第02章p變壓器

1、船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 第二章第二章 變壓器變壓器 變壓器是一種靜止的電器變壓器是一種靜止的電器 由繞在共同鐵心上的兩個或兩個以上的繞組通過由繞在共同鐵心上的兩個或兩個以上的繞組通過 交變磁場而聯(lián)系著，利用電磁感應(yīng)原理從一個電交變磁場而聯(lián)系著，利用電磁感應(yīng)原理從一個電 路向另一個電路以磁場能量為中介傳遞電能或傳路向另一個電路以磁場能量為中介傳遞電能或傳 輸信號，把某一種等級的電壓與電流轉(zhuǎn)變成另外輸信號，把某一種等級的電壓與電流轉(zhuǎn)變成另外 一種等級的電壓與電流。一種等級的電壓與電流。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工

2、程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 A X u i N1 a x N2ZL 圖圖2-1 單相變壓器的原理圖單相變壓器的原理圖 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 第二章第二章 變壓器變壓器 第一節(jié)第一節(jié) 變壓器的用途及分類變壓器的用途及分類 第二節(jié)第二節(jié) 變壓器的基本結(jié)構(gòu)和銘牌變壓器的基本結(jié)構(gòu)和銘牌 第三節(jié)第三節(jié) 變壓器的工作原理及運行特性變壓器的工作原理及運行特性 第四節(jié)第四節(jié) 三相變壓器的磁路系統(tǒng)三相變壓器的磁路系統(tǒng) 第五節(jié)第五節(jié) 變壓器的聯(lián)接組及三相變壓器的運行問題變壓器的聯(lián)接組及三相變壓器的運行問題 第六節(jié)第六節(jié) 自耦變壓器及儀用互感器自耦變

3、壓器及儀用互感器 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 發(fā)電廠發(fā)電廠 1.05萬伏萬伏 輸電線輸電線 22萬伏萬伏 升壓升壓 變電站變電站 1萬伏萬伏 降壓降壓 實驗室實驗室 380 / 220伏伏 降壓降壓 儀器儀器 36伏伏 降壓降壓 一、變壓器的用途一、變壓器的用途 第一節(jié)第一節(jié) 變壓器的用途及分類變壓器的用途及分類 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 （1 1）從輸電方面來說，采用高壓輸電較為從輸電方面來說，采用高壓輸電較為經(jīng)經(jīng) 濟濟，因為當(dāng)輸送功率一定時，電壓越高，輸，因為當(dāng)輸送功率一定時，

4、電壓越高，輸 電線上的電流越小，輸電線截面小，可以節(jié)電線上的電流越小，輸電線截面小，可以節(jié) 省有色金屬；當(dāng)輸電距離、輸電線材料及其省有色金屬；當(dāng)輸電距離、輸電線材料及其 截面大小一定時，線路上的損耗小。截面大小一定時，線路上的損耗小。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 （2 2）在用電方面多采用低壓電，這主要是在用電方面多采用低壓電，這主要是 為了為了安全安全，同時可以降低用電設(shè)備的絕緣，同時可以降低用電設(shè)備的絕緣 等級、減少成本，為此必須要用降壓變壓等級、減少成本，為此必須要用降壓變壓 器將輸電線上的高壓降低到配電系統(tǒng)所需器將輸電線上的高壓降

5、低到配電系統(tǒng)所需 要的電壓要的電壓 。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 （3 3）在交流船舶上，各種不同的用電設(shè)備需在交流船舶上，各種不同的用電設(shè)備需 要大小不同等級的電壓，因而需要有不同型要大小不同等級的電壓，因而需要有不同型 式的變壓器。式的變壓器。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 （4 4）在船舶電力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)中，變壓器在船舶電力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)中，變壓器 主要應(yīng)用于主照明、應(yīng)急照明、廚房照明、控主要應(yīng)用于主照明、應(yīng)急照明、廚房照明、控 制用電源以及各種儀用互感器中；在采用電力制用電

