電機(jī)拖動(dòng)第2章變壓器 唐介第二版

1、LFChun 制作 大連理工大學(xué)電氣工程系第第 2 章章 變變 壓壓 器器2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理2.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu)2.3 變壓器的運(yùn)行分析變壓器的運(yùn)行分析2.4 變壓器的參數(shù)測(cè)定變壓器的參數(shù)測(cè)定2.5 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性2.6 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組三相變壓器的聯(lián)結(jié)組2.7 三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行2.8 自耦變壓器自耦變壓器2.9 三繞組變壓器三繞組變壓器2.10 儀用互感器儀用互感器2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理2.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu)2.3 變壓器的運(yùn)行分析變壓器的運(yùn)行分析2.4 變壓器的參數(shù)測(cè)定

2、變壓器的參數(shù)測(cè)定2.5 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性2.6 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組三相變壓器的聯(lián)結(jié)組2.7 三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行2.8 自耦變壓器自耦變壓器2.9 三繞組變壓器三繞組變壓器2.10 儀用互感器儀用互感器電機(jī)與拖動(dòng)電機(jī)與拖動(dòng)返回主頁返回主頁大連理工大學(xué)電氣工程系2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理一、一、 單相變壓器單相變壓器 u2u1i1i2 1 2一次一次繞組繞組二次二次繞組繞組 施加：施加：u1i1 N1 i1 1 e 1e1e2u2i2 N2 i2 2 e 2 L 1 L 2 ZL第第 2 章章 變壓器變壓器e2e 2e1e 1大連理工大學(xué)電氣工程

3、系1. 電壓變換電壓變換 一次側(cè)電路一次側(cè)電路U1 = E1 + (R1 + jX1) I1 = E1 + Z1I1 R1 ：一次繞組一次繞組電阻。電阻。 X1 ：一次繞組一次繞組漏電抗。漏電抗。 Z1 ：一次繞組一次繞組漏阻抗。漏阻抗。忽略忽略 Z1 ，則，則U1E1 圖形符號(hào)表示的電路圖圖形符號(hào)表示的電路圖ZLe1 e2i1+ +u1i2 u22.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理E1 =j4.44 N1f m大連理工大學(xué)電氣工程系 二次側(cè)電路二次側(cè)電路E2 =j4.44 N2f m = E2Z2I2 U2 = E2(R2 + jX2) I2 U2 = ZLI2 U2E2 R2、X2、Z

4、2 ：二次繞組的二次繞組的電阻、漏電抗、漏阻抗。電阻、漏電抗、漏阻抗。忽略忽略 Z2 ，則，則 一、二次繞組的電動(dòng)勢(shì)之比稱為一、二次繞組的電動(dòng)勢(shì)之比稱為電壓比電壓比 U1 U2k =E1E2=N1N2忽略忽略 Z1 和和 Z22.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理大連理工大學(xué)電氣工程系2. 電流變換電流變換 i2 的大小由什么決定？的大小由什么決定？ i1 的大小由什么決定？的大小由什么決定？ I2 由由 |ZL | 決定；決定； I1 取決于取決于 I2 。 I1 隨隨 I2 變化的原因：變化的原因： 能量守恒。能量守恒。 從電磁關(guān)系分析從電磁關(guān)系分析:U1N4.44 N1f m = 常數(shù)

5、常數(shù) N1i1N2i2N1i0 磁通勢(shì)平衡方程：磁通勢(shì)平衡方程： 2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理F1m+ F2m= F0m大連理工大學(xué)電氣工程系當(dāng)：當(dāng)：I2 = I2N ，I1 = I1N（滿載）（滿載）在滿載或接近滿載時(shí)，在滿載或接近滿載時(shí)， I0 可忽略不計(jì)?？珊雎圆挥?jì)。N1I1 + N2I2 = N1I0 N1I1m + N2I2m = N1I0m 兩邊除以兩邊除以 得得2即即2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理大連理工大學(xué)電氣工程系I1 = N2N1 I2 N1I1 + N2I2 = 0 I1I2 N2N1= =1k= =大小關(guān)系：大小關(guān)系： 相位關(guān)系：相位關(guān)系： I1與

6、與 I2 相位相反。相位相反。 I2 具有去磁性質(zhì)：具有去磁性質(zhì)： I2 削弱削弱m m 不變不變 I1 增加增加 以維持以維持m 不變。不變。 因此因此 I2I1 。電流變換。電流變換。e2e 2e1e 1u1i1ZLi2 1 2 u22.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理大連理工大學(xué)電氣工程系3. 阻抗變換阻抗變換|ZL|N1 N2I1+ +U1I2 U2忽略忽略 Z1、Z2 、 I0 ，則，則 = U1U2I2I1 = = kN1N2| Ze | = =U1I1 = kU2I2/ kU2I2= k2| Ze | = = k2 | ZL |變壓器的阻抗變換變壓器的阻抗變換I1k2|ZL|

7、+ +U1 2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理 等等 效效大連理工大學(xué)電氣工程系 【例例 2.1.1】 某半導(dǎo)體收音機(jī)的輸出需接一某半導(dǎo)體收音機(jī)的輸出需接一只電阻為只電阻為 800 的揚(yáng)聲器（喇叭），而目前市場(chǎng)的揚(yáng)聲器（喇叭），而目前市場(chǎng)上供應(yīng)的揚(yáng)聲器電阻只有上供應(yīng)的揚(yáng)聲器電阻只有 8 。問利用電壓比為。問利用電壓比為多少的變壓器才能實(shí)現(xiàn)這一阻抗匹配？多少的變壓器才能實(shí)現(xiàn)這一阻抗匹配？解：解：ReRLk = 8008= = 102.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理大連理工大學(xué)電氣工程系二、三相變壓器二、三相變壓器1. 三相變壓器的種類三相變壓器的種類 三相組式變壓器、三相心式變壓器。

