船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)課件 第二章

1、L/O/G/O集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)第二章第二章 變壓器變壓器集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)第二章小結(jié)第二章小結(jié)2-1 變壓器的結(jié)構(gòu)和銘牌變壓器的結(jié)構(gòu)和銘牌2-2 變壓器工作原理及特性變壓器工作原理及特性2-3 三相變壓器三相變壓器2-4 自耦、儀用互感器自耦、儀用互感器集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)變壓器變壓器 (Transformer): 是利用是利用電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)原理進行工作的，所以將它原理進行工作的，所以將它劃在電機的范疇內(nèi)。由于它沒有轉(zhuǎn)動

2、部件，是靜劃在電機的范疇內(nèi)。由于它沒有轉(zhuǎn)動部件，是靜止的，因而有人稱之為止的，因而有人稱之為“靜止電機靜止電機”。 集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 變壓器是一種常見的電氣設(shè)備，在電力系統(tǒng)和變壓器是一種常見的電氣設(shè)備，在電力系統(tǒng)和電子線路中應(yīng)用廣泛。電子線路中應(yīng)用廣泛。變電壓：變電壓：電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 變阻抗：變阻抗：電子線路中的阻抗匹配電子線路中的阻抗匹配變電流：變電流：電流互感器電流互感器 變壓器的主要功能有：變壓器的主要功能有： 在能量傳輸過程中，當(dāng)輸送功率在能量傳輸過程中，當(dāng)輸送功率P =UI cos 及及負載功率因數(shù)負載功率因數(shù)cos 一定

3、時：一定時：電能損耗小電能損耗小節(jié)省金屬材料（經(jīng)濟）節(jié)省金屬材料（經(jīng)濟）概述：概述：U I P = I RlI S集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 電力工業(yè)中常采用高壓輸電低壓配電，實電力工業(yè)中常采用高壓輸電低壓配電，實現(xiàn)節(jié)能并保證用電安全。具體如下：現(xiàn)節(jié)能并保證用電安全。具體如下： 發(fā)電廠發(fā)電廠10.5kV輸電線輸電線220kV升壓升壓儀器儀器36V降壓降壓實驗室實驗室380 / 220V降壓降壓變電站變電站 10kV降壓降壓降壓降壓集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)變壓器的應(yīng)用變壓器的應(yīng)用 在陸上：在陸上

4、： 變壓器廣泛應(yīng)用于電力傳輸、電氣控制、電氣變壓器廣泛應(yīng)用于電力傳輸、電氣控制、電氣檢測等方面。檢測等方面。 電力傳輸：電力傳輸： 升、降壓。原因減小損耗。電氣控制：提供合升、降壓。原因減小損耗。電氣控制：提供合適的電源。電氣檢測：得到所需的信號。適的電源。電氣檢測：得到所需的信號。 在船上：在船上： 主要有：照明變壓器和控制變壓器。要求安全、主要有：照明變壓器和控制變壓器。要求安全、可靠。可靠。集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 學(xué)習(xí)變壓器結(jié)構(gòu)原理，平衡方程，學(xué)習(xí)變壓器結(jié)構(gòu)原理，平衡方程，運行特性及參數(shù)；運行特性及參數(shù)； 學(xué)習(xí)三相變壓器極性和判別方法

5、；學(xué)習(xí)三相變壓器極性和判別方法； 學(xué)習(xí)自耦變壓器結(jié)構(gòu)原理和互感器使用學(xué)習(xí)自耦變壓器結(jié)構(gòu)原理和互感器使用注意事項。注意事項。 能夠進行變壓器的基本計算。能夠進行變壓器的基本計算。集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 主要知識點主要知識點 變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器的結(jié)構(gòu) 變壓器的銘牌數(shù)據(jù)變壓器的銘牌數(shù)據(jù)集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)按用途分按用途分電力變壓器電力變壓器 (輸配電用輸配電用)儀用變壓器儀用變壓器 整流變壓器整流變壓器 按相數(shù)分按相數(shù)分三相變壓器三相變壓器 單相變壓器單相變壓器 按制造方式按制造方式殼式殼式

6、心式心式變壓器符號變壓器符號電壓互感器電壓互感器 (voltage transformer) 電流互感器電流互感器 (current transformer) 集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 按按用途用途分：電力（包括照明）、電源、控制、儀用、分：電力（包括照明）、電源、控制、儀用、特殊（電解、電焊等）。特殊（電解、電焊等）。 按按相數(shù)相數(shù)分：單相、三相。分：單相、三相。 按按連接方式連接方式分：分： / 、 / 、 / 、 / 等。等。 按按結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式分：線圈：分：線圈：筒式、盤式，筒式、盤式， 鐵心：鐵心：心式、殼式。心式、殼式。 按按冷

7、卻方式冷卻方式分：自冷、它冷，風(fēng)冷、油冷等。分：自冷、它冷，風(fēng)冷、油冷等。注意：注意：船用變壓器為船用變壓器為B B級絕緣級絕緣( (工作溫度工作溫度130C ) )。船用變壓器應(yīng)該采用干式。船用變壓器應(yīng)該采用干式。變壓器的具體分類（補充）變壓器的具體分類（補充）集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) Y-90 A-105 E-120 B-130 F-155 H-180 C-180集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)組成：組成：變壓器由變壓器由鐵心鐵心和和繞組繞組組成。組成。鐵心：鐵心：構(gòu)成磁路構(gòu)成磁路。繞組：繞組：

8、構(gòu)成電路構(gòu)成電路。位置：位置：低壓在里、在邊。低壓在里、在邊。 繞組繞組按一定規(guī)律連接的線圈。按一定規(guī)律連接的線圈。 變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器的結(jié)構(gòu)集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)變壓器的磁路變壓器的磁路繞組：繞組：一次繞組一次繞組二次繞組二次繞組由高導(dǎo)磁硅鋼片疊成由高導(dǎo)磁硅鋼片疊成厚厚0.35mm 或或 0.5mm鐵心鐵心變壓器的電路變壓器的電路一次一次繞組繞組N1二次二次繞組繞組N2鐵心鐵心單相變壓器單相變壓器1u2u1i2i+Z 集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電