6、源以及各種儀用互感器中；在采用電力 推進(jìn)船舶中，變壓器還用于升壓和降壓。推進(jìn)船舶中，變壓器還用于升壓和降壓。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 二、變壓器的分類二、變壓器的分類 變壓器的種類很多，可以從不同的角度來予以分類變壓器的種類很多，可以從不同的角度來予以分類 （1 1）根據(jù)變壓器的用途來劃分）根據(jù)變壓器的用途來劃分 電力變壓器電力變壓器 調(diào)壓變壓器調(diào)壓變壓器 測量變壓器測量變壓器 控制變壓器控制變壓器 特殊變壓器特殊變壓器 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 （2 2）根據(jù)變壓器本身的結(jié)構(gòu)

7、來劃分）根據(jù)變壓器本身的結(jié)構(gòu)來劃分 雙繞組變壓器雙繞組變壓器 自耦變壓器自耦變壓器 三繞組變壓器三繞組變壓器 多繞組變壓器多繞組變壓器 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 （3 3）按相數(shù)來劃分）按相數(shù)來劃分 單相變壓器單相變壓器 三相變壓器三相變壓器 多相變壓器多相變壓器 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 （4 4）根據(jù)變壓器的冷卻條件來劃分）根據(jù)變壓器的冷卻條件來劃分 油浸變壓器油浸變壓器 干式變壓器干式變壓器 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系

8、 三相變壓器三相變壓器 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 心式變壓器心式變壓器 殼式變壓器殼式變壓器 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 電源變壓器 電力變壓器 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 控制變壓器接觸調(diào)壓器 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 三相干式變壓器油浸式電力變壓器 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 一、變壓器的結(jié)構(gòu)一、變壓器的結(jié)構(gòu)

9、鐵芯鐵芯 原邊原邊 繞組繞組 副邊副邊 繞組繞組 第二節(jié)第二節(jié) 變壓器的基本結(jié)構(gòu)和銘牌變壓器的基本結(jié)構(gòu)和銘牌 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 額定容量額定容量 傳送功率的最大能力。（額定視在功率）傳送功率的最大能力。（額定視在功率） N S NNNNN IUIUS 2211 （理想單相雙繞組）（理想單相雙繞組） 二、變壓器的銘牌數(shù)據(jù)二、變壓器的銘牌數(shù)據(jù) NNNNN IUIUS 1122 33（理想三相雙繞組）（理想三相雙繞組） 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 額定電壓額定電壓 變壓器副邊開路

10、（空載）時，原、副邊繞組允變壓器副邊開路（空載）時，原、副邊繞組允 許的電壓值。許的電壓值。 NN UU 21 、 額定電流額定電流 變壓器滿載運行時，原、副邊繞組允許的電流值。變壓器滿載運行時，原、副邊繞組允許的電流值。 NN II 21 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 變壓器幾個功率的關(guān)系變壓器幾個功率的關(guān)系: : 效率效率 負(fù)載功負(fù)載功 率因數(shù)率因數(shù) 2 1 P P 原邊輸入功率：原邊輸入功率： cos 222 IUP 輸出功率：輸出功率： NNN IUS 11 容量：容量： 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船

11、電系輪機工程學(xué)院船電系 容量容量 SN 輸出功率輸出功率 P2 原邊輸入功率原邊輸入功率 P1 輸出功率輸出功率 P2 注意：注意： 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 頻率頻率f f 相數(shù)相數(shù) m m 接線圖與聯(lián)接組接線圖與聯(lián)接組 漏阻抗漏阻抗 Z Z 或短路電壓或短路電壓 運行方式（長期的或短期的）運行方式（長期的或短期的） 冷卻方式冷卻方式 變壓器的總重量變壓器的總重量 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 接上交流電源接上交流電源 u1 原邊電流原邊電流 i1等等 于勵于勵 磁電流磁電流 i1

