電機(jī)學(xué)課件 第02章 變壓器

1、第二章第二章 變壓器變壓器2.1 2.1 變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)2.2 2.2 變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行2.3 2.3 變壓器的負(fù)載運(yùn)行變壓器的負(fù)載運(yùn)行2.4 2.4 變壓器等效電路參數(shù)的測(cè)定變壓器等效電路參數(shù)的測(cè)定2.5 2.5 標(biāo)幺值標(biāo)幺值2.6 2.6 三相變壓器的磁路系統(tǒng)與聯(lián)結(jié)組三相變壓器的磁路系統(tǒng)與聯(lián)結(jié)組2.7 2.7 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性2.8 2.8 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行變壓器的并聯(lián)運(yùn)行2.9 2.9 特殊變壓器特殊變壓器2.10 2.10 三相變壓器的不對(duì)稱(chēng)運(yùn)行三相變壓器的不對(duì)稱(chēng)運(yùn)行 重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn): 1.變壓器的基本方程和等效電路

2、; 2.等效電路參數(shù)的測(cè)定; 3.標(biāo)幺值; 4.變壓器的運(yùn)行性能。難點(diǎn): 1.變壓器的運(yùn)行原理和運(yùn)行性能; 2.三相變壓器。 變壓器的工作原理、運(yùn)行特性、基本方程式、相量圖、變壓器的工作原理、運(yùn)行特性、基本方程式、相量圖、等效電路、并聯(lián)運(yùn)行及三相變壓器特有問(wèn)題的研究。等效電路、并聯(lián)運(yùn)行及三相變壓器特有問(wèn)題的研究。本章主要內(nèi)容第一節(jié)第一節(jié)變壓器的基本結(jié)構(gòu)和額定值變壓器的基本結(jié)構(gòu)和額定值1.1 變壓器的基本工作原理變壓器的基本工作原理1.2 變壓器的用途和分類(lèi)變壓器的用途和分類(lèi)1.3 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu)1.4 變壓器的額定值變壓器的額定值1.1變壓器的基本工作原理變壓器的基本工作原理

3、 變壓器是通過(guò)電磁感應(yīng)關(guān)系，或者說(shuō)利用互感作用變壓器是通過(guò)電磁感應(yīng)關(guān)系，或者說(shuō)利用互感作用從一個(gè)電路向另一個(gè)電路傳遞電能的一種電器。兩個(gè)互從一個(gè)電路向另一個(gè)電路傳遞電能的一種電器。兩個(gè)互相絕緣的繞組套在同一鐵芯上，它們之間有磁的耦合，相絕緣的繞組套在同一鐵芯上，它們之間有磁的耦合，沒(méi)有電的直接聯(lián)系。沒(méi)有電的直接聯(lián)系。 當(dāng)一次側(cè)接到交流電源時(shí)，在外施電壓作用下，原當(dāng)一次側(cè)接到交流電源時(shí)，在外施電壓作用下，原繞組中有交流電流過(guò)，并在鐵心中產(chǎn)生交變磁通，且這繞組中有交流電流過(guò)，并在鐵心中產(chǎn)生交變磁通，且這一磁通同時(shí)交鏈一、二次繞組，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，一、一磁通同時(shí)交鏈一、二次繞組，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，

4、一、二次繞組分別感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)二次繞組分別感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)。 二次側(cè)有了電勢(shì)便向負(fù)載供電，二次側(cè)有了電勢(shì)便向負(fù)載供電，實(shí)現(xiàn)了能量傳遞。實(shí)現(xiàn)了能量傳遞。 一、二次繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之一、二次繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比就是它們的匝數(shù)之比。改變一、比就是它們的匝數(shù)之比。改變一、二次側(cè)繞組的匝數(shù)，就可以改變二次側(cè)繞組的匝數(shù)，就可以改變輸出電壓，這就是變壓器的基本輸出電壓，這就是變壓器的基本工作原理。工作原理。1.變壓器的用途變壓器的用途 變壓器是一種靜止的電能變換裝置，它利用變壓器是一種靜止的電能變換裝置，它利用電磁感應(yīng)作用，把一種形式的交流電能轉(zhuǎn)換為另電磁感應(yīng)作用，把一種形式的交流電能轉(zhuǎn)換為另一種形式的同頻率的交

5、流電能。變壓器一種形式的同頻率的交流電能。變壓器只能對(duì)交只能對(duì)交流電的電壓、電流進(jìn)行變換，而不能改變交流電流電的電壓、電流進(jìn)行變換，而不能改變交流電的頻率的頻率。1.2 變壓器的用途和分類(lèi)變壓器的用途和分類(lèi) 變壓器主要應(yīng)用于電力系統(tǒng)中。發(fā)電廠發(fā)出的電變壓器主要應(yīng)用于電力系統(tǒng)中。發(fā)電廠發(fā)出的電能傳送到用戶的過(guò)程是：發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電通過(guò)升能傳送到用戶的過(guò)程是：發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電通過(guò)升壓變壓器升壓到壓變壓器升壓到100KV750KV后，經(jīng)高壓輸電線路后，經(jīng)高壓輸電線路到達(dá)用電地區(qū)，通過(guò)降壓變壓器將電壓降低，一般降到達(dá)用電地區(qū)，通過(guò)降壓變壓器將電壓降低，一般降低為低為10KV，再送到各用戶使用。而各

6、用電設(shè)備所需要，再送到各用戶使用。而各用電設(shè)備所需要的電壓等級(jí)也不盡相同，如大型動(dòng)力設(shè)備需要的電壓等級(jí)也不盡相同，如大型動(dòng)力設(shè)備需要10KV，6KV電壓，而小型動(dòng)力設(shè)備和照明設(shè)備一般是電壓，而小型動(dòng)力設(shè)備和照明設(shè)備一般是380V和和220V，所以還需要各種電壓等級(jí)的變壓器將電壓變換，所以還需要各種電壓等級(jí)的變壓器將電壓變換為用戶所需的電壓等級(jí)。為用戶所需的電壓等級(jí)。（1）在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用）在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用（2）其它用途）其它用途 變壓器除應(yīng)用于電力系統(tǒng)外，還可用于其它變壓器除應(yīng)用于電力系統(tǒng)外，還可用于其它各種場(chǎng)合。如用于整流設(shè)備、電爐、高壓試驗(yàn)裝各種場(chǎng)合。如用于整流設(shè)備、電爐、高壓試驗(yàn)裝置

7、、煤礦井下、交通運(yùn)輸?shù)鹊奶胤N變壓器，用于置、煤礦井下、交通運(yùn)輸?shù)鹊奶胤N變壓器，用于交流電能測(cè)量的各種儀用互感器，實(shí)驗(yàn)室中使用交流電能測(cè)量的各種儀用互感器，實(shí)驗(yàn)室中使用的調(diào)壓器，還有用于各種電子儀器和控制裝置的的調(diào)壓器，還有用于各種電子儀器和控制裝置的控制變壓器等?？刂谱儔浩鞯?。 l按用途分主要有：電力變壓器，調(diào)壓器，儀用互感器，按用途分主要有：電力變壓器，調(diào)壓器，儀用互感器，特種用途變壓器等。特種用途變壓器等。l按相數(shù)分主要有：?jiǎn)蜗嘧儔浩骱腿嘧儔浩?。按相?shù)分主要有：?jiǎn)蜗嘧儔浩骱腿嘧儔浩?。l按繞組數(shù)目分主要有：自耦變壓器，雙繞組變壓器和按繞組數(shù)目分主要有：自耦變壓器，雙繞組變壓器和三繞組變壓

