單相變壓器工作原理(課堂PPT)

1、1,第一節(jié) 變壓器的工作原理、分類(lèi)及結(jié)構(gòu),2,變壓器是一種靜止電器,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等級(jí)的交流電能。確切地說(shuō)，它具有變壓、變流、變換阻抗和隔離電路的作用。,例如，在電力系統(tǒng)中用電力變壓器把發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓升高后進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，到達(dá)目的地以后再用變壓器把電壓降低供用戶使用；,在實(shí)驗(yàn)室用自耦變壓器改變電源電壓；,在測(cè)量上利用儀用變壓器擴(kuò)大對(duì)交流電壓、電流的測(cè)量范圍；,在電子設(shè)備和儀器中用小功率電源變壓器提供多種電壓，用耦合變壓器傳遞信號(hào)并隔離電路上的聯(lián)系等等。,變壓器雖然大小懸殊，用途各異，但其基本結(jié)構(gòu)和工作原理是相同的。,3,第一節(jié) 變壓器

2、的工作原理、分類(lèi)及和結(jié)構(gòu),第二節(jié) 變壓器的空載運(yùn)行,第三節(jié) 變壓器的負(fù)載運(yùn)行,第四節(jié) 變壓器的等效電路及相量圖,第五節(jié) 變壓器參數(shù)的測(cè)定和標(biāo)么值,第六節(jié) 變壓器的運(yùn)行特性,第七節(jié) 三相變壓器,第八節(jié) 其它用途的變壓器,變壓器是一種靜止電器,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等級(jí)的交流電能.,第三章 變壓器,4,一、變壓器的基本結(jié)構(gòu),鐵心由鐵心柱和鐵軛兩部分組成。變壓器的主磁路，為了提高導(dǎo)磁性能和減少鐵損，用厚為0.35-0.5mm、表面涂有絕緣漆的熱軋或冷軋硅鋼片疊成。,變壓器的基本結(jié)構(gòu)分為四個(gè)部分：鐵心變壓器的磁路；繞組變壓器的電路；絕緣結(jié)構(gòu)；油箱等其它

3、部分。,（一）鐵心,變壓器的鐵心中，每片硅鋼片為拼接片。在疊片時(shí)，采用疊接式，即將上下兩層疊片的接縫錯(cuò)開(kāi)，可縮小接縫間隙，以減小勵(lì)磁電流。如下圖所示。,鐵軛,鐵心柱,5,6,鐵心柱的截面在小型變壓器中采用方形。在容量較大的變壓器中，采用階梯形截面，如圖3-6所示。,繞組是變壓器的電路，一般用絕緣銅線或鋁線（扁線或圓線）繞制而成。,（二）繞組,鐵軛的截面有矩形及階梯形的，如圖3-7所示，其截面一般比鐵心柱截面大（510）%，以減小空載電流和空載損耗。,疊裝好的鐵心其鐵軛用槽鋼（或焊接夾件）及螺桿固定。鐵心柱則用環(huán)氧無(wú)緯玻璃絲粘帶綁扎。,當(dāng)采用冷軋硅鋼片時(shí)，應(yīng)用斜切鋼片的疊裝方法，可提高導(dǎo)磁系數(shù)，

4、降低損耗，如圖3-5所示。,7,一次側(cè)接電源,二次側(cè)接負(fù)載,如下圖所示有兩組：一個(gè)繞組與電源相連，稱(chēng)為一次繞組（或原繞組），這一側(cè)稱(chēng)為一次側(cè)（或原邊）；另一個(gè)繞組與負(fù)載相連，稱(chēng)為二次繞組（或副繞組），這一側(cè)稱(chēng)為二次側(cè)（或副邊）。,8,同心式繞組,交迭式繞組,對(duì)于三相變壓器，根據(jù)兩組繞組的相對(duì)位置，繞組可分為同心式和交疊式兩種，如以下兩圖所示。,9,根據(jù)繞組和鐵心的相對(duì)位置，變壓器有殼式結(jié)構(gòu)和心式結(jié)構(gòu)兩種，如以下兩圖所示。,（三）其它結(jié)構(gòu)部件,如下圖所示，油浸式電力變壓器的結(jié)構(gòu)中還包括油箱、絕緣套管、儲(chǔ)油柜、安全氣道等。,10,11,二、變壓器的分類(lèi),按用途分：電力變壓器和特種變壓器。,按繞組數(shù)