12、0 i10 產(chǎn)生磁通產(chǎn)生磁通 （交變）（交變） 1 u 2 e 1 i 1 e 1 N 2 N 一、變壓器的工作原理一、變壓器的工作原理 第三節(jié)第三節(jié) 變壓器的工作原理及運行特性變壓器的工作原理及運行特性 變壓器的空載運行變壓器的空載運行 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 dt d Ne dt d Ne 22 11 產(chǎn)生感應(yīng)電動勢產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 （ e e 、 方向符合右手定則）方向符合右手定則） 1 u 2 e 1 i 1 e 1 N 2 N 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 m m NfE

13、NfE 22 11 44. 4 44. 4 根據(jù)交流磁路的分析可得：根據(jù)交流磁路的分析可得： 10 i 1 u 20 u 2 i 1 e 2 e 202 uu 0 2 i時時 U1E1 , U2E2 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 結(jié)論：改變匝數(shù)比，就能改變輸出電壓。結(jié)論：改變匝數(shù)比，就能改變輸出電壓。 K N N E E U U 2 1 2 1 2 1 K為為變比變比 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 變壓器的基本變換功能：變壓器的基本變換功能： 變阻抗：變阻抗：電子電路中的阻抗匹配電子電路

14、中的阻抗匹配 變電壓：變電壓：電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 變電流：變電流：電流互感器電流互感器 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 變壓器的效率變壓器的效率 由于變壓器中無轉(zhuǎn)動部分，在能量傳遞由于變壓器中無轉(zhuǎn)動部分，在能量傳遞 過程中的損耗主要為銅損和鐵損兩部分，過程中的損耗主要為銅損和鐵損兩部分， 一般效率都很高，大多數(shù)在一般效率都很高，大多數(shù)在95%95%以上，大以上，大 型變壓器的效率可達(dá)型變壓器的效率可達(dá)9999以上。以上。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 變壓器的外特性變壓器的外特性 原邊加額定

15、電壓，副原邊加額定電壓，副 邊負(fù)載功率因數(shù)邊負(fù)載功率因數(shù) coscos2 2一定時，副邊一定時，副邊 端電壓隨負(fù)載電流變端電壓隨負(fù)載電流變 化的關(guān)系，即化的關(guān)系，即U U2 2=(I=(I2 2) ) 圖圖2-20 2-20 變壓器的外特性變壓器的外特性 )(8 . 0cos2容 )(8 . 0cos2感 1cos2 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 電壓變化率電壓變化率 %100% 2 22 N N U UU U 變壓器的電壓變化率一般很小，為變壓器的電壓變化率一般很小，為4%4%6%6%左右。左右。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課

16、 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 變流原理變流原理 結(jié)論：原、副邊電流與匝數(shù)成反比結(jié)論：原、副邊電流與匝數(shù)成反比 由于變壓器本身功率損耗很小由于變壓器本身功率損耗很小, ,原、副邊的原、副邊的 伏安功率近似相等。即：伏安功率近似相等。即：U U1 1I I1 1UU2 2I I2 2 kN N U U I I1 1 2 1 2 2 1 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 阻抗變換原理阻抗變換原理 1 i 1 u 2 u 2 i L Z 1 N 2 N 2 2 I U Z L 從原邊等效：從原邊等效： 22 2 2 2 2 1 1 KZK

17、 I U K I KU I U Z LL 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 LL ZKZ 2 結(jié)論：變壓器原邊的等效負(fù)載，為副邊所帶結(jié)論：變壓器原邊的等效負(fù)載，為副邊所帶 負(fù)載乘以變比的平方。負(fù)載乘以變比的平方。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 一、三相變壓器組的磁路一、三相變壓器組的磁路 第四節(jié)第四節(jié) 三相變壓器的磁路系統(tǒng)三相變壓器的磁路系統(tǒng) 三相變壓器組的磁路特點是，三相磁通各有自三相變壓器組的磁路特點是，三相磁通各有自 己單獨的磁路，互不相關(guān)。己單獨的磁路，互不相關(guān)。 當(dāng)原邊外加三相電壓

