，沒有電的聯(lián)系，不便于計(jì)算。x1σx2σo1o22.4變壓器等效電路45U1.I1.r1E1.變壓器負(fù)載時(shí)的電路圖r2U2.I2.E常采用歸算的方法,把兩個(gè)電路化成一個(gè)電路，其目的是簡化計(jì)算，得出原、副邊有聯(lián)系的統(tǒng)一等效電路。需要注意：繞組歸算前后，如果改變了變壓器的狀態(tài)，折算是毫無意義的。不能影響非歸算方的電壓、電流，鐵芯磁通以及有功和無功功率的大小。歸算的原則：保持歸算前后繞組的磁效應(yīng)不變（磁勢不變）保持歸算前后有功和無功功率不變。顯然，只要想辦法將兩個(gè)繞組的感應(yīng)電勢變?yōu)橄嗟燃纯?。也就是將二次繞組匝數(shù)變?yōu)橐淮卫@組匝數(shù)即可。46常采用歸算的方法,把兩個(gè)電路化成一個(gè)電路，其目的是簡化計(jì)算，1.繞組的歸算(副邊歸算到原邊)注意：二次繞組匝數(shù)變化后，二次繞組的電流必須調(diào)整，否則改變了變壓器的電磁關(guān)系。歸算是把二次側(cè)繞組匝數(shù)變換成一次側(cè)繞組的匝數(shù)，而不改變一、二次側(cè)繞組的電磁關(guān)系。1）二次側(cè)繞組電流的歸算電流歸算原則是：保持歸算前后繞組的磁效應(yīng)不變（磁勢不變），歸算后的量帶’表示。471.繞組的歸算(副邊歸算到原邊)注意：二次繞組匝數(shù)變化后，二2）二次側(cè)阻抗的歸算根據(jù)二次側(cè)消耗的有功功率不變，得：根據(jù)二次側(cè)消耗的無功功率不變，得：根據(jù)二次側(cè)傳輸給負(fù)載的功率不變，得：482）二次側(cè)阻抗的歸算根據(jù)二次側(cè)消耗的有功功率不變，得：根據(jù)二3）二次側(cè)繞組電勢和電壓的歸算根據(jù)電勢與匝數(shù)成正比關(guān)系得：二次側(cè)端電壓：493）二次側(cè)繞組電勢和電壓的歸算根據(jù)電勢與匝數(shù)成正比關(guān)系得：二結(jié)論：（1）歸算前后，二次側(cè)電流變化1/K倍（1）二次側(cè)電勢、電壓變化K倍（2）二次側(cè)電阻、阻抗、負(fù)載變化K2倍50結(jié)論：（1）歸算前后，二次側(cè)電流變化1/K倍50項(xiàng)目歸算前

歸算后一次側(cè)電壓方程二次側(cè)電壓方程電流關(guān)系感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢的關(guān)系輸出電壓歸算前后的對比U1=－E1＋Z1I1U1=－E1＋Z1I1U2=E2－Z2I2U2'=E2'－

Z2'I2'N1I1＋N2I2=N1I0

I1＋I(xiàn)2'

=I0

E1=－ZmI0

E1=－ZmI0

E1=kE2E1=E2'U2=ZLI2U2'=ZL'I2'51項(xiàng)目歸算前歸算后歸算后的基本方程式根據(jù)歸算后的基本方程畫出的部分等效電路得到變壓器T型等效電路圖U1.I1.r1x1E1.rmxmI0.r’2x’2U’z.I’2.E’2.I1+.I’2.=I0.E1=.E’2=.-I0.Zm.52歸算后的基本方程式根據(jù)歸算后的基本方程畫出的部分等效電路得到2.變壓器帶負(fù)載T型等效電路ZL'＋U1－I1R1jX1－

E1=E2'＋I(xiàn)0－U2'＋jX2'R2'I2'532.變壓器帶負(fù)載T型等效電路ZL'＋I(xiàn)1R13.變壓器帶負(fù)載形等效電路ZL'＋U1－I1R1jX1－

E1＋I(xiàn)0－U2'＋jX2'R2'I2'543.變壓器帶負(fù)載形等效電路ZL'＋I(xiàn)1R14.簡化等效電路該電路用于滿載或接近滿載運(yùn)行時(shí)的分析、計(jì)算。I0很小，I1≈I2ZL'＋U1－

I1＝－I2'RkjXk－U2'

＋554.簡化等效電路該電路用于滿載I0很小，I1≈5.相量圖※設(shè)：

U2=U20°U2'I2'電感性負(fù)載2E1=E2'R2'I2'jX2'I2'－E1I0－I2'I1R1I1jX1I11U1565.相量圖※設(shè)：U2=U20°U2'I2

電容性負(fù)載U2'I2'E1=E2'R2'I2'jX2'I2'I0－I2'U12－E1I1R1I1jX1I11

電阻性負(fù)載U2'I2'E1=E2'R2'I2'jX2'I2'I0－I2'U1－E1R1I1jX1I11I157電容性負(fù)載U2'I2'E1=E2'R2'I2'jX小結(jié)（1）為簡化計(jì)算，通過歸算法將原、副邊電路整合為一個(gè)統(tǒng)一的電路，可用熟知的電路理論來分析變壓器性能。（2）把副邊電路歸算到原邊，要遵循兩個(gè)原則：磁勢不變原則，元件功率不變原則。（3）副邊歸算前后:二次側(cè)電流變化1/k倍二次側(cè)電勢、電壓變化k倍二次側(cè)電阻、阻抗、負(fù)載變化k2倍58小結(jié)（1）為簡化計(jì)算，通過歸算法將原、副邊電路整合為一個(gè)統(tǒng)一2.5變壓器參數(shù)的測定變壓器中的等效參數(shù)勵磁阻抗Zm和短路阻抗Zk，對變壓器的運(yùn)行性能有直接影響，知道了變壓器的參數(shù)，就可繪出等效電路，然后應(yīng)用等效電路分析計(jì)算。對已經(jīng)制成的變壓器，可以通過空載試驗(yàn)測出勵磁阻抗，短路試驗(yàn)測出短路阻抗。一、空載試驗(yàn)（開路試驗(yàn)）條件：為試驗(yàn)安全和儀器接線方便，一般在低壓側(cè)做空載實(shí)驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)，低壓側(cè)加額定電壓，二次繞組開路。低壓側(cè)高壓側(cè)＋U1－VAWV592.5變壓器參數(shù)的測定變壓器中的等效參數(shù)勵磁阻抗Zm和短路空載試驗(yàn)可求取:變比k、鐵耗PFe、勵磁阻抗Zm實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：U1N、I0、P0、U20。(1)鐵損耗P0=PFe＋PCu=RmI02＋R1I02PFe≈P0(2)勵磁阻抗模|Zm|≈|Z1+Zm|