5、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。,按相數(shù)分：?jiǎn)蜗嘧儔浩?、三相變壓器和多相變壓器?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。,我國(guó)變壓器的主要系列：SJL1（三相油浸鋁線電力變壓器）、SEL1（三相強(qiáng)油風(fēng)冷鋁線電力變壓器）、SFPSL1（三相強(qiáng)油風(fēng)冷三線圈鋁線電力變壓器）、SWPO（三相強(qiáng)油水冷自耦電力變壓器）等。,按容量分：小型、中型、大型和特大型變壓器。,12,連接發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的升壓變壓器,13,三相干式變壓器,接觸調(diào)壓器,14,電源變壓器,

6、環(huán)形變壓器,控制變壓器,15,三、變壓器的工作原理,變壓器的主要部件是一個(gè)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)e1、e2。根據(jù)電磁感應(yīng)定律可寫(xiě)出電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)方程式：,只要：(1)磁通有變化量;(2)一、二次繞組的匝數(shù)不同，就能達(dá)到改變電壓的目的。,16,四、變壓器的額定值,單位：VA、KVA、MVA,其實(shí)際輸出功率取決于負(fù)載的大小和性質(zhì)，即P=Scos。,U1N是指根據(jù)絕緣強(qiáng)度和允許發(fā)熱所規(guī)定的應(yīng)加在一次繞組上的正常電壓有效值。,U2N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

7、電壓為線電壓。,單位：A,17,此外，額定值還有效率、溫升等。除額定值外，銘牌上還標(biāo)有變壓器的相數(shù)、聯(lián)結(jié)組和接線圖、短路電壓（或短路阻抗）的標(biāo)么值、變壓器的運(yùn)行方式及冷卻方式等。,額定頻率fN,指電源頻率，我國(guó)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)工頻為50Hz。,為考慮運(yùn)輸，有時(shí)銘牌上還標(biāo)有變壓器的總重、油重、器身重量和外形尺寸等附屬數(shù)據(jù)。,18,第二節(jié) 變壓器的空載運(yùn)行,19,一、空載運(yùn)行時(shí)的物理情況,變壓器的空載運(yùn)行是指變壓器一次繞組接在額定電壓的交流電源上，而二次繞組開(kāi)路時(shí)的工作情況。,u1,i0,主磁通,當(dāng)變壓器的一次繞組加上交流電壓u1時(shí)，一次繞組內(nèi)便有一個(gè)交變電流i0（即空載電流）流過(guò),并建立交變磁場(chǎng)。,N1

8、,N2,1漏磁通,根據(jù)電磁感應(yīng)原理，分別在一、二次繞組產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)e1、e1和e2。,e1,e1,e2,u02,i2=0,u02,20,根據(jù)基爾霍夫電壓定律，按上圖所示電壓、電流和電動(dòng)勢(shì)的正方向，可寫(xiě)出一、二次繞組的電動(dòng)勢(shì)方程式為：,u1=i0R1-e1-e1i0R1+N1d/dt,u02=e2=N2d/dt,在一般變壓器中，電阻壓降i0R1很小，僅占一次繞組電壓的0.1%以下，故可近似認(rèn)為u1e1。,設(shè),則,有效值,同理，e2=2fN2msin(t-90)=E2msin（t-90）,有效值 E2=4.44fN2m,相量表達(dá)式,21,因此，可得出：E1/E2=N1/N2U1/U2=k,定義,式中