18、對稱時，各相的主磁通必當(dāng)原邊外加三相電壓對稱時，各相的主磁通必 然對稱，各相的勵磁電流，即空載電流也是對然對稱，各相的勵磁電流，即空載電流也是對 稱的。稱的。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 優(yōu)點是制造和運輸方便，備用的變壓器容量較小優(yōu)點是制造和運輸方便，備用的變壓器容量較小 （全組容量的三分之一）。（全組容量的三分之一）。 缺點是它有硅鋼片用量較多、價錢較貴、效率較缺點是它有硅鋼片用量較多、價錢較貴、效率較 低、占地面積較大等。低、占地面積較大等。 一般僅用于大容量及超高壓的變壓器中。一般僅用于大容量及超高壓的變壓器中。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng)

19、 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 圖圖2-21 2-21 三相變壓器的磁路系統(tǒng)三相變壓器的磁路系統(tǒng) AB C XY Z ABC 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 a)b)c) 圖圖2-22 2-22 三相變壓器的磁路演變?nèi)嘧儔浩鞯拇怕费葑?B C A 二、三相變壓器的磁路二、三相變壓器的磁路 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 一、單相變壓器的聯(lián)接一、單相變壓器的聯(lián)接 第五節(jié)第五節(jié) 變壓器的聯(lián)接組及三相變壓器的運行問題變壓器的聯(lián)接組及三相變壓器的運行問題 ab 圖

20、圖2-24 2-24 單相變壓器的單相變壓器的 二種不同聯(lián)接二種不同聯(lián)接 圖圖 2-23 2-23 單相變壓器單相變壓器 的出線標(biāo)志的出線標(biāo)志 圖圖2-25 2-25 實驗測定極性實驗測定極性 A X a x A X a x X x A X a x AXU A X V a x 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 采用時鐘表示法：就是把高壓和低壓的電勢相量看作為采用時鐘表示法：就是把高壓和低壓的電勢相量看作為 時鐘面上的長針和短針，把長針指向時鐘面上的長針和短針，把長針指向1212點，看短針指在點，看短針指在 哪個數(shù)字上，就作為連接組的區(qū)別。哪個數(shù)

21、字上，就作為連接組的區(qū)別。 連接組有兩種：連接組有兩種：I/I-12I/I-12、I/I-6I/I-6。I/II/I表示單相變壓器。表示單相變壓器。 我國標(biāo)準(zhǔn)采用連接組我國標(biāo)準(zhǔn)采用連接組I/I-12I/I-12。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 （a） （b） （c） 繞組極性的判別繞組極性的判別 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 同極性端標(biāo)記同極性端標(biāo)記 “ ” 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 交流法交流法 A X a x u 把兩個線圈的

22、任意兩端把兩個線圈的任意兩端 (X - x)連接連接,然后在然后在 AX 上加一小電壓上加一小電壓 u 。 AaaxAX UUU、測量：測量： 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 交流法交流法 A X a x u 說明說明 A 與與 x 或或 X 與與 a 是同極性端；是同極性端； axAXAa UUU若若 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 交流法交流法 A X a x u 說明說明 A 與與 a 或或 X 與與 x 為同極性端。為同極性端。 | axAXAa UUU若若 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 20

23、21-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 三相變壓器三相變壓器( (或組或組) )的三相原、副繞組均可分別連接的三相原、副繞組均可分別連接 成星形或三角形成星形或三角形, , 共有共有4 4 種基本連接形式種基本連接形式: :/ /、 / /、/ /和和/ / 。 二、三相變壓器的聯(lián)接二、三相變壓器的聯(lián)接 標(biāo)準(zhǔn)連接組：標(biāo)準(zhǔn)連接組：/ /和和/ /。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 Y/YY/Y連接的三相變壓器連接的三相變壓器 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 3031200

24、111 . UUUUUU BAAB 3031200 222 . UUUUUU baab k U U U U ab AB 2 1 3 3 Y/YY/Y連接的三相變壓器連接的三相變壓器 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 / /連接的三相變壓器連接的三相變壓器 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 3031200 111 . UUUUUU BAAB 60120 22 . UUUU bab k U U U U ab AB 3 3 2 1 / /連接的三相變壓器連接的三相變壓器 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-