=U1NI0空載時(shí)輸出功率為0，輸入功率主用于鐵耗，I0很小，R1很小，銅耗可忽略。測得的功率近似為鐵耗。U1.I0.r1x1E1.rmxm60空載試驗(yàn)可求取:變比k、鐵耗PFe、勵磁阻抗Zm實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(3)勵磁電阻Rm≈R1＋Rm=P0I02(4)勵磁電抗Xm=√|Zm|2－Rm2(5)電壓比U20U1Nk=(6)折算開路試驗(yàn)測量通常為歸算到低壓側(cè)時(shí)的值。折算到高壓側(cè)時(shí)，Rm、Xm和Zm需要折算。實(shí)際值為Rm=k2P0I02Xm=√|Zm|2－Rm261(3)勵磁電阻Rm≈R1＋Rm=P0(4)勵磁電抗X二.短路試驗(yàn)測量：PCu、短路參數(shù)。實(shí)驗(yàn)方法：逐漸增加U1，使電流達(dá)到額定值：I1=I1N。U1=(5%~10%)U1N高壓側(cè)低壓側(cè)＋U1－AVW實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：Uk=U1、Ik=I1N、Pk。(1)銅損耗PCu≈PFe+PCu=Pk(2)短路阻抗模

|Zk|=UkIk由于外施電壓很低，主磁通很小，鐵耗和勵磁電流均可忽略，則輸入功率近似等于一、二次側(cè)繞組的銅耗。62二.短路試驗(yàn)測量：PCu、短路參數(shù)。實(shí)驗(yàn)方法：U1U1.-U’2.I1=-I’2..rkXk短路試驗(yàn)時(shí)，繞組溫度與實(shí)際運(yùn)行時(shí)不一樣。需要折算到75度時(shí)的值。若繞組為銅線，可按課本上的公式2-53進(jìn)行換算。短路試驗(yàn)時(shí)，使電流達(dá)到額定值時(shí)所加的電壓Uk稱為阻抗壓降或短路電壓。一般用額定電壓的百分值表示。它也是變壓器銘牌數(shù)據(jù)之一。(3)短路電阻

|Rk|=PkIk2(4)短路電抗Xk=√|

Zk

|

2－Rk2Uk％=UkU1N×100%63U1.-U’2.I1=-I’2..rkXk短路試驗(yàn)時(shí)，ΦA(chǔ).ABC三相組式鐵心變壓器2.6三相變壓器一、三相變壓器概述ΦB.ΦC.XYZ64ΦA(chǔ).ABC三相組式鐵心變壓器2.6三相變壓器一、三相變壓ΦA(chǔ).ΦC.ΦB.ΦA(chǔ).ΦC.ΦB.ABC三相心式鐵心的形成65ΦA(chǔ).ΦC.ΦB.ΦA(chǔ).ΦC.ΦB.ABC三相心式鐵心的形成二、單相變壓器的極性和繞組標(biāo)志同極性端的確定三相變壓器的Y和D連接為確定相電壓的相位關(guān)系，高壓、低壓繞組相電壓相量的正方向規(guī)定為：從繞組的首端指向尾端。相電壓的相位關(guān)系，取決于繞組的同名端是否同在尾端或首端。AUAXaxuaAUAXxaua66二、單相變壓器的極性和繞組標(biāo)志同極性端的確定為確定相電壓的相相電壓相量的正方向規(guī)定為：從繞組的首端指向尾端。相電壓的相位關(guān)系，取決于繞組的同名端是否同在尾端或首端。同在首端或尾端，電壓相位相同；否則，電壓相位相反。AUAXxauaAUAXaxuaUA與ua反相UA與ua反相67相電壓相量的正方向規(guī)定為：從繞組的首端指向尾端。相電壓的相位三、繞組連接方式和連接組別國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定五種連接組別：Y，Yn12；YN，y12；Y，y12；YN，d11；Y，d11星形接法（Y），或者帶中性點(diǎn)（YN）三角形接法（D）三相繞組原邊、副邊采用不同的連接方式時(shí)，高壓側(cè)線電壓與低壓側(cè)線電壓之間可以形成不同的相位。為表明這種高低壓線電壓之間的關(guān)系，采用“時(shí)鐘表示法”。68三、繞組連接方式和連接組別國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定五種連接組別：星形接法UA.UB.UC.Ub.Uc.Ua.ABCUAB.abcab.UY,y12連接組UA.UB.UC.UAB.ub.ua.uab.時(shí)鐘法組別判定UAB.uab.UAB相量作為時(shí)針指向12點(diǎn)，固定不動；uab相量作為分針，其指向的點(diǎn)數(shù)即為連接組號。69UA.UB.UC.Ub.Uc.Ua.ABCUAB.abcabUA.UB.UC.ub.uc.ua.ABCUAB.abcab.uY,y6連接組UA.UB.UC.UAB.ub.ua.uab.UAB.uab.70UA.UB.UC.ub.uc.ua.ABCUAB.abcabUA.UB.UC.ua.ub.uc.ABCUAB.cabab.uY,y4連接組UA.UB.UC.UAB.ua.ub.uab.UAB.uab.71UA.UB.UC.ua.ub.uc.ABCUAB.cababUA.UB.UC.ub.uc.ua.ABCUAB.abcab.uY,d11連接組UA.UB.UC.UAB.ub.ua.uab.UAB.uab.注意：對D形接法，線電壓等于相電壓72UA.UB.UC.ub.uc.ua.ABCUAB.abcab2.7標(biāo)幺值在工程計(jì)算中，各物理量除了采用實(shí)際值來表示和計(jì)算外，有時(shí)也用標(biāo)幺值來表示和計(jì)算。標(biāo)幺值就是某一物理量的實(shí)際值與選定對應(yīng)物理量的基值之比。標(biāo)幺值=實(shí)際值/基值某一物理量A，基值用Ab，則標(biāo)幺值為：A*=A/Ab標(biāo)幺值為相對值，無量綱。對電路計(jì)算，四個(gè)基本物理U,I,S,Z中，其中兩個(gè)基值任選，另外兩個(gè)按電路理論計(jì)算。一般選取電壓和電流的基值Ub、Ib，其他兩個(gè)量的基值由計(jì)算得到。對單相系統(tǒng)，功率和阻抗基值分別為：注意：功率基值即是有功功率也是無功功率的基值，也是容量的基值。阻抗基值即是電阻基值又是電抗基值732.7標(biāo)幺值在工程計(jì)算中，各物理量除了采用實(shí)際值來表示和計(jì)在變壓器和電機(jī)中，通常選擇額定電壓和額定電流作為基值。此時(shí)額定電壓、電流和額定視在功率的標(biāo)幺值為1，更簡潔。以額定相電壓UNΦ和額定相電流INΦ作為相電壓和相電流基值。則有：一次和二次側(cè)相電壓的標(biāo)幺值：一次和二次側(cè)相電流的標(biāo)幺值：一次和二次側(cè)阻抗的標(biāo)幺值：74在變壓器和電機(jī)中，通常選擇額定電壓和額定電流作為基值。此時(shí)額功率的基值：可見，一二次側(cè)具有相同的功率基值。線電壓、線電流的標(biāo)幺值：以線電壓、線電流的額定值作為基值。則三相電路中，相電壓和線電壓的標(biāo)幺值恒相等，相電流和線電流的標(biāo)幺值恒相等。三相功率的基值取為變壓器的三相額定容量，有:75功率的基值：可見，一二次側(cè)具有相同的功率基值。線電壓、線電流當(dāng)系統(tǒng)中有多臺變壓器或電機(jī)時(shí)：各變壓器或電機(jī)都有以各自功率基值計(jì)算的標(biāo)幺值，考慮到整個(gè)系統(tǒng)的計(jì)算，應(yīng)選定一特定的功率Sb作為整個(gè)系統(tǒng)的功率基值，這樣系統(tǒng)中各個(gè)裝置的標(biāo)幺值需要換算到以Sb為功率基值的標(biāo)幺值。其中，S1*、Z1*分別為功率基值為Sb1時(shí)功率和阻抗的標(biāo)幺值；S*、Z*分別為功率基值為Sb時(shí)功率和阻抗的標(biāo)幺值76當(dāng)系統(tǒng)中有多臺變壓器或電機(jī)時(shí)：各變壓器或電機(jī)都有以各自功率基在同一電壓基值下，阻抗的標(biāo)幺值與對應(yīng)的功率基值成正比。選用同一電壓基值此即為不同功率基值下的阻抗、功率標(biāo)幺值換算關(guān)系。77在同一電壓基值下，阻抗的標(biāo)幺值與對應(yīng)的功率基值成正比。選用同應(yīng)用標(biāo)幺值的優(yōu)點(diǎn):(1)不論變壓器或電機(jī)容量的大小，用標(biāo)幺值表示時(shí)，各個(gè)參數(shù)和典型的性能數(shù)據(jù)通常都在一定的范圍以內(nèi)，因此便于比較和分析。(2)用標(biāo)幺值表示時(shí)，歸算到高壓側(cè)或低壓側(cè)時(shí)變壓器的參數(shù)恒相等，故用標(biāo)幺值計(jì)算時(shí)不必再進(jìn)行歸算。(3)標(biāo)幺值的缺點(diǎn)是沒有量綱，無法用量綱關(guān)系來檢查。78應(yīng)用標(biāo)幺值的優(yōu)點(diǎn):(1)不論變壓器或電機(jī)容量的大小，用標(biāo)幺2.8變壓器的運(yùn)行性能運(yùn)行性能：外特性、效率特性。一.外特性和電壓調(diào)整率當(dāng)U1、cosφ2為常數(shù)時(shí)U2=f(I2)——外特性。(1)電壓調(diào)整率的定義U2