9、氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖及電路符號變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖及電路符號 降壓變壓器原邊降壓變壓器原邊繞組匝數(shù)多，副繞組匝數(shù)多，副邊繞組匝數(shù)少。邊繞組匝數(shù)少。 符號：符號：a)原理原理圖符號；圖符號；b)單線單線圖符號；圖符號；c)國外國外圖紙符號。圖紙符號。集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 變壓器的銘牌數(shù)據(jù)變壓器的銘牌數(shù)據(jù) 銘牌數(shù)據(jù)主要有：銘牌數(shù)據(jù)主要有：Sn、U1n/U2n、I1n

10、/I2n、fn等。等。 額定容量額定容量Sn：注意：因為沒有氣隙，勵磁功率小，沒有注意：因為沒有氣隙，勵磁功率小，沒有機械損耗機械損耗(不動不動)。所以總損耗小，效率高，輸出與輸入功率。所以總損耗小，效率高，輸出與輸入功率相差較小。因此，相差較小。因此，Sn既是輸入額定值，也是輸出額定值。既是輸入額定值，也是輸出額定值。 三相額定電壓三相額定電壓/電流：電流：注意：額定值都是注意：額定值都是“線線”的量。的量。 三相功率計算：三相功率計算：不論是三角形還是星形，不論是三角形還是星形，“線線”量與量與“相相”量關(guān)系是電壓或電流總有一個相等，一個相差量關(guān)系是電壓或電流總有一個相等，一個相差 。 所

11、以不論是三角形還是星形其三相功率計算：用線電壓所以不論是三角形還是星形其三相功率計算：用線電壓和線電流的乘積再在前面乘和線電流的乘積再在前面乘 。 3 3集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)1）變壓器的型號）變壓器的型號變壓器的銘牌和技術(shù)數(shù)據(jù)變壓器的銘牌和技術(shù)數(shù)據(jù)S J L 1000/10 變壓器額定容量變壓器額定容量(KVA) 鋁線圈鋁線圈 冷卻方式冷卻方式 J:油浸自冷式油浸自冷式 F:風(fēng)冷式風(fēng)冷式相數(shù)相數(shù) S:三相三相 D:單相單相 高壓繞組的額定電壓高壓繞組的額定電壓(KV)集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及

12、系統(tǒng)2）額定值）額定值額定電壓額定電壓 U1N、U2N ： 變壓器二次側(cè)開路（空載）時，一次、二次側(cè)變壓器二次側(cè)開路（空載）時，一次、二次側(cè)繞組允許的電壓值。繞組允許的電壓值。單相：單相：U1N ，一次側(cè)電壓，一次側(cè)電壓， U2N，二次側(cè)空載時的電壓，二次側(cè)空載時的電壓三相：三相：U1N、U2N，一次、二次側(cè)的線電壓，一次、二次側(cè)的線電壓 額定電流額定電流 I1N、I2N ： 變壓器滿載運行時，一次、二次側(cè)繞組允許的變壓器滿載運行時，一次、二次側(cè)繞組允許的電流值。電流值。單相：單相：一次、二次側(cè)繞組允許的電流值一次、二次側(cè)繞組允許的電流值三相：三相：一次、二次側(cè)繞組線電流一次、二次側(cè)繞組線電流

13、集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)額定容量額定容量 SN ：傳送功率的最大能力。傳送功率的最大能力。單相：單相：三相：三相：N1N1N2N2NIUIUS N1N1N2N2N33IUIUS 容量容量 SN 輸出功率輸出功率 P2 一次側(cè)輸入功率一次側(cè)輸入功率 P1 輸出功率輸出功率 P2注意：變壓器幾個功率的關(guān)系注意：變壓器幾個功率的關(guān)系(單相單相)效率效率N1N1NIUS 容量：容量： 21PP 一次側(cè)輸入功率：一次側(cè)輸入功率： cos222IUP 輸出功率：輸出功率： 變壓器運行變壓器運行時的功率取時的功率取決于負載的決于負載的性質(zhì)。性質(zhì)。集美大學(xué)輪

14、機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)1、運行前絕緣、短斷路情況、運行前絕緣、短斷路情況2 2、保持清潔、避免漏電、保持清潔、避免漏電3 3、記錄（溫度、電壓、電流、過載、偏載）、記錄（溫度、電壓、電流、過載、偏載）集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)（作用）；結(jié)構(gòu)（作用）； 銘牌數(shù)據(jù)（容量、電壓、電流）；銘牌數(shù)據(jù)（容量、電壓、電流）； 注意：冷卻方式（不能用油浸式）。注意：冷卻方式（不能用油浸式）。第一節(jié)要點第一節(jié)要點集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)本節(jié)的主要內(nèi)容本節(jié)的主要內(nèi)

15、容 變壓器的空載運行及變壓原理；變壓器的空載運行及變壓原理； 變壓器的負載運行及磁勢平衡關(guān)系；變壓器的負載運行及磁勢平衡關(guān)系； 變壓器的運行特性。變壓器的運行特性。集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)2.2.1 變壓器的空載運行及變壓原理變壓器的空載運行及變壓原理變壓器的工作原理：變壓器的工作原理：原原邊繞組邊繞組N1通入交流電，有勵通入交流電，有勵磁電流磁電流I0流過原繞組，在磁流過原繞組，在磁路中產(chǎn)生交變磁通路中產(chǎn)生交變磁通 1m。交。交變磁通分別在原、副繞組感變磁通分別在原、副繞組感應(yīng)電勢應(yīng)電勢e1和和e2。感應(yīng)電勢公式：感應(yīng)電勢公式： E1 =