25、7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 K N N fN fN E E U U m m 2 1 2 1 2 1 2 1 44. 4 44. 4 2211 UIUI KN N I I1 1 2 2 1 第六節(jié)第六節(jié) 自耦變壓器及儀用互感器自耦變壓器及儀用互感器 一、自耦變壓器一、自耦變壓器 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 使用時，改變滑動端的位置，便可得到不同的輸出電壓。使用時，改變滑動端的位置，便可得到不同的輸出電壓。 實驗室中用的調(diào)壓器就是根據(jù)此原理制作的。實驗室中用的調(diào)壓器就是根據(jù)此原理制作的。 注意：注意： 原、副邊千萬不

26、能對調(diào)使用，以防變壓器損壞。因為原、副邊千萬不能對調(diào)使用，以防變壓器損壞。因為N N變變 小時，磁通增大，電流會迅速增加。小時，磁通增大，電流會迅速增加。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 二、電壓互感器二、電壓互感器 電壓互感器高壓側(cè)的電壓互感器高壓側(cè)的 額定電壓有多種不同額定電壓有多種不同 規(guī)格，而低壓側(cè)一般規(guī)格，而低壓側(cè)一般 均為均為100V 100V 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 2. 2. 鐵心、低壓繞組一端接地，以防在絕緣損時，在副邊出鐵心、低壓繞組一端接地，以防在絕緣損時，在副

27、邊出 現(xiàn)高壓。現(xiàn)高壓。 使用注意：使用注意： 被測電壓被測電壓= =電壓表讀數(shù)電壓表讀數(shù) N N1 1/N/N2 2 1. 1. 副邊不能短路，以防產(chǎn)生過流；副邊不能短路，以防產(chǎn)生過流； 使用目的使用目的: (1): (1)擴大測量儀表的量程擴大測量儀表的量程; ; (2) (2)使測量儀表與高壓電路絕緣隔離。使測量儀表與高壓電路絕緣隔離。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 三、電流互感器三、電流互感器 同電壓互感器一樣，同電壓互感器一樣， 電流互感器原邊額定電流互感器原邊額定 電流（即被測電流）電流（即被測電流） 有各種不同的等級，有各種不同

28、的等級， 而副邊一般均為而副邊一般均為5A5A或或 1A1A。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 被測電流被測電流= =電流表讀數(shù)電流表讀數(shù) N N2 2/N/N1 1 2. 2. 鐵心、低壓繞組的一端接地，以防在絕緣損壞時，在副鐵心、低壓繞組的一端接地，以防在絕緣損壞時，在副 邊出現(xiàn)過壓。邊出現(xiàn)過壓。 1. 1. 副邊不能開路，以防產(chǎn)生高電壓；副邊不能開路，以防產(chǎn)生高電壓； 使用注意使用注意： 使用目的使用目的: (1): (1)擴大測量儀表的量程擴大測量儀表的量程; ; (2) (2)使測量儀表與高壓電路絕緣隔離。使測量儀表與高壓電路絕緣隔

29、離。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 四、鉗形電流表四、鉗形電流表 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 鉗形電流表是利用電流互感器原理制成的一種便攜式鉗形電流表是利用電流互感器原理制成的一種便攜式 交流電流測量儀表。交流電流測量儀表。 它的互感器鐵心做成鉗形，可以開合，以便在不斷開它的互感器鐵心做成鉗形，可以開合，以便在不斷開 被測線路的情況下使其從鐵心中穿過，作為匝數(shù)被測線路的情況下使其從鐵心中穿過，作為匝數(shù)N N1 1=1=1 的原邊繞組；電流表的表頭與鐵心上的副邊繞組串聯(lián)的原邊繞組；電流表

