第4章-變壓器課件

熟練掌握變壓器的工作原理，了解其結(jié)構(gòu)。能正確使用變壓器的額定值。掌握變壓器空載、負(fù)載運(yùn)行時(shí)的物理過程。掌握變壓器的等效電路、方程和相量圖。掌握參數(shù)折算的原則，并能熟練利用等效電路進(jìn)行計(jì)算。本章要求掌握標(biāo)么值的概念及其應(yīng)用，掌握參數(shù)測定方法及參數(shù)計(jì)算。能按要求對變壓器進(jìn)行正確接線。能正確使用自耦變壓器，電壓、電流互感器。1主要內(nèi)容

4.1變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)

4.2單相變壓器的空載運(yùn)行

4.3單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行

4.4變壓器的參數(shù)測定

4.5標(biāo)幺值

4.6變壓器的運(yùn)行性能和特性

4.7三相變壓器

4.8變壓器的并聯(lián)運(yùn)行

4.9其他用途的變壓器2變壓器的用途變壓器是一種靜止的交流電器，它可以將一個(gè)等級的交流電壓變換成另一個(gè)等級的交流電壓。1、電力系統(tǒng)中輸配電電廠1電廠2升壓Tr降壓Tr中壓380V110KV10KV用戶+-2、進(jìn)行阻抗變換3、測量大電流、高電壓34.1變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)4.1.1變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)

1、基本結(jié)構(gòu)

變壓器的基本部件是鐵心和繞組，它們構(gòu)成了變壓器的器身。除此之外，還有放置器身的盛有變壓器油的油箱、絕緣套管、分接開關(guān)、安全氣道和保護(hù)裝置等。

（a）單相心式（b）三相心式圖4-1心式變壓器（1）鐵心44.1變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)

（a）單相殼式（b）三相殼式

圖4-2殼式變壓器5鐵芯構(gòu)成TR的磁路，由硅鋼片疊成繞組組成TR的電路，用銅或鋁線繞在鐵芯上64.1變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)（2）繞組

（a）同心式（b）交疊式圖4-3變壓器繞組放置74.1變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)2、其它結(jié)構(gòu)部件圖4-4油浸式電力變壓器結(jié)構(gòu)示意圖鐵心和繞組是變壓器的主要結(jié)構(gòu)部件稱為變壓器的器身，制造好的變壓器器身置于裝有變壓器油的箱體內(nèi)。變壓器油既是一種絕緣介質(zhì)又是一種冷卻介質(zhì)，它起散熱、絕緣和保護(hù)器身的作用。為使變壓器油能保持良好的狀態(tài)，在油箱上方裝有儲油柜用來監(jiān)測變壓器油的運(yùn)行狀況。

84.1變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)4.1.2變壓器的基本工作原理1、變壓器的工作原理圖4-5單相變壓器工作原理示意圖根據(jù)電磁感應(yīng)定律，原、付繞組分別感應(yīng)電勢

根據(jù)基爾霍夫定律可寫出原、付繞組電勢方程式為

9正方向的選取是任意的。在列寫電磁關(guān)系式時(shí)，不同的正方向僅影響該量的正負(fù)，不影響其物理本質(zhì)。2、變壓器各物理量正方向的規(guī)定原邊正方向遵循電動機(jī)慣例：相位差大于90o，則有功電功率為負(fù)，說明變壓器發(fā)出有功功率。+-N2N1i1e1e2e1

1

若原邊電壓和電流同時(shí)為正或?yàn)樨?fù)，即其間相位差小于90o，則有功電功率為正值，說明變壓器從電源吸收了這部分功率。10

若付邊電壓和電流同時(shí)為正或?yàn)樨?fù)，則有功電功率都是從變壓器二次繞組發(fā)出，稱為“發(fā)電機(jī)慣例”。當(dāng)付邊電壓和電流一正一負(fù)時(shí)，則吸收有功電功率。關(guān)于無功功率，同是電流滯后電壓90o，對電動機(jī)慣例，稱為吸收滯后性無功功率；對發(fā)電機(jī)慣例，稱為發(fā)出滯后性無功功率。付邊正方向遵循發(fā)電機(jī)慣例：+-N2N1i0+-i22、變壓器各物理量正方向的規(guī)定112、變壓器各物理量正方向的規(guī)定結(jié)論：變壓器參數(shù)方向的規(guī)定：（1）Φ與i同向，即符合右手螺旋關(guān)系（2）U與i同向（一次側(cè)為電動機(jī)慣例，二次側(cè)為發(fā)電機(jī)慣例）（3）e和i方向符合右手螺旋法則,即電勢正方向與產(chǎn)生該磁通的電流正方向一致124.1.3變壓器的額定值及分類