I2OU2Nλ2=1λ2=0.8(電感性)λ2=0.8(電容性)

I2N

U2ΔuN≈5%額定負(fù)載、功率因數(shù)為指定值時(shí)，稱為額定電壓調(diào)整率定義：當(dāng)一次側(cè)電壓保持為額定，負(fù)載功率因數(shù)為常值，從空載到負(fù)載時(shí)二次側(cè)電壓變化的百分值，用Δu表示。792.8變壓器的運(yùn)行性能運(yùn)行性能：外特性U1與U’2間的夾角很小，則近似有：

ZL'＋U1－I1＝－I2'RkjXk－U2'＋變壓器簡化等效電路感性負(fù)載相量圖80U1與U’2間的夾角很小，則近似有：ZL'＋I(xiàn)

基本銅耗：是指電流流過繞組時(shí)所產(chǎn)生的直流電阻損耗。1.銅耗雜散銅耗：主要指漏磁場引起電流集膚效應(yīng)，使繞組的有效電阻增大而增加的銅耗，以及漏磁場在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗等。銅耗與負(fù)載電流的平方成正比，因而也稱為可變損耗。二、效率和效率特性變壓器運(yùn)行時(shí)將產(chǎn)生損耗，變壓器的損耗分為銅耗和鐵耗兩類。每一類又包括基本損耗和雜散損耗。81基本銅耗：是指電流流過繞組時(shí)所產(chǎn)生的直流電阻損耗2.鐵耗基本鐵耗：是變壓器鐵心中的磁滯和渦流損耗。雜散鐵耗：包括疊片之間的局部渦流損耗和主磁通在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗等。