8、三相組式變壓器、三相心式變壓器。（1）三相組式變壓器）三相組式變壓器特點(diǎn)：特點(diǎn)：三相之間只有電的聯(lián)系，沒有磁的聯(lián)系。三相之間只有電的聯(lián)系，沒有磁的聯(lián)系。 U1 U2u1 u2V1 V2v1 v2W1 W2w1 w22.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理大連理工大學(xué)電氣工程系（2）三相心式變壓器）三相心式變壓器 特點(diǎn)：特點(diǎn)：三相之間既有電的聯(lián)系，又有磁的聯(lián)系。三相之間既有電的聯(lián)系，又有磁的聯(lián)系。U1U2u1u2V1V2v1v2W1W2w1w22.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理大連理工大學(xué)電氣工程系 連接方式連接方式 高壓繞組高壓繞組 低壓繞組低壓繞組 星形聯(lián)結(jié)有中性線星形聯(lián)結(jié)有中性線 Y

9、N yn 星形聯(lián)結(jié)無中性線星形聯(lián)結(jié)無中性線 Y y 三角形聯(lián)結(jié)三角形聯(lián)結(jié) D dGB: Y,yn、Y,d、YN,d、Y,y、YN,y2 三相繞組的聯(lián)結(jié)方式三相繞組的聯(lián)結(jié)方式最常用的三種最常用的三種2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理大連理工大學(xué)電氣工程系 【例例 2.1.2】 某三相變壓器，某三相變壓器，Y,d 聯(lián)結(jié)。向某對(duì)稱聯(lián)結(jié)。向某對(duì)稱三相負(fù)載供電。已知一次繞組的線電壓三相負(fù)載供電。已知一次繞組的線電壓 U1L = 66 kV，線電流線電流 I1L= 15.76 A；二次繞組的線電壓；二次繞組的線電壓 U2L = 10 kV，線電流線電流 I2L= 104 A。負(fù)載的功率因數(shù)。負(fù)載的功

10、率因數(shù) 2 = cos 2 = 0.8。求該變壓器一次、二次繞組的相電壓和相電流以及變壓器求該變壓器一次、二次繞組的相電壓和相電流以及變壓器輸出的視在功率、有功功率和無功功率。輸出的視在功率、有功功率和無功功率。解：解：(1) 一次繞組的相電壓和相電流一次繞組的相電壓和相電流U1P = U1L3 = kV = 38.11 kV 661.732I1P = I1L= 15.76 A (2) 二次繞組的相電壓和相電流二次繞組的相電壓和相電流 U1P = U1L= 10 kV2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理大連理工大學(xué)電氣工程系I2P =I2L3 = A = 60.05 A 1041.732(

11、3) 輸出的視在功率、有功功率和無功功率輸出的視在功率、有功功率和無功功率 S2 = 3 U2L I2L = 1.73210104 kVA = 1 800 kVA P2 = 3 U2L I2L cos 2 = 1.732101040.8 kW = 1 441 kW Q2 = 3 U2L I2L sin 2 = 1.732101040.6 kvar = 1 080.8 kvar 2.1 變壓器的工作原理變壓器的工作原理大連理工大學(xué)電氣工程系2.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu)一、主要部件一、主要部件1. 鐵心鐵心 由硅鋼片疊成或非晶合金制成。由硅鋼片疊成或非晶合金制成。 12341432奇奇

12、數(shù)數(shù)層層偶偶數(shù)數(shù)層層2. 繞組繞組 用絕緣圓導(dǎo)線或扁導(dǎo)線繞成。用絕緣圓導(dǎo)線或扁導(dǎo)線繞成。3. 其他其他 外殼、油箱、油、油枕、絕緣套管等。外殼、油箱、油、油枕、絕緣套管等。 第第 2 章章 變壓器變壓器大連理工大學(xué)電氣工程系1. 按用途分類按用途分類 電力變壓器、電爐變壓器、整流變壓器、儀用變壓器等。電力變壓器、電爐變壓器、整流變壓器、儀用變壓器等。2. 按相數(shù)分類按相數(shù)分類 單相變壓器、多相變壓器。單相變壓器、多相變壓器。3. 按每相繞組的個(gè)數(shù)分類按每相繞組的個(gè)數(shù)分類 雙繞組變壓器、三繞組變壓器、雙繞組變壓器、三繞組變壓器、 多繞組變壓器、自耦變壓器等。多繞組變壓器、自耦變壓器等。4. 按冷

13、卻方式分類按冷卻方式分類 干式、油浸式。干式、油浸式。5. 按結(jié)構(gòu)形式分類：按結(jié)構(gòu)形式分類： 心式變壓器和殼式變壓器。心式變壓器和殼式變壓器。二、主要種類二、主要種類2.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu)大連理工大學(xué)電氣工程系鐵鐵心心柱柱鐵鐵心心柱柱鐵鐵 軛軛鐵鐵 軛軛11112222 心式變壓器心式變壓器低壓繞組低壓繞組高壓繞組高壓繞組2.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu) (b) 單相心式變壓器示意圖單相心式變壓器示意圖 大連理工大學(xué)電氣工程系鐵鐵 鐵鐵 鐵鐵 心心軛軛 柱柱 軛軛11222.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu) 單相殼式變壓器單相殼式變壓器 更多的圖片更多的圖片 大連