1、變壓器的額定值額定值是正確使用變壓器的依據(jù)，在額定狀態(tài)下運(yùn)行，可保證變壓器長期安全有效的工作，額定值標(biāo)注在變壓器的銘牌上。

1、額定容量

：指變壓器的視在功率，對三相變壓器指三相容量之和。單位伏安（VA）千伏安（KVA）

2、額定電壓：指線值，單位伏（V）千伏（kV） 指電源加到原繞組上的電壓，是付邊開路即空載運(yùn)行時(shí)副繞組的端電壓。

134.1變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)4、額定頻率

：我國規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)用電頻率為50赫（HZ）此外，額定工作狀態(tài)下變壓器的效率、溫升等數(shù)據(jù)均屬額定值。

3、額定電流：由和計(jì)算電流，即為額定電流

對單相變壓器：

對三相變壓器：

144.1變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)2、變壓器的分類按用途分電力變壓器：主要用于輸配電系統(tǒng)中，分升壓、降壓、配電、聯(lián)絡(luò)、廠用變壓器；調(diào)壓變壓器：用來調(diào)節(jié)電網(wǎng)中的電壓。多用于實(shí)驗(yàn)室中；儀用變壓器：用于測量，如電壓互感器、電流互感器按結(jié)構(gòu)分自耦變壓器：高低壓共用一個(gè)繞組雙繞組變壓器：每相有高、低壓兩個(gè)繞組三繞組變壓器：每相有高、中、低壓三個(gè)繞組多繞組變壓器：按相數(shù)分（1）

單相變壓器（2）

三相變壓器（3）

多相變壓器按冷卻方式分（1）油浸式（2）

干式（3）

充氣式15變壓器的分類用途分：電力TR、調(diào)壓TR、儀用TR、特種TRTransformer：變壓器，以TR表示，以下同。16繞組分：雙繞組TR、三繞組TR、自耦TR17鐵芯結(jié)構(gòu)分：芯式TR、組式TR相數(shù)分：單相TR、三相TR18大型TR的冷卻油浸自冷油浸風(fēng)冷強(qiáng)迫油循環(huán)冷194.2單相變壓器的空載運(yùn)行4.2.1變壓器的空載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系

任務(wù)：分析空載運(yùn)行內(nèi)部電磁關(guān)系，求等效電路。重點(diǎn)：空載運(yùn)行時(shí)的物理過程；分析方法。一、空載運(yùn)行含義

變壓器原繞組接通電源，付繞組開路，負(fù)載電流為零的工作狀態(tài)。+-原邊：接電源一側(cè)。稱初級側(cè)、一次側(cè)。付邊：接負(fù)載一側(cè)。稱次級側(cè)、二次側(cè)。原邊不一定是高壓邊。注意!204.2.1變壓器的空載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系

2、空載運(yùn)行時(shí)電動勢和電壓比

4-6變壓器空載運(yùn)行示意圖一、二次繞組的電壓平衡方程式為：21+-N2N1

電磁關(guān)系指勵(lì)磁電流、磁通、電勢之間的關(guān)系。原邊接U1i0i0Fo=N1i0e1e21漏磁通主磁通e11）物理過程2）電磁關(guān)系

14.2.1變壓器的空載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系

22變壓器空載運(yùn)行電磁關(guān)系示意圖

4.2.1變壓器的空載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系

23若不計(jì)漏磁通，按上圖所規(guī)定各量正方向，由基爾霍夫第二定律可列出一、二次繞組的

電壓平衡方程式

調(diào)節(jié)一、二次側(cè)匝數(shù)即可達(dá)到變壓目的。

式中R1為一次繞組的電阻，U20為二次側(cè)空載電壓，即開路電壓，一般很小，忽略不計(jì)時(shí)4.2.1變壓器的空載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系

242、主磁通、勵(lì)磁電流及勵(lì)磁阻抗

產(chǎn)生主磁通所需的電流叫激磁電流。用表示，空載時(shí)全部用以產(chǎn)生主磁通即：4-8變壓器空載運(yùn)行主磁通、激磁電流和電勢之間的相位此時(shí)中除無功分量外，還有有功分量圖4-9變壓器空載磁化曲線及電流、磁通波形4.2.1變壓器的空載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系