9、k為變壓器的電壓比，即變比。,根據(jù)主電動(dòng)勢(shì)e1的分析方法，同樣有,漏電動(dòng)勢(shì)也可以用漏抗壓降來(lái)表示，即,由于漏磁通主要經(jīng)過(guò)非鐵磁路徑,磁路不飽和,故磁阻很大且為常數(shù),所以漏電抗 很小且為常數(shù),它不隨電源電壓負(fù)載情況而變.,K1變壓器為降壓變壓器；K1變壓器為升壓變壓器。,22,（1）一次側(cè)電動(dòng)勢(shì)平衡方程,變壓器空載運(yùn)行時(shí)電動(dòng)勢(shì)平衡方程：,忽略很小的漏阻抗壓降，并寫(xiě)成有效值形式，有,則,重要公式,可見(jiàn)，影響主磁通大小的因素有電源電壓和頻率，以及一次線圈的匝數(shù)。,（2）二次側(cè)電動(dòng)勢(shì)平衡方程,23,二、空載電流和空載損耗,1. 作用與組成,（一）空載電流,空載電流i0包含兩個(gè)分量：,2、性質(zhì)和大小,性

10、質(zhì)：由于空載電流的無(wú)功分量遠(yuǎn)大于有功分量，所以空載電流主要是感性無(wú)功性質(zhì)也稱(chēng)勵(lì)磁電流。,另一個(gè)是鐵損耗分量iFe,稱(chēng)為鐵耗電流，主要作用是供鐵損耗（磁滯損耗和渦流損耗），超前于主磁通90度，即與E1反相。,一個(gè)是勵(lì)磁分量(無(wú)功分量) i，稱(chēng)為磁化電流，作用是建立磁場(chǎng)，與主磁通同相；,大小：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)I0%來(lái)表示：,24,與兩個(gè)分量的相量關(guān)系：I0=I+IFE 通常IFE10%I0，故I0I,3、空載電流波形,由于磁路飽和，空載電流與由它產(chǎn)生的主磁通呈非線性關(guān)系。,因此，當(dāng)主磁通按正弦規(guī)律變化時(shí)，空載電流呈尖頂波形。,實(shí)際空載電流為非正弦

11、波，但為了分析、計(jì)算和測(cè)量的方便，在相量圖和計(jì)算式中常用正弦的電流代替實(shí)際的空載電流。,25,（二）空載損耗,空載損耗約占額定容量的0.2%1%，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。,變壓器空載運(yùn)行時(shí)，一次繞組從電源中吸取了少量的電功率P0，主要用來(lái)補(bǔ)償鐵心中的鐵耗以及少量的繞組銅耗，可認(rèn)為P0 pFe。,26,三、空載時(shí)的相量圖和等效電路,1、相量圖,（1）以 為參考相量,（2） 與 同相， 超前 ，,可作出變壓器空載時(shí)的相量圖：,根據(jù)一次側(cè)電動(dòng)勢(shì)平衡方程：,二次側(cè)電動(dòng)勢(shì)平衡方程：,（3） 滯后 ， ；

12、,（4）,（5）,27,2、等效電路,其中一個(gè)是沒(méi)有鐵心的線圈，其阻抗為Z =R1+jX ; 另一個(gè)是帶有鐵心的線圈，其阻抗為Zm=Rm+jXm,28,即,一次側(cè)的電動(dòng)勢(shì)平衡方程為,由于 ，所以有時(shí)忽略漏阻抗，空載等效電路只是一個(gè) 元件的電路。在 一定的情況下， 大小取決于 的大小。從運(yùn)行角度講，希望 越小越好，所以變壓器常采用高導(dǎo)磁材料，增大 ，減小 ，提高運(yùn)行效率和功率因數(shù)。,29,空載運(yùn)行小結(jié),（1）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的大小與電源頻率f、繞組匝數(shù)N及鐵心中主磁通的最大值m 成正比，在相位上滯后產(chǎn)生它的主磁通90度。而主磁通的大小由電源電壓、電源頻率和一次線圈匝數(shù)決定，與磁路所用材料的性質(zhì)及幾何