鐵耗可近似認(rèn)為與或成正比，由于變壓器的一次電壓保持不變,故鐵耗可視為不變損耗。822.鐵耗基本鐵耗：是變壓器鐵心中的磁滯和渦流損耗。鐵耗可效率:輸出功率與輸入功率之比。3.效率特性其中:83效率:輸出功率與輸入功率之比。3.效率特性其中:83從效率特性可見,當(dāng)負(fù)載達(dá)到某一數(shù)值時(shí),效率將達(dá)到最大值ηmax。把上式對I2求導(dǎo),并使,可得:上式說明，發(fā)生最大效率時(shí)，變壓器的銅耗恰好等于鐵耗。效率特性：效率η是負(fù)載電流的函數(shù)，如圖所示。84從效率特性可見,當(dāng)負(fù)載達(dá)到某一數(shù)值時(shí),效率將達(dá)到最大值ηma0變壓器的效率特性850變壓器的效率特性85工程上常用間接法來計(jì)算效率，即測出銅耗和鐵耗,再計(jì)算效率。公式如下:※小型電力變壓器:ηN=80%～90%※大型電力變壓器:ηN=98%～99%86工程上常用間接法來計(jì)算效率，即測出銅耗和鐵耗,再計(jì)算效率。公負(fù)荷容量很大，一臺變壓器不能滿足要求。負(fù)荷變化較大，用多臺變壓器并聯(lián)運(yùn)行可以隨時(shí)調(diào)節(jié)投入變壓器的臺數(shù)?？梢詼p少變壓器的儲備容量。u1~u2~T1T2…變壓器并聯(lián)運(yùn)行是指：一次繞組和二次繞組分別并聯(lián)到一次側(cè)和二次側(cè)的公共母線上的運(yùn)行方式。2.9變壓器的并聯(lián)運(yùn)行87負(fù)荷容量很大，一臺變壓器不能滿足要求。u1~u2~T1(1)空載時(shí)各臺變壓器的I2=0，即各臺變壓器之間無環(huán)流。(2)負(fù)載運(yùn)行時(shí)，各臺變壓器分擔(dān)的負(fù)載與它們的容量成正比。(3)各臺變壓器同一相上輸出的電流同相位，使得總輸出電流：I2=Ii。2.并聯(lián)運(yùn)行的變壓器應(yīng)滿足要求(1)電壓比相等，以保證二次側(cè)的空載電壓相等。規(guī)定：電壓比之差≤0.5%(平均電壓比)(2)聯(lián)結(jié)組相同，以保證二次側(cè)空載電壓相位相同。1.理想并聯(lián)運(yùn)行的狀態(tài)(3)短路阻抗標(biāo)幺值相等，阻抗角要相同。88(1)空載時(shí)各臺變壓器的I2=0，即各臺變壓器之1.兩臺變壓器并聯(lián)運(yùn)行的等效電路圖，虛線部分為理想變壓器，電流、阻抗已歸算到二次側(cè)。電源負(fù)載U2.I2.I1I.I1II.I2I.I2II.ZkI.〞ZkII.〞kIkIIU1.I1.89兩臺變壓器并聯(lián)運(yùn)行的等效電路圖，虛線部分為理想變壓器，電流、求解方程得到：變壓器I的負(fù)載電流分量變壓器II的負(fù)載電流分量變壓器間的環(huán)流90求解方程得到：變壓器I的負(fù)載電流分量變壓器II的負(fù)載電流分量3.電壓比不同時(shí)，引起變壓器間的環(huán)流電壓比不同時(shí)，引起變壓器間的環(huán)流環(huán)流與負(fù)載大小無關(guān)變壓器漏阻抗很小，電壓比很小的差別就會引起較大的環(huán)流理想并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，需保證各變壓器的電壓比相等，對于三相變壓器，聯(lián)結(jié)組號必須相同。913.電壓比不同時(shí)，引起變壓器間的環(huán)流電壓比不同時(shí)，引起變壓器4.電壓比相同，等效漏阻抗不同時(shí)的負(fù)載分配負(fù)載電流按其等效漏阻抗成反比例分配!上式兩端均乘以INII/INI,考慮兩臺變壓器具有相同的額定電壓，則標(biāo)幺值表示的負(fù)載分配關(guān)系為：924.電壓比相同，等效漏阻抗不同時(shí)的負(fù)載分配負(fù)載電流按其等①各臺變壓器承擔(dān)的負(fù)載電流標(biāo)幺值與其短路阻抗標(biāo)幺值成反比。希望ILⅠILⅡ=INⅠINⅡ——負(fù)載與容量成正比即ILⅠ=ILⅡ**|ZkⅡ|=|ZkⅠ|**ILⅠINⅠ=ILⅡINⅡ②當(dāng)Zk模的標(biāo)幺值（或Uk的標(biāo)幺值）相等時(shí)，各臺變壓器承擔(dān)的負(fù)載與其容量成正比。93①各臺變壓器承擔(dān)的負(fù)載電流標(biāo)幺值與其短路希望ILⅠ=③當(dāng)各臺變壓器的Zk的阻抗角相等時(shí)，各臺變壓器的輸出電流同相位。即當(dāng)kⅠ=kⅡ有IL=ILⅠ＋I(xiàn)LⅡS=SⅠ＋SⅡ如果：kⅠ－kⅡ＜20°，則可以不考慮相位。94③當(dāng)各臺變壓器的Zk的阻抗角相等時(shí)，941.三繞組變壓器有三個(gè)繞組和三個(gè)電壓等級。··×低壓中壓高壓降壓變壓器×·×中壓低壓高壓升壓變壓器2.10三繞組變壓器、自偶變壓器和儀用互感器951.三繞組變壓器有三個(gè)繞組和三個(gè)電壓等級?！ぁぁ恋蛪褐袎?1)工作原理N1N3N2I1I2＋U1－I3＋U2－＋U3－三繞組變壓器(a)空載時(shí)，三個(gè)繞組的電壓關(guān)系=k12=N1N2U1U2=k13=N1N3U1U3=k23=N2N3U2U396(1)工作原理N1N3N2I1I2＋I(xiàn)3＋＋三繞組變壓器((b)負(fù)載時(shí)，用簡化等效電路分析將兩個(gè)二次繞組折算至一次側(cè)，則U2'=k12U2，U3'=k13U3I2'=I2，1k12I3'=I31k13R1jX1R2'

jX2'R3'

jX3'I1－

U2'＋

I2'＋U1－

I3'

－

U3'＋97(b)負(fù)載時(shí)，用簡化等效電路分析將兩個(gè)二次繞組折算至一次側(cè)2.電壓互感器U1U2=N1N2=ku國產(chǎn)互感器：U2N=100V使用注意：①二次繞組禁止短路。②二次繞組與鐵心必須接地。空載運(yùn)行的降壓變壓器。u1~Vu1u2電壓互感器982.電壓互感器U1=N1=ku國產(chǎn)互感器：空載→E23.電流互感器N1很小。短路運(yùn)行的升壓變壓器。I1I2=N2N1=ki國產(chǎn)互感器：I2N=5A使用注意：①二次繞組禁止開路。開路時(shí)：I2=0，I1不變→Φ②一次繞組工作電壓較高時(shí)，二次繞組與鐵心必須接地。

~Ai2i199→E23.電流互感器N1很小。I1=N4.自耦變壓器只有一個(gè)繞組。手柄接線柱1004.自耦變壓器只有一個(gè)繞組。手柄接線柱100（1）自耦變壓器的工作原理