8、器。三繞組變壓器。l根據(jù)鐵心結(jié)構(gòu)不同，變壓器可分為：心式變壓器和殼根據(jù)鐵心結(jié)構(gòu)不同，變壓器可分為：心式變壓器和殼式變壓器。式變壓器。l按冷卻介質(zhì)和冷卻方式，變壓器可分為：空氣冷卻的按冷卻介質(zhì)和冷卻方式，變壓器可分為：空氣冷卻的干式變壓器，及以油為冷卻介質(zhì)的油浸式變壓器。干式變壓器，及以油為冷卻介質(zhì)的油浸式變壓器。2.變壓器的分類(lèi)變壓器的分類(lèi) 變壓器可按照其用途、結(jié)構(gòu)、相數(shù)、冷卻方式和冷變壓器可按照其用途、結(jié)構(gòu)、相數(shù)、冷卻方式和冷卻介質(zhì)來(lái)進(jìn)行分類(lèi)。卻介質(zhì)來(lái)進(jìn)行分類(lèi)。1.3 變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu) 目前油浸式變壓器是生產(chǎn)量最大，用途最廣目前油浸式變壓器是生產(chǎn)量最大，用途最廣的一種變壓器，

9、這里介紹油浸式變壓器的結(jié)構(gòu)。的一種變壓器，這里介紹油浸式變壓器的結(jié)構(gòu)。 油浸式變壓器的鐵心和繞組均放在盛滿變壓油浸式變壓器的鐵心和繞組均放在盛滿變壓器油的油箱中，各繞組通過(guò)絕緣套管引至油箱外，器油的油箱中，各繞組通過(guò)絕緣套管引至油箱外，以便與外電路連接。以便與外電路連接。 鐵心繞組其他部件變壓器的基本結(jié)構(gòu)油箱變壓器油典型的油浸電力變壓器其他部件散熱器絕緣套管分接開(kāi)關(guān)繼電保護(hù)裝置等部件圖圖2-1 2-1 油侵變壓器結(jié)構(gòu)圖油侵變壓器結(jié)構(gòu)圖1-1-訊號(hào)式溫度計(jì)訊號(hào)式溫度計(jì) 2-2-吸濕器吸濕器 3-3-儲(chǔ)油柜儲(chǔ)油柜 4-4-油表油表 5-5-安全氣道安全氣道 6-6-氣氣體繼電器體繼電器 7-7-高

10、壓套管高壓套管 8-8-低壓套管低壓套管 9-9-分接開(kāi)關(guān)分接開(kāi)關(guān) 10-10-油箱油箱 11-11-鐵心鐵心 12-12-線圈線圈及絕緣及絕緣 13-13-放油閥門(mén)放油閥門(mén)1.鐵心鐵心 鐵心是變壓器中導(dǎo)磁的主磁路，也是套裝繞組鐵心是變壓器中導(dǎo)磁的主磁路，也是套裝繞組的機(jī)械骨架。鐵心采用磁導(dǎo)率高，磁滯和渦流損耗的機(jī)械骨架。鐵心采用磁導(dǎo)率高，磁滯和渦流損耗小的軟磁材料制成。目前變壓器鐵心大都由厚度為小的軟磁材料制成。目前變壓器鐵心大都由厚度為0.23mm0.35mm的冷軋硅鋼片疊壓而成，以減小的冷軋硅鋼片疊壓而成，以減小損耗。損耗。 鐵心由鐵心柱和鐵軛兩部分組成。其中，套裝鐵心由鐵心柱和鐵軛兩部

11、分組成。其中，套裝繞組的部分稱(chēng)為鐵心柱，連接鐵心柱，以構(gòu)成閉合繞組的部分稱(chēng)為鐵心柱，連接鐵心柱，以構(gòu)成閉合磁路的部分為磁路的部分為磁軛磁軛或或鐵軛鐵軛。按照鐵心結(jié)構(gòu)，變壓器有心式和殼式之分。按照鐵心結(jié)構(gòu)，變壓器有心式和殼式之分。心式變壓器: 結(jié)構(gòu) 心柱被繞組所包圍，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單如圖圖21所示。 特點(diǎn) 心式結(jié)構(gòu)的繞組布置和絕緣裝配比較容易，所以電力變壓器常常采用這種結(jié)構(gòu)。殼式變壓器: 結(jié)構(gòu) 鐵心包圍繞組的頂面、底面和側(cè)面， 如圖22所示。 特點(diǎn) 殼式變壓器的機(jī)械強(qiáng)度較好，常用于特種變壓器或小容量變壓器。2.繞組定義 變壓器的電路部分，用紙包或紗包的絕緣扁線或圓線（銅或鋁）繞成。 一次繞組 : 輸入電

12、能的繞組。 二次繞組:輸出電能的繞組。高壓繞組的匝數(shù)多,導(dǎo)線細(xì)；低壓繞組的匝數(shù)少，導(dǎo)線粗。從高,低壓繞組的相對(duì)位置來(lái)看,變壓器的繞組可分為同心式和交迭式。同心式結(jié)構(gòu) 同心式繞組的高、低壓繞組同心地套裝在心柱上.為便于絕緣,一般低壓繞組在。特點(diǎn) 同心式繞組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便，國(guó)產(chǎn)電力變壓器均采用這種結(jié)構(gòu)。 交迭式結(jié)構(gòu) 交迭式繞組的高、低壓繞組沿心柱高度方向互相交迭地放置。交迭式繞組用于特種變壓器中。特點(diǎn)里面，高壓繞組在外面3.變壓器油及油箱變壓器油及油箱 電力變壓器的器身放在裝有變壓器油的油箱里，變電力變壓器的器身放在裝有變壓器油的油箱里，變壓器油既是絕緣介質(zhì)也是冷卻介質(zhì)。變壓器油為礦物油，壓器

13、油既是絕緣介質(zhì)也是冷卻介質(zhì)。變壓器油為礦物油， 由石油分餾得到。由于油的絕緣性能比空氣好，可以提由石油分餾得到。由于油的絕緣性能比空氣好，可以提高繞組的高繞組的絕緣絕緣強(qiáng)度；同時(shí)，通過(guò)油箱中油的對(duì)流作用或強(qiáng)度；同時(shí)，通過(guò)油箱中油的對(duì)流作用或強(qiáng)迫油循環(huán)流動(dòng)，使繞組及鐵心中因功率損耗而產(chǎn)生的強(qiáng)迫油循環(huán)流動(dòng)，使繞組及鐵心中因功率損耗而產(chǎn)生的熱量得到散逸，起到熱量得到散逸，起到冷卻冷卻作用。作用。 絕緣：繞組與繞組、繞組與鐵心及油箱之間散熱：熱量通過(guò)油箱殼散發(fā)，油箱有許多散熱油管，以增大散熱面積。采用內(nèi)部油泵強(qiáng)迫油循環(huán)，外部用變壓器風(fēng)扇吹風(fēng)或用自來(lái)水沖淋變壓器油箱油箱油箱 機(jī)械支撐、冷卻散熱作用機(jī)械支

14、撐、冷卻散熱作用4.其它附件其它附件 為了減小油與空氣的接觸面積，以降低油的氧為了減小油與空氣的接觸面積，以降低油的氧化速度和水分浸入，在油箱上面安裝圓筒形的儲(chǔ)油化速度和水分浸入，在油箱上面安裝圓筒形的儲(chǔ)油柜（又叫油枕）。儲(chǔ)油柜能容納油箱中因溫度升高柜（又叫油枕）。儲(chǔ)油柜能容納油箱中因溫度升高而膨脹的變壓器油，并限制變壓器油與空氣的接觸而膨脹的變壓器油，并限制變壓器油與空氣的接觸面，減少油受潮和氧化的程度。此外，通過(guò)儲(chǔ)油柜面，減少油受潮和氧化的程度。此外，通過(guò)儲(chǔ)油柜注入變壓器油，還可防止氣泡浸入變壓器。注入變壓器油，還可防止氣泡浸入變壓器。 在儲(chǔ)油柜與油箱的連接管中裝有氣體繼電器，在儲(chǔ)油柜與油