14、理工大學(xué)電氣工程系2.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu) 三相油浸式電力變壓器三相油浸式電力變壓器 大連理工大學(xué)電氣工程系2.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu) S9 型配電變壓器型配電變壓器（10 kV） 更多的圖片更多的圖片 大連理工大學(xué)電氣工程系2.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu) 大型油浸電力變壓器大型油浸電力變壓器 更多的圖片更多的圖片 大連理工大學(xué)電氣工程系2.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu) 大型油浸電力變壓器大型油浸電力變壓器 更多的圖片更多的圖片 大連理工大學(xué)電氣工程系2.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu) 干式變壓器干式變壓器 更多的圖片更多的圖片 大連理工大

15、學(xué)電氣工程系三、額定值三、額定值1. 額定電壓額定電壓 U1N / U2N 指空載電壓的額定值。指空載電壓的額定值。 即當(dāng)即當(dāng) U1 = U1N 時(shí)時(shí), U20 = U2N 如銘牌上標(biāo)注如銘牌上標(biāo)注: 電壓電壓 10 000 / 230 V 三相變壓器是指線電壓。三相變壓器是指線電壓。2. 額定電流額定電流 I1N / I2N 指滿載電流值，即長期工作所允許的最大電流。指滿載電流值，即長期工作所允許的最大電流。 三相變壓器是指線電流。三相變壓器是指線電流。2.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu)大連理工大學(xué)電氣工程系 指視在功率的額定值。指視在功率的額定值。 單相變壓器：單相變壓器： SN =

16、 U2N I2N = U1N I1N 三相變壓器：三相變壓器： 3. 額定功率（額定容量）額定功率（額定容量） SN4. 額定頻率額定頻率 fN 一般：一般： fN = 50Hz（工頻）（工頻）SN =3 U2N I2N =3 U1N I1N 2.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu)大連理工大學(xué)電氣工程系 【例例 2.2.1】 某三相變壓器，某三相變壓器，YN,d 聯(lián)結(jié)，容量聯(lián)結(jié)，容量SN = 500 kVA ，額定電壓，額定電壓 U1N / U2N = 35/11 kV。求該變。求該變壓器在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，高、低壓繞組的線電流和相壓器在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，高、低壓繞組的線電流和相電流。電流。

17、解：解：(1) 高壓繞組的額定線電流高壓繞組的額定線電流I1NL = I1N =SN3 U1N因高壓繞組為因高壓繞組為 Y 形聯(lián)結(jié)，額定相電流為形聯(lián)結(jié)，額定相電流為 I1NP = I1NL = 8.25 A2.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu) = A 8.25 A 500103 1.73235103 大連理工大學(xué)電氣工程系(2) 低壓繞組額定線電流低壓繞組額定線電流 I2NL = I2N =SN3 U1N因低壓繞組為形聯(lián)結(jié)，額定相電流為因低壓繞組為形聯(lián)結(jié)，額定相電流為 I2NP =I2NL32.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu) = A 26.24 A 500103 1.73211103

18、 = A 15.15 A 26.241.732大連理工大學(xué)電氣工程系2.3 變壓器的運(yùn)行分析變壓器的運(yùn)行分析一、等效電路一、等效電路 將匝數(shù)為將匝數(shù)為N2的實(shí)際二次繞組用匝數(shù)為的實(shí)際二次繞組用匝數(shù)為N1的等的等效二次繞組來代替。代替時(shí)保持磁通勢(shì)和功率不效二次繞組來代替。代替時(shí)保持磁通勢(shì)和功率不變。變。第第 2 章章 變壓器變壓器二次繞組的折算公式：二次繞組的折算公式：1. 折算后的二次繞組電流折算后的二次繞組電流 磁通勢(shì)不變：磁通勢(shì)不變： N1I2 = N2I2I2 =N2N1I2=I2k大連理工大學(xué)電氣工程系2.3 變壓器的運(yùn)行分析變壓器的運(yùn)行分析2. 折算后的二次繞組電壓和電動(dòng)勢(shì)折算后的二

19、次繞組電壓和電動(dòng)勢(shì)輸出視在功率不變：輸出視在功率不變： U2I2 = U2 I2U2 = I2I2U2= kU2 匝數(shù)相同：匝數(shù)相同： E2= E1 = kE2 大連理工大學(xué)電氣工程系2.3 變壓器的運(yùn)行分析變壓器的運(yùn)行分析3. 折算后的二次繞組漏阻抗和負(fù)載阻抗折算后的二次繞組漏阻抗和負(fù)載阻抗 有功功率不變有功功率不變R2 I22 = R2 I22R2 = R2 I22I22= k2 R2無功功率不變無功功率不變X2I22 = X2 I22X2 = X2 I22I22= k2 X2因而因而Z2 = k2 Z2ZL = k2 ZL大連理工大學(xué)電氣工程系2.3 變壓器的運(yùn)行分析變壓器的運(yùn)行分析 折

20、算實(shí)質(zhì)上是在功率和磁通勢(shì)保持不變的條件折算實(shí)質(zhì)上是在功率和磁通勢(shì)保持不變的條件下，對(duì)繞組的電壓、電流所進(jìn)行的一種線性變換。下，對(duì)繞組的電壓、電流所進(jìn)行的一種線性變換。ZLU1I1R1 jX1E1 E2jX2 R2I2 U2 提出漏阻抗后的變壓器提出漏阻抗后的變壓器大連理工大學(xué)電氣工程系 T 形等效電路形等效電路ZLU1I1R1 jX1 E1 = E2I0 U2 jX2 R2I22.3 變壓器的運(yùn)行分析變壓器的運(yùn)行分析R0 jX0大連理工大學(xué)電氣工程系簡化等效電路簡化等效電路 該電路用于滿載該電路用于滿載 或接近滿載運(yùn)行或接近滿載運(yùn)行 時(shí)的分析、計(jì)算。時(shí)的分析、計(jì)算。 短路電阻：短路電阻： RS