I+U2－I1E1E2－

U1＋I(xiàn)2升壓自耦變壓器(2)電壓關(guān)系忽略漏阻抗，則=U1U2E1E2=N1N2=k

I降壓自耦變壓器N1N2+U1－I1E1E2－

U2＋I(xiàn)2101（1）自耦變壓器的工作原理I+I1E1E2－I2升壓自(3)電流關(guān)系N1I1＋N2I2=

N1I0

忽略I0，則N1I1＋N2I2=0I1=－I2N2N1大小關(guān)系：I1I2N2N1=相位關(guān)系：I1與I2

相位相反。1k=I=

I1＋I(xiàn)2

=(1－)I21k=(1－k)I1102(3)電流關(guān)系N1I1＋N2I2=N1I0本章結(jié)束！103本章結(jié)束！103謝謝！謝謝！104變壓器原理基本結(jié)構(gòu)變壓器原理基本結(jié)構(gòu)變壓器原理基本結(jié)構(gòu)第二章變壓器2.1變壓器的工作原理及基本結(jié)構(gòu)2.2變壓器的空載運(yùn)行2.3變壓器的負(fù)載運(yùn)行2.5變壓器的參數(shù)測定2.8變壓器的運(yùn)行特性2.6三相變壓器2.9變壓器的并聯(lián)運(yùn)行2.10三繞組變壓器、自偶變壓器和儀器用互感器2.4變壓器的等效電路2.7標(biāo)幺值2變壓器原理基本結(jié)構(gòu)變壓器原理基本結(jié)構(gòu)變壓器原理基本結(jié)構(gòu)第二章105第二章變壓器2.1變壓器的工作原理及基本結(jié)構(gòu)2.2變壓器的空載運(yùn)行2.3變壓器的負(fù)載運(yùn)行2.5變壓器的參數(shù)測定2.8變壓器的運(yùn)行特性2.6三相變壓器2.9變壓器的并聯(lián)運(yùn)行2.10三繞組變壓器、自偶變壓器和儀器用互感器2.4變壓器的等效電路2.7標(biāo)幺值106第二章變壓器2.1變壓器的工作原理及基本結(jié)構(gòu)2.2發(fā)電機(jī)11kv升壓變壓器110kv三繞組變壓器230kv去系統(tǒng)另一部分降壓變壓器11kv配電變壓器其他負(fù)載D電力系統(tǒng)中變壓器的使用107發(fā)電機(jī)11kv升壓變壓器110kv三繞組230kv去系統(tǒng)另一變壓器是通過電磁感應(yīng)原理，或者利用互感作用從一個(gè)電路向另一個(gè)電路傳遞能量的電器。兩個(gè)互相絕緣的繞組套在同一鐵心上，他們之間有磁的耦合，沒有電路的直接聯(lián)系。當(dāng)原邊接到交流電源時(shí)，原邊有交流電流并在鐵心中產(chǎn)生交變磁通，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，原、副邊繞組分別感應(yīng)電勢e1、e2,副邊有了電勢可向負(fù)載供電，實(shí)現(xiàn)能量傳遞，調(diào)節(jié)變比k即可達(dá)到變壓的目的。k=N1N2變壓比e1=-N1dΦdte2=-N2dΦdt2.1變壓器的工作原理及基本結(jié)構(gòu)108變壓器是通過電磁感應(yīng)原理，或者利用互感作用從(1)按用途電力變壓器、整流變壓器、儀用變壓器、特種變壓器(2)按相數(shù)單相、三相、多相變壓器(3)按結(jié)構(gòu)雙繞組變壓器、三繞組變壓器、多繞組變壓器、自耦變壓器等(4)按冷卻方式干式、油浸式、充氣式變壓器1.變壓器的分類109(1)按用途1.變壓器的分類5電子變壓器干式變壓器電源變壓器110電子變壓器干式變壓器電源變壓器6電力變壓器111電力變壓器7電力變壓器電力變壓器繞組和裝配112電力變壓器電力變壓器繞組和裝配82.變壓器的基本結(jié)構(gòu)和主要部件主要部件：鐵心和繞組（構(gòu)成器身）；還有油箱、絕緣套管、分接開關(guān)、安全氣道等1132.變壓器的基本結(jié)構(gòu)和主要部件主要部件：鐵心和繞組（構(gòu)成器身三相油浸式電力變壓器114三相油浸式電力變壓器10三相變壓器115三相變壓器11(1)鐵心 既是磁路，也是套裝繞組的骨架 包括：心柱（套有繞組）和鐵軛（形成閉合磁路） 由0.35～0.5mm厚硅鋼片疊成或非晶合金制成 結(jié)構(gòu)上分為：心式和殼式，電力變壓器主要用心式116(1)鐵心12鐵心柱鐵心柱鐵軛鐵軛11112222心式變壓器低壓繞組高壓繞組(a)單相心式變壓器示意圖（b）心式變壓器117鐵心柱鐵心柱鐵軛鐵軛11112222心式變壓器鐵鐵鐵心軛柱軛1122單相殼式變壓器118鐵鐵鐵111915(2)繞組是變壓器的電路部分，用紙包或紗包的絕緣扁線或圓線繞成高壓繞組匝數(shù)多，導(dǎo)線細(xì)；低壓繞組匝數(shù)少，導(dǎo)線粗依照高低壓繞組的相對位置分為：同心式，交疊式120(2)繞組是變壓器的電路部分，用紙包或紗包的絕緣扁線或鐵鐵鐵心軛柱軛1122鐵心柱鐵心柱鐵軛鐵軛11112222同心式繞組交疊式繞組121鐵鐵鐵1(3)油箱及其他附件油箱儲油柜呼吸器冷卻器絕緣套管分接開關(guān)壓力釋放閥氣體繼電器122(3)油箱及其他附件油箱183.變壓器銘牌和額定值(1)額定電壓U1N/U2N指空載電壓的額定值。即當(dāng)U1=U1N時(shí),U20=U2N如銘牌上標(biāo)注:電壓10000/230V※對三相變壓器是指線電壓。(2)額定電流I1N/I2N指滿載電流值，即長期工作所允許的最大電流?！嘧儔浩魇侵妇€電流。1233.變壓器銘牌和額定值(1)額定電壓U1N/U2N1指視在功率的額定值?！鶈蜗嘧儔浩鳎篠N=U2NI2N=U1NI1N※三相變壓器：(3)額定功率（額定容量）SN(4)額定頻率fN一般：fN=50Hz（工頻）SN=√3U2NI2N=√3U1NI1N(5)額定相數(shù)，效率，溫升，短路電流，運(yùn)行方式，冷卻方式，接線圖，連接組別等等。124指視在功率的額定值。(3)額定功率（額定容量）2.2變壓器的空載運(yùn)行原邊加額定電壓，副邊開路、負(fù)載電流為零時(shí)的運(yùn)行情況，稱為變壓器的空載運(yùn)行。一、電磁關(guān)系分析Φme1e2e1σΦ1σu1u2i0i2=0變壓器空載運(yùn)行1252.2變壓器的空載運(yùn)行原邊加額定電壓，副邊開路、負(fù)正方向規(guī)定（1）原邊繞組內(nèi)電流的正方向與電源電壓正方向一致；（2）按右手螺旋關(guān)系，正方向的電流產(chǎn)生正方向的磁通；（3）感應(yīng)電勢正方向與產(chǎn)生該電動勢的磁通方向之間符合右手螺旋關(guān)系，故感應(yīng)電勢與電流正方向一致。副邊：（1）副邊繞組感應(yīng)電勢正方向與產(chǎn)生該電動勢的磁通正方向之間符合右手螺旋關(guān)系；（2）副邊繞組電流正方向與副邊繞組電動勢正方向一致；（3）副邊繞組端電壓的正方向與電流正方向一致。126正方向規(guī)定（1）原邊繞組內(nèi)電流的正方向與電源電壓正方向一致；主、漏磁通的區(qū)別(1)性質(zhì)上 Φ0與I0成非線性關(guān)系， Φ1σ與I0成線性關(guān)系；(2)數(shù)量上 Φ0占99%以上，Φ1σ僅占1%以下；(3)作用上 Φ0起傳遞能量的作用， Φ1σ起漏抗壓降作用。127主、漏磁通的區(qū)別(1)性質(zhì)上23u1i0F0=N1i0e1e2eσ1Φσ1Φm設(shè)=msinωt，則電磁關(guān)系分析128u1i0F0=N1i0e1e2eσ1Φσ1Φm設(shè)=忽略漏阻抗壓降后有效值：故：電勢有效值：129忽略漏阻抗壓降后有效值：故：電勢有效值：25二、電壓平衡方程式正方向規(guī)定如前，注意：（1）正方向規(guī)定可以任意（2）通常原邊按電動機(jī)慣例對待，副邊按發(fā)電機(jī)慣例（3）習(xí)慣上，端電壓U表示電壓降，電勢E表示電壓升1、電壓平衡方程式副繞組：空載時(shí)，I2=0原繞組：130二、電壓平衡方程式正方向規(guī)定如前，注意：1、電壓平衡方程式副2、漏電抗原邊漏磁通：寫成復(fù)數(shù)形式：其中：若i1隨時(shí)間作正弦變化，則可寫成：稱為原繞組漏電抗。與頻率，漏電感、匝數(shù)平方成正比，與漏磁導(dǎo)成正比。漏磁導(dǎo)磁勢1312、漏電抗原邊漏磁通：寫成復(fù)數(shù)形式：其中：若i1隨時(shí)間作正弦3、激磁電流磁化電流（無功分量），鐵耗電流（有功分量）。iμiFe定義：產(chǎn)生主磁通所需要的電流，叫激磁電流，im表示?？蛰d時(shí)，一次側(cè)空載電流就是激磁電流。包含兩分量：磁路不飽和：磁化曲線線性，iμ正弦變化，與感應(yīng)電勢相差90度，為純無功電流。（1）磁化電流1323、激磁電流磁化電流（無功分量），鐵耗電流（有功ΦΦiμωt1ωt2ωtωt1ωt2ωtiμΦiμωtΦiμ磁化電流圖解法鐵芯飽和時(shí)：磁通正弦變化，磁化電流為尖頂波。