電機(jī)拖動(dòng)第3章變壓器

1、第3章 變壓器 3.1 變壓器的基本工作原理、分類(lèi)和結(jié)構(gòu)3.2 單相變壓器的空載運(yùn)行 3.3 單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行 3.4 變壓器的參數(shù)測(cè)定3.5 標(biāo)么值3.6 變壓器的運(yùn)行特性3.7 三相變壓器3.8 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行 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.3.9 自耦變壓器與互感器第3章 變壓器 3.1 變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)3.1.1 基本工作原理和分類(lèi)一、基本工作原理 變壓器的主要部件是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

2、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。1u1e2e2u1i2i1U2U1u2uLZdtdNedtdNe2211 只要一、二次繞組的匝數(shù)不同，就能達(dá)到改變壓的目的。第3章 變壓器 3.1 變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)3.1.1 基本工作原理和分類(lèi)二、分類(lèi) 按用途分：電力變壓器和特種變壓器。 按繞組數(shù)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)蜗嘧儔浩鳌⑷嘧儔浩骱投嘞嘧儔浩鳌?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。 第3章 變壓器 3.1 變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)3.

3、1.2 基本結(jié)構(gòu)一、鐵心 變壓器的主磁路，為了提高導(dǎo)磁性能和減少鐵損，用0.35mm厚、表面涂有絕緣漆的硅鋼片疊成。 變壓器的電路，一般用絕緣銅線或鋁線繞制而成。 油浸式變壓器的器身浸在變壓器油的油箱中。油是冷卻介質(zhì)，又是絕緣介質(zhì)。油箱側(cè)壁有冷卻用的管子（散熱器或冷卻器）。 將線圈的高、低壓引線引到箱外，是引線對(duì)地的絕緣，擔(dān)負(fù)著固定的作用。二、繞組三、油箱四、絕緣套管此外，還有儲(chǔ)油柜、吸濕器、安全氣道、凈油器和氣體繼電器。第3章 變壓器 3.1 變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)3.1.3 型號(hào)與額定值一、型號(hào) 型號(hào)表示一臺(tái)變壓器的結(jié)構(gòu)、額定容量、電壓等級(jí)、冷卻方式等內(nèi)容，表示方法為如OSFPSZ-2

4、50000/220表明自耦三相強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷三繞組銅線有載調(diào)壓，額定容量250000kVA，高壓額定電壓220kV電力變壓器。第3章 變壓器 3.1 變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)3.1.3 型號(hào)與額定值二、額定值三者關(guān)系：NNNNNNNNNNIUIUS:IUIUS:2211221133三相單相此外，額定值還有額定頻率、效率、溫升等。)kV(UUNN21和額定電壓指長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)所能承受的工作電壓.,UU,U1NN1N電壓對(duì)三相變壓器指的是線二次的開(kāi)路電壓是指一次側(cè)加電壓是指加在一次側(cè)的額定2)kVA(SN額定容量指銘牌規(guī)定的額定使用條件下所能輸出的視在功率。)A(IINN21和額定電流指在額定容量下

5、，允許長(zhǎng)期通過(guò)的額定電流。在三相變壓器中指的是線電流第3章 變壓器 3.2 單相變壓器的空載運(yùn)行3.2.1 電磁關(guān)系一、空載運(yùn)行時(shí)的物理情況1U1E1E20U0I)(2I11U2U1u2u02E10RI1U0I100NIF1E011E2E第3章 變壓器 3.2 單相變壓器的空載運(yùn)行3.2.1 電磁關(guān)系一、空載運(yùn)行時(shí)的物理情況1）性質(zhì)上： 與 成非線性關(guān)系； 與 成線性關(guān)系；2）數(shù)量上： 占99%以上， 僅占1%以下；3）作用上： 起傳遞能量的作用， 起漏抗壓降作用。0000I0I111主磁通與漏磁通的區(qū)別二、各電磁量參考方向的規(guī)定一次側(cè)遵循電動(dòng)機(jī)慣例，二次側(cè)遵循發(fā)電機(jī)慣例。強(qiáng)調(diào)強(qiáng)調(diào)：磁通與產(chǎn)生