21、 = R1 + R2 短路電抗：短路電抗： XS = X1 + X2 短路阻抗：短路阻抗： ZS = RS + j XSI0 很小，很小，I1 I2 ZLU1 I1 I2 RS jXS U2 2.3 變壓器的運(yùn)行分析變壓器的運(yùn)行分析大連理工大學(xué)電氣工程系 【例例 2.3.1】 一臺(tái)單相變壓器，一臺(tái)單相變壓器，U1N /U2N = 380/190 V，Z1 = ( 0.4j0.8 ) ，Z2 = ( 0.15j0.3 ) ，Z0 = ( 600j1 200 ) ，ZL = ( 7.5j4.75 ) ，當(dāng)，當(dāng)一次繞一次繞組加上額定電壓組加上額定電壓 380 V 時(shí)，試分別用時(shí)，試分別用T 形等效電

22、路和簡形等效電路和簡化等效電路求負(fù)載電流和電壓的實(shí)際值。化等效電路求負(fù)載電流和電壓的實(shí)際值。解：解：(1) 用用T形等效電路形等效電路k =U1NU2N = = 2 380190Z2 = k2Z2 = 22 (0.15j0.3) = (0.6j1.2) ZL = k2ZL = 22 (7.5j4.75) = (30j19) = 35.5 32.35O 2.3 變壓器的運(yùn)行分析變壓器的運(yùn)行分析大連理工大學(xué)電氣工程系電路總阻抗電路總阻抗Z = Z1 Z0 (Z2 ZL) Z0 Z2 ZL = 36.6 34.88O I1 =U1Z= A36.6 34.88O 380 0O= 10.38 34.88

23、O A E2 = E1 = Z1I1U1 = ( 0.4j0.8 ) V 10.38 34.88O 380 0O= 371.91 180.68O V I2 = E2 Z2ZL = 10.14 147.25O A 2.3 變壓器的運(yùn)行分析變壓器的運(yùn)行分析大連理工大學(xué)電氣工程系I2 = kI2 = 210.14 A = 20.28 AU2 = |ZL| I2 (2) 用簡化等效電路用簡化等效電路 ZS = Z1Z2 = (1.0j2.0) = 180.04 V= 7.524.752 20.28 V= 10.15 34.17O A I1 =I2 = U1 ZSZL I2 = kI2 = 210.15

24、 A = 20.3 AU2 = |ZL| I2 = 180.22 V2.3 變壓器的運(yùn)行分析變壓器的運(yùn)行分析大連理工大學(xué)電氣工程系 項(xiàng)目項(xiàng)目 折算前折算前 折算后折算后一次一次電壓方程電壓方程二次二次電壓方程電壓方程電流關(guān)系電流關(guān)系感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系的關(guān)系輸出電壓輸出電壓2. 基本方程式基本方程式U1 =E1Z1I1 U1 =E1Z1I1 U2 = E2Z2I2 U2 = E2 Z2I2 N1I1N2I2 = N1I0 I1I2 = I0 E1 =Z0I0 E1 =Z0I0 E1= kE2E1 = E2U2 = ZLI2 U2 = ZLI2 2.3 變壓器的運(yùn)行分析

25、變壓器的運(yùn)行分析大連理工大學(xué)電氣工程系 3. 相量圖相量圖 設(shè)：設(shè)： U2 = U2 0 U2I2 電感性負(fù)載電感性負(fù)載 2E1 = E2R2I2jX2I2E1I0I2I1R1I1jX1I1 1U12.3 變壓器的運(yùn)行分析變壓器的運(yùn)行分析大連理工大學(xué)電氣工程系 電容性負(fù)載電容性負(fù)載U2I2E1 = E2 R2I2 jX2I2 I0I2 U1 2E1I1R1I1 jX1I1 12.3 變壓器的運(yùn)行分析變壓器的運(yùn)行分析 電阻性負(fù)載電阻性負(fù)載U2I2E1 = E2R2I2jX2I2I0I2U1E1R1I1jX1I1 1I1大連理工大學(xué)電氣工程系2.4 變壓器的參數(shù)測(cè)定變壓器的參數(shù)測(cè)定 一一、空載試驗(yàn)

26、、空載試驗(yàn) 試驗(yàn)在低壓側(cè)進(jìn)行試驗(yàn)在低壓側(cè)進(jìn)行低壓側(cè)低壓側(cè)高壓側(cè)高壓側(cè)U1VAWV 測(cè)得數(shù)據(jù)：測(cè)得數(shù)據(jù)： U1、I0、P0、U2。1. 鐵損耗鐵損耗 PFeP0 2. 勵(lì)磁阻抗模勵(lì)磁阻抗模 |Z0 | =U1I0第第 2 章章 變壓器變壓器 求得數(shù)值：求得數(shù)值：大連理工大學(xué)電氣工程系3. 勵(lì)磁電阻勵(lì)磁電阻R0 =P0I024. 勵(lì)磁電抗勵(lì)磁電抗 X0=|Z0 |2R025. 電壓比電壓比U2U1k =若要將若要將|Z0 |、R0和和X0折算至高壓側(cè)，則折算至高壓側(cè)，則 折算至高壓側(cè)的參數(shù)折算至高壓側(cè)的參數(shù)=k2 折算至低壓側(cè)的參數(shù)折算至低壓側(cè)的參數(shù)2.4 變壓器的參數(shù)測(cè)定變壓器的參數(shù)測(cè)定大連理工