30、的表頭與鐵心上的副邊繞組串聯(lián) 連接。連接。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 提高的內(nèi)容提高的內(nèi)容 1 1 單相變壓器的等效單相變壓器的等效 2 2 等效電路的參數(shù)測定等效電路的參數(shù)測定 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 1 1 單相變壓器的等效單相變壓器的等效 由于電源電壓恒定，即由于電源電壓恒定，即U1= =常數(shù)，則常數(shù)，則E1常數(shù)，常數(shù)， m常數(shù)。常數(shù)。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 接上交流電源接上交流電源 u1 原邊電流原邊電流 i

31、1等等 于勵于勵 磁電流磁電流 i10 i10 產(chǎn)生磁通產(chǎn)生磁通 （交變）（交變） 1 u 2 e 1 i 1 e 1 N 2 N 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 dt d Ne dt d Ne 22 11 產(chǎn)生感應(yīng)電動勢產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 1 u 2 e 1 i 1 e 1 N 2 N 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 m m NfE NfE 22 11 44. 4 44. 4 根據(jù)交流磁路的分析可得：根據(jù)交流磁路的分析可得： 10 i 1 u 20 u 2 i 1 e 2 e 202 uu 0

32、 2 i 時時 U1E1 , U2E2 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 結(jié)論：改變匝數(shù)比，就能改變輸出電壓。結(jié)論：改變匝數(shù)比，就能改變輸出電壓。 u KK N N E E U U 2 1 2 1 2 1 K為為變比變比,Ku變壓比變壓比 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 (1)(1)原副邊繞組的導(dǎo)原副邊繞組的導(dǎo) 線電阻線電阻r r1 1、r r2 2引起的引起的 壓降。由于其阻值較壓降。由于其阻值較 小，在要求不高的場小，在要求不高的場 合，可忽略。合，可忽略。 上述分析忽略了次要因素，上述分

33、析忽略了次要因素， 作定量分析和計算時，還需作定量分析和計算時，還需 考慮如下因素：考慮如下因素： 1 ：主磁通：主磁通 ：漏磁通：漏磁通 u1 1 1 e 1 e i i N L 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 (2)(2)漏磁通的存在漏磁通的存在 1 ：主磁通：主磁通 ：漏磁通：漏磁通 u1 1 1 e 1 e i i N L 主要穿過空主要穿過空 氣等，其磁氣等，其磁 導(dǎo)率為常數(shù)。導(dǎo)率為常數(shù)。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 0 1 1 IjXE 1 ：主磁通：主磁通 ：漏磁通：漏磁通

34、 u1 1 1 e 1 e i i N L 1 1與空載勵磁電流 與空載勵磁電流I I0 0成成 正比，其比例系數(shù)為漏磁正比，其比例系數(shù)為漏磁 電感電感L L1 1，設(shè)其感抗為 ，設(shè)其感抗為X X1 1， 由于感應(yīng)電勢電流均為正由于感應(yīng)電勢電流均為正 弦量，以相量表示為：弦量，以相量表示為： 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 引入引入X1的目的，可把的目的，可把 漏磁感應(yīng)電勢漏磁感應(yīng)電勢E1用電用電 抗壓降得形式在電路抗壓降得形式在電路 中反映出來。中反映出來。 1 ：主磁通：主磁通 ：漏磁通：漏磁通 u1 1 1 e 1 e i i N L

35、船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 )(01 mm jXrIE 1 ：主磁通：主磁通 ：漏磁通：漏磁通 u1 1 1 e 1 e i i N L (3)(3)鐵心的磁滯和渦流損失。鐵心的磁滯和渦流損失。 為電流為電流I I0 0在勵磁過程在勵磁過程 中的一部份有功分量。中的一部份有功分量。 E E1 1用電壓降的形式來用電壓降的形式來 表示：表示： 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 1 ：主磁通：主磁通 ：漏磁通：漏磁通 u1 1 1 e 1 e i i N L (3)(3)鐵心的磁滯和渦流損失。