13、尺寸基本無(wú)關(guān)。,（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)。鐵心的飽和程度越高，則磁導(dǎo)率越低，勵(lì)磁電抗越小，空載電流越大。因此要合理選擇鐵心截面，使磁通密度Bm為最大。,（4）鐵心所用材料的導(dǎo)磁性能越好，則勵(lì)磁電抗越大，空載電流越小。因此變壓器的鐵心均用高導(dǎo)磁的材料硅鋼片疊成。,（2）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，電抗的大小隨磁路的飽和而減小。,（5）氣隙對(duì)空載電流影響很大，氣隙越大，空載電流越大。因此要嚴(yán)格控制鐵心疊片接縫之間的氣隙。,30,第三節(jié) 變壓器的負(fù)載運(yùn)行,31,一、負(fù)載運(yùn)行時(shí)的物理情況,變壓器一次側(cè)接在額定頻

14、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(chēng)為負(fù)載運(yùn)行。,32,用圖示負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁過(guò)程,二、負(fù)載運(yùn)行時(shí)的基本方程式,（一）磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式,33,或,用電流形式表示,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起一次電流的增加或減少.,負(fù)載運(yùn)行時(shí),忽略空載電流有:,表明，一、二次電流比近似與匝數(shù)成反比。可見(jiàn)，匝數(shù)不同，不僅能改變電壓，同時(shí)也能改變電流。,34,（二）電動(dòng)勢(shì)平衡方程式,根據(jù)基爾霍夫定律可得:,或,綜上所述，變壓器負(fù)載運(yùn)行方程式總結(jié)為:,35,第四節(jié) 變壓器的等效電路及相量圖,36,一、繞組折算,由于變壓器一、二次側(cè)繞組的匝數(shù)為，繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)12，這就給分析

15、變壓器的工作特性和繪制相量圖增加了困難。為了克服這個(gè)困難，常用一假想的繞組來(lái)代替其中一個(gè)繞組，使之成為變比k=的變壓器，這樣就可以把一、二次側(cè)繞組聯(lián)成一個(gè)等效電路，從而大大簡(jiǎn)化變壓器的分析計(jì)算。這種方法稱(chēng)為繞組折算。折算后的量在原來(lái)的符號(hào)上加一個(gè)上標(biāo)號(hào)“”以示區(qū)別。折算只是人為地處理問(wèn)題的方法，它不會(huì)改變變壓器運(yùn)行時(shí)的電磁本質(zhì)。,需要注意的一點(diǎn)是：習(xí)慣上，我們都是將變壓器二次側(cè)數(shù)據(jù)折算到一次測(cè)。,（一）二次側(cè)電動(dòng)勢(shì)和電壓的折算值,由于折算后的二次繞組和一次繞組有相同的匝數(shù)，根據(jù)電動(dòng)勢(shì)與匝數(shù)成正比的關(guān)系可得：,37,（二）二次側(cè)電流的折算值,根據(jù)折算前后一二次繞組磁動(dòng)勢(shì)不變的原則，可得：,（三）

16、二次側(cè)阻抗的折算值,根據(jù)折算前后二次繞組的銅損耗不變的原則，可得：,38,負(fù)載阻抗的折算值：,39,二、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型等效電路：,近似等效電路,40,簡(jiǎn)化等效電路：,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，一般可達(dá)額定電流的1020倍。,41,三、變壓器負(fù)載時(shí)的相量圖,作相量圖的步驟對(duì)應(yīng)T型等效電路， 假定變壓器帶感性負(fù)載。,42,作相量圖的步驟（假定帶感性負(fù)載）對(duì)應(yīng)簡(jiǎn)化等效電路,由等效電路可知,根據(jù)方程可作出簡(jiǎn)化相量圖,43,第五節(jié) 變壓器參數(shù)的測(cè)定和標(biāo)么值,44,一、空載試驗(yàn),（一）目的