27、大學(xué)電氣工程系二、短路試驗(yàn)二、短路試驗(yàn) 試驗(yàn)在高壓側(cè)進(jìn)行試驗(yàn)在高壓側(cè)進(jìn)行 測(cè)得數(shù)據(jù)：測(cè)得數(shù)據(jù)： US 、 I1 、PS 。U1 = (5%10%)U1N高壓側(cè)高壓側(cè)低壓側(cè)低壓側(cè)U1AVW 求得數(shù)值：求得數(shù)值： 1. 銅損耗銅損耗 PCu = PS 2. 短路阻抗模短路阻抗模 |ZS | = USI12.4 變壓器的參數(shù)測(cè)定變壓器的參數(shù)測(cè)定大連理工大學(xué)電氣工程系3. 短路電阻短路電阻 RS =PSI124. 短路電抗短路電抗 XS =| ZS | 2RS2 5. 阻抗電壓阻抗電壓 US 銘牌上常用阻抗電壓的標(biāo)么值表示：銘牌上常用阻抗電壓的標(biāo)么值表示：標(biāo)么值標(biāo)么值 = 實(shí)際值實(shí)際值 基值基值電壓、

28、電流與阻抗（電阻和電抗）的基值電壓、電流與阻抗（電阻和電抗）的基值: U1N 、 I1N 、 U2N 、 I2N 、I1NU1N、I2NU2N2.4 變壓器的參數(shù)測(cè)定變壓器的參數(shù)測(cè)定大連理工大學(xué)電氣工程系阻抗電壓的標(biāo)么值：阻抗電壓的標(biāo)么值： US* =USU1N= |ZS | I1NU1N= |ZS |U1N / I1N= |ZS|* 中、小型電力變壓器：中、小型電力變壓器： |ZS|* = 0.04 0.105 大型電力變壓器：大型電力變壓器： |ZS|* = 0.125 0.175折算至折算至75時(shí)的時(shí)的RS值：值：銅線：銅線： 鋁線：鋁線： 2.4 變壓器的參數(shù)測(cè)定變壓器的參數(shù)測(cè)定RS7

29、5 = RS 234.5 + 75234.5 +RS75 = RS 228 + 75228 +大連理工大學(xué)電氣工程系2.4 變壓器的參數(shù)測(cè)定變壓器的參數(shù)測(cè)定繞阻電抗與溫度無關(guān)：繞阻電抗與溫度無關(guān)： XS75 = XS 75時(shí)的短路阻抗模：時(shí)的短路阻抗模：22S75S75S75ZRX若要將若要將|ZS |、RS和和XS折算至低壓側(cè)，則折算至低壓側(cè)，則 1k2折算至低壓側(cè)的參數(shù)折算至低壓側(cè)的參數(shù)= = 折算至高壓側(cè)的參數(shù)折算至高壓側(cè)的參數(shù)大連理工大學(xué)電氣工程系 三相變壓器的空載實(shí)驗(yàn)和短路試驗(yàn)三相變壓器的空載實(shí)驗(yàn)和短路試驗(yàn) N1N2U1NVWAAA三相變壓器的空載實(shí)驗(yàn)三相變壓器的空載實(shí)驗(yàn)WN1N2U

30、SVWAAA三相變壓器的短路實(shí)驗(yàn)三相變壓器的短路實(shí)驗(yàn)WI1N2.4 變壓器的參數(shù)測(cè)定變壓器的參數(shù)測(cè)定大連理工大學(xué)電氣工程系求折算至高壓側(cè)的求折算至高壓側(cè)的 |Z0|、R0、X0 和和 |ZS| 、RS、XS。 解：解： (1) 由空載試驗(yàn)求得由空載試驗(yàn)求得 【例例2.4.1】 一臺(tái)三相變壓器，一臺(tái)三相變壓器， SN = 750 kVA， U1N / U2N = 10 000/231 V，I1N / I2N = 43.3 / 1 874 A。Y,d 聯(lián)結(jié)。聯(lián)結(jié)。室溫為室溫為 20 ，繞組為銅線，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：，繞組為銅線，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表： 試試 驗(yàn)驗(yàn) 線電壓線電壓/V 線電流線電流/A 功率功

31、率/W 備備 注注空載試驗(yàn)空載試驗(yàn) 231/10 000 103.8 3 800 電壓加在低壓側(cè)電壓加在低壓側(cè)短路試驗(yàn)短路試驗(yàn) 440 43.3 10 900 電壓加在高壓側(cè)電壓加在高壓側(cè) | Z0 | =U1I0= = 3.85 231103.8 /3 R0 =P0 / 3I02= = 0.35 3 800 / 3(103.8 /3 )22.4 變壓器的參數(shù)測(cè)定變壓器的參數(shù)測(cè)定大連理工大學(xué)電氣工程系= 3.83 U2U1k =10 000 / 3 231= 25 折算至高壓側(cè)折算至高壓側(cè) Z0 = 2523.85 = 2 406 R0 = 2520.35 = 219 X0 = 2523.83