25

Rm：激磁電阻，表征鐵心損耗的一個(gè)等效參數(shù)Xm：激磁電抗，表征鐵心磁化性能的一個(gè)等效參數(shù)Zm：激磁阻抗，表征鐵心損耗和磁化性能的一個(gè)等效參數(shù)

式中:

（a）激磁電流等效電路（b）等效串聯(lián)電路圖4-10鐵心線圈的等效電路4.2.1變壓器的空載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系

263、漏磁通和漏磁電抗

在實(shí)際變壓器中，除交鏈一、二次繞組的主磁通外，還有一部分僅與一個(gè)繞組交鏈通過空氣閉合的漏磁通

由于漏磁通是經(jīng)過空氣隙閉合的，而空氣的磁導(dǎo)率為常數(shù)，所以漏電抗為常值與磁路的飽和程度無關(guān)。

4.2.1變壓器的空載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系

274.2.2空載運(yùn)行時(shí)的電壓方程式、等效電路及相量圖4.2單相變壓器的空載運(yùn)行圖4-11變壓器空載運(yùn)行時(shí)的等效電路圖4-12變壓器空載運(yùn)行時(shí)的相量圖28方程變?yōu)?+-N2N1i0e1e2e1

1mr1jx1rmjxm+-294.3單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行4.3.1變壓器負(fù)載運(yùn)行的電磁關(guān)系圖4-13變壓器負(fù)載運(yùn)行示意圖當(dāng)接入也將作用于主磁路上。F2的出現(xiàn)，使趨于改變相應(yīng)的為常數(shù)

304.3單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行4.3.1變壓器負(fù)載運(yùn)行的電磁關(guān)系圖4-13變壓器負(fù)載運(yùn)行示意圖因此要達(dá)到新的平衡條件是：一次側(cè)繞組中電流增加一個(gè)分量與二次側(cè)繞組中由產(chǎn)生的磁勢相抵消。以維持不變，即：31

這一關(guān)系式稱為磁勢平衡關(guān)系，當(dāng)負(fù)載電流增加時(shí)，原繞組的電流也隨之增加，從而使變壓器的功率從原方傳遞到付方。說明二次側(cè)所需功率（）由一次側(cè)提供（），正號表示輸出功率，負(fù)號表示輸入功率。4.3單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行324.3.2變壓器負(fù)載運(yùn)行的基本方程式4-14變壓器空載運(yùn)行電磁關(guān)系示意圖4.3單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行334.3.2變壓器負(fù)載運(yùn)行的基本方程式1、磁勢平衡方程式

負(fù)載時(shí)，用于建立主磁通的激磁磁動勢是一、二次繞組的合成磁動勢，且為空載時(shí)的磁動勢，即激磁磁動勢。4.3單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行另一部分用來抵消二次側(cè)的負(fù)載分量，能量由一次側(cè)傳到二次側(cè)。

上式表明負(fù)載后，一次側(cè)電流由兩部分組成，一部分維持主磁通的激磁電流Im。342、電壓平衡方程式將式帶入上式得4.3單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行式中

：

一、二次側(cè)繞組漏阻抗

一、二次側(cè)繞組漏電阻

一、二次側(cè)繞組漏電抗

35歸納起來變壓器的基本方程式為：4.3單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行364.3.3變壓器負(fù)載運(yùn)行的等值電路及相量圖

利用變壓器的基本方程式方程式可對變壓器的運(yùn)行性能進(jìn)行定量計(jì)算。但是由于原、副繞組匝數(shù)不等，且為復(fù)數(shù)運(yùn)算給計(jì)算帶來很大困難，在分析變壓器時(shí)不采用聯(lián)立方式求解的方法，而是尋求一種簡便的方法，即等值電路的方法進(jìn)行計(jì)算。4.3單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行371、變壓器的歸算（折算）（1）電流的歸算

根據(jù)規(guī)算前后磁勢不變的原則,規(guī)算后得量斜上打“′’”

歸算是把二次側(cè)繞組匝數(shù)變換成一次測繞組的匝數(shù),而不改變一、二次側(cè)繞組的電磁關(guān)系

4.3單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行38

（2）電勢和電壓的歸算根據(jù)電勢與匝數(shù)成正比得關(guān)系

可見:同理

（3）阻抗的歸算4.3單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行39

（2）電勢和電壓的歸算根據(jù)電勢與匝數(shù)成正比得關(guān)系

同理4.3單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行40規(guī)算后的基本方程式為:

以上是將副繞組歸算到原繞組，同理也可將原繞組歸算到副繞組，即令，按照上述方法，推出原方各物理量的歸算值。4.3單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行41結(jié)論：1、電壓、電勢擴(kuò)大到k倍；2、電流縮小到1/k倍；3、阻抗擴(kuò)大到k2倍。將低壓繞組折算到高壓繞組后：1、電壓、電勢縮小到1/k倍；2、電流擴(kuò)大到k倍；3、阻抗縮小到1/k2倍。將高壓繞組折算到低壓繞組后：折算后方程為：422、變壓器等效電路和相量圖4.3單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行1）由方程得出電路原邊：付邊：bar1jx1+-r2jx2+ZL-2）繞組折算43r1jx1+-r2′jx2′+ZL′-ba′′′3）等效電路（T型）變?yōu)椋?ZL′r1jx1rmjxm+r2′jx2′′′+-44-4）一字型等效電路：rkjxk+ZL′rmjxmZL′-r1jx1+r2′jx2′′′+-452、變壓器等效電路和相量圖（1）“T”型等效電路4-16變壓器的“T”型等效電路（2）近似和簡化等效電路4-17變壓器的近似等效電路4-18變壓器的簡化等效電路4.3單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行46以上通稱短路參數(shù)，由短路實(shí)驗(yàn)求得。從簡化等效電路中看出,當(dāng)時(shí),可將一二次側(cè)參數(shù)合并起來,此時(shí)為短路阻抗-------短路電阻-------短路電抗-------短路阻抗4.3單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行（3）變壓器的相量圖

4-19感性負(fù)載變壓器的相量圖47相量圖(a)感性負(fù)載(b)容性負(fù)載48變壓器中的參數(shù),對變壓器的運(yùn)行性能有直接影響,已知變壓器的參數(shù),就可繪出等效電路,然后可以運(yùn)用等效電路分析計(jì)算?？赏ㄟ^空載和短路試驗(yàn)確定。

4.4變壓器參數(shù)測定4.4.1空載試驗(yàn)可近似認(rèn)為Zo=Zm圖4-20單相變壓器空載試驗(yàn)接線圖49

因短路試驗(yàn)電流大,電壓低,一般在高壓側(cè)作.從等效電路可見

,外加電壓僅用來克服變壓器本身的漏阻抗壓降,所以當(dāng)Uk很低時(shí),電流即到達(dá)額定,該電壓為(5-10%)UN.4.4變壓器參數(shù)測定4.4.2短路試驗(yàn)圖4-21單相變壓器短路試驗(yàn)接線圖可按50短路試驗(yàn)時(shí)使電流達(dá)到額定值時(shí)所加電壓稱為阻抗電壓或短路電壓。阻抗電壓用額定電壓百分比表示時(shí)有:4.4變壓器參數(shù)測定51阻抗電壓百分值是銘牌數(shù)據(jù)之一,是變壓器的主要參數(shù)。阻抗電壓的大小反映變壓器在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí),漏阻抗壓降的大小。從運(yùn)行性能考慮：希望uk小，使負(fù)載時(shí)端電壓隨負(fù)載變化波動小。從限制短路電流考慮：希望uk大，可以限制短路電流4.4變壓器參數(shù)測定52此時(shí)額定電壓，額定電流和額定視在功率的標(biāo)幺值均為1，這樣較用實(shí)際值表示時(shí)更能說明問題。4.5標(biāo)幺值4.5.1標(biāo)幺值的概念

標(biāo)幺值用符號“*”表示，沒有量綱，標(biāo)幺值乘100便為百分值。標(biāo)幺值與百分之之間的關(guān)系為534.5標(biāo)幺值4.5.2基值的選取及標(biāo)幺值的計(jì)算

在變壓器和電機(jī)中通常選額定電壓和額定電流作為基值。則

對于變壓器當(dāng)選定了一、二次側(cè)額定電壓和額定電流作為基值時(shí)，一、二次側(cè)額定電壓和額定電流的標(biāo)幺值為544.5標(biāo)幺值在計(jì)算變壓器的空載和短路參數(shù)時(shí)，可直接用標(biāo)幺值的公式進(jìn)行計(jì)算

554.5標(biāo)幺值

應(yīng)用標(biāo)幺值的優(yōu)點(diǎn)：（1）不論變壓器或電機(jī)的容量大小，用標(biāo)幺值表示，各參數(shù)和典型性能的數(shù)據(jù)都在一定的范圍內(nèi)，便于比較。（2）