16、4.44 f N1 1m；（4.44公式）公式） E2 = 4.44 f N2 1m。集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)變壓器的工作原理變壓器的工作原理(1)(2)(3)(4)集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)變壓器的工作原理變壓器的工作原理 一次、二次繞組互不相連，能量的傳遞靠磁耦合。一次、二次繞組互不相連，能量的傳遞靠磁耦合。一次一次繞組繞組N1二次二次繞組繞組N2鐵心鐵心單相變壓器單相變壓器1u2u1i2i+Z 集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) dd011tiL

17、e 02i空載運行情況空載運行情況0i20u+2e+1e+ 11u+1e+1N2N 一次側(cè)接交流電源，一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)開路。二次側(cè)開路。1u dd11tNe i0 ( i0N1) 1tNedd 22 空載時，鐵空載時，鐵心中主磁通心中主磁通 是是由一次由一次繞組磁動勢繞組磁動勢產(chǎn)生的。產(chǎn)生的。集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)電壓變換（設(shè)加正弦交流電壓）電壓變換（設(shè)加正弦交流電壓）)sin(ddddm111ttNtNe tNm cos1 )90t(sinm1 E1m144.4NfE 222111mmfNEE 有效值有效值:同同 理：理：)90t

18、(sinm22 Ee2m244. 4NfE 主磁通按正弦規(guī)律變化，設(shè)為主磁通按正弦規(guī)律變化，設(shè)為 則則,sintm (1) 一次、二次側(cè)主磁通感應(yīng)電動勢一次、二次側(cè)主磁通感應(yīng)電動勢集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)根據(jù)根據(jù)KVL：1111111111jEIXIREEIRU 變壓器一次側(cè)等效電路如圖變壓器一次側(cè)等效電路如圖 由于電阻由于電阻 R1 和感抗和感抗 X1 (或漏磁通或漏磁通)較小，其兩端較小，其兩端的電壓也較小，與主磁電動勢的電壓也較小，與主磁電動勢 E1比較可忽略不計，比較可忽略不計，則則1E1R1I1U1E+(2) 一次、二次側(cè)電壓一次、

19、二次側(cè)電壓式中式中 R1 為為一次側(cè)一次側(cè)繞組的電阻繞組的電阻; X1= L 1 為為一次側(cè)一次側(cè)繞組的感抗繞組的感抗(漏磁感抗，由漏漏磁感抗，由漏磁產(chǎn)生磁產(chǎn)生)。1m1111444Nf.EUEU 集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)+u21u+1e+1e+ 1N2Ni1i2+e2+e 2KNNEEUU 2121201（匝比）（匝比）K為為變比變比對二次側(cè)，對二次側(cè)，根據(jù)根據(jù)KVL：2m220224440Nf.EUU,I 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。222222222jUIXIRUEIRE 2式中式中 R2 為

20、二次繞組的電阻為二次繞組的電阻; X2= L 2 為二次繞組的感抗；為二次繞組的感抗； 為二次繞組的端電壓。為二次繞組的端電壓。2U變壓器空載時變壓器空載時:式中式中U20為變壓器空載電壓。為變壓器空載電壓。故有故有集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 平衡方程式（電壓關(guān)系）平衡方程式（電壓關(guān)系） 變壓器的磁通：主磁通與漏磁通。變壓器的磁通：主磁通與漏磁通。 主磁通主磁通(working flux)：同時與原、副繞組交鏈的同時與原、副繞組交鏈的磁通。是主磁通。磁路是鐵磁材料（會飽和）。磁通。是主磁通。磁路是鐵磁材料（會飽和）。 漏磁通漏磁通 (leaka

21、ge flux )：只與一個繞組交鏈的磁通，只與一個繞組交鏈的磁通，非工作磁通。磁路主要是空氣（不會飽和）。非工作磁通。磁路主要是空氣（不會飽和）。 感應(yīng)電動勢：感應(yīng)電動勢： 主磁通感應(yīng)電動勢：主磁通感應(yīng)電動勢：E1和和E2。 漏磁通感應(yīng)電動勢：漏磁通感應(yīng)電動勢：E 1和和E 2。 處理：處理：Xm和和X1 。注意：。注意： Xm和和Zm不是常數(shù)。不是常數(shù)。集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)1、原、副邊繞組銅電阻、原、副邊繞組銅電阻I0r12、漏磁通的存在、漏磁通的存在 1 = - j?0X1 3、主磁電勢、主磁電勢 1 = -?0(rm+ jXm)

22、集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 首先必須清楚：交流首先必須清楚：交流電量方向與直流電量方向電量方向與直流電量方向的區(qū)別：的區(qū)別： 正方向只是一種參考正方向只是一種參考方向，實際上是有相位差方向，實際上是有相位差的。的。 變壓器慣例正方向：變壓器慣例正方向： 原邊是電源的負載，以電壓為參考，電流與電壓相同，原邊是電源的負載，以電壓為參考，電流與電壓相同，磁通與電流符合右螺旋定則，電勢在電路上要滿足：磁通與電流符合右螺旋定則，電勢在電路上要滿足： = - j? X ，所以從高電位指向低電位。，所以從高電位指向低電位。 副邊是負載的電源：則以電勢為參考。

23、副邊是負載的電源：則以電勢為參考。 電磁物理量的正方向電磁物理量的正方向 電壓平衡方程式（正方向的說明）電壓平衡方程式（正方向的說明）圖2-2 變壓器的負載運行集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 原邊電壓平衡方程根原邊電壓平衡方程根據(jù)基爾霍夫電壓定律直接據(jù)基爾霍夫電壓定律直接列出，其中：列出，其中： 1 = - j ?1X 1 滿足電磁感應(yīng)定律滿足電磁感應(yīng)定律說明：說明：繞組電勢繞組電勢1若采用電抗若采用電抗表示，則帶鐵心線圈的電抗為表示，則帶鐵心線圈的電抗為非線性的，不是常數(shù)，只有進非線性的，不是常數(shù)，只有進行小范圍線性處理后才能采用行小范圍線性處理