6、它的電流之間符合右手螺旋定則；電動(dòng)勢(shì)與感應(yīng)它的磁通之間符合右手螺旋定則。第3章 變壓器 3.2 單相變壓器的空載運(yùn)行3.2.1 電磁關(guān)系三、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分析1、主磁通感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)主電動(dòng)勢(shì)tmsin0設(shè))90sin()90sin(20101011tEtfNdtdNemm則mfNE2144.4有效值mfNjE1144.4相量同理，二次主電動(dòng)勢(shì)也有同樣的結(jié)論。 可見(jiàn)，當(dāng)主磁通按正弦規(guī)律變化時(shí)，所產(chǎn)生的一次主電動(dòng)勢(shì)也按正弦規(guī)律變化，時(shí)間相位上滯后主磁通 。主電動(dòng)勢(shì)的大小與電源頻率、繞組匝數(shù)及主磁通的最大值成正比。090第3章 變壓器 3.2 單相變壓器的空載運(yùn)行3.2.1 電磁關(guān)系三、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分析2、

7、漏磁通感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)漏電動(dòng)勢(shì)漏電動(dòng)勢(shì)也可以用漏抗壓降來(lái)表示，即根據(jù)主電動(dòng)勢(shì)的分析方法，同樣有mfNjE11144.411144.4fNE10011XI jILjE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.1X第3章 變壓器 3.2 單相變壓器的空載運(yùn)行3.2.2 空載電流和空載損耗一、空載電流1、作用與組成2、性質(zhì)和大小性質(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；空載電流 包含兩個(gè)分量，一個(gè)是勵(lì)磁分量，作用是建立磁場(chǎng)，產(chǎn)生主磁通無(wú)功分量 ；另一個(gè)是鐵損耗分量，作用是供變壓器鐵心損

8、耗有功分量 。0IrI0aI0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：%100%00NIII第3章 變壓器 3.2 單相變壓器的空載運(yùn)行3.2.2 空載電流和空載損耗一、空載電流3、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。0i0t0i3211230i當(dāng)磁通按正弦規(guī)律變化時(shí)，空載電流呈尖頂波形。當(dāng)空載電流按正弦規(guī)律變化時(shí)，主磁通呈尖頂波形。實(shí)際空載電流為是正弦波，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。第3章 變壓器 3.2 單相變壓器的空載運(yùn)行3.2.2 空載電流和空載損耗二、空載損

9、耗對(duì)于已制成變壓器，鐵損與磁通密度幅值的平方成正比，與電流頻率的1.3次方成正比，即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。變壓器空載時(shí)，一次側(cè)從電源吸收少量的有功功率 ，用來(lái)供給鐵損 和繞組銅損 。由于 和 均很小，所以 ，即空載損耗近似等于鐵損。0PFePP 00I1RFeP120RI3 . 12fBPmFe第3章 變壓器 3.2 單相變壓器的空載運(yùn)行3.2.3 空載時(shí)的電動(dòng)勢(shì)方程、等效電路和相量圖一、電動(dòng)勢(shì)平衡方程和變比1、電動(dòng)勢(shì)平衡平衡方程（1）一次側(cè)電動(dòng)勢(shì)平衡方程

10、0111010110111IZEXI jRIERIEEUmfNEU11144. 4忽略很小的漏阻抗壓降，并寫(xiě)成有效值形式，有1111444444fN.UfN.Em可見(jiàn)，影響主磁通 大小的因素有電源電壓 、電源頻率 和一次側(cè)線圈匝數(shù) 。m1U1f1N第3章 變壓器 3.2 單相變壓器的空載運(yùn)行3.2.3 空載時(shí)的電動(dòng)勢(shì)方程、等效電路和相量圖一、電動(dòng)勢(shì)平衡方程和變比1、電動(dòng)勢(shì)平衡平衡方程（2）二次側(cè)電動(dòng)勢(shì)平衡方程220EU2、變比定義NNUUUUNNEEk212012121對(duì)三相變壓器，變比為一、二次側(cè)的相電動(dòng)勢(shì)之比，近似為額定相電壓之比，具體為Y，d接線NNUUk213NNUUk213D，y接線