15、箱的連接管中裝有氣體繼電器，當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障產(chǎn)生氣體或油箱漏油使油面當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障產(chǎn)生氣體或油箱漏油使油面下降時(shí)，它可發(fā)出報(bào)警或跳閘信號(hào)以自動(dòng)切斷變壓下降時(shí)，它可發(fā)出報(bào)警或跳閘信號(hào)以自動(dòng)切斷變壓器電源。器電源。當(dāng)變壓器出現(xiàn)故障時(shí)，產(chǎn)生的熱量使變壓器油汽化，氣體繼電器動(dòng)作，發(fā)出報(bào)警信號(hào)或切斷電源。如果事故嚴(yán)重，變壓器油大量汽化，油氣沖破安全氣道管口的密封玻璃，沖出變壓器油箱，避免油箱爆裂。保護(hù)作用 較大容量的變壓器上還有安全氣道，做保護(hù)較大容量的變壓器上還有安全氣道，做保護(hù)變壓器油箱用。變壓器油箱用。 變壓器的引線從油箱內(nèi)引到油箱外時(shí)，必須變壓器的引線從油箱內(nèi)引到油箱外時(shí)，必須經(jīng)過(guò)絕緣

16、導(dǎo)管，使帶電的引線與接地的油箱絕緣。經(jīng)過(guò)絕緣導(dǎo)管，使帶電的引線與接地的油箱絕緣。套管由瓷質(zhì)的絕緣套筒和導(dǎo)電桿組成。套管由瓷質(zhì)的絕緣套筒和導(dǎo)電桿組成。 油箱蓋上面還裝有分接頭開(kāi)關(guān)，用它來(lái)調(diào)節(jié)油箱蓋上面還裝有分接頭開(kāi)關(guān)，用它來(lái)調(diào)節(jié)繞組的分接頭，以改變高壓繞組的匝數(shù)（即改變繞組的分接頭，以改變高壓繞組的匝數(shù)（即改變變壓器變比），從而在小范圍調(diào)節(jié)變壓器的輸出變壓器變比），從而在小范圍調(diào)節(jié)變壓器的輸出電壓。電壓。1 1、變壓器的發(fā)熱與傳熱、變壓器的發(fā)熱與傳熱 變壓器運(yùn)行時(shí)有鐵耗、銅耗和附加損耗等，變壓器運(yùn)行時(shí)有鐵耗、銅耗和附加損耗等，這些損耗一方面影響變壓器效率，另一方面轉(zhuǎn)化為這些損耗一方面影響變壓器效

17、率，另一方面轉(zhuǎn)化為熱量使變壓器溫度升高。由于變壓器各部分與周?chē)鸁崃渴棺儔浩鳒囟壬?。由于變壓器各部分與周?chē)橘|(zhì)存在溫度差，熱量向周?chē)橘|(zhì)散發(fā)，溫差越大，介質(zhì)存在溫度差，熱量向周?chē)橘|(zhì)散發(fā)，溫差越大，散熱越快。當(dāng)發(fā)熱量與散熱量相等時(shí)，變壓器各部散熱越快。當(dāng)發(fā)熱量與散熱量相等時(shí)，變壓器各部分溫度達(dá)到穩(wěn)定值。這時(shí)變壓器中某部分的溫度與分溫度達(dá)到穩(wěn)定值。這時(shí)變壓器中某部分的溫度與周?chē)鋮s介質(zhì)的溫度之差稱(chēng)為該部分的溫升。周?chē)鋮s介質(zhì)的溫度之差稱(chēng)為該部分的溫升。1.4 1.4 變壓器的發(fā)熱與冷卻變壓器的發(fā)熱與冷卻 變壓器的油箱和油管表面主要依靠輻射和對(duì)流變壓器的油箱和油管表面主要依靠輻射和對(duì)流方式散熱。但

18、熱量從繞組或鐵心內(nèi)部傳到表面則是方式散熱。但熱量從繞組或鐵心內(nèi)部傳到表面則是依靠傳導(dǎo)方式。依靠傳導(dǎo)方式。 通常油浸式變壓器的散熱過(guò)程為：首先依靠傳通常油浸式變壓器的散熱過(guò)程為：首先依靠傳導(dǎo)作用將線圈和鐵心內(nèi)部的熱量傳到表面，然后通導(dǎo)作用將線圈和鐵心內(nèi)部的熱量傳到表面，然后通過(guò)變壓器油的自然對(duì)流將熱量帶到油箱壁和油管壁，過(guò)變壓器油的自然對(duì)流將熱量帶到油箱壁和油管壁，再通過(guò)油箱壁和油管壁的傳導(dǎo)作用把熱量從它們的再通過(guò)油箱壁和油管壁的傳導(dǎo)作用把熱量從它們的內(nèi)表面?zhèn)鞯酵獗砻?，之后通過(guò)輻射和對(duì)流將熱量散內(nèi)表面?zhèn)鞯酵獗砻?，之后通過(guò)輻射和對(duì)流將熱量散發(fā)到周?chē)諝庵小０l(fā)到周?chē)諝庵小? 2、變壓器各部分的溫升

19、限度、變壓器各部分的溫升限度變壓器達(dá)到穩(wěn)定溫升的時(shí)間與其容量大小和冷變壓器達(dá)到穩(wěn)定溫升的時(shí)間與其容量大小和冷卻方式有關(guān)，小容量油浸式變壓器和干式變壓器，卻方式有關(guān)，小容量油浸式變壓器和干式變壓器，通常運(yùn)行十小時(shí)就可達(dá)到穩(wěn)定溫升。而大型變壓通常運(yùn)行十小時(shí)就可達(dá)到穩(wěn)定溫升。而大型變壓器一般需要經(jīng)過(guò)一整天左右才能達(dá)到穩(wěn)定溫升。器一般需要經(jīng)過(guò)一整天左右才能達(dá)到穩(wěn)定溫升。 變壓器各部分的允許溫升取決于絕緣材料、使用變壓器各部分的允許溫升取決于絕緣材料、使用情況和自然環(huán)境。我國(guó)油浸式電力變壓器繞組一般采情況和自然環(huán)境。我國(guó)油浸式電力變壓器繞組一般采用用A A級(jí)絕緣，最高允許溫度為級(jí)絕緣，最高允許溫度為10

20、5105C C，高于此溫度時(shí)，高于此溫度時(shí)，絕緣將迅速老化變脆，機(jī)械強(qiáng)度減弱。絕緣將迅速老化變脆，機(jī)械強(qiáng)度減弱。 為了保證變壓器有良好的散熱，必須采取一定為了保證變壓器有良好的散熱，必須采取一定的冷卻方式將變壓器中產(chǎn)生的熱量帶走。常用的的冷卻方式將變壓器中產(chǎn)生的熱量帶走。常用的冷冷卻介質(zhì)是變壓器油和空氣卻介質(zhì)是變壓器油和空氣，前者稱(chēng)為，前者稱(chēng)為油浸式變壓器油浸式變壓器，后者稱(chēng)為后者稱(chēng)為干式變壓器干式變壓器。油浸式變壓器又分為油浸自。油浸式變壓器又分為油浸自冷式、油浸風(fēng)冷式及強(qiáng)迫油循環(huán)等三種。油浸自冷冷式、油浸風(fēng)冷式及強(qiáng)迫油循環(huán)等三種。油浸自冷式變壓器依靠油的自然對(duì)流帶走熱量，沒(méi)有其它冷式變壓器

21、依靠油的自然對(duì)流帶走熱量，沒(méi)有其它冷卻設(shè)備。油浸風(fēng)冷式變壓器是在油浸自冷式的基礎(chǔ)卻設(shè)備。油浸風(fēng)冷式變壓器是在油浸自冷式的基礎(chǔ)上，增加風(fēng)扇給油箱壁和油管吹風(fēng)，以加強(qiáng)散熱作上，增加風(fēng)扇給油箱壁和油管吹風(fēng)，以加強(qiáng)散熱作用。強(qiáng)迫油循環(huán)式變壓器是用油泵將變壓器中的熱用。強(qiáng)迫油循環(huán)式變壓器是用油泵將變壓器中的熱油抽到變壓器外的冷卻器中冷卻后再送入變壓器。油抽到變壓器外的冷卻器中冷卻后再送入變壓器。冷卻器可采用循環(huán)水冷或強(qiáng)迫風(fēng)冷。冷卻器可采用循環(huán)水冷或強(qiáng)迫風(fēng)冷。3、變壓器的冷卻方式、變壓器的冷卻方式1.5 變壓器的型號(hào)及額定值變壓器的型號(hào)及額定值 1 1、變壓器型號(hào)、變壓器型號(hào)變壓器型號(hào)由字母和數(shù)字兩部分組