32、 = 2 394 (2) 由短路試驗(yàn)求得由短路試驗(yàn)求得 | ZS | =USISRS =PS / 3 IS2= = 1.94 10 900 / 3 43.322.4 變壓器的參數(shù)測(cè)定變壓器的參數(shù)測(cè)定= = 5.87 440 / 3 43.322000XZR大連理工大學(xué)電氣工程系XS =| ZS | 2RS2 = 5.54 折算至折算至75 RS = 1.94 = 2.36 234.5 +75234.5 +20XS = 5.54 | ZS | = RS2XS2 = 6.02 2.4 變壓器的參數(shù)測(cè)定變壓器的參數(shù)測(cè)定大連理工大學(xué)電氣工程系2.5 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性 運(yùn)行特性：外特性、

33、效率特性。運(yùn)行特性：外特性、效率特性。一、外特性一、外特性 當(dāng)當(dāng) U1、cos 2 為常數(shù)時(shí)為常數(shù)時(shí) U2 = f ( I2) 外特性。外特性。 電壓調(diào)整率：電壓調(diào)整率：U2 I2 OU2N2=1 2= 0.8(電感性電感性)2= 0.8(電容性電容性) I2N U2VR = U2NU2 U2N100% 第第 2 章章 變壓器變壓器1. 定義公式定義公式大連理工大學(xué)電氣工程系2. 折算至一次側(cè)的公式折算至一次側(cè)的公式VR = U1NU2 U1N100%3. 利用簡化等效電路計(jì)算的公式利用簡化等效電路計(jì)算的公式ZLU1I1I2RS jXS U2 U2I1= I2 2RSI1jXSI1U1NVR

34、= (RS cos 2 +XS sin 2 ) 100%I1NU1N2.5 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性大連理工大學(xué)電氣工程系二、效率特性二、效率特性1. 功率功率變壓器由電源輸入的有功功率變壓器由電源輸入的有功功率 P1 = U1I1cos 1變壓器輸出的有功功率變壓器輸出的有功功率 P2 = U2I2cos 22. 損耗損耗(1)總損耗總損耗 P1P2 = PCuPFe(2) 銅損耗銅損耗 PCu = R1I12R2I22 = R1I12R2I22（用用 T 形等效電路形等效電路） 2.5 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性大連理工大學(xué)電氣工程系I1 = I1N 時(shí)時(shí) 的短路損耗的短路損

35、耗 PCu = RS I12 = RS I22 （用簡化等效電路用簡化等效電路） = 2 PS （用短路試驗(yàn)用短路試驗(yàn)） 式中式中: : 負(fù)載系數(shù)。負(fù)載系數(shù)。由于由于: : PCu I 2 =I1I1N 可變損耗?？勺儞p耗。(3) 鐵損耗鐵損耗 PFe = Rm I02 （用用 T 形等效電路形等效電路） = P0（用空載試驗(yàn)用空載試驗(yàn)） 由于由于 PFe m、f 等，等， 當(dāng)當(dāng) U1、f 均不變時(shí)，均不變時(shí)， PFe 不變（與不變（與 I2 大小無關(guān)）大小無關(guān)） 不變損耗。不變損耗。2.5 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性大連理工大學(xué)電氣工程系3. 效率效率P1P2 = 100% 因因 VR

36、 不大，則若忽略不大，則若忽略 VR ，則，則 U2 = U2N P2 = U2I2cos 2 = U2NI2cos 2 = U2NI2N cos 2 I2I2N= SN cos 2 = SN 2 SN 2 SN 2PFePCu 100% = SN 2 SN 2P0 2PS 100% = 2.5 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性大連理工大學(xué)電氣工程系當(dāng)當(dāng) U1= U1N、cos 2 為常數(shù)時(shí)：為常數(shù)時(shí)： = f ( I2) 或或 = f ()4. 效率特性效率特性求得求得 P0= 2 PS即即 PCu= PFe 時(shí)時(shí)， = max 效率特性。效率特性。令令 d d = 0 小型電力變壓器小型電

37、力變壓器: :N = 80% 90% 大型電力變壓器大型電力變壓器: :N = 98% 99% I2O(0.40.6) I2N2.5 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性大連理工大學(xué)電氣工程系 【例例2.5.1】用用一臺(tái)例一臺(tái)例2.4.1中的三相變壓器向中的三相變壓器向20.8(電電感性感性)的三相負(fù)載供電，求電壓調(diào)整率和滿載時(shí)的效率。的三相負(fù)載供電，求電壓調(diào)整率和滿載時(shí)的效率。 解解:(1)求電壓調(diào)整率求電壓調(diào)整率 由例由例2.4.1已求得已求得75時(shí)的時(shí)的RS2.36, Xs=5.54,額定相電額定相電流流I1NP43.3A,額定相電壓額定相電壓 3 VR =(RS cos 2+ XS sin

38、 2) 100% =(2.360.8+5.540.6) 100%=3.9% (2)求滿載頻率求滿載頻率 滿載時(shí)滿載時(shí)=1,故故 U1NP = = 5 780V 10000 U1NPI1NP 5 78043.3 2.5 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性大連理工大學(xué)電氣工程系2.5 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性 SN 2 SN 2P0 2PS 100% = 1 750 103 0.8 1 750 103 0.8 3800 13 10 900100% = =97.6%大連理工大學(xué)電氣工程系2.6 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組三相變壓器的聯(lián)結(jié)組 一、聯(lián)結(jié)組的表示方式一、聯(lián)結(jié)組的表示方式 聯(lián)結(jié)組聯(lián)結(jié)組: 連接