17、：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。,（二）接線圖：,（三）要求及分析：,1）為了便于測(cè)量和安全，通常在低壓側(cè)加電壓，高壓側(cè)開(kāi)路；,4）求出參數(shù),45,5）空載電流和空載功率必須是額定電壓時(shí)的值，并以此求取勵(lì)磁參數(shù)；,6）若要得到高壓側(cè)參數(shù)，須折算；,7）對(duì)三相變壓器，各公式中的電壓、電流和功率均為相值。,二、短路試驗(yàn),（一）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)算變壓器的短路電壓百分?jǐn)?shù)、銅損和短路阻抗。,（二）接線圖：,（三）要求及分析：,1）高壓側(cè)加電壓，低壓側(cè)短路；,3）同時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)室的室溫；,46,4）由于外加電壓很小，主磁通很

18、少，鐵損耗很少，忽略鐵損，認(rèn)為：,5）參數(shù)計(jì)算,數(shù)據(jù)結(jié)果：在短路情況下， 短路阻抗： 短路電阻： 短路電抗：,47,6）溫度折算：電阻應(yīng)換算到基準(zhǔn)工作溫度時(shí)的數(shù)值。,Rk75 =Rk （對(duì)銅線而言）,Rk75 = Rk （對(duì)鋁線而言）,Zk75 =,短路損耗和短路電壓也應(yīng)換算到75的值 PkN = I2N1 Rk75 UkN = IN1 Zk75,注意：另外由于實(shí)驗(yàn)是在高壓側(cè)進(jìn)行的，故得到的實(shí)驗(yàn)參數(shù)是高壓側(cè)的數(shù)據(jù)，不用再向高壓測(cè)折算。,48,7）對(duì)三相變壓器，各公式中的電壓、電流和功率均為相值；,三、標(biāo)么值,在工程計(jì)算中，各物理量往往不用實(shí)際值表示，而采用相應(yīng)的標(biāo)幺值來(lái)進(jìn)行表示，通常取各量的額

19、定值作為基值，利用公式:標(biāo)么值=實(shí)際值/基值計(jì)算，各物理量的標(biāo)幺值都用在其右上角加“*”表示。,例如：,標(biāo)幺值經(jīng)常作為重要參數(shù)標(biāo)注在變壓器的銘牌上。,49,采用標(biāo)幺值的優(yōu)點(diǎn)： 1.采用標(biāo)么值可以簡(jiǎn)化各量的數(shù)值，并能直觀地看出變壓器的運(yùn)行情況。用標(biāo)么值表示，電力變壓器的參數(shù)和性能指標(biāo)總在一定的范圍之內(nèi)，便于分析比較。 2.采用標(biāo)么值表示時(shí)，高、低壓側(cè)的阻抗標(biāo)么值都是相等的，不需要折算 ，例如： 。,標(biāo)么值沒(méi)有單位，物理意義不明確。,缺點(diǎn)：,50,第六節(jié) 變壓器的運(yùn)行特性,51,一、變壓器的電壓調(diào)整率和外特性,1)電壓調(diào)整率 是指當(dāng)一次側(cè)接在額定電壓的電網(wǎng)上，負(fù)載的功率因數(shù)為常數(shù)時(shí)，空載與負(fù)載時(shí)二

20、次側(cè)端電壓變化的相對(duì)值，用U*表示。,即：,電壓調(diào)整率是表征變壓器運(yùn)行性能的重要指標(biāo)之一,它大小反映了供電電壓的穩(wěn)定性。,由表達(dá)式可知，電壓調(diào)整率的大小與負(fù)載大小、性質(zhì)及變壓器的本身參數(shù)有關(guān)。,用相量圖可以推導(dǎo)出電壓變化率的表達(dá)式：,52,2)變壓器的外特性,變壓器在負(fù)載運(yùn)行中，隨著負(fù)載的增加，負(fù)載電流隨之增加，一、二次繞組上的電阻壓降及漏磁電動(dòng)勢(shì)都隨之增加，二次繞組的端電壓U2將會(huì)降低。,53,3)電壓調(diào)整,為了保證二次端電壓在允許范圍之內(nèi),通常在變壓器的高壓側(cè)設(shè)置抽頭,并裝設(shè)分接開(kāi)關(guān),調(diào)節(jié)變壓器高壓繞組的工作匝數(shù),來(lái)調(diào)節(jié)變壓器的二次電壓。,中、小型電力變壓器一般有三個(gè)分接頭，記作UN 5%