用標(biāo)幺值時(shí)，不必再進(jìn)行歸算。（歸算到高壓側(cè)或低壓側(cè)的參數(shù)相等）（3）便于計(jì)算。短路阻抗標(biāo)幺值等于阻抗電壓的標(biāo)幺值。

56表征變壓器運(yùn)行性能的主要指標(biāo)有兩個(gè)，一是副邊端電壓變化（電壓調(diào)整率）即外特性，二是效率特性。4.6變壓器的運(yùn)行性能和特性57變壓器一次側(cè)接額定電壓，二次側(cè)開路時(shí)，二次側(cè)的空載電壓U20=U2N。負(fù)載后，負(fù)載電流在變壓器內(nèi)產(chǎn)生阻抗壓降，使二次側(cè)端電壓發(fā)生變化，變化大小用電壓調(diào)整率表示4.6變壓器的運(yùn)行性能和特性4.6.1變壓器的電壓變化率及外特性

1、變壓器的電壓變化率58外特性用標(biāo)幺值表示其變化的規(guī)律由右圖所示

圖4-24變壓器的外特性當(dāng)純電阻負(fù)載時(shí)和電壓性負(fù)載時(shí)，外特性是下降的，而容性負(fù)載時(shí)可能上翹。對此曲線可由以下公式推導(dǎo)證明。

4.6變壓器的運(yùn)行性能和特性59簡化等效電路相量圖

4.6變壓器的運(yùn)行性能和特性60說明：1、從電壓調(diào)整率看，小些，端電壓隨負(fù)載變化波動小.2、當(dāng)額定負(fù)載時(shí)，功率因數(shù)為定值時(shí)的電壓調(diào)整率為額定電壓調(diào)整率。用表示。是變壓器的主要性能指標(biāo)之一。通常左右。所以電力變壓器的高壓繞組均為有+5%的抽頭以便進(jìn)行電壓調(diào)整。

4.6變壓器的運(yùn)行性能和特性612、變壓器的外特性4.6變壓器的運(yùn)行性能和特性為了描述變壓器在不同負(fù)載下副方端電壓的變化，將電源電壓和負(fù)載的功率因數(shù)為常數(shù)時(shí)，變壓器副邊端電壓與負(fù)載電流之間的關(guān)系繪制成曲線圖4-24變壓器的外特性624.6變壓器的運(yùn)行性能和特性圖4-24變壓器的外特性可見當(dāng)負(fù)載為純電阻性質(zhì)時(shí)，變壓器的端電壓隨負(fù)載的變化最小，而電感性負(fù)載和電容性負(fù)載時(shí)其端電壓隨負(fù)載的變化要增大。一般變壓器所帶負(fù)載為電感性，所以為了補(bǔ)償感性負(fù)載時(shí)端電壓的下降，可用并聯(lián)電容的方法使端電壓提高，或采用前述的調(diào)節(jié)變壓器的高壓繞組的抽頭的方法使變壓器二次側(cè)端電壓升高。63變壓器運(yùn)行時(shí)將產(chǎn)生損耗，變壓器的損耗分兩大類銅耗：1、基本銅耗；2、雜散銅耗鐵耗：1、基本鐵耗；2、雜散鐵耗4.6變壓器的運(yùn)行性能和特性4.6.2變壓器的效率特性

1、變壓器的損耗分析644.6變壓器的運(yùn)行性能和特性基本銅耗：一、二次繞組內(nèi)電流所引起的直流電阻損耗。雜散銅耗：主要是由漏磁通所引起的肌膚效應(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。因此也稱為可變損耗。銅耗與繞組的溫度有關(guān)，一般都用75o時(shí)的電阻值來計(jì)算。654.6變壓器的運(yùn)行性能和特性2、變壓器的效率

因變壓器無轉(zhuǎn)動部分，一般效率都很高，大多數(shù)在95%以上。大型變壓器可達(dá)99%。變壓器的效率一般用間接法測量。即測出各種損耗，再計(jì)算效率。

因：令可得:

664.6變壓器的運(yùn)行性能和特性67因產(chǎn)生最大效率時(shí)