22、成，字母表示變變壓器型號(hào)由字母和數(shù)字兩部分組成，字母表示變壓器的基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，包括變壓器相數(shù)、冷卻方式、壓器的基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，包括變壓器相數(shù)、冷卻方式、調(diào)壓方式、繞組線芯材料等，數(shù)字表示額定容量（調(diào)壓方式、繞組線芯材料等，數(shù)字表示額定容量（kVkVA A）和高壓側(cè)的額定電壓（）和高壓側(cè)的額定電壓（kVkV）。例如：）。例如：其它可能出現(xiàn)的字母符號(hào)含義分別有：其它可能出現(xiàn)的字母符號(hào)含義分別有：D D單相，單相，S S三相，三相，F(xiàn) F風(fēng)冷，風(fēng)冷，L-L-鋁線變壓器，鋁線變壓器，J-J-油浸式油浸式如：如：SFPL-63000/110SFPL-63000/110 額定容量是變壓器在額定運(yùn)行條件下輸出

23、的的額額定容量是變壓器在額定運(yùn)行條件下輸出的的額定視在功率，單位為伏安（定視在功率，單位為伏安（VA）或千伏安（）或千伏安（KVA）或）或兆伏安（兆伏安（MVA）。）。 由于變壓器的效率很高，因此設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)定雙繞組由于變壓器的效率很高，因此設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)定雙繞組變壓器的一、二次繞組額定容量相等。變壓器的一、二次繞組額定容量相等。 對(duì)于三相變壓器，其額定容量為三相總?cè)萘?。?duì)于三相變壓器，其額定容量為三相總?cè)萘俊?1).額定容量額定容量2.2.變壓器額定值變壓器額定值 額定值是制造廠家指定的，用來(lái)表示在規(guī)定額定值是制造廠家指定的，用來(lái)表示在規(guī)定工作條件下運(yùn)行的一些重要數(shù)據(jù)，它是制造廠設(shè)計(jì)和工作條件下運(yùn)行的

24、一些重要數(shù)據(jù)，它是制造廠設(shè)計(jì)和試驗(yàn)變壓器的依據(jù)，通常標(biāo)注在銘牌上，也叫銘牌值。試驗(yàn)變壓器的依據(jù)，通常標(biāo)注在銘牌上，也叫銘牌值。在額定條件下運(yùn)行時(shí)，可以保證變壓器長(zhǎng)期可靠工作。在額定條件下運(yùn)行時(shí)，可以保證變壓器長(zhǎng)期可靠工作。變壓器的額定值主要有：變壓器的額定值主要有： 一次額定電壓一次額定電壓U1N是變壓器正常運(yùn)行時(shí)一次繞是變壓器正常運(yùn)行時(shí)一次繞組線路端子間外施電壓的有效值。組線路端子間外施電壓的有效值。 二次額定電壓二次額定電壓U2N是當(dāng)一次繞組外施額定電壓是當(dāng)一次繞組外施額定電壓而二次側(cè)空載（開(kāi)路）是的電壓。額定電壓的單位而二次側(cè)空載（開(kāi)路）是的電壓。額定電壓的單位為伏（為伏（V）或千伏（）

25、或千伏（KV）。對(duì)三相變壓器，額定）。對(duì)三相變壓器，額定電壓指的是電壓指的是線電壓線電壓。(2). 額定電壓額定電壓U1N和和U2NNNNUSI11NNNUSI22 I1N 和和I2N 是指變壓器在額定運(yùn)行條件下一次、是指變壓器在額定運(yùn)行條件下一次、二次能夠承擔(dān)的電流，即根據(jù)額定容量和額定電壓二次能夠承擔(dān)的電流，即根據(jù)額定容量和額定電壓計(jì)算出來(lái)的電流有效值。對(duì)于三相變壓器，額定電計(jì)算出來(lái)的電流有效值。對(duì)于三相變壓器，額定電流為流為線電流線電流。 對(duì)于單相變壓器，有：對(duì)于單相變壓器，有： (3). 額定電流額定電流I1N 和額定電流和額定電流I2N NNNUSI113NNNUSI223對(duì)于三相變

26、壓器，有：對(duì)于三相變壓器，有：Nf 我國(guó)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)工頻為我國(guó)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)工頻為50Hz。 除了以上各額定值外，變壓器銘牌上還標(biāo)有除了以上各額定值外，變壓器銘牌上還標(biāo)有相數(shù)、額定效率、阻抗電壓、額定溫升等，三相相數(shù)、額定效率、阻抗電壓、額定溫升等，三相變壓器還標(biāo)有聯(lián)接組別。變壓器還標(biāo)有聯(lián)接組別。(4). 額定頻率額定頻率有一臺(tái)SSP-125000/220三相電力變壓器，YN，d接線， 求變壓器額定電壓和額定電流；變壓器原、副線圈的額定相電壓和和額定相電流。 kVUUNN5 .10/220/21有一臺(tái)D-50/10單相變壓器，VUUkVASNNN230/10500/,5021，試求變壓器原、副線圈的額定

27、電流？2.3 2.3 變壓器的負(fù)載運(yùn)行變壓器的負(fù)載運(yùn)行 一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)接負(fù)載一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)接負(fù)載 ，二次側(cè)中便有，二次側(cè)中便有負(fù)載電流流過(guò)，這種情況稱(chēng)為負(fù)載運(yùn)行負(fù)載電流流過(guò)，這種情況稱(chēng)為負(fù)載運(yùn)行LZ 正方向規(guī)定：正方向規(guī)定：二次側(cè)：二次側(cè)：（1）二次繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正方向與產(chǎn)生該電動(dòng)勢(shì)的磁通的正）二次繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正方向與產(chǎn)生該電動(dòng)勢(shì)的磁通的正方向符合右手螺旋關(guān)系；方向符合右手螺旋關(guān)系；（2）二次繞組內(nèi)電流的正方向與二次繞組電動(dòng)勢(shì)的正方向一致；）二次繞組內(nèi)電流的正方向與二次繞組電動(dòng)勢(shì)的正方向一致；（3）二次繞組端電壓的正方向與電流正方向一致；）二次繞組端電壓的正方向與電流

28、正方向一致；一次側(cè)一次側(cè)：（1）一次繞組內(nèi)電流的正方）一次繞組內(nèi)電流的正方向與電源電壓的正方向一致；向與電源電壓的正方向一致；（2）按右手螺旋關(guān)系，正方）按右手螺旋關(guān)系，正方向的電流產(chǎn)生正方向的磁通；向的電流產(chǎn)生正方向的磁通；（3）感應(yīng)電勢(shì)的正方向與產(chǎn)生該電動(dòng)勢(shì)的磁通正方向之間符合）感應(yīng)電勢(shì)的正方向與產(chǎn)生該電動(dòng)勢(shì)的磁通正方向之間符合右手螺旋關(guān)系，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正方向與電流正方向一致；右手螺旋關(guān)系，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正方向與電流正方向一致；一、負(fù)載時(shí)的磁動(dòng)勢(shì)平衡和能量傳遞一、負(fù)載時(shí)的磁動(dòng)勢(shì)平衡和能量傳遞 當(dāng)接入當(dāng)接入 也將作用于主磁路上。也將作用于主磁路上。F2的出現(xiàn)，的出現(xiàn)，使使 趨于改變，但