133ΦΦiμωt1ωt2ωtωt1ωt2ωtiμΦiμωtΦiμΦΦiμωt1ωt2ωtωt1ωt2ωtiμΦiμωtΦiμ磁化電流2鐵芯飽和時(shí)：當(dāng)磁通為平頂波，磁化電流為正弦波。134ΦΦiμωt1ωt2ωtωt1ωt2ωtiμΦiμωtΦiμ（2）鐵耗電流（有功分量）iFe與鐵心損耗對應(yīng)，鐵耗電流iFe與-e1同相位，為有功電流?？蛰d電流作用和性質(zhì)一方面：用來勵磁，建立磁場-----無功分量另方面：供變壓器空載損耗-------有功分量性質(zhì)：主要是感性無功性質(zhì)----也稱勵磁電流；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)。135（2）鐵耗電流（有功分量）iFe與鐵心損耗對應(yīng)，鐵耗電4、激磁阻抗類同前面漏電抗的推導(dǎo)，主磁通、感應(yīng)電勢、磁化電抗：另，鐵耗電流與電勢-E1同相：若iμ隨時(shí)間作正弦變化，上式用復(fù)數(shù)表示：磁化電抗1364、激磁阻抗類同前面漏電抗的推導(dǎo)，主磁通、感應(yīng)電勢、磁化電抗可得，激磁電流Im與感應(yīng)電勢E1關(guān)系：則有：ImIFeIμE1RFexμImE1Rmxm137可得，激磁電流Im與感應(yīng)電勢E1關(guān)系：則有：ImIFeIμE三、等效電路U1.I0.r1x1E1.一次側(cè)等效電路U1.I0.r1x1E1.變壓器空載等效電路Rmxm空載狀態(tài)運(yùn)行的變壓器可近似為一個(gè)鐵心電感接于電網(wǎng)。xmx1rmr1xmrm>>>>>>磁滯、渦流效應(yīng)建立空載磁通138三、等效電路U1.I0.r1x1E1.一次側(cè)等效電路U1.I忽略漏阻抗壓降后有效值：故：可知：影響主磁通大小的因素是電源電壓、電源頻率和一次側(cè)線圈的匝數(shù)，與鐵芯的材質(zhì)和幾何尺寸無關(guān)。電勢方程：139忽略漏阻抗壓降后有效值：故：可知：影響主磁通大小的因素是電源四、相量圖可更好地表達(dá)電壓、電勢、電流之間關(guān)系。依據(jù)電壓平衡方程式。Φm作為基準(zhǔn)相量。E2.E1.IFe.Φm.Iμ.-E1.U1.I0r1.jI0x1.I0.140四、相量圖可更好地表達(dá)電壓、電勢、電流之間關(guān)系。依據(jù)電小結(jié)（1）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)及幾何尺寸基本無關(guān)。（2）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。（3）電抗是聯(lián)系電氣量（電動勢)與磁場量（磁通）的橋梁。感應(yīng)電動勢可用電抗壓降的形式表示。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。141小結(jié)（1）主磁通大小由電源電壓、電源頻率和一次線圈匝數(shù)決定，2.3變壓器的負(fù)載運(yùn)行原邊接入電源、副邊接負(fù)載阻抗ZL時(shí)的運(yùn)行情況，稱為變壓器的負(fù)載運(yùn)行。一、電磁關(guān)系分析ΦmE1E1σΦ1σU1U2I1I2變壓器負(fù)載運(yùn)行......E2E2σ..Φ2σ..ZL1422.3變壓器的負(fù)載運(yùn)行原邊接入電源、副邊接負(fù)載阻抗ZL時(shí)變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的磁動勢、磁通、電動勢之間的關(guān)系磁動勢磁通電動勢一次繞組二次繞組143變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的磁動勢、磁通、電動勢之間的關(guān)系磁動勢磁通電二、磁勢平衡方程式負(fù)載時(shí)，主磁通由變化后的一次繞組磁勢F1=I1N1，二次側(cè)繞組磁勢共同作用的結(jié)果。前述，由于一次繞組漏抗很小，可忽略，負(fù)載時(shí)：可見：當(dāng)外電壓U1和頻率一定時(shí)，主磁通在負(fù)載時(shí)仍基本保持不變。也可以說：負(fù)載時(shí)的合成磁勢I1N1+I2N2和空載時(shí)的磁勢I0N1相等。負(fù)載時(shí)磁勢平衡方程144二、磁勢平衡方程式負(fù)載時(shí)，主磁通由變化后的一次繞組磁勢F1=由負(fù)載引起，稱原邊電流的負(fù)載分量移項(xiàng)，兩邊同除以N1得：隨著負(fù)載電流I2出現(xiàn)，產(chǎn)生二次側(cè)磁勢I2N2,相應(yīng)的一次側(cè)電流從I0增加到I1，磁勢由I0N1增加到I1N1.這個(gè)一次側(cè)電流增加的分量I1L=-I2/k,克服了二次側(cè)的去磁效應(yīng)，使鐵心中的主磁通由空載到負(fù)載時(shí)保持基本不變。令則：145由負(fù)載引起，稱原邊電流的負(fù)載分量移項(xiàng)，兩邊同除以N1得：隨著E2.E1.F2.I2.-F2.-I2K.I1.F1.F0.I0.Φm.磁勢平衡相量圖146E2.E1.F2.I2.-F2.-I2.I1.F1.F0.I副邊繞組：原邊繞組：，副邊漏阻抗。，原邊漏阻抗。考慮到原、副邊繞組的電阻壓降i1R1、i2R2得一、二次繞組的電壓方程式。三、電壓平衡方程式147副邊繞組：原邊繞組：，副邊漏阻抗。，原邊漏阻抗。考慮到原、副小結(jié)（1）在變壓器中存在著磁勢平衡和電勢平衡兩個(gè)基本關(guān)系，負(fù)載變化對一次側(cè)的影響是通過二次側(cè)磁勢起作用的。（2）當(dāng)二次側(cè)電流增加時(shí)，二次側(cè)磁勢起趨向于改變鐵芯中的主磁通及感應(yīng)電勢E1，破壞了一次側(cè)的電壓平衡關(guān)系。此時(shí)一次側(cè)自動產(chǎn)生一個(gè)電流分量去抵償二次側(cè)磁勢的作用，使一次側(cè)電勢電壓間達(dá)到新的平衡。通過電勢與磁勢平衡的過程，能量從一次側(cè)傳遞到二次側(cè)。148小結(jié)（1）在變壓器中存在著磁勢平衡和電勢平衡兩個(gè)基本關(guān)系，負(fù)U1.I1.r1E1.變壓器負(fù)載時(shí)的電路圖r2U2.I2.E2.由圖可見：變壓器一、二次繞組的電路是獨(dú)立的，只有磁的聯(lián)系，沒有電的聯(lián)系，不便于計(jì)算。x1σx2σo1o22.4變壓器等效電路149U1.I1.r1E1.變壓器負(fù)載時(shí)的電路圖r2U2.I2.E常采用歸算的方法,把兩個(gè)電路化成一個(gè)電路，其目的是簡化計(jì)算，得出原、副邊有聯(lián)系的統(tǒng)一等效電路。需要注意：繞組歸算前后，如果改變了變壓器的狀態(tài)，折算是毫無意義的。不能影響非歸算方的電壓、電流，鐵芯磁通以及有功和無功功率的大小。歸算的原則：保持歸算前后繞組的磁效應(yīng)不變（磁勢不變）保持歸算前后有功和無功功率不變。顯然，只要想辦法將兩個(gè)繞組的感應(yīng)電勢變?yōu)橄嗟燃纯?。也就是將二次繞組匝數(shù)變?yōu)橐淮卫@組匝數(shù)即可。150常采用歸算的方法,把兩個(gè)電路化成一個(gè)電路，其目的是簡化計(jì)算，1.繞組的歸算(副邊歸算到原邊)注意：二次繞組匝數(shù)變化后，二次繞組的電流必須調(diào)整，否則改變了變壓器的電磁關(guān)系。歸算是把二次側(cè)繞組匝數(shù)變換成一次側(cè)繞組的匝數(shù)，而不改變一、二次側(cè)繞組的電磁關(guān)系。1）二次側(cè)繞組電流的歸算電流歸算原則是：保持歸算前后繞組的磁效應(yīng)不變（磁勢不變），歸算后的量帶’表示。1511.繞組的歸算(副邊歸算到原邊)注意：二次繞組匝數(shù)變化后，二2）二次側(cè)阻抗的歸算根據(jù)二次側(cè)消耗的有功功率不變，得：根據(jù)二次側(cè)消耗的無功功率不變，得：根據(jù)二次側(cè)傳輸給負(fù)載的功率不變，得：1522）二次側(cè)阻抗的歸算根據(jù)二次側(cè)消耗的有功功率不變，得：根據(jù)二3）二次側(cè)繞組電勢和電壓的歸算根據(jù)電勢與匝數(shù)成正比關(guān)系得：二次側(cè)端電壓：1533）二次側(cè)繞組電勢和電壓的歸算根據(jù)電勢與匝數(shù)成正比關(guān)系得：二結(jié)論：（1）歸算前后，二次側(cè)電流變化1/K倍（1）二次側(cè)電勢、電壓變化K倍（2）二次側(cè)電阻、阻抗、負(fù)載變化K2倍154結(jié)論：（1）歸算前后，二次側(cè)電流變化1/K倍50項(xiàng)目歸算前