36、鐵心的磁滯和渦流損失。 Xm 勵磁電抗，表征鐵心勵磁電抗，表征鐵心 磁化性能的集中參數(shù)磁化性能的集中參數(shù) rm 勵磁電阻，反映磁滯勵磁電阻，反映磁滯 和渦流引起的有功損耗和渦流引起的有功損耗 )(01 mm jXrIE 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 由于鐵磁材料的飽和特性，其磁導(dǎo)率不由于鐵磁材料的飽和特性，其磁導(dǎo)率不 為常數(shù)，因此為常數(shù)，因此X Xm m、r rm m不是常數(shù)，隨飽和程不是常數(shù)，隨飽和程 度的增大而減小。度的增大而減小。 一般情況下，原邊電壓基本恒定，可以一般情況下，原邊電壓基本恒定，可以 認(rèn)為認(rèn)為Xm、rm的值基本不變。的

37、值基本不變。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 綜合上述因素，變壓器原邊的電壓方程為：綜合上述因素，變壓器原邊的電壓方程為： )()(11 1 01 EErIU )(0 1 0 1 0 mm jXrIXIjrI )()(010 1mZIZIU 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 變壓器勵磁阻抗，通常變壓器勵磁阻抗，通常Xm rm 故故Zm主要取決主要取決Xm。 )()(010 1mZIZIU mm mjXrZ 11 1jXrZ 原邊繞組的漏阻抗，為一數(shù)值原邊繞組的漏阻抗，為一數(shù)值 較小的常數(shù)，若忽

38、略則較小的常數(shù)，若忽略則E1U1 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 1 1 e 1 e 2 2 e 1 i 2 i 1 u20 uL Z 原邊接電源電壓，副原邊接電源電壓，副 邊接負(fù)載時，在副邊邊接負(fù)載時，在副邊 感應(yīng)電動勢的作用下，感應(yīng)電動勢的作用下， 副邊繞組中存在負(fù)載副邊繞組中存在負(fù)載 電流，負(fù)載電流隨負(fù)電流，負(fù)載電流隨負(fù) 載的變化而變化。此載的變化而變化。此 時稱變壓器為負(fù)載運時稱變壓器為負(fù)載運 行。行。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 變壓器運行時，副邊變壓器運行時，副邊 電流也產(chǎn)生

39、磁勢，并電流也產(chǎn)生磁勢，并 作用在同一鐵心，作用在同一鐵心，因因 此在負(fù)載運行時，鐵此在負(fù)載運行時，鐵 心中的磁通由原邊磁心中的磁通由原邊磁 勢和副邊磁勢共同產(chǎn)勢和副邊磁勢共同產(chǎn) 生。生。 1 1 e 1 e 2 2 e 1 i 2 i 1 u20 uL Z 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 忽略次要因素，忽略次要因素， E1U1，當(dāng)，當(dāng)U1不不 變時，其鐵心主磁變時，其鐵心主磁 通通m m近似為定值。近似為定值。 1 0 2 2 1 1NININI 空載磁勢空載磁勢 1 1 e 1 e 2 2 e 1 i 2 i 1 u20 uL Z 船舶電

40、氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 1 1 e 1 e 2 2 e 1 i 2 i 1 u20 uL Z 2 1 2 01 I N N II 1 0 2 2 1 1NININI 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 1 1 e 1 e 2 2 e 1 i 2 i 1 u20 uL Z I I1 1由兩部分組成由兩部分組成: : (1)(1)維持主磁維持主磁 通的空載電通的空載電 流分量流分量I I0 0 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 1 1 e 1 e

41、2 2 e 1 i 2 i 1 u20 uL Z (2) (2) (N N2 2/ /N N1 1) )I I2 2，隨負(fù)載，隨負(fù)載 變化，用于抵消副邊電變化，用于抵消副邊電 流的去磁作用。流的去磁作用。 當(dāng)副邊電流增大時，當(dāng)副邊電流增大時， 原邊電流也隨之增大，原邊電流也隨之增大， 通過電磁作用，變壓通過電磁作用，變壓 器把功率從原邊傳遞器把功率從原邊傳遞 到了副邊。到了副邊。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 綜合變壓器負(fù)載運綜合變壓器負(fù)載運 行的物理過程，可行的物理過程，可 得出變壓器負(fù)載運得出變壓器負(fù)載運 行時的一組基本方行時的一組基本