29、與空載相比數(shù)量上的差別很小。趨于改變，但與空載相比數(shù)量上的差別很小。2222FINIZLm.11常數(shù)EU相應(yīng)的相應(yīng)的 為常數(shù)為常數(shù) m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)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)分量分量 ，與二次側(cè)繞組中由，與二次側(cè)繞組中由 產(chǎn)生的磁勢(shì)相抵消。產(chǎn)生的磁勢(shì)相抵消。以維持以維持 不變，即：不變，即：mLiii112im02211iNiNL2121iNNiL 這一關(guān)系式稱(chēng)為磁勢(shì)平衡關(guān)系，當(dāng)負(fù)載電流增加時(shí)，這一關(guān)系式稱(chēng)為磁勢(shì)平衡關(guān)系，當(dāng)負(fù)載電流增加時(shí)，原繞阻的電流也隨之增加，從而使變壓器的功率從原方傳原繞阻的電流也隨之增加，從而使變壓器的功率從原

30、方傳遞到副方。遞到副方。2121NNee2211eieiL說(shuō)明二次側(cè)所需功率（說(shuō)明二次側(cè)所需功率（ ）由一次側(cè)提供（）由一次側(cè)提供（ ）22ei11eiL即產(chǎn)生這一磁通的磁動(dòng)勢(shì)不變，仍為即產(chǎn)生這一磁通的磁動(dòng)勢(shì)不變，仍為imN1二、漏磁通和漏電抗二、漏磁通和漏電抗 在實(shí)際變壓器中，除交鏈一、二次繞組的主磁通外，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(guò)空氣閉合的漏磁通還有一部分僅與一個(gè)繞組交鏈通過(guò)空氣閉合的漏磁通 1I1 :2I2 :一次繞組的漏磁通，由電流一次繞組的漏磁通，由電流 產(chǎn)產(chǎn)生且僅與一次繞組交鏈的磁通生且僅與一次繞組交鏈的磁通二次繞組的漏磁通，由電流

31、二次繞組的漏磁通，由電流 產(chǎn)產(chǎn)生且僅與二次繞組交鏈的磁通生且僅與二次繞組交鏈的磁通dtdiLdtdiNdtiNdNdtdNei111121111111111)(dtdiLdtdiNdtiNdNdtdNei222222222222222)(用相量表示用相量表示: 111IXJE222IXJE漏電抗是表征漏磁效應(yīng)的一個(gè)參數(shù)，漏磁路可以認(rèn)為是漏電抗是表征漏磁效應(yīng)的一個(gè)參數(shù)，漏磁路可以認(rèn)為是線性的，所以線性的，所以 和和 為常數(shù)為常數(shù)1X2X2222212111NLXNLX其中：其中：L1 、L22分別為一此繞組和二次繞組的漏電感；分別為一此繞組和二次繞組的漏電感； X 1 、X 22分別為一此繞組和

32、二次繞組的漏電抗分別為一此繞組和二次繞組的漏電抗注：注：空載運(yùn)行時(shí)空載運(yùn)行時(shí) , ,所以所以 02i02emIXJE11dtdNdtdNRieeRiu111110111101dtdNeu222（引入了（引入了 和和 后，就將磁場(chǎng)問(wèn)題簡(jiǎn)化成電路形式，將磁通感應(yīng)后，就將磁場(chǎng)問(wèn)題簡(jiǎn)化成電路形式，將磁通感應(yīng)電勢(shì)用一電抗表征，主磁通經(jīng)鐵心引起鐵耗，故引入阻抗電勢(shì)用一電抗表征，主磁通經(jīng)鐵心引起鐵耗，故引入阻抗 而漏而漏磁通引入磁通引入 )1XmZmZ1X三、三、變壓器的基本方程式變壓器的基本方程式 1、磁動(dòng)勢(shì)方程、磁動(dòng)勢(shì)方程 負(fù)載后作用于主磁路上的磁勢(shì)有兩個(gè)：負(fù)載后作用于主磁路上的磁勢(shì)有兩個(gè)： 和和11i

33、N22iN 負(fù)載時(shí)，作用于鐵心上的磁動(dòng)勢(shì)是一、二次繞組的合負(fù)載時(shí)，作用于鐵心上的磁動(dòng)勢(shì)是一、二次繞組的合成磁動(dòng)勢(shì)，且為空載時(shí)的磁動(dòng)勢(shì)，即激磁磁動(dòng)勢(shì)。成磁動(dòng)勢(shì)，且為空載時(shí)的磁動(dòng)勢(shì)，即激磁磁動(dòng)勢(shì)。正常負(fù)載時(shí)，電流正常負(fù)載時(shí)，電流i1、i2都隨時(shí)間正弦變化，因此磁動(dòng)勢(shì)方程都隨時(shí)間正弦變化，因此磁動(dòng)勢(shì)方程式可用相量表示式可用相量表示mINININ12211負(fù)載運(yùn)行時(shí)：負(fù)載運(yùn)行時(shí)：Lmiii11兩邊同時(shí)乘以兩邊同時(shí)乘以N1得：得：LmiNiNiN11111考慮到考慮到1 12 2LN iN i miNiNiN12211 磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式 上式表明：負(fù)載后，一次側(cè)電流由兩部分組成，一部上式

34、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分維持主磁通的Im。 另一部分用來(lái)抵消二次側(cè)的負(fù)載分量另一部分用來(lái)抵消二次側(cè)的負(fù)載分量，平衡副邊磁勢(shì)，平衡副邊磁勢(shì)所需的電流，也可看成為供應(yīng)副邊功率的原邊電流中的負(fù)所需的電流，也可看成為供應(yīng)副邊功率的原邊電流中的負(fù)載分量載分量 能量由一次側(cè)傳到二次側(cè)。能量由一次側(cè)傳到二次側(cè)。 mINININ122111 122LN IN I 1122121,IIIINNILL變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)磁動(dòng)勢(shì)、磁通、電動(dòng)勢(shì)之間的關(guān)系變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)磁動(dòng)勢(shì)、磁通、電動(dòng)勢(shì)之間的關(guān)系dtdiLe222dtdNedtdNe22112211iNiNmiN112dtdiLe11

35、1磁動(dòng)勢(shì)磁動(dòng)勢(shì)磁通磁通電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)一次繞組二次繞組考慮到一、二次繞組的電阻壓降考慮到一、二次繞組的電阻壓降i1R1、i2R2得一、二次繞組得一、二次繞組的電壓方程式為：的電壓方程式為：11111eeRiu22222ueRie2、電壓方程式、電壓方程式 式中式中 ： 一、二次側(cè)繞組漏阻抗一、二次側(cè)繞組漏阻抗 一、二次側(cè)繞組漏電阻一、二次側(cè)繞組漏電阻 一、二次側(cè)繞組漏電抗一、二次側(cè)繞組漏電抗 21, ZZ21, RR21, xx按磁路性質(zhì)不同，分為主磁通和漏磁通兩部分。并分別用不按磁路性質(zhì)不同，分為主磁通和漏磁通兩部分。并分別用不同的電路參數(shù)表征，漏感磁通感應(yīng)電勢(shì)用同的電路參數(shù)表征，漏感磁通感應(yīng)電

36、勢(shì)用 和和 表征。表征。主磁通感應(yīng)電勢(shì)用主磁通感應(yīng)電勢(shì)用 表征表征. 和和 為常數(shù)，為常數(shù)， 不為常數(shù)不為常數(shù)1xmZ2x1x2xmZ歸納起來(lái)變壓器的基本方程式為：歸納起來(lái)變壓器的基本方程式為：1111EZIU2222UZIEKEE21mINININ12211mmZIE1111111111111)(EZIEjxRIERIEU222222222222)(UZIUjxRIURIEE四、變壓器的四、變壓器的等效電路等效電路 變壓器的基本方程式綜合了變壓器內(nèi)部的電磁過(guò)程，利變壓器的基本方程式綜合了變壓器內(nèi)部的電磁過(guò)程，利用這組方程可以分析計(jì)算變壓器的運(yùn)行情況。但解聯(lián)立方程用這組方程可以分析計(jì)算變壓器的