21、。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%。,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(chēng)為無(wú)載分接開(kāi)關(guān)-這種調(diào)壓方式稱(chēng)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(chēng)為有載分接開(kāi)關(guān)-這種調(diào)壓方式稱(chēng)為有載調(diào)壓。,54,二、變壓器的損耗與效率,1)變壓器的損耗,變壓器的損耗主要是鐵損耗和銅損耗兩種。,鐵損耗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部渦流損耗、主磁通在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗等。,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(chēng)為不變損耗。,銅損耗分基本銅損耗和附加銅損

22、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)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。,銅損耗大小與負(fù)載電流平方成正比，故也稱(chēng)為可變損耗。,55,2)變壓器的效率,效率是指變壓器的輸出功率與輸入功率的比值。,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。,根據(jù)上式，可通過(guò)空載試驗(yàn)和短路試驗(yàn)，求出變壓器的鐵心損耗和銅損，然后計(jì)算效率。,56,對(duì)上式采用以下幾個(gè)假設(shè)： 1)以額定電壓下的空載損耗p0作為鐵心損耗pFe，并認(rèn)為鐵耗不隨負(fù)載發(fā)生變化。,2) 以額定電流時(shí)的短路損耗PKN作為銅損耗PCu，并認(rèn)為銅耗與負(fù)載電流的平方成正

23、比。,3)由于變壓器的電壓調(diào)整率很小，負(fù)載時(shí)U2的變化可以不考慮。,因此：,功率公式可以寫(xiě)成:,變壓器效率與負(fù)載的大小及功率因數(shù)有關(guān)。,57,效率特性：在功率因數(shù)一定時(shí)，變壓器的效率與負(fù)載電流之間的關(guān)系=f(I2),稱(chēng)為變壓器的效率特性。,特性分析： 1.空載時(shí)輸出功率為零，所以=0。 2.負(fù)載較小時(shí)，損耗相對(duì)較大，功率較低。 3.負(fù)載增加，效率亦隨之增加。超過(guò)某一負(fù)載時(shí)，因銅耗與負(fù)載電流的平方成正比增大，效率反而降低，最大效率不一定出現(xiàn)在額定負(fù)載處，最高效率max出現(xiàn)在變壓器的不變損耗等于可變損耗時(shí)，即： I2*=,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。,58,第七節(jié) 三相

24、變壓器,59,一、三相變壓器的磁路系統(tǒng),（一）三相變壓器組,特點(diǎn)是：三相磁路彼此無(wú)關(guān)。,（二）三相心式變壓器,特點(diǎn)是：三相磁路彼此有關(guān)聯(lián)。,60,二、三相變壓器的電路系統(tǒng)聯(lián)結(jié)組,（一）變壓器的端頭標(biāo)號(hào),61,（二）單相變壓器的極性,一、二次繞組的同極性端同標(biāo)志時(shí)，一、二次繞組的電動(dòng)勢(shì)同相位。,一、二次繞組的同極性端異標(biāo)志時(shí)，一、二次繞組的電動(dòng)勢(shì)反相位。,62,（三）三相變壓器的連接組別,1、聯(lián)結(jié)組的定義,定義：按一、二次側(cè)線電勢(shì)的相位關(guān)系,把變壓器繞組的連接分成各種不同的組合,稱(chēng)為繞組的聯(lián)結(jié)組。,2、聯(lián)結(jié)組的表達(dá)形式,在三相變壓器中，對(duì)于一次繞組或二次繞組，主要采用星型和三角形兩種聯(lián)結(jié)形式。我