歸算后一次側(cè)電壓方程二次側(cè)電壓方程電流關(guān)系感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢的關(guān)系輸出電壓歸算前后的對比U1=－E1＋Z1I1U1=－E1＋Z1I1U2=E2－Z2I2U2'=E2'－

Z2'I2'N1I1＋N2I2=N1I0

I1＋I(xiàn)2'

=I0

E1=－ZmI0

E1=－ZmI0

E1=kE2E1=E2'U2=ZLI2U2'=ZL'I2'155項(xiàng)目歸算前歸算后歸算后的基本方程式根據(jù)歸算后的基本方程畫出的部分等效電路得到變壓器T型等效電路圖U1.I1.r1x1E1.rmxmI0.r’2x’2U’z.I’2.E’2.I1+.I’2.=I0.E1=.E’2=.-I0.Zm.156歸算后的基本方程式根據(jù)歸算后的基本方程畫出的部分等效電路得到2.變壓器帶負(fù)載T型等效電路ZL'＋U1－I1R1jX1－

E1=E2'＋I(xiàn)0－U2'＋jX2'R2'I2'1572.變壓器帶負(fù)載T型等效電路ZL'＋I(xiàn)1R13.變壓器帶負(fù)載形等效電路ZL'＋U1－I1R1jX1－

E1＋I(xiàn)0－U2'＋jX2'R2'I2'1583.變壓器帶負(fù)載形等效電路ZL'＋I(xiàn)1R14.簡化等效電路該電路用于滿載或接近滿載運(yùn)行時(shí)的分析、計(jì)算。I0很小，I1≈I2ZL'＋U1－