37、運(yùn)行情況。但解聯(lián)立方程相當(dāng)復(fù)雜，且由于相當(dāng)復(fù)雜，且由于K很大，使原副方電壓電流相差很大，計(jì)很大，使原副方電壓電流相差很大，計(jì)算精確度很差，所以一般不直接計(jì)算，算精確度很差，所以一般不直接計(jì)算，常常采用歸算的方法，常常采用歸算的方法，其目的是為了簡(jiǎn)化等量計(jì)算和得出變壓器一、二次側(cè)有電的其目的是為了簡(jiǎn)化等量計(jì)算和得出變壓器一、二次側(cè)有電的聯(lián)系的等效電路。聯(lián)系的等效電路。 目前變壓器一、二次繞組的電壓方程式是獨(dú)立的，沒(méi)有目前變壓器一、二次繞組的電壓方程式是獨(dú)立的，沒(méi)有電的聯(lián)系，如何將這兩個(gè)電壓方程式聯(lián)立在一起組成一個(gè)方電的聯(lián)系，如何將這兩個(gè)電壓方程式聯(lián)立在一起組成一個(gè)方程式，這樣就可以把兩個(gè)獨(dú)立的電

38、路聯(lián)系在一起組成一個(gè)電程式，這樣就可以把兩個(gè)獨(dú)立的電路聯(lián)系在一起組成一個(gè)電路。路。1111EZIU2222UZIE顯然，只要想辦法將兩個(gè)繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變?yōu)橄嗟燃纯娠@然，只要想辦法將兩個(gè)繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變?yōu)橄嗟燃纯娠@然，只要將二次繞組匝數(shù)變?yōu)橐淮卫@組匝數(shù)即可顯然，只要將二次繞組匝數(shù)變?yōu)橐淮卫@組匝數(shù)即可1、繞組的歸算繞組的歸算 歸算是把二次側(cè)繞組匝數(shù)變換成一次側(cè)繞組的匝數(shù)歸算是把二次側(cè)繞組匝數(shù)變換成一次側(cè)繞組的匝數(shù)，而而不改變一不改變一、二次側(cè)繞組的電磁關(guān)系二次側(cè)繞組的電磁關(guān)系 2212222222221IKINNINNIININ1） 二次繞組電流的歸算二次繞組電流的歸算: 根據(jù)歸算前后磁勢(shì)不變

39、的原則根據(jù)歸算前后磁勢(shì)不變的原則，歸算后的量斜上角打歸算后的量斜上角打“/” 2） 二次繞組電勢(shì)和電壓的歸算及二次側(cè)阻抗的歸算二次繞組電勢(shì)和電壓的歸算及二次側(cè)阻抗的歸算KNNNNEE212222找到了一、二次電路的等電位點(diǎn)找到了一、二次電路的等電位點(diǎn)，可將兩個(gè)電路合并可將兩個(gè)電路合并 221EKEE 將式將式 兩端同乘變比兩端同乘變比K 得：得： 2222UZIE12NN 2N注意注意：二次繞組匝數(shù)變化后，二次繞組的電流必須調(diào)整，否則改變了變壓器的電磁關(guān)系根據(jù)電勢(shì)與匝數(shù)成正比的關(guān)系得：根據(jù)電勢(shì)與匝數(shù)成正比的關(guān)系得：即即22222222222)()(UKxjKRKKIUKjxRIKEK22222

40、222222)()(Ux jRIUKjxKRKIE結(jié)論：結(jié)論：二次側(cè)折算到一次側(cè)：二次側(cè)折算到一次側(cè)：電壓、電勢(shì)變?yōu)樵瓉?lái)的K倍；電流變?yōu)樵瓉?lái)的1/K；阻抗變?yōu)樵瓉?lái)的K 2倍（包括二次繞組電阻、二次繞組漏抗、負(fù)載阻抗 ）。)(222LLZKZ 折算前后二次繞組內(nèi)的功功率率和損損耗耗不變傳遞到二次側(cè)繞組的復(fù)功率為：傳遞到二次側(cè)繞組的復(fù)功率為：222222)(IEKIEKIE二次繞組的電阻損耗：二次繞組的電阻損耗：2222222222)()1(RIRKIKRI二次繞組漏磁場(chǎng)內(nèi)的無(wú)功二次繞組漏磁場(chǎng)內(nèi)的無(wú)功功率功率：2222222222)()1(XIXKIKXI可見(jiàn)可見(jiàn):KUU22222KRR 222K

41、xx22/IIk 22222222221cos()coscosU IKUIU IK副邊輸出功率副邊輸出功率2cos是輸出端的功率因數(shù)，折合時(shí)它的值不變是輸出端的功率因數(shù)，折合時(shí)它的值不變說(shuō)明：折合算法其結(jié)果不改變變壓器運(yùn)行的物理本質(zhì)，既不改變功率，也不影響阻抗的阻抗角。* 無(wú)論向哪一側(cè)折合，折合前后的損耗值、功率值及功率因數(shù)均不變。歸算后的基本方程式為歸算后的基本方程式為: 1111EZIU2222UZIEmIII21mmZIEE21得變壓器得變壓器T形等效電路圖形等效電路圖mIII21mmZIEE213）歸算后磁動(dòng)勢(shì)方程式的變化）歸算后磁動(dòng)勢(shì)方程式的變化mINININ12211mINININ

42、12211mIII21因右圖的因右圖的6個(gè)參數(shù)分布在個(gè)參數(shù)分布在T上上,所所以稱(chēng)以稱(chēng)T型等效電路。為了進(jìn)一步型等效電路。為了進(jìn)一步理解等效電路理解等效電路.進(jìn)一步說(shuō)明形成進(jìn)一步說(shuō)明形成的物理過(guò)程的物理過(guò)程。(a)表示一臺(tái)實(shí)際變壓器的示意圖；表示一臺(tái)實(shí)際變壓器的示意圖；(b)將一將一、二次繞組的電阻和漏抗移到繞組外各自回路中二次繞組的電阻和漏抗移到繞組外各自回路中，一一、二次側(cè)繞組二次側(cè)繞組.組成為無(wú)電阻組成為無(wú)電阻、無(wú)漏磁的完全耦合繞組無(wú)漏磁的完全耦合繞組；(c)將二次側(cè)進(jìn)行歸算；將二次側(cè)進(jìn)行歸算；(d)將鐵心磁路的激磁磁路抽出；將鐵心磁路的激磁磁路抽出；(e)余下的鐵心和繞組變成無(wú)電阻余下的

43、鐵心和繞組變成無(wú)電阻、無(wú)漏抗無(wú)漏抗、無(wú)鐵耗無(wú)鐵耗、無(wú)需無(wú)需激磁電流的激磁電流的1:1理想變壓器；理想變壓器；(f) ,電流均為電流均為 把理想變壓器抽出對(duì)電路毫無(wú)把理想變壓器抽出對(duì)電路毫無(wú)影響影響，即得即得T型等效電路；型等效電路；21EE2I 進(jìn)行繞組的歸算，就將一、二次側(cè)用一個(gè)等效電路聯(lián)系起來(lái)，求解進(jìn)行繞組的歸算，就將一、二次側(cè)用一個(gè)等效電路聯(lián)系起來(lái)，求解變壓器的問(wèn)題變成了一個(gè)電路問(wèn)題，使計(jì)算大為簡(jiǎn)化。如已知參數(shù)由變壓器的問(wèn)題變成了一個(gè)電路問(wèn)題，使計(jì)算大為簡(jiǎn)化。如已知參數(shù)由U1可算出可算出I1 及及Im。2、T型等效電路型等效電路 注注:利用歸算到一次側(cè)的等效電路算出的一次側(cè)各量均為變壓利