24、后才能采用電抗電抗Xm表示。表示。小范圍線性處理：在工作點附近進行。小范圍線性處理：在工作點附近進行。注意：電勢此時的性質(zhì)注意：電勢此時的性質(zhì)是被當(dāng)作是被當(dāng)作電壓降電壓降處理處理( (電抗壓降電抗壓降) )。 電壓平衡方程（電動勢的處理）電壓平衡方程（電動勢的處理）圖2-2 變壓器的負載運行集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 漏阻抗漏阻抗 勵磁阻抗勵磁阻抗 忽略漏阻抗，即可得忽略漏阻抗，即可得E1U1 )(r)()(mm0101011101jXrIXI jIEErIU )0101mZIZIU（）（ 集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及

25、系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)2.2.2 2.2.2 變壓器的負載運行及磁勢平衡關(guān)系變壓器的負載運行及磁勢平衡關(guān)系 本小節(jié)要點：本小節(jié)要點： 變壓器的磁勢（電流）平衡方程式；變壓器的磁勢（電流）平衡方程式； 變壓器的負載運行原理；變壓器的負載運行原理； 變壓器的等效電路。變壓器的等效電路。 另外補充說明變壓器的功能。另外補充說明變壓器的功能。集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 當(dāng)當(dāng)?20，則原、副繞組產(chǎn)生磁勢的矢量和為勵磁磁，則原、副繞組產(chǎn)生磁勢的矢量和為勵磁磁勢，共同在磁路中產(chǎn)生磁通（勢，共同在磁路中產(chǎn)生磁通（UE 定定 m定）定）?0N1基本不變，才能保證

26、磁通不變?；静蛔?，才能保證磁通不變。 ?0N1= ?1N1+ ?2N2 矢量和矢量和?0很小，很小，?1N1 - ?2N2 ，（負號去磁）也就是：，（負號去磁）也就是： ?1 - ?2N2 / N1 = - ?2k I（負號表示方向相反）。（負號表示方向相反）。其中其中k I = N2 / N1 = 1/k 稱為變流比稱為變流比 （見（見P.24式式2-18）。）。 注意：副邊磁勢具有去磁性質(zhì)（注意：副邊磁勢具有去磁性質(zhì)（E2具有障礙磁通具有障礙磁通經(jīng)過的性質(zhì)）。經(jīng)過的性質(zhì)）。 磁勢平衡關(guān)系（變流原理）磁勢平衡關(guān)系（變流原理）集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣

27、設(shè)備及系統(tǒng)? 1 1：副邊電流等效到原：副邊電流等效到原邊時的等效電流。邊時的等效電流?？梢钥梢岳斫鉃椋焊边厧ж撦d后理解為：副邊帶負載后對原邊電流的影響。對原邊電流的影響。注意：因為變壓器對電流的變換作用，注意：因為變壓器對電流的變換作用，磁勢平衡方程磁勢平衡方程實際上就是電流平衡方程實際上就是電流平衡方程。 P.20.式（式（2-10）。若）。若令電流令電流? 1= -（N/N）?2，則：則：?1=?0+? 1 就是電就是電流的平衡方程。流的平衡方程。 磁勢的實質(zhì)（電流平衡）磁勢的實質(zhì)（電流平衡）圖2-2 變壓器的負載運行集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備

28、及系統(tǒng) 變壓器副邊接上負載后，副邊繞組有電流流過。變壓器副邊接上負載后，副邊繞組有電流流過。負載電流是由穿過副繞組交變磁通感應(yīng)副邊電勢產(chǎn)生負載電流是由穿過副繞組交變磁通感應(yīng)副邊電勢產(chǎn)生的，根據(jù)電磁感應(yīng)定律負載電流也會建立負載磁勢，的，根據(jù)電磁感應(yīng)定律負載電流也會建立負載磁勢，具有去磁性質(zhì)（阻礙穿過副邊繞組磁通變化）。具有去磁性質(zhì)（阻礙穿過副邊繞組磁通變化）。 結(jié)論結(jié)論：雖然正方向已經(jīng)設(shè)定，但是：雖然正方向已經(jīng)設(shè)定，但是負載磁勢與負載磁勢與勵磁磁勢的實際方向相反。勵磁磁勢的實際方向相反。 負載磁勢具有去磁性質(zhì)，為了保證磁路中的磁負載磁勢具有去磁性質(zhì)，為了保證磁路中的磁通不變（才能平衡電源電壓），

29、原繞組中將增大電流通不變（才能平衡電源電壓），原繞組中將增大電流（電流從（電流從I0變化到變化到I1）。）。 負載運行原理（說明）負載運行原理（說明）集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2+u2 Z 1e+ 1 dd111tiLe 帶負載運行情況帶負載運行情況一次側(cè)接交流電源；一次側(cè)接交流電源；二次側(cè)接負載。二次側(cè)接負載。1u+1e+ 11N2N 1u dd11tNe tNedd 22 i1 ( i1N1) i1i2 ( i2N2) 2有載時，鐵心中有載時，鐵心中主磁通主磁通 是是由一由一次、二次繞組磁次、二次繞組磁通勢共同產(chǎn)生的通勢共同產(chǎn)生的合成磁通

30、。合成磁通。i2+e2+e 2 dd2tiLe22 集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 原邊接原邊接u1后，原繞組有后，原繞組有 i0流過，在鐵心中產(chǎn)生流過，在鐵心中產(chǎn)生 并與原、并與原、副繞組交鏈，副繞組將感應(yīng)副繞組交鏈，副繞組將感應(yīng)e2，產(chǎn)生，產(chǎn)生u2 。接上負載后，副邊。接上負載后，副邊繞組有繞組有i2 流過。流過。i2 建立負載磁勢建立負載磁勢F2 ，對磁路中，對磁路中 有去磁性質(zhì)。有去磁性質(zhì)。為了保證為了保證 不變（才能平衡不變（才能平衡u1 ），原邊電流將增大（從），原邊電流將增大（從i0變變化到化到i1），），i2 越大，越大，i1增加越