11、第3章 變壓器 3.2 單相變壓器的空載運(yùn)行3.2.3 空載時(shí)的電動(dòng)勢(shì)方程、等效電路和相量圖二、空載時(shí)的等效電路和相量圖1、等效電路mmmZIjXRIE001)(一次側(cè)的電動(dòng)勢(shì)平衡方程為101XI jE基于 表示法， 感應(yīng)的 也用電抗壓降表示，由于 在鐵心中引起 ，所以還要引入一個(gè)電阻 ，用 等效 ，即1EFepmRmRI20Fep01101011)()(IjXRIjXRZIEUmm空載時(shí)等效電路為mRmX1X1R第3章 變壓器 3.2 單相變壓器的空載運(yùn)行3.2.3 空載時(shí)的電動(dòng)勢(shì)方程、等效電路和相量圖二、空載時(shí)的等效電路和相量圖1、等效電路mmmZXR,勵(lì)磁電阻、勵(lì)磁電抗、勵(lì)磁阻抗。由于磁

12、路具有飽和特性，所以 不是常數(shù)，隨磁路飽和程度增大而減小。mmmjXRZ11,XXRRmm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)。 mZmZ0I0ImZ1U0I第3章 變壓器 3.2 單相變壓器的空載運(yùn)行3.2.3 空載時(shí)的電動(dòng)勢(shì)方程、等效電路和相量圖二、空載時(shí)的等效電路和相量圖2、相量圖根據(jù)前面所學(xué)的方程，可作出變壓器空載時(shí)的相量圖：（1）以 為參考相量mm（2） 與 同相， 滯后 ，marIII000090aI0rI0aI0rI00

13、I（3） 滯后 ， ；1E090m21,EE1001,XI jIR（4）1E1E2E10XI j01IR1U（5）1U第3章 變壓器 3.2 單相變壓器的空載運(yùn)行小結(jié)（1）一次側(cè)主電動(dòng)勢(shì)與漏阻抗壓降總是與外施電壓平衡,若忽略漏阻抗壓降，則一次主電勢(shì)的大小由外施電壓決定.（2）主磁通大小由電源電壓、電源頻率和一次線圈匝數(shù)決定，與磁路所用的材質(zhì)及幾何尺寸基本無(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)，鐵心所用材料的導(dǎo)磁性能越好，空載電流越小。（4）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。第3章 變壓器

14、 3.3 單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行3.3.1 負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系變壓器一次側(cè)接在額定頻率、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。11IR11E22IR22E1U1I2I2U111INF222INF010INF01E1E第3章 變壓器 3.3 單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行3.3.2 基本方程一、磁動(dòng)勢(shì)平衡方程空載時(shí),由一次磁動(dòng)勢(shì) 產(chǎn)生主磁通 ,負(fù)載時(shí),產(chǎn)生 的磁動(dòng)勢(shì)為一、二次的合成磁動(dòng)勢(shì) 。由于 的大小取決于 ，只要 保持不變，由空載到負(fù)載， 基本不變，因此有磁動(dòng)勢(shì)平衡方程0021FF01U1U00F021FFF或012211INININ用電流形式表示LIIkIIINNII10202

15、1201)()(表明:變壓器的負(fù)載電流分成兩個(gè)分量,一個(gè)是勵(lì)磁電流 ,用來(lái)產(chǎn)生主磁通,另一個(gè)是負(fù)載分量 ,用來(lái)抵消二次磁動(dòng)勢(shì)的作用。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.0IkIIL/21第3章 變壓器 3.3 單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行3.3.2 基本方程一、磁動(dòng)勢(shì)平衡方程負(fù)載運(yùn)行時(shí),忽略空載電流有:1221211NNkIIkII或表明，一、二次電流比近似與匝數(shù)成反比。可見(jiàn)，匝數(shù)不同，不僅能變電壓，同時(shí)也能變電流。二、電動(dòng)勢(shì)平衡方程根據(jù)基爾霍夫電壓定律可寫(xiě)出一二次側(cè)電動(dòng)勢(shì)平衡方程111111111ZIEXI jRIEU222222222ZIEXI jRIEUL