39、形式連接形式 + 聯(lián)結(jié)組號(hào)。聯(lián)結(jié)組號(hào)。 聯(lián)結(jié)組號(hào)聯(lián)結(jié)組號(hào):有有011十二個(gè)數(shù)，以十二個(gè)數(shù)，以表示出高、表示出高、低壓繞組線電動(dòng)勢(shì)之間的相位差。低壓繞組線電動(dòng)勢(shì)之間的相位差。1. 相電動(dòng)勢(shì)的相位關(guān)系相電動(dòng)勢(shì)的相位關(guān)系U1U2u1u2相位關(guān)系相位關(guān)系:EUEuEUEuU1U2u1u2第第 2 章章 變壓器變壓器EUEuEUEu大連理工大學(xué)電氣工程系2. 線電動(dòng)勢(shì)的相位關(guān)系線電動(dòng)勢(shì)的相位關(guān)系 時(shí)鐘表示法：時(shí)鐘表示法：高壓繞組的線電動(dòng)勢(shì)高壓繞組的線電動(dòng)勢(shì) (任取一個(gè)任取一個(gè))作分針，指向作分針，指向12點(diǎn)；低壓繞組對(duì)應(yīng)的線電動(dòng)勢(shì)作時(shí)點(diǎn)；低壓繞組對(duì)應(yīng)的線電動(dòng)勢(shì)作時(shí)針，它們所確定的鐘點(diǎn)數(shù)即為聯(lián)結(jié)組號(hào)。針，

40、它們所確定的鐘點(diǎn)數(shù)即為聯(lián)結(jié)組號(hào)。2.6 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組三相變壓器的聯(lián)結(jié)組 高高、低壓繞組對(duì)應(yīng)的線電動(dòng)勢(shì)因連接方式不同低壓繞組對(duì)應(yīng)的線電動(dòng)勢(shì)因連接方式不同會(huì)出現(xiàn)會(huì)出現(xiàn)3030整數(shù)倍的相位差。整數(shù)倍的相位差。 例如例如:Y,y0:Y,y0連接連接形式為形式為Y,yY,y。聯(lián)結(jié)組號(hào)為。聯(lián)結(jié)組號(hào)為0 0。鐘表指在鐘表指在0 0點(diǎn)點(diǎn), ,高高、低壓繞組對(duì)應(yīng)的線電動(dòng)勢(shì)的相位低壓繞組對(duì)應(yīng)的線電動(dòng)勢(shì)的相位差為差為0 0。 Y,d11- Y,d11-連接連接形式為形式為Y,dY,d。聯(lián)結(jié)組號(hào)為。聯(lián)結(jié)組號(hào)為1111。鐘表。鐘表指在指在1111點(diǎn)點(diǎn), ,高高、低壓繞組對(duì)應(yīng)的線電動(dòng)勢(shì)的相位差低壓繞組對(duì)應(yīng)的線電動(dòng)勢(shì)

41、的相位差為為11113030330330。大連理工大學(xué)電氣工程系二二、標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組Y，yn0、Y，d11、YN，d11、Y，y0、YN，y0。三三、聯(lián)結(jié)組的判斷方法聯(lián)結(jié)組的判斷方法例例2.6.1EWEUEVU1V1W1EUVu1v1w1EuEvEwEuvY,yn62.6 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組三相變壓器的聯(lián)結(jié)組EU EV EWU1 V1 W1 U2 V2 W2u1 v1 w1 n u2 v2 w2Eu Ev Ew大連理工大學(xué)電氣工程系2.6 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組三相變壓器的聯(lián)結(jié)組例例2.6.2EUVEUEWEVU1(W2)V1(U2)W1(V2)EvEuEwv1(w2)w1(u2)u1(v2

42、)w2 u2 v2 EuvD,d2EU EV EW Ew Eu EvU1 V1 W1 U2 V2 W2w1 u1 v1 大連理工大學(xué)電氣工程系2.7 三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行 負(fù)荷容量很大，一臺(tái)變壓器不能滿足要求。負(fù)荷容量很大，一臺(tái)變壓器不能滿足要求。 負(fù)荷變化較大，用多臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行可以隨負(fù)荷變化較大，用多臺(tái)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(tái)數(shù)。時(shí)調(diào)節(jié)投入變壓器的臺(tái)數(shù)。 可以減少變壓器的儲(chǔ)備容量?？梢詼p少變壓器的儲(chǔ)備容量。 u1 u2 T1 T2 第第 2 章章 變壓器變壓器大連理工大學(xué)電氣工程系1. 空載時(shí)各臺(tái)變壓器的空載時(shí)各臺(tái)變壓器的 I2 = 0，即各臺(tái)變壓器

43、之，即各臺(tái)變壓器之 間無環(huán)流。間無環(huán)流。2. 負(fù)載運(yùn)行時(shí)，各臺(tái)變壓器分擔(dān)的負(fù)載與它們負(fù)載運(yùn)行時(shí)，各臺(tái)變壓器分擔(dān)的負(fù)載與它們 的容量成正比。的容量成正比。3. 各臺(tái)變壓器同一相上輸出的電流同相位，各臺(tái)變壓器同一相上輸出的電流同相位， 使得總輸出電流：使得總輸出電流： I2 = Ii 。二、理想并聯(lián)運(yùn)行的條件二、理想并聯(lián)運(yùn)行的條件1. 電壓比相等，以保證二次空載電壓相等。電壓比相等，以保證二次空載電壓相等。 規(guī)定：規(guī)定：電壓比之差電壓比之差0.5%(平均電壓比平均電壓比)2. 聯(lián)結(jié)組相同，以保證二次空載電壓相位相同。聯(lián)結(jié)組相同，以保證二次空載電壓相位相同。 一、并聯(lián)運(yùn)行的理想狀態(tài)一、并聯(lián)運(yùn)行的理想