42、方 程及相應(yīng)的原副邊程及相應(yīng)的原副邊 繞組的等效電路。繞組的等效電路。 1 1 e 1 e 2 2 e 1 i 2 i 1 u20 uL Z 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 )()()(1 1 1 1 111 1 11 EXIjrIEErIU )(01 mm jXrIE 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 2 2 2 22 2 2222rIXIjErIEEU L ZIU2 2 1 0 2 2 1 1NININI

43、K N N E E 2 1 2 1 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 雖然方程組和等效電路綜合反映了變壓器負(fù)雖然方程組和等效電路綜合反映了變壓器負(fù) 載運行時內(nèi)部的電磁關(guān)系。載運行時內(nèi)部的電磁關(guān)系。 但是，由于變壓器原副邊之間沒有直接電的但是，由于變壓器原副邊之間沒有直接電的 聯(lián)系，因而等效電路是兩個獨立的電回路，聯(lián)系，因而等效電路是兩個獨立的電回路， 它們之間的各個量是通過磁勢平衡方程式聯(lián)它們之間的各個量是通過磁勢平衡方程式聯(lián) 系起來的，這給分析、計算帶來了不便。系起來的，這給分析、計算帶來了不便。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件

44、 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 變壓器的折算就是在保證變壓器中磁變壓器的折算就是在保證變壓器中磁 勢平衡關(guān)系、能量傳遞等物理過程不勢平衡關(guān)系、能量傳遞等物理過程不 變的前提下對副邊各個量進(jìn)行等效變變的前提下對副邊各個量進(jìn)行等效變 換換( (也可將原邊各個量變換到副邊也可將原邊各個量變換到副邊) )到到 原邊，便于分析計算。原邊，便于分析計算。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 1 r 2 r L Z 1 X2 X 1 U1 E 2 E 1 I 2 I 2 U 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船

45、電系 L Z 1 r 2 r 1 X 2 X 1 U 2 1EE 1 I 2 I 2 U 0 I m r m X 2 2 KEE 2 2 KUU 2 2 1 I K I 2 2 2 rKr 2 2 2 XKX LL ZKZ 2 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 當(dāng)當(dāng)I I1 1I I0 0，一般情，一般情 況下可以忽略況下可以忽略I I0 0， 即可認(rèn)為即可認(rèn)為Z Zm m為無窮為無窮 大而開路。大而開路。 L Z 1 r 2 r 1 X 2 X 1 U 2 1EE 1 I 2 I 2 U 0 I m r m X 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-

46、7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 L Z k rk X 1 U 1 I 2 U L Z 1 r 2 r 1 X 2 X 1 U 2 1EE 1 I 2 I 2 U 0 I m r m X 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 L Z k rk X 1 U 1 I 2 U 利用該電路進(jìn)行變壓器的運行分析、計算利用該電路進(jìn)行變壓器的運行分析、計算 將顯得簡便和直觀。將顯得簡便和直觀。 L Z 1 r 2 r 1 X 2 X 1 U 2 1EE 1 I 2 I 2 U 0 I m r m X 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課

47、件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 相量圖相量圖 根據(jù)根據(jù)T T形等效電路，可以畫出相應(yīng)的相量圖。形等效電路，可以畫出相應(yīng)的相量圖。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 2 2 等效電路的參數(shù)測定等效電路的參數(shù)測定 一、空載試驗一、空載試驗 空載電流空載電流 通過測量通過測量 一、二次電壓一、二次電壓 空載功率空載功率 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 2 2 等效電路的參數(shù)測定等效電路的參數(shù)測定 計算計算 變比變比 空載電流百分?jǐn)?shù)空載電流百分?jǐn)?shù) 勵磁阻抗勵磁阻抗 鐵耗鐵耗 一、空載試驗一、空載試驗 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2021-7-4 課 件 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 變壓器空載運行時，可以認(rèn)為輸