對應(yīng)最大效率時(shí)負(fù)載電流的標(biāo)幺值為：

4.6變壓器的運(yùn)行性能和特性圖4-25變壓器效率特性68電機(jī)與拖動變壓器的損耗和效率二次繞組輸出的有功功率P2計(jì)算如下：三相變壓器：單相變壓器：兩式都忽略了二次繞組端電壓在接負(fù)載時(shí)發(fā)生的變化，認(rèn)為效率計(jì)算公式為：最大效率時(shí)變壓器帶額定負(fù)載時(shí)負(fù)載系數(shù)69

變換三相交流電等級的變壓器為三相變壓器。目前電力系統(tǒng)均采用三相變壓器,因而三相變壓器的應(yīng)用極為廣泛,在三相變壓器對稱運(yùn)行時(shí),各相電流、電壓大小相等、相位差1200,

因此對于運(yùn)行原理的分析計(jì)算可采用一相進(jìn)行研究。前面導(dǎo)出的基本方程式、相量圖、等效電路及參數(shù)測定等可直接運(yùn)用于三相的任一相。4.7三相變壓器70三相變壓器按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為兩種：三相變壓器組三相心式變壓器

三相變壓器組是由三臺單相變壓器組成的，每相的主磁通各自沿自己的磁路閉合，所以三相變壓器的磁路彼此獨(dú)立。4.7三相變壓器4.7.1三相變壓器的磁路系統(tǒng)圖4-26三相組式變壓器的磁路系統(tǒng)

71三相心式變壓器的磁路彼此相關(guān)，這種鐵心結(jié)構(gòu)是由三相變壓器組演變而來的，流過中間心柱磁通。圖4-27三相心式變壓器的磁路4.7三相變壓器72電機(jī)與拖動731、聯(lián)結(jié)方法

在三相變壓器中用大寫字母A、B、C表示高壓端首端，X、Y、Z表示尾端，小寫字母a、b、c表示低壓端首端，x、y、z表示尾端。連接可采用星型（Y連接）用Y（或y）表示，角型（連接）用D(或d)表示。在國產(chǎn)電力變壓器常采用Y,ynY,d和YN,d三種連接。N(或n)表示有中點(diǎn)引出。

4.7三相變壓器4.7.2三相變壓器電路系統(tǒng)——聯(lián)結(jié)組圖4-28三相變壓器聯(lián)結(jié)方法74電機(jī)與拖動AXBYCZ75電機(jī)與拖動變壓器的連接原則電網(wǎng)線電壓=變壓器原邊額定線電壓變壓器付邊額定線電壓=負(fù)載額定線電壓有時(shí)變壓器不符合，可以改變連接方法，來滿足要求例1：電網(wǎng)UN=10000V，變壓器:U1/U2=10000/400V,Y/Y;負(fù)載：UN=230V,D接三相異步機(jī)。如何連接？Tr改為：Y，d；異步機(jī)D?；騎r:Y/Y;異步機(jī)Y例2：電網(wǎng)UN=6000V，Tr:U1/U2=3460/380V,D,y;負(fù)載：UN=220V,Y接三相異步機(jī)。如何連接？Tr改為：Y，d；762、聯(lián)結(jié)組

根據(jù)變壓器原、付邊對應(yīng)的線電壓之間的相位關(guān)系，把變壓器繞組的聯(lián)結(jié)分成不同的組合稱為繞組的聯(lián)結(jié)組。實(shí)踐與理論證明，變壓器高低壓方相對應(yīng)的線電壓的相位差總是30°的倍數(shù)。因此采用“時(shí)鐘表示法”來表示這種相位差是很簡明的。圖4-29不同繞向時(shí)原、副繞組的同名端4.7三相變壓器77（a）同名端標(biāo)記（b）逆名端標(biāo)記圖4-30繞向相同時(shí)原、副繞組相電勢的相位關(guān)系4.7三相變壓器圖4-31Y，y0聯(lián)結(jié)組78電機(jī)與拖動三相變壓器的連接組號當(dāng)原邊電壓相同時(shí)，付邊Uab(Eab)的相位不同連接組號:用時(shí)鐘法表示原付繞組線電勢[UAB(EAB)]與[Uab(Eab)]的相位關(guān)系。AaBCbcAaBCbcAaBCbcABC79電機(jī)與拖動三相變壓器判斷連接組號方法1）畫出原邊的相電勢位形圖，（Y，D），頂點(diǎn)A