44、狀態(tài)2.7 三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行大連理工大學(xué)電氣工程系3. 短路阻抗標(biāo)么值相等。短路阻抗標(biāo)么值相等。ZSIL= ZS IL ILIL=ZSZS(1) 各臺(tái)變壓器承擔(dān)的負(fù)載各臺(tái)變壓器承擔(dān)的負(fù)載 與其短路阻抗模成反比。與其短路阻抗模成反比。 IL IL =|ZS| |ZS| U2IL U2IL =S SIL IL =|ZS| |ZS| INININ IN UNUNI L IL =|ZS|ZS|*=S S *兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行的等效電路兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行的等效電路 U2 U1ZSZSILZL ILIL2.7 三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行大連理工大學(xué)電氣工程系希望希望 IL IL

45、= IN IN 負(fù)載與容量成正比負(fù)載與容量成正比 即即I L= IL *|ZS| = |ZS| * * (2)當(dāng)當(dāng) ZS 模的標(biāo)么值（或模的標(biāo)么值（或 US 的標(biāo)么值）相等時(shí)，的標(biāo)么值）相等時(shí)， 各臺(tái)變壓器承擔(dān)的負(fù)載與其容量成正比。各臺(tái)變壓器承擔(dān)的負(fù)載與其容量成正比。(3)當(dāng)各臺(tái)變壓器的當(dāng)各臺(tái)變壓器的 ZS 的阻抗角相等時(shí)，的阻抗角相等時(shí)， 各臺(tái)變壓器的輸出電流同相位。各臺(tái)變壓器的輸出電流同相位。即當(dāng)即當(dāng) S = S有有 IL = ILIL S = SS如果：如果： S S20，則可以不考慮相位。，則可以不考慮相位。2.7 三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行IL IN = IL IN 大

46、連理工大學(xué)電氣工程系 【例例 2.7.1 】 兩臺(tái)電壓比和聯(lián)結(jié)組相同的變壓器兩臺(tái)電壓比和聯(lián)結(jié)組相同的變壓器 并聯(lián)運(yùn)行。已知并聯(lián)運(yùn)行。已知 SN= 100 kVA ，SN= 100 kVA， 試求當(dāng)總負(fù)載為試求當(dāng)總負(fù)載為 200 kVA 時(shí)，兩臺(tái)變壓器各自分擔(dān)的負(fù)載是多少？時(shí)，兩臺(tái)變壓器各自分擔(dān)的負(fù)載是多少？為了不使為了不使兩臺(tái)兩臺(tái)變壓器變壓器過載，最大負(fù)載應(yīng)是多少？過載，最大負(fù)載應(yīng)是多少？ |US| = 0.04， *|US| = 0.045， *解：解：(1) *|US| |US| *=S S *= 0.045 0.04S/SN S/SN =SS = SL = 200 kVA S= 106

47、kVA， S = 94 kVA (2) 應(yīng)當(dāng)使應(yīng)當(dāng)使S= 100 kVA 則則S= 0.040.045S = 89 kVA SLmax = S+ S = 189 kVA 2.7 三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行大連理工大學(xué)電氣工程系2.8 自耦變壓器自耦變壓器1. 自耦變壓器的基本結(jié)構(gòu)自耦變壓器的基本結(jié)構(gòu) 只有一個(gè)繞組。只有一個(gè)繞組。手手柄柄接接線線柱柱第第 2 章章 變壓器變壓器 更多的圖片更多的圖片 大連理工大學(xué)電氣工程系2. 自耦變壓器的工作原理自耦變壓器的工作原理(1) 電壓關(guān)系電壓關(guān)系 忽略漏阻抗，則忽略漏阻抗，則= U1 U2E1 E2=N1 N2= k 2.8 自耦變壓器

48、自耦變壓器 I 降壓自耦變壓器降壓自耦變壓器 N1N2+ +U1I1E1E2 U2I2 I+ +U2I1E1E2 U1I2 升壓自耦變壓器升壓自耦變壓器 大連理工大學(xué)電氣工程系(2) 電流關(guān)系電流關(guān)系 N1I1N2I2 = N1I0 N1I1N2I2 = 0 I1 = I2 N2N1I1 I2 N2 N1 =I1與與 I2 相位相反。相位相反。 1 k =I = I1I2 2.8 自耦變壓器自耦變壓器公共繞組的電流公共繞組的電流忽略忽略 I0，則，則大連理工大學(xué)電氣工程系 在降壓變壓器中，在降壓變壓器中， I1 I2 (3) 功率關(guān)系功率關(guān)系 變壓器容量變壓器容量 SN = U2NI2N =

49、U1NI1N S2 = U2I2在降壓變壓器中在降壓變壓器中 = U2 (II1 )= U2IU2I1= SiSt2.8 自耦變壓器自耦變壓器I = I1 I2 大連理工大學(xué)電氣工程系在升壓變壓器中在升壓變壓器中S1 = U1I1= U1 (II2 )= U1IU1I2= SiSt 降壓變壓器降壓變壓器 升壓變壓器升壓變壓器 感應(yīng)功率感應(yīng)功率 Si傳導(dǎo)功率傳導(dǎo)功率 StU2I U1IU2I1 U1I2 在在 SN 一定時(shí)，一定時(shí)， k 越接近越接近 1，Si 越小，越小， St 所占所占 比例越大，經(jīng)濟(jì)效果越顯著。比例越大，經(jīng)濟(jì)效果越顯著。2.8 自耦變壓器自耦變壓器大連理工大學(xué)電氣工程系2.9 三繞組三繞組變壓器變壓器1. 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 有三個(gè)繞組和三個(gè)電壓等