44、用歸算到一次側(cè)的等效電路算出的一次側(cè)各量均為變壓器的實(shí)際值器的實(shí)際值,算出的二次側(cè)的各量均為歸算值。要求實(shí)際值應(yīng)算出的二次側(cè)的各量均為歸算值。要求實(shí)際值應(yīng): KUUkII2222,222KRR222Kxx 上述是將二次歸算到一次側(cè)，同理也可以將一次側(cè)歸算到二次側(cè)。得到歸算到二次側(cè)的變壓器T型等效電路。一次側(cè)折算到二次側(cè)：一次側(cè)折算到二次側(cè)： 電壓、電勢(shì)變?yōu)樵瓉?lái)電壓、電勢(shì)變?yōu)樵瓉?lái)的的1/K倍；倍； 電流變?yōu)樵瓉?lái)的電流變?yōu)樵瓉?lái)的k； 阻抗變?yōu)樵瓉?lái)的阻抗變?yōu)樵瓉?lái)的1/K 2倍（包括一次繞組電阻、倍（包括一次繞組電阻、一次繞組漏抗）。一次繞組漏抗）。3、近似和簡(jiǎn)化等效電路、近似和簡(jiǎn)化等效電路 “T”型

45、等效電路雖然能正確的反映變壓器內(nèi)部的電磁型等效電路雖然能正確的反映變壓器內(nèi)部的電磁關(guān)系關(guān)系,但它是一種復(fù)聯(lián)電路要進(jìn)行復(fù)數(shù)運(yùn)算比較繁瑣但它是一種復(fù)聯(lián)電路要進(jìn)行復(fù)數(shù)運(yùn)算比較繁瑣.1ZZm可略去可略去I1Z1 在電壓在電壓U1中的影響中的影響變壓器的近似等效電路變壓器的近似等效電路簡(jiǎn)簡(jiǎn)化化等等效效電電路路ImI1從簡(jiǎn)化等效電路中看出從簡(jiǎn)化等效電路中看出,當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí),可將一二次側(cè)參數(shù)可將一二次側(cè)參數(shù)合并起來(lái)合并起來(lái),此時(shí)為短路阻抗此時(shí)為短路阻抗.0LZ-短路電阻短路電阻-短路電抗短路電抗-短路阻抗短路阻抗21RRRK21xxXkKKKjXRZ以上通稱(chēng)短路參數(shù),可由短路實(shí)驗(yàn)求得.使用簡(jiǎn)化等效電路計(jì)算實(shí)際

46、問(wèn)題十分簡(jiǎn)便,在大多數(shù)情況下其精度以能滿足工程要求. 2、變壓器變比 必須按原副邊額定相電壓計(jì)算。k1、等值電路中所表示的物理量及參數(shù)都是相值，用在三相變壓器時(shí)，是指對(duì)稱(chēng)運(yùn)行時(shí)的一相的情況。3、對(duì)稱(chēng)負(fù)載時(shí)，需要把所有量轉(zhuǎn)換為相值。注意：注意： 五、相量圖五、相量圖 根據(jù)基本方程式可畫(huà)出相應(yīng)的相量圖根據(jù)基本方程式可畫(huà)出相應(yīng)的相量圖,通過(guò)相量圖我們可以較直觀地通過(guò)相量圖我們可以較直觀地 看看出出 變壓器各量的大小和相位關(guān)系變壓器各量的大小和相位關(guān)系,下圖為感性負(fù)載時(shí)的相量圖下圖為感性負(fù)載時(shí)的相量圖 mIII211111EZIU2222ZIUEmmZIEE21注意：功率、損耗、功率角不需要折算注意：

47、功率、損耗、功率角不需要折算可以看出：變壓器二次側(cè)接感性負(fù)載、阻性負(fù)載時(shí)，從一可以看出：變壓器二次側(cè)接感性負(fù)載、阻性負(fù)載時(shí)，從一次側(cè)看變壓器是感性的。次側(cè)看變壓器是感性的。1111UEI Z 2222EUI Z 22LUI Z 1214.44 NmEEjf 01/mIEZ 102III 已知：已知： 、 、 、2U2I2cosk及變壓器的參數(shù)原副邊漏阻抗，勵(lì)磁阻抗，得出及變壓器的參數(shù)原副邊漏阻抗，勵(lì)磁阻抗，得出1U1I及功率因數(shù)及功率因數(shù)2U2I222I R22jI X12EE0I1I2I1E11I R11jI X1U1m121()0KKUUI RjX121()KKUUI RjX 12II 1

48、1KI R12II 2U21KjI X1U感性負(fù)載簡(jiǎn)化相量圖12IIkR1U2UkjXLZ 負(fù)載所消耗的功率是變壓器從電源吸收電功率后，經(jīng)原、副邊傳遞過(guò)來(lái)的，在能量傳遞過(guò)程，變壓器本身要有損耗。Fep1cup2cup11 11osPU I c2222osPU I c2112cuFecuPPppp2P六、功率關(guān)系六、功率關(guān)系 (Power)1P22111,cuFemmpI R pIR例例2-1 一臺(tái)單相變壓器， 121380 / 220V0.1410kV/,NNNSUUR1220.035 ,0.22 ,0.055 ,30 ,310mmXXRRX。一次側(cè)外加電壓為額定電壓并保持不變，副方負(fù)載阻抗

49、43LZj試分別用T型、近似和簡(jiǎn)化等效電路計(jì)算下列各項(xiàng)： (1) 原、副方電流及副方電壓；(2) 原、副方功率因數(shù)及輸入功率、輸出功率和效率；(3) 激磁電流、鐵耗和銅耗。解: 先計(jì)算額定電流及變比 31110 1026.32 (A)380NNNSIU32N10 1045.45 (A)220N2NSIU3801.7272201N2NUkU 22222222221.7270.0350.1044()XX1.7270.0550.164()1.7274311.938.95()LLRk RkZk Zjj 用T形等效電路計(jì)算（1）電流、電壓11d380 025.5939.4314.85 39.4319.7

50、7j16.25 UIZ。10.14+j0.22=0.26 57.53Z 1111380 025.5939.430.26 57.53UEI Z。24.7637.47 o11U =U0選 ，則373.68 j2.067 373.70.317。22()24.76 142.53II 221.727 24.7642.76(A)IkI22224.76 142.531.7275 36.87369.24 179.4LUI Z 22369.24213.8(V)1.727UUk（2）功率因數(shù)、功率及效率139.41coscos39.40.77287.361LLLRXtg2coscos36.870.8()滯后111

51、1=380 25.59 0.772 7507.1( )cos UPIW2222=213.8 42.76 0.8 7313.7cos ( )UPIW217313.70.97427507.1PP （3）損耗1373.70.3171.284.7930j310mmEIZ。221.23043.2(W)FemmpI R2211125.590.1491.7(W)cupI R2222242.760.03564(W)cupI R 同樣可以采用近似和簡(jiǎn)化等效電路進(jìn)行計(jì)算，三種等效電路計(jì)算同樣可以采用近似和簡(jiǎn)化等效電路進(jìn)行計(jì)算，三種等效電路計(jì)算的結(jié)果列于下表，可以看出三種等效電路的計(jì)算結(jié)果相差很小。的結(jié)果列于下表，

52、可以看出三種等效電路的計(jì)算結(jié)果相差很小。計(jì)算結(jié)果cos1cos2T型電路近似 型電路簡(jiǎn)化電路25.5925.6224.7742.7642.7842.78213.8213.9213.90.7720.7720.7940.80.80.87507.17515.97473.61(A)I2(A)I2(V)U(W)Fep1(W)P計(jì)算結(jié)果T型電路近似 型電路簡(jiǎn)化電路7313.77320.57320.543.244.65091.785.984.936464.0564.051.21.22097.4297.4097.952(W)P1(W)cup2(W)cup(A)mI(%)容量越大，三種等效電路的計(jì)算誤差越小容量