31、多。變壓器就是這樣通過磁路磁增加越多。變壓器就是這樣通過磁路磁通將原邊的電能傳輸?shù)礁边叾ぷ鞯?。通將原邊的電能傳輸?shù)礁边叾ぷ鞯摹?工作過程說明：工作過程說明：副邊電流增大時，副邊磁勢的去磁作用增副邊電流增大時，副邊磁勢的去磁作用增大；這將使主磁通出現(xiàn)減少的趨勢。但主磁通的這一趨勢，立大；這將使主磁通出現(xiàn)減少的趨勢。但主磁通的這一趨勢，立即引起原邊電勢的減少，立即使其電流增加，從而使主磁通保即引起原邊電勢的減少，立即使其電流增加，從而使主磁通保持基本不變，反之亦然（若副邊電流減小，原邊電流也會減持基本不變，反之亦然（若副邊電流減小，原邊電流也會減小）。也就是說，只要原邊電壓不變，主磁通是基本不

32、變的。?。Ｒ簿褪钦f，只要原邊電壓不變，主磁通是基本不變的。正是主磁通能保持基本不變，原邊電流才能隨副邊電流的增減正是主磁通能保持基本不變，原邊電流才能隨副邊電流的增減而增減。而增減。 為什么為什么原副邊無電的聯(lián)系，但電流卻相應(yīng)變化？原副邊無電的聯(lián)系，但電流卻相應(yīng)變化？集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)總的平衡方程：總的平衡方程： P.21，式，式2-11，6個個 原副邊電壓平衡：原副邊電壓平衡：2個（說明電路關(guān)系）；個（說明電路關(guān)系）； 電動勢關(guān)系：電動勢關(guān)系：2個（說明原邊電動勢等效處理及個（說明原邊電動勢等效處理及原副邊電動勢關(guān)系）；原副邊電動勢

33、關(guān)系）； 負載電路：負載電路：1 1個（說明與負載電路的關(guān)系）；個（說明與負載電路的關(guān)系）； 磁勢（電流）平衡：磁勢（電流）平衡：1 1個（說明原副邊之間，功個（說明原副邊之間，功率傳遞的關(guān)系）。率傳遞的關(guān)系）。 變壓器總的方程組（變壓器總的方程組（6 6個）個）集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) KNNEENININIZIUEXI jrIEErIUjXrIEEXI jrIEErIULmm2121102211222222222222011111111111/)()()()( 集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)

34、以上的方程組及等效電路綜合反映了以上的方程組及等效電路綜合反映了變壓器負載運行時內(nèi)部的電磁關(guān)系。利用變壓器負載運行時內(nèi)部的電磁關(guān)系。利用這一方程組和等效電路，并結(jié)合各個量的這一方程組和等效電路，并結(jié)合各個量的具體的物理意義就能分析變壓器的各種運具體的物理意義就能分析變壓器的各種運行特性。但是由于變壓器原副邊之間行特性。但是由于變壓器原副邊之間沒有沒有直接的電的聯(lián)系直接的電的聯(lián)系，因而等效電路是兩個相，因而等效電路是兩個相互獨立的電回路，它們之間的各個量是通互獨立的電回路，它們之間的各個量是通過磁勢平衡方程式聯(lián)系起來的，這就過磁勢平衡方程式聯(lián)系起來的，這就給分給分析、計算帶來不便。析、計算帶來不

35、便。 集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)磁勢平衡關(guān)系、能量傳遞等物理過程不變磁勢平衡關(guān)系、能量傳遞等物理過程不變 圖2-3 變壓器的負載運行時的等效電路集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)LLzKzXKXrKrIKIKUUKEE22222222222221集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) (a) (b)圖2-4 變壓器的T形等效電路及簡化等效電路集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 變壓器等效電路的推導(dǎo)（理解即可）變壓器等效電路的

36、推導(dǎo)（理解即可） 變壓器的等效電路可以通過平衡方程式得到，設(shè)：變壓器的等效電路可以通過平衡方程式得到，設(shè)：Z為從變壓器原邊繞組兩端看到的整個等效阻抗。為從變壓器原邊繞組兩端看到的整個等效阻抗。1111111111111IEZIEZIZEZIUIUZ ， 2Lm12Lm12L222221211212101m111ZZZZZZZZZZZZIUIEIkEIEkIIkEEIEZ 因此因此，數(shù)值上，數(shù)值上為勵磁阻抗，為勵磁阻抗，令令這就是這就是“變壓器的等效電路變壓器的等效電路” 。 采用電路圖表示為采用電路圖表示為集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 變壓器的等

37、效電路變換過程變壓器的等效電路變換過程1111111111111IEZIEZIZEZIUIUZ ， 集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 變壓器的等效電路變換過程變壓器的等效電路變換過程111111m011011EIEIIEZIEIII ，L2222222L2222211ZIUZIUEZZZIUIEIE ，集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 等效電路的種類等效電路的種類 T形形形形近似近似1.T形等效電路：形等效電路： 比較精確，比較精確，但運算較復(fù)雜，形狀象但運算較復(fù)雜，形狀象T。2.形等效電路：形等效電路：運

38、算較簡單，運算較簡單，但較不精確，形狀象但較不精確，形狀象。3.近似等效電路：近似等效電路：運算最為簡運算最為簡單，但也是最不精確的，主要單，但也是最不精確的，主要用來估算變壓器的參數(shù)及定性用來估算變壓器的參數(shù)及定性分析變壓器。分析變壓器。集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)2.2.3 2.2.3 變壓器的運行特性變壓器的運行特性 本小節(jié)要點：本小節(jié)要點： 變壓器的效率特性；變壓器的效率特性； 變壓器的外特性及電壓變化率；變壓器的外特性及電壓變化率； 變壓器的短路電壓及短路阻抗；變壓器的短路電壓及短路阻抗； 變壓器的變流作用及阻抗變換作用。變壓器的變流作