25、國(guó)生產(chǎn)的三相電力變壓器常用Y,yn、Y,d、YN,d等三種聯(lián)結(jié)。,3、聯(lián)結(jié)組別號(hào)的判定方法,（1）時(shí)鐘表示法,63,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,將一次側(cè)線電勢(shì)的向量作為時(shí)鐘的分針，始終指向12（0）點(diǎn)；二次側(cè)線電勢(shì)的向量作為時(shí)鐘的時(shí)針，它所指的鐘點(diǎn)即為變壓器的聯(lián)結(jié)組別號(hào)。,鐘表上時(shí)間的確定是由分針和時(shí)針在順時(shí)針?lè)较虻膴A角確定的。,64,（2）判定的步驟,繞組的連接形式,U,V,W,U,V,W,各相繞組末端連接在一起，首端引出為星型連接。,各相繞組首、末端依次連接在一起形成回路，首端引出為星型連接。,65,相序的判定,對(duì)于星型連接U、V、W為順向序，做向量圖是按照順時(shí)針

26、方向畫(huà)圖。,U,V,W,66,對(duì)于星型連接，逆相序時(shí)，做向量圖依然按照順時(shí)針?lè)较虍?huà)圖。,V,W,U,67,對(duì)于三角型連接U、V、W為順向序，做向量圖是按照順時(shí)針?lè)较虍?huà)圖。,W,U,V,W,68,對(duì)于三角型連接為逆向序時(shí)，做向量圖是按照逆時(shí)針?lè)较虍?huà)圖。,W,U,V,W,U,V,69,同名端的判斷,同名端是指一、二次側(cè)繞組相電動(dòng)勢(shì)間的極性關(guān)系，用“.”標(biāo)記。極性相同時(shí)為同名端，對(duì)應(yīng)相電勢(shì)同向。,反之為非同名端，對(duì)應(yīng)相電勢(shì)反向。,U,u,70,作向量圖判定組別號(hào),U,V,W,u,v,w,組別號(hào)為：Y,y0,71,U,V,W,u,v,w,組別號(hào)為：Y,y6,180,72,U,V,W,u,v,w,組別號(hào)

27、為：Y,d1,30,73,U,V,W,u,v,w,330,組別號(hào)為：Y,d11,74,U V W,U,V,W,v,u,w,180,組別號(hào)為：D,d6,75,思考題,有一三相變壓器，其一、二次繞組的同名端及端點(diǎn)標(biāo)記如圖所示，試把該變壓器連成Y,d7。,U,V,W,u,v,210,76,U,V,W,u,v,210,w,v,u,w,Y,d7,77,有一三相變壓器，其一、二次繞組的同名端及端點(diǎn)標(biāo)記如圖所示，試把該變壓器連成D,d4。,78,（四）聯(lián)結(jié)組別號(hào)的特點(diǎn)及應(yīng)用,1、特點(diǎn)：,當(dāng)變壓器一、二次側(cè)繞組連接形式都為星型時(shí)，可得0、2、4、6、8、10、六個(gè)偶數(shù)組號(hào)。,當(dāng)變壓器一次側(cè)繞組連接形式為星型，

28、二次繞組連接形式為三角型時(shí)，可得1、3、5、7、9、11六個(gè)奇數(shù)組號(hào)。,2、應(yīng)用：,為了制造和并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的方便，我國(guó)規(guī)定Y,yn0;Y,d11;YN,d11;YN,y0;Y,y0等五種作為三相電力變壓器的標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組。,79,三、三相變壓器的聯(lián)結(jié)法和磁路系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)勢(shì)波形的影響,i0中有無(wú)i03 ,看電路連接中有無(wú)i03通路，Y連接中，無(wú)i03通路,i0為正弦波;YN或D連接,i03可以在繞組中流過(guò)，i0為尖頂波。,單相變壓器，當(dāng)磁路飽和時(shí)，u1為正弦波，和e1也是正弦波，而i0為尖頂波分解為基波i01和三次諧波i03（忽略其它高效次諧波）。,對(duì)三相變壓器，由于繞組的連接方式不同，i0 中可能i0