53、越大，三種等效電路的計(jì)算誤差越小2.4 2.4 變壓器等效電路參數(shù)的測(cè)定變壓器等效電路參數(shù)的測(cè)定 變壓器中的參數(shù)Zm 、Zk ，對(duì)變壓器的運(yùn)行性能有直接影響，知道了變壓器的參數(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?？梢酝ㄟ^(guò)空載試驗(yàn)來(lái)確定空載試驗(yàn)來(lái)確定Zm，可以通過(guò)短路短路試驗(yàn)確定試驗(yàn)確定Zk，這兩個(gè)試驗(yàn)是變壓器的主要試驗(yàn)項(xiàng)目。 一、空載試驗(yàn)測(cè)激磁參數(shù)一、空載試驗(yàn)測(cè)激磁參數(shù) 注：注：空載試驗(yàn)可在任一邊做，但考慮到空載試驗(yàn)所加電壓較高，其電流較小,為試驗(yàn)的安全和儀器儀表方便, 一般在低壓低壓側(cè)側(cè)作空載試驗(yàn)。忽略忽略Z1220100mFeI RI RPP求取求取: Zm0I1U1R1jX

54、0ImRmjX1E0I1U0ImRmjX1E測(cè)定方法測(cè)定方法:在低壓方加在低壓方加U1.高壓側(cè)開(kāi)路。讀取高壓側(cè)開(kāi)路。讀取 Im,Po,U2o由空載試驗(yàn)等效電路可知由空載試驗(yàn)等效電路可知:0110.0020.01NmIIZZ 可近似認(rèn)為Zo=ZmmZZZIU10011ZZm注：注：1）此時(shí)測(cè)得的值為歸算到低壓側(cè)的值，如需歸算到高壓側(cè)時(shí)，各參數(shù)應(yīng)乘以k2，k=N高壓/N低壓可算出激磁參數(shù)為可算出激磁參數(shù)為1002022mmmmmUZIpRIXZR10NmUZI020mPRI22mmmXZR222002012mmmmmRZXIPkRIUkZ2）Zm與飽和程度有關(guān)，電壓越高，磁路越飽和，Zm越小。所以

55、應(yīng)以額定電壓下測(cè)讀的數(shù)據(jù)計(jì)算勵(lì)磁參數(shù)。.3）如果是三相變壓器，則公式中電壓和電流為相值，同時(shí)鐵耗的公式變?yōu)椋?003IPRm試驗(yàn)方法：二次繞組短路，一次繞組上加一可調(diào)的低電壓。調(diào)節(jié)外加的低電壓，使短路電流達(dá)到額定電流，測(cè)量此時(shí)的一次電壓 輸入功率 和電流 ，由此即可確定等效漏阻抗。二、短路試驗(yàn)測(cè)短路參數(shù)二、短路試驗(yàn)測(cè)短路參數(shù) kUkPkI因短路試驗(yàn)電流大因短路試驗(yàn)電流大，電壓低電壓低，一般在高壓側(cè)作短路試驗(yàn)一般在高壓側(cè)作短路試驗(yàn)低壓側(cè)短路。低壓側(cè)短路。二、短路試驗(yàn)測(cè)短路參數(shù)二、短路試驗(yàn)測(cè)短路參數(shù) 從簡(jiǎn)化等效電路可見(jiàn)從簡(jiǎn)化等效電路可見(jiàn)，在做短路試驗(yàn)時(shí)，在做短路試驗(yàn)時(shí)，外加電壓僅用來(lái)外加電壓僅用來(lái)

56、克服變壓器本身的漏阻抗壓降。所以當(dāng)克服變壓器本身的漏阻抗壓降。所以當(dāng)Uk很低時(shí)，電流即很低時(shí)，電流即可以到達(dá)額定。該電壓一般為為可以到達(dá)額定。該電壓一般為為(5-10%)UN. 1kNmUU Fe比正常運(yùn)行小P 很小 ,且電壓很低且電壓很低,所以所以 很小很小,Zm大大.絕大部分電絕大部分電流流經(jīng)流流經(jīng) ,可忽略激磁支路不計(jì)?？珊雎约ご胖凡挥?jì)。 此時(shí)由電源輸入的功率此時(shí)由電源輸入的功率Pk完全消耗在一、二次繞組完全消耗在一、二次繞組銅耗上，即銅耗上，即: 2ZZm2ZKKKRIRIRIP2222121KKKIUZ2KKKIPR22KKKRZX可按可按221KRRR221KXXX注意注意: 1

57、） ,讀取Pk, Uk計(jì)算短路參數(shù). 2）由于繞組的電阻隨溫度升高，而短路試驗(yàn)一般在室溫下進(jìn)行,所以計(jì)算的電阻必須換算到額定工作時(shí)的數(shù)據(jù),按國(guó)際規(guī)定換算到 的數(shù)值.NKII75 C00)75(750TTRRKcK2)75(200)75(KcKKXRCZ2285 .234:0、鋁線銅線室溫T 短路試驗(yàn)時(shí)使電流達(dá)到額定值時(shí)所加電壓短路試驗(yàn)時(shí)使電流達(dá)到額定值時(shí)所加電壓 稱(chēng)為阻抗稱(chēng)為阻抗電壓或短路電壓電壓或短路電壓 阻抗電壓用額定電壓百分比表示時(shí)有阻抗電壓用額定電壓百分比表示時(shí)有: 阻抗電壓百分比是銘牌數(shù)據(jù)之一阻抗電壓百分比是銘牌數(shù)據(jù)之一,是變壓器的主要參數(shù)是變壓器的主要參數(shù). 阻抗電壓的大小反映變壓

58、器在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)阻抗電壓的大小反映變壓器在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，漏漏阻抗壓降的大小阻抗壓降的大小. 從運(yùn)行性能考慮：希望從運(yùn)行性能考慮：希望Uk小，使負(fù)載時(shí)端電壓隨負(fù)載小，使負(fù)載時(shí)端電壓隨負(fù)載變化波動(dòng)小變化波動(dòng)小 從限制短路電流考慮：希望從限制短路電流考慮：希望Uk大，可以限制短路電流大，可以限制短路電流KU1%100%1001111NKNNkkUZIUUU/kkNkkkkNNNNNZZI ZUZUZUIUU短路電壓（阻抗電壓）：【例【例2-2】 一臺(tái)單相變壓器， , , f=50Hz?？蛰d和短路試驗(yàn)結(jié)果如下： 1000kVANS12/60/6.3kVNNUU試計(jì)算折算到高壓側(cè)及低壓側(cè)的激磁參

59、數(shù)和等效漏阻抗參數(shù)，假定 試驗(yàn)名稱(chēng)電壓（V）電流（A）功率（W）備注空載試驗(yàn)630019.15000電源加在低壓側(cè)短路試驗(yàn)324015.1514000電源加在高壓側(cè)1212/2,/2kkRRRXXX解： 一次及二次側(cè)的額定電流為31311000 1016.7( )60 10NNNSIAU32321000 10158.7( )6.3 10NNNSIAU12609.526.3NNUkU電壓變比（1）由空載試驗(yàn)可以得到歸算到低壓側(cè)的激磁阻抗參數(shù)2222329.813.7329.5()mmmXZR折算到高壓側(cè)的激磁阻抗參數(shù)為229.52329.829889.9()mmZkZ 229.5213.7124

60、1.6()mmRk R 229.52329.529862.7()mmXk X （2）由短路試驗(yàn)可以得到歸算到高壓側(cè)的等效漏阻抗參數(shù)113240213.86()15.15kkkUZI 2222213.8661205()kkkXZR歸算到低壓側(cè)的等效漏阻抗參數(shù)22/329.8/9.522.36()kkZZk22/61/9.520.67()kkRRk22/205/9.522.26()kkXXk2206300329.8()19.1mUZIHZKVKVUUKVASNNN50,11/127,2000021C15一臺(tái)單相變壓器，在 時(shí)開(kāi)路和短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下【例題【例題 2-1】試驗(yàn)名稱(chēng)電壓電流功率備注開(kāi)路試