39、用及阻抗變換作用。集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 變壓器的效率特性變壓器的效率特性 一般變壓器或電機，一般變壓器或電機，鐵損鐵損= 銅損銅損時效率最高。時效率最高。 效率特性效率特性(條件條件)：cos 2 不變，不變， 2= (P2)。 說明：說明： 沒有機械損耗，沒有機械損耗，變變壓器的效率比較高。壓器的效率比較高。 鐵損等于銅損鐵損等于銅損(60%80%P2N)時效率最高。時效率最高。 與電機的效率特性的形與電機的效率特性的形狀基本相同。狀基本相同。集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)變壓器的損耗包括兩

40、部分：變壓器的損耗包括兩部分：銅損銅損 ( PCu) ：繞組導(dǎo)線電阻的損耗。與負載大小繞組導(dǎo)線電阻的損耗。與負載大?。ㄕ扔陔娏髌椒剑┯嘘P(guān)。（正比于電流平方）有關(guān)。鐵損鐵損( PFe )：FeCu2212PPPPPP 變壓器的效率為變壓器的效率為一般一般 95%。負載為額定負載的負載為額定負載的(5075)%時，時， 最大。最大。輸出功率輸出功率輸入功率輸入功率磁滯損耗：磁滯損耗：渦流損耗渦流損耗它與鐵心內(nèi)磁感應(yīng)強度它與鐵心內(nèi)磁感應(yīng)強度的最大值的最大值Bm的平方成正的平方成正比。與負載大小無關(guān)。比。與負載大小無關(guān)。集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 變

41、壓器的外特性及電壓變化率變壓器的外特性及電壓變化率外特性（條件）：外特性（條件）：cos 2 不不變，變，U2=f (I2)。是一條下降。是一條下降的曲線。的曲線。cos 2變化，變化，I2的去的去磁程度不同，外特性形狀也磁程度不同，外特性形狀也不同。不同。下降原因：下降原因：阻抗阻抗(主要是電抗主要是電抗)壓降。壓降。 電壓變化率：電壓變化率：u2%，是作，是作為電源的重要指標。為電源的重要指標。電壓變化率表征了輸出電壓變化率表征了輸出電壓的穩(wěn)定性電壓的穩(wěn)定性 恒壓源都需要考察外特性，恒壓源都需要考察外特性，都以電壓變化率作為其性都以電壓變化率作為其性能指標。能指標。集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美

42、大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)1. 變壓器的外特性變壓器的外特性 當(dāng)一次側(cè)電壓當(dāng)一次側(cè)電壓 U1和負載功率因數(shù)和負載功率因數(shù) cos 2保持不變時，保持不變時，二次側(cè)輸出電壓二次側(cè)輸出電壓 U2和輸出電流和輸出電流 I2的關(guān)系，的關(guān)系，U2 = f (I2)。U20：一次側(cè)加額定電壓、二次：一次側(cè)加額定電壓、二次側(cè)開路時，二次側(cè)的輸出電壓。側(cè)開路時，二次側(cè)的輸出電壓。 一般供電系統(tǒng)希望要硬特性（隨一般供電系統(tǒng)希望要硬特性（隨I2的變化，的變化，U2 變變化不大），電壓變化率約在化不大），電壓變化率約在5%左右。左右。電壓變化率：電壓變化率：%100%20220 UUUU)

43、(22IfU cos 2 =0.8(感性）感性）U2I2U20I2Ncos 2 =1O集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)%100%222 NNUUUU集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 變壓器的短路電壓及短路阻抗變壓器的短路電壓及短路阻抗 意義：意義：短路電壓和短路阻抗對變壓器的故障分析短路電壓和短路阻抗對變壓器的故障分析有重要意義，可估算短路電流的影響和危害。有重要意義，可估算短路電流的影響和危害。 測量：測量：可通過短路試驗進行測量，由短路電壓、可通過短路試驗進行測量，由短路電壓、電流和功率，根據(jù)書電流和功

44、率，根據(jù)書P.23，式式2-14進行計算。進行計算。 短路電壓短路電壓Uk：短路時電流為額定值時的端電壓。短路時電流為額定值時的端電壓。 影響的性能：影響的性能： Uk大，故障影響?。坏╇娦阅苁艽?，故障影響?。坏╇娦阅苁苡绊懀妷鹤兓蚀螅?。影響（電壓變化率大）。 其它：其它：并聯(lián)運行要求各臺的并聯(lián)運行要求各臺的Uk和和 Zk對應(yīng)相等。對應(yīng)相等。集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 變壓器的變流作用及阻抗變換作用變壓器的變流作用及阻抗變換作用 變流作用：變流作用： 在磁勢平衡中已經(jīng)介紹過：在磁勢平衡中已經(jīng)介紹過： ?1 - ?2N2 / N1 = -

45、 ?2k I 其中其中k I = N2 / N1 = 1/k稱為變流比稱為變流比 （見（見P.24式式2-18）。也就是合理選擇）。也就是合理選擇k，即可變壓，也可變流。，即可變壓，也可變流。 阻抗變換作用：阻抗變換作用： 由于由于Z=U/I，既然可變壓和變流，因此也可變換，既然可變壓和變流，因此也可變換阻抗（所謂變換阻抗，意思是指：某一邊的阻抗在另阻抗（所謂變換阻抗，意思是指：某一邊的阻抗在另外一邊看，相當(dāng)于等效的阻抗，見下頁）外一邊看，相當(dāng)于等效的阻抗，見下頁）集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)1. 電流變換電流變換（一次、二次側(cè)電流關(guān)系）（一次、