16、ZIU22第3章 變壓器 3.3 單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行3.3.3 等效電路及相量圖一、折算折算：將變壓器的二次（或一次）繞組用另一個(gè)繞組來(lái)等效，同時(shí)對(duì)該繞組的電磁量作相應(yīng)的變換，以保持兩側(cè)的電磁關(guān)系不變。目的：用一個(gè)等效的電路代替實(shí)際的變壓器。折算原則：1）保持二次側(cè)磁動(dòng)勢(shì)不變；2）保持二次側(cè)各功率或損耗不變。22122kUUEkEEkII222222222222ZkZRkRXRkR方法：（將二次側(cè)折算到一次側(cè))第3章 變壓器 3.3 單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行3.3.3 等效電路及相量圖一、折算折算后的方程式為111111111ZIEXI jRIEU222222222ZIEXI jRIEU021I

17、II12EE01IZEmLZIU22第3章 變壓器 3.3 單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行3.3.3 等效電路及相量圖二、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：近似等效電路第3章 變壓器 3.3 單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行3.3.3 等效電路及相量圖二、等效電路簡(jiǎn)化等效電路：其中sssssjXRZXXXRRR2121分別為短路電阻、短路電抗和短路阻抗。 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。第3章 變壓器 3.3 單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行3.3.3 等效電路及相量圖三、相量圖作相量圖的步驟對(duì)應(yīng)T型

18、等效電路， 假定變壓器帶感性負(fù)載。0190)6Em超前0)7 I)()8201III11)11IjX1)12 U22 I ) 223RI )224IXj )12)5EE1)9E21 U)11)10RI第3章 變壓器 3.3 單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行3.3.3 等效電路及相量圖三、相量圖作相量圖的步驟（假定變壓器帶感性負(fù)載）-對(duì)應(yīng)簡(jiǎn)化等效電路112121222IjXRIUUIIZIUSS由等效電路可知根據(jù)方程可作出簡(jiǎn)化相量圖第3章 變壓器 3.4 變壓器的參數(shù)測(cè)定3.4.1 空載實(shí)驗(yàn)一、目的：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

19、1）低壓側(cè)加電壓，高壓側(cè)開(kāi)路；FepPXR011,)3即和忽略WAVV*曲線和畫(huà)出和測(cè)出向調(diào)節(jié)范圍內(nèi)單方在電壓)()(,2 . 10)2101000201UfPUfIPIUUUN第3章 變壓器 3.4 變壓器的參數(shù)測(cè)定3.4.1 空載實(shí)驗(yàn)三、要求及分析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；%100%100120NNIIIUUK2220001mmmmNmRZXIPRIUZ4）求出參數(shù)第3章 變壓器 3.4 變壓器的參數(shù)測(cè)定3.4.2 短路實(shí)驗(yàn)一、目的：通過(guò)測(cè)量短路電流、短路電壓及短路功

20、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；WAV*;)()(,3 . 10,)2曲線和畫(huà)出和測(cè)出對(duì)應(yīng)的范圍內(nèi)變化在讓電流通過(guò)調(diào)節(jié)電壓sssssssNSUfPUfIPIUII3）同時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)室的室溫；4）由于外加電壓很小，主磁通很少，鐵損耗很少，忽略鐵損，認(rèn)為 。CusPP 第3章 變壓器 3.4 變壓器的參數(shù)測(cè)定3.4.2 短路實(shí)驗(yàn)5）參數(shù)計(jì)算222121sssNSNssSNsNsssRZXIPIPRIUIUZ對(duì)T型等效電路：ssXXXRRR212121216）溫度折算：電阻應(yīng)換算到基準(zhǔn)工作溫度時(shí)的數(shù)值。8）對(duì)三相變壓器，各公式中的電