B

C

(a

b

c

)都為順時(shí)針排列。2）將A

a重合畫出付邊的相電勢位形圖，頂點(diǎn)A

B

C

(abc

)都為順時(shí)針排列。注意與原方相電勢的關(guān)系：與哪相電勢同相，或反相。EABEab3）根據(jù)與的相位關(guān)系，確定連接組號，相位差30度，差1點(diǎn)80電機(jī)與拖動單相變壓器端子的兩種表示方法81電機(jī)與拖動三相變壓器判斷連接組號(1)AaBCbcAaBCbcAcBCabABCBACabcabcBACBACcab82電機(jī)與拖動三相變壓器判斷連接組號(2)ABCABCabcABCabcABCabcabcBACBACcabBACabc83電機(jī)與拖動用電勢相量確定變壓器的聯(lián)結(jié)組

由聯(lián)結(jié)組通過電勢相量確定三相變壓器的電路圖表達(dá)

84電機(jī)與拖動由聯(lián)結(jié)組獲得三相變壓器的具體連接854.7三相變壓器

（a）電路圖

（b）相量圖

圖4-32Y，y6聯(lián)結(jié)組864.7三相變壓器

（a）電路圖

（b）相量圖

圖4-33Y，d11結(jié)組874.7三相變壓器

（a）電路圖（b）相量圖

圖4-34Y，d5結(jié)組884.7三相變壓器

（a）電路圖（b）相量圖

圖4-35Y，d3結(jié)組894.7.3三相變壓器電路系統(tǒng)及磁路系統(tǒng)對電勢波形的影響4.7三相變壓器考慮鐵心磁路的飽和,當(dāng)磁通為正弦,電流為尖頂波，電流出現(xiàn)尖頂波的原因是由于除了基波分量外還有很強(qiáng)的3次諧波分量及更高次諧波分量。

圖4-36尖頂波諧波分析904.7三相變壓器圖4-36尖頂波諧波分析

可見其大小相等,相位相同。三次諧波電流是否在變壓器中流通，將直接影響主磁通和相電動勢的波形。而三相變壓器繞組的聯(lián)結(jié)方法及磁路系統(tǒng)都決定三次諧波電流在變壓器中的存在與否。

911、Y，y聯(lián)結(jié)電路系統(tǒng)三次諧波電流構(gòu)成零序?qū)ΨQ組,不能存在于無中線的星接的三相電路中,所以當(dāng)正弦電壓施加于Y連接的變壓器時(shí),Im接近正弦波,主磁通為平頂波,其中三次諧波磁通的大小及對電勢波形的影響還要看磁路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu).

4.7三相變壓器92（1）三相變壓器組

組式磁路系統(tǒng)的特點(diǎn)是互相獨(dú)立,彼此無關(guān),所以三次諧波磁通和基波一樣可以存在于各相磁路中,在一、二次側(cè)繞組中每相感應(yīng)電勢為:

加之三次諧波頻率

,所以感應(yīng)的三次諧波電勢相當(dāng)大，可達(dá)基波的50%，結(jié)果使相電勢波形嚴(yán)重畸形，幅值很高，可使繞組絕緣擊穿，所以三相變壓器組不允許采用Y，y聯(lián)結(jié)。

4.7三相變壓器93（2）三相心式變壓器

心式磁路特點(diǎn)是互相聯(lián)系，彼此相關(guān)，而三次諧波磁通構(gòu)成零序?qū)ΨQ組，不能存在于三相心式磁路，這與三次諧波電流不能在Y接三相電路中流通相似，但它們可以經(jīng)油箱壁等形成閉路，由于這些磁路的磁阻很大，使三次諧波磁通大為削弱，所以相電勢中也接近正弦波。但三相諧波磁通沿油箱閉和，引起附加渦流損耗，降低變壓器效率，因此，對心式變壓器Y，y接僅在容量為1600千伏安以下的中，小容量的變壓器中采用。

4.7三相變壓器942、Y，d或D，y聯(lián)結(jié)電路系統(tǒng)

D，y接的三相變壓器，因一次側(cè)為接，三次諧波電流可在接的電路中流通，所以主磁通為正弦波，由它感應(yīng)的一.二次側(cè)相電勢都接近正弦波。4.7三相變壓器95Y，d接的三相變壓器，因一次側(cè)電流無三次諧波分量，所以主磁通和一，二次側(cè)相電動勢出現(xiàn)三次諧波分量。使三次諧波磁通大為削弱，合成磁通及電勢接近正弦波.4.7三相變壓器圖4-37Y，d聯(lián)結(jié)變壓器三次諧波磁通964.7三相變壓器