46、二次側(cè)電流關(guān)系）有載運行有載運行2222ZUIZ 1m11 44. 4 NfEU 不論變壓器空載還是有不論變壓器空載還是有載，一次繞組上的阻抗載，一次繞組上的阻抗壓降均可忽略，故有壓降均可忽略，故有當(dāng)當(dāng)U1、 f 不變，則不變，則 m 基本不變，近于常數(shù)。即：鐵基本不變，近于常數(shù)。即：鐵心中主磁通的最大值心中主磁通的最大值 m在變壓器空載和有載時基本在變壓器空載和有載時基本是恒定的。是恒定的?？蛰d空載：m10 Ni有載：有載：m2211 NiNi+|Z|2i1u2e1i1e1N2N+2u集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)一般情況下：一般情況下：I0 (

47、23)%I1N 很小可很小可忽忽略。略。2211 NiNi 所所以以或或2211NINI 2211NINI 所所以以KNNII11221 結(jié)論：一次、二次側(cè)電流與匝數(shù)成反比。結(jié)論：一次、二次側(cè)電流與匝數(shù)成反比?；颍夯颍?21011NiNiNi 1.提供產(chǎn)生提供產(chǎn)生 m的磁勢的磁勢2.提供用于補償提供用于補償 i2N2 作用作用 的磁勢的磁勢可得可得磁勢平衡式：磁勢平衡式：102211NiNiNi 空載磁勢空載磁勢有載磁勢有載磁勢集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)2. 阻抗變換阻抗變換由圖可知：由圖可知：22IUZ 11IUZ ZKIUKKIKUIUZ2

48、2222211 ZKZ2 結(jié)論：結(jié)論： 變壓器一次側(cè)的等效阻抗模，為二次側(cè)所變壓器一次側(cè)的等效阻抗模，為二次側(cè)所帶負載的阻抗模的帶負載的阻抗模的K2 倍。倍。 1U2U1I2IZ+1U1IZ +集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)(1) 變壓器的匝數(shù)比應(yīng)為：變壓器的匝數(shù)比應(yīng)為：108800L21 LRRNNK解解:例例1: 如圖，交流信號源的電動勢如圖，交流信號源的電動勢 E= 120V，內(nèi)阻，內(nèi)阻 R 0=800 ，負載負載為揚聲器，其等效電阻為為揚聲器，其等效電阻為RL=8 。要求要求: (1)當(dāng)當(dāng)RL折算到原邊的等效折算到原邊的等效電阻電阻RL =

49、 R0時，求變壓器的匝數(shù)時，求變壓器的匝數(shù)比和信號源輸出的功率；（比和信號源輸出的功率；（2）當(dāng)將負載直接與信號源聯(lián)接時當(dāng)將負載直接與信號源聯(lián)接時,信號源輸出多大功率？信號源輸出多大功率？I1N2U2IR0+2NRLE信號源信號源+R0ERLI集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)信號源的輸出功率：信號源的輸出功率： W548008008001202L2L0.RRREP 電子線路中，常利用阻抗匹配實現(xiàn)最大輸出功率。電子線路中，常利用阻抗匹配實現(xiàn)最大輸出功率。 結(jié)論：接入變壓器以后，輸出功率大大提高。結(jié)論：接入變壓器以后，輸出功率大大提高。0LRR 原因：滿

50、足了最大功率輸出的條件：原因：滿足了最大功率輸出的條件： W1760888001202L2L0.RRREP （2）將負載直接接到信號源上時，輸出功率為：）將負載直接接到信號源上時，輸出功率為：集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)變壓器功能有四個：變壓器功能有四個： . 電壓變換的功能；電壓變換的功能； . 電流變換的功能；電流變換的功能； . 阻抗變換的功能；阻抗變換的功能； . 電氣隔離的功能。電氣隔離的功能。（雙繞組變壓器）（雙繞組變壓器）電氣隔離功能，可保證必要的安全。電氣隔離功能，可保證必要的安全。有的書說，變壓器還能變換相位（單相變反，有的書說

51、，變壓器還能變換相位（單相變反，三相可改變?nèi)嗫筛淖?0的倍數(shù)）。的倍數(shù)）。 變壓器的功能（補充，不要求）變壓器的功能（補充，不要求）集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 工作原理（空載、負載運行原理）；工作原理（空載、負載運行原理）； 平衡方程（電壓、磁勢，總方程組平衡方程（電壓、磁勢，總方程組6 6個）；個）； 等效電路（種類、特點）；等效電路（種類、特點）； 作用（變壓、流、阻抗和隔離）；作用（變壓、流、阻抗和隔離）； 運行特性（效率、外特性）運行特性（效率、外特性） 參數(shù)（電壓變化率，短路阻抗）參數(shù)（電壓變化率，短路阻抗） 第二節(jié)要點第二節(jié)要點集

52、美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)本節(jié)的主要內(nèi)容：本節(jié)的主要內(nèi)容： 三相電壓的變換；三相電壓的變換； 變壓器原、副邊繞組的同名端；變壓器原、副邊繞組的同名端； 三相變壓器的連接組別。三相變壓器的連接組別。集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)2.3.1 三相電壓的變換三相電壓的變換 措施：措施：要對三相電壓進行變換，就得使用三相變要對三相電壓進行變換，就得使用三相變壓器。壓器。 方法：方法： 書上說有三種（實際是兩種，書上說有三種（實際是兩種，“V/V連接連接”為其中一種的特殊運行方式）。為其中一種的特殊運行方式）。