29、3 ，使和e1為非正弦波同樣可分解為基波和三次諧波（忽略其它高效次諧波） 。,中有無(wú)3 ，看磁路結(jié)構(gòu)，三相組式變壓器， 3可以在鐵心中流過(guò)， 為平頂波；三相心式變壓器， 3不能在鐵心中流過(guò)，只能借助油和油箱壁等形成回路，磁路磁阻很大， 3很小， 基本為正弦波。,80,（一）Y，y聯(lián)結(jié)的三相變壓器的電動(dòng)勢(shì)波形,一次側(cè)Y接線，i03=0，i0為正弦波，磁通應(yīng)為平頂波。,（2）對(duì)三相心式變壓器，3不能在鐵心中流過(guò)，只能借助油和油箱壁等形成回路，磁路磁阻很大， 3很小， 基本為正弦波，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e 也基本為正弦波 。但通過(guò)油箱壁時(shí)將產(chǎn)生渦流損耗，造成局部過(guò)熱，降低變壓器的效率，因此，容量不大于160

30、0kVA的三相心式變壓器，才允許采用Y，d聯(lián)結(jié)。,1、對(duì)三相變壓器組，3可以在鐵心中存在，所以為平頂波，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e 為尖頂波，其中的三次諧波幅值可達(dá)基波幅值的45%60%，使相電動(dòng)勢(shì)的最大值升高很多，可能擊穿繞組絕緣，因此，三相組式變壓器不采用Y，y連接。,81,一次繞組Y連接， i03=0， i0為正弦波，應(yīng)為平頂波，其中的3在二次繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e23，并在D內(nèi)產(chǎn)生i23。i23建立的磁通23大大削弱3的作用，因此合成磁通和電動(dòng)勢(shì)均接近正弦波。,（二）D，y連接的三相變壓器的電動(dòng)勢(shì)波形,一次側(cè)D接線，i03可以流過(guò)，i0為尖頂波，磁通應(yīng)為正弦波，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e 也為正弦波 。,（三）Y，

31、d連接的三相變壓器的電動(dòng)勢(shì)波形,結(jié)論：,（1）變壓器一次側(cè)是YN連接時(shí)，電動(dòng)勢(shì)波為正弦。,（2）變壓器有一側(cè)是D連接時(shí)，電動(dòng)勢(shì)波為正弦。,（3）無(wú)論相電動(dòng)勢(shì)是否為正弦波，但線電動(dòng)勢(shì)一定是正弦波。,（4）若一定需要Y，y連接，則可以增加第三繞組，采用D接線。,82,四、變壓器的并聯(lián)運(yùn)行,并聯(lián)運(yùn)行的理想情況：,并聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)：,并聯(lián)運(yùn)行是指將幾臺(tái)變壓器的一、二次繞組分別接在一、二次側(cè)的公共母線上，共同向負(fù)載供電的運(yùn)行方式。,1、空載時(shí)各變壓器繞組之間無(wú)環(huán)流；,2、負(fù)載時(shí)，各變壓器的負(fù)載系數(shù)相等；,3、負(fù)載后，各變壓器的負(fù)載電流與總的負(fù)載電流同相位。,1、提高供電的可靠性；,3、提高供電的經(jīng)濟(jì)性。,2、可以根據(jù)負(fù)載的大小調(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。,83,為了達(dá)到上述理想運(yùn)行情況，并聯(lián)運(yùn)行的變壓器需滿足以下條件：,1、各臺(tái)變壓器一、二次側(cè)的額定電壓應(yīng)分別相等，并且各臺(tái)變壓器的變比應(yīng)相等；,2、各臺(tái)變壓器的聯(lián)結(jié)組別必須相同；,3、各臺(tái)變壓器的短路阻抗（或短路電壓）的標(biāo)么值要相等。,其中，第