只要變壓器有一側(cè)采用“”接，就能保證主磁通及電勢波形為正弦波。在大容量變壓器中，當(dāng)一、二側(cè)都是“Y”聯(lián)結(jié)時(shí)，可另加一個(gè)接成的小容量第三側(cè)供改善電勢波形之用。綜上所述：三相變壓器的相電勢波形與繞組接法和磁路系統(tǒng)有密切的關(guān)系。圖4-37Y，d聯(lián)結(jié)變壓器三次諧波磁通97在現(xiàn)代發(fā)電站和變電所中，常常采用多臺變壓器并聯(lián)運(yùn)行的方式。所謂的并聯(lián)運(yùn)行，就是將變壓器的一次側(cè)和二次側(cè)繞組分別接到一、二次側(cè)的公共母線上。

4.8變壓器的并聯(lián)運(yùn)行984.8變壓器的并聯(lián)運(yùn)行圖4-38兩臺Y，y聯(lián)結(jié)變壓器的并聯(lián)運(yùn)行994.8變壓器的并聯(lián)運(yùn)行4.8.1變壓器并聯(lián)的條件

變壓器采用并聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)：1、根據(jù)負(fù)載的大小，調(diào)整并聯(lián)運(yùn)行的變壓器的臺數(shù)，以提高運(yùn)行效率2、不停電檢修變壓器，以提高供電可靠性。3、減少總備用容量。

1004.8變壓器的并聯(lián)運(yùn)行變壓器理想并聯(lián)時(shí)的條件

1）空載運(yùn)行時(shí)變壓器之間無環(huán)流。2）每臺變壓器負(fù)載分配合理3）各變壓器負(fù)載電流同相位。要達(dá)到理想并聯(lián)運(yùn)行，需滿足下列條件：1）各臺變壓器的額定電壓和變比要相等。2）聯(lián)結(jié)組號應(yīng)相同。3）各變壓器短路阻抗標(biāo)幺值相同，阻抗角相同

1014.8變壓器的并聯(lián)運(yùn)行4.8.2對并聯(lián)運(yùn)行條件的分析1、聯(lián)結(jié)組標(biāo)號對變壓器并聯(lián)運(yùn)行的影響

組別不同的變壓器，雖滿足1、3條，但兩變壓器二次側(cè)電壓相位至少差30°

圖4-39Y，y0和Y，d11并聯(lián)時(shí)副方電壓相位差由產(chǎn)生很大的環(huán)流，可能損壞變壓器線圈。這是絕對不允許的。1024.8變壓器的并聯(lián)運(yùn)行2、電壓比不等對并聯(lián)運(yùn)行的影響由電路定律得：變比不等兩臺變壓器并聯(lián)運(yùn)行

聯(lián)立上述方程求解得

稱為環(huán)流103在并聯(lián)變壓器之間負(fù)載電流按與阻抗成反比分配。將上式兩端同乘，并認(rèn)為兩臺變壓器具有相同的額定電壓則：

并聯(lián)變壓器所分擔(dān)的負(fù)載電流的標(biāo)幺值與其漏阻抗的標(biāo)幺值成反比

3、短路阻抗標(biāo)幺值不等對并聯(lián)運(yùn)行的影響

4.8變壓器的并聯(lián)運(yùn)行1044.9其他用途的變壓器

普通的變壓器的一、二次線圈只有磁的聯(lián)系而沒有電的聯(lián)系，自耦變壓器的特點(diǎn)在于一、二次線圈之間不僅有磁的聯(lián)系而且有電的直接聯(lián)系。如果把一臺普通的變壓器的一次繞組和二次繞組串聯(lián)起來。即成為一臺自耦變壓器，這時(shí)普通變壓器的一個(gè)繞組變成為自耦變壓器的一二次側(cè)的共同部分。4.9.1自耦變壓器（a）結(jié)構(gòu)示意圖（b）繞組電路圖圖4-41自耦變壓器原理圖1054.9其他用途的變壓器設(shè)有一雙繞組的變壓器：

一次側(cè)：二次側(cè)：若將其改接成自耦變壓器如圖所示，則自耦變壓器的變比為變比為N2N1ZL+-1064.9其他用途的變壓器則自耦變壓器的容量為由于一二次側(cè)有電的聯(lián)系的公共部分直接傳導(dǎo)到二次側(cè)的功率，這部分功率無需耗費(fèi)變壓器的有效材料。所以自耦變壓器有重量輕，價(jià)格低，效率高的優(yōu)點(diǎn)。1074.9其