53、 三相變壓器：三相變壓器：又稱為又稱為“三相芯式變壓器三相芯式變壓器”，一般變壓器都是采用一般變壓器都是采用“芯式變壓器芯式變壓器”，故，故“三相三相變壓器變壓器” 無特別說明，都指無特別說明，都指“三相芯式變壓三相芯式變壓器器”。 三相組合變壓器：三相組合變壓器：又稱為又稱為“三相組式變壓三相組式變壓器器”，是由三個單相變壓器組成的。，是由三個單相變壓器組成的。集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)三相電壓的變換三相電壓的變換(1) 三相變壓器的結(jié)構(gòu)三相變壓器的結(jié)構(gòu)高壓繞組：高壓繞組：U2、 V2 、W2 : 尾端尾端U1、 V1 、W1 : 首端首端低

54、壓繞組：低壓繞組：u1、v1 、w1: 首端首端u2、v2 、w2: 尾端尾端U1U2u1u2V1V2v1v2W1W2w1w2集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)(2) 三相變壓器的聯(lián)結(jié)方式三相變壓器的聯(lián)結(jié)方式/000YYYYYYYY、聯(lián)結(jié)方式：聯(lián)結(jié)方式：高壓繞組接法高壓繞組接法低壓繞組接法低壓繞組接法:Y/Y0三相配電變壓器三相配電變壓器: /Y動力供電系統(tǒng)（井下照明）動力供電系統(tǒng)（井下照明）: /Y0 高壓、超高壓供電系統(tǒng)高壓、超高壓供電系統(tǒng)常用接法常用接法:三相電壓的變換三相電壓的變換集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電

55、氣設(shè)備及系統(tǒng) 三相組合變壓器三相組合變壓器 組式變壓器的磁路是相互獨立的（不會相互造成組式變壓器的磁路是相互獨立的（不會相互造成干擾或影響）。干擾或影響）。 備用容量小、易維護，但損耗較大。備用容量小、易維護，但損耗較大。集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 三相（芯式）變壓器三相（芯式）變壓器 芯式鐵心可以從組式鐵心演變得來（如下圖）。芯式鐵心可以從組式鐵心演變得來（如下圖）。 原理：原理：利用利用 A+ B+ C=0，去掉中心柱，再變形。，去掉中心柱，再變形。 特點：特點：結(jié)構(gòu)簡單，但磁路相互影響且稍微不對稱。結(jié)構(gòu)簡單，但磁路相互影響且稍微不對稱。集

56、美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 三相（芯式）變壓器的接線三相（芯式）變壓器的接線圖圖2-7 三相變壓器三相變壓器 圖圖2-7原邊采用星原邊采用星形接法，也可采用三形接法，也可采用三角形接法。同樣，副角形接法。同樣，副邊也可采用星形或三邊也可采用星形或三角形接法。角形接法。 一般船用照明變一般船用照明變壓器主要采用三角形壓器主要采用三角形接法。接法。集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) “V”形連接的三相變壓器形連接的三相變壓器圖圖2-8 “V”形聯(lián)接的三相變壓器形聯(lián)接的三相變壓器 V形聯(lián)接是形聯(lián)接是“/”連接的

57、特殊工作方式。連接的特殊工作方式。 實際應(yīng)用：實際應(yīng)用：電壓、電電壓、電流互感器的三相測量；流互感器的三相測量；船用照明變壓器的一種船用照明變壓器的一種特殊工作方式。特殊工作方式。 船用變壓器：船用變壓器：是船舶是船舶安全運行的重要設(shè)備之安全運行的重要設(shè)備之一。一。 U iU V iV W iW T1 T2 uiu viv iw w 集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)、應(yīng)急使用、應(yīng)急使用、測量儀表、測量儀表2NN22NN2866. 030cosIUIUP 集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) “V”形連接說明形連

58、接說明V/V 連接連接集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 每臺單相變壓器電流額定值不能超過。設(shè)單相變每臺單相變壓器電流額定值不能超過。設(shè)單相變壓器額定值：壓器額定值：I2n、U2n。V/V連接最大容量為連接最大容量為SVL，則，則和和V連接容量分別為：連接容量分別為： “V”形連接說明形連接說明n2n222VL2nn2n2222333333IUIUSIUIUIUSn 因此，因此， V/V連接容量和連接時容量的關(guān)系：連接容量和連接時容量的關(guān)系：31nVL SS利用系數(shù)：利用系數(shù)：23VnVL SS集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)

59、船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 船用照明變壓器：船用照明變壓器：船舶照明變壓器是重要的設(shè)備，有兩種配置方案：船舶照明變壓器是重要的設(shè)備，有兩種配置方案： 1.兩臺三相變壓器：兩臺三相變壓器： 互為備用。互為備用。 2.三臺單相變壓器：三臺單相變壓器： 組成組成/連接的三相連接的三相組式變壓器。應(yīng)急時可由兩臺單相變壓器連接成組式變壓器。應(yīng)急時可由兩臺單相變壓器連接成V/V連接繼續(xù)使用。連接繼續(xù)使用。注意：必須是三相組式（三臺單相）變壓器，變壓器注意：必須是三相組式（三臺單相）變壓器，變壓器三相的磁路才是獨立的，才不會相互影響。三相的磁路才是獨立的，才不會相互影響。船用照明變壓器及船用照明變壓器及V/V連接連

60、接集美大學(xué)輪機工程學(xué)院集美大學(xué)輪機工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)2.3.2 變壓器原、副邊繞組的同名端變壓器原、副邊繞組的同名端 概念：概念：同名端又稱為同極性端。同名端又稱為同極性端。同名端同名端是指不同是指不同繞組工作時其端部的相位關(guān)系。繞組工作時其端部的相位關(guān)系。同一鐵心上（環(huán)鏈同一鐵心上（環(huán)鏈同一磁通）的兩個（或多個）繞組中，某一瞬時同同一磁通）的兩個（或多個）繞組中，某一瞬時同為高電位（或低電位）的出線端稱為同名端。為高電位（或低電位）的出線端稱為同名端。 要求：要求：兩個以上繞組的變壓器，連接（并聯(lián)運行）兩個以上繞組的變壓器，連接（并聯(lián)運行）時都應(yīng)該按照正確極性進行連