I1＝－I2'RkjXk－U2'

＋1594.簡化等效電路該電路用于滿載I0很小，I1≈5.相量圖※設(shè)：

U2=U20°U2'I2'電感性負(fù)載2E1=E2'R2'I2'jX2'I2'－E1I0－I2'I1R1I1jX1I11U11605.相量圖※設(shè)：U2=U20°U2'I2

電容性負(fù)載U2'I2'E1=E2'R2'I2'jX2'I2'I0－I2'U12－E1I1R1I1jX1I11

電阻性負(fù)載U2'I2'E1=E2'R2'I2'jX2'I2'I0－I2'U1－E1R1I1jX1I11I1161電容性負(fù)載U2'I2'E1=E2'R2'I2'jX小結(jié)（1）為簡化計(jì)算，通過歸算法將原、副邊電路整合為一個(gè)統(tǒng)一的電路，可用熟知的電路理論來分析變壓器性能。（2）把副邊電路歸算到原邊，要遵循兩個(gè)原則：磁勢不變原則，元件功率不變原則。（3）副邊歸算前后:二次側(cè)電流變化1/k倍二次側(cè)電勢、電壓變化k倍二次側(cè)電阻、阻抗、負(fù)載變化k2倍162小結(jié)（1）為簡化計(jì)算，通過歸算法將原、副邊電路整合為一個(gè)統(tǒng)一2.5變壓器參數(shù)的測定變壓器中的等效參數(shù)勵磁阻抗Zm和短路阻抗Zk，對變壓器的運(yùn)行性能有直接影響，知道了變壓器的參數(shù)，就可繪出等效電路，然后應(yīng)用等效電路分析計(jì)算。對已經(jīng)制成的變壓器，可以通過空載試驗(yàn)測出勵磁阻抗，短路試驗(yàn)測出短路阻抗。一、空載試驗(yàn)（開路試驗(yàn)）條件：為試驗(yàn)安全和儀器接線方便，一般在低壓側(cè)做空載實(shí)驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)，低壓側(cè)加額定電壓，二次繞組開路。低壓側(cè)高壓側(cè)＋U1－VAWV1632.5變壓器參數(shù)的測定變壓器中的等效參數(shù)勵磁阻抗Zm和短路空載試驗(yàn)可求取:變比k、鐵耗PFe、勵磁阻抗Zm實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：U1N、I0、P0、U20。(1)鐵損耗P0=PFe＋PCu=RmI02＋R1I02PFe≈P0(2)勵磁阻抗模|Zm|≈|Z1+Zm|

=U1NI0空載時(shí)輸出功率為0，輸入功率主用于鐵耗，I0很小，R1很小，銅耗可忽略。測得的功率近似為鐵耗。U1.I0.r1x1E1.rmxm164空載試驗(yàn)可求取:變比k、鐵耗PFe、勵磁阻抗Zm實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(3)勵磁電阻Rm≈R1＋Rm=P0I02(4)勵磁電抗Xm=√|Zm|2－Rm2(5)電壓比U20U1Nk=(6)折算開路試驗(yàn)測量通常為歸算到低壓側(cè)時(shí)的值。折算到高壓側(cè)時(shí)，Rm、Xm和Zm需要折算。實(shí)際值為Rm=k2P0I02Xm=√|Zm|2－Rm2165(3)勵磁電阻Rm≈R1＋Rm=P0(4)勵磁電抗X二.短路試驗(yàn)測量：PCu、短路參數(shù)。實(shí)驗(yàn)方法：逐漸增加U1，使電流達(dá)到額定值：I1=I1N。U1=(5%~10%)U1N高壓側(cè)低壓側(cè)＋U1－AVW實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：Uk=U1、Ik=I1N、Pk。(1)銅損耗PCu≈PFe+PCu=Pk(2)短路阻抗模

|Zk|=UkIk由于外施電壓很低，主磁通很小，鐵耗和勵磁電流均可忽略，則輸入功率近似等于一、二次側(cè)繞組的銅耗。166二.短路試驗(yàn)測量：PCu、短路參數(shù)。實(shí)驗(yàn)方法：U1U1.-U’2.I1=-I’2..rkXk短路試驗(yàn)時(shí)，繞組溫度與實(shí)際運(yùn)行時(shí)不一樣。需要折算到75度時(shí)的值。若繞組為銅線，可按課本上的公式2-53進(jìn)行換算。短路試驗(yàn)時(shí)，使電流達(dá)到額定值時(shí)所加的電壓Uk稱為阻抗壓降或短路電壓。一般用額定電壓的百分值表示。它也是變壓器銘牌數(shù)據(jù)之一。(3)短路電阻

|Rk|=PkIk2(4)短路電抗Xk=√|

Zk

|

2－Rk2Uk％=UkU1N×100%167U1.-U’2.I1=-I’2..rkXk短路試驗(yàn)時(shí)，ΦA(chǔ).ABC三相組式鐵心變壓器2.6三相變壓器一、三相變壓器概述ΦB.ΦC.XYZ168ΦA(chǔ).ABC三相組式鐵心變壓器2.6三相變壓器一、三相變壓ΦA(chǔ).ΦC.ΦB.ΦA(chǔ).ΦC.ΦB.ABC三相心式鐵心的形成169ΦA(chǔ).ΦC.ΦB.ΦA(chǔ).ΦC.ΦB.ABC三相心式鐵心的形成二、單相變壓器的極性和繞組標(biāo)志同極性端的確定三相變壓器的Y和D連接為確定相電壓的相位關(guān)系，高壓、低壓繞組相電壓相量的正方向規(guī)定為：從繞組的首端指向尾端。相電壓的相位關(guān)系，取決于繞組的同名端是否同在尾端或首端。AUAXaxuaAUAXxaua170二、單相變壓器的極性和繞組標(biāo)志同極性端的確定為確定相電壓的相相電壓相量的正方向規(guī)定為：從繞組的首端指向尾端。相電壓的相位關(guān)系，取決于繞組的同名端是否同在尾端或首端。同在首端或尾端，電壓相位相同；否則，電壓相位相反。AUAXxauaAUAXaxuaUA與ua反相UA與ua反相171相電壓相量的正方向規(guī)定為：從繞組的首端指向尾端。相電壓的相位三、繞組連接方式和連接組別國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定五種連接組別：Y，Yn12；YN，y12；Y，y12；YN，d11；Y，d11星形接法（Y），或者帶中性點(diǎn)（YN）三角形接法（D）三相繞組原邊、副邊采用不同的連接方式時(shí)，高壓側(cè)線電壓與低壓側(cè)線電壓之間可以形成不同的相