21、壓、電流和功率均為相值；7）若要得到低壓側(cè)參數(shù)，須折算；四、短路電壓：短路時(shí)，當(dāng)短路電流為額定值時(shí)一次所加的電壓，稱(chēng)為短路電壓，記作NCSSNIZU1750短路電壓也稱(chēng)為阻抗電壓。第3章 變壓器 3.4 變壓器的參數(shù)測(cè)定3.4.2 短路實(shí)驗(yàn)四、短路電壓：短路電壓常用百分值表示。%100%u :1751s0NCSNUZI短路電壓百分值%100%u :)(1751s0NCSNURI分量百分值有功短路電壓電阻%100%u :)(11sNSNUXI分量百分值無(wú)功抗短路電壓電 短路電壓的大小直接反映短路阻抗的大小，而短路阻抗又直接影響變壓器的運(yùn)行性能。 從正常運(yùn)行角度看，希望它小些，這樣可使副邊電壓隨負(fù)

22、載波動(dòng)小些；從限制短路電流角度，希望它大些,相應(yīng)的短路電流就小些。第3章 變壓器 3.5 標(biāo)么值 標(biāo)么值,就是指某一物理量的實(shí)際值與選定的同一單位的基準(zhǔn)值的比值,即基準(zhǔn)值實(shí)際值標(biāo)么值 一、定義二、基準(zhǔn)值的確定1、通常以額定值為基準(zhǔn)值。 2、各側(cè)的物理量以各自側(cè)的額定值為基準(zhǔn)； 線值以額定線值為基準(zhǔn)值，相值以額定相值為基準(zhǔn)值；單相值以額定單相值為基準(zhǔn)值，三相值以額定三相值為基準(zhǔn)值； .,.,.UBBBSSQPZZXREU的基準(zhǔn)值為和的基準(zhǔn)值為和的基準(zhǔn)值為和3、第3章 變壓器 3.5 標(biāo)么值三、優(yōu)點(diǎn)3、折算前、后的標(biāo)么值相等。線值的標(biāo)么值=相值的標(biāo)么值； 單相值的標(biāo)么值=三相值的標(biāo)么值； 1、額定

23、值的標(biāo)么值為1。 2、百分值=標(biāo)么值100% ；4、某些意義不同的物理量標(biāo)么值相等*0*1IZm2*0*0*IPRm*SNsUZ*SNsPR NNPcos*NNQsin*四、缺點(diǎn)標(biāo)么值沒(méi)有單位，物理意義不明確。第3章 變壓器 3.6 變壓器的運(yùn)行特性3.6.1 電壓變化率用相量圖可以推導(dǎo)出電壓變化率的表達(dá)式：定義：是指一次側(cè)加50Hz額定電壓、二次空載電壓與帶負(fù)載后在某功率因數(shù)下的二次電壓之差，與二次額定電壓的比值，即 電壓變化率是表征變壓器運(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。NNNUUUUUUU2222220)sincos(2*2*ssXRU式中NII22稱(chēng)為負(fù)載系數(shù) 由表

24、達(dá)式可知，電壓變化率的大小與負(fù)載大小、性質(zhì)及變壓器的本身參數(shù)有關(guān)。第3章 變壓器 3.6 變壓器的運(yùn)行特性3.6.1 電壓變化率.,cossin.,)0(;,)0()0(2*2*222載時(shí)高說(shuō)明二次電壓比空為負(fù)值時(shí)當(dāng)也可能為負(fù)值可能為正時(shí)帶阻容性負(fù)載時(shí)低這時(shí)二次端電壓比空載為正值時(shí)和阻感性負(fù)載當(dāng)變壓器帶阻性負(fù)載URXUUss.),(,22稱(chēng)為變壓器的外特性即變化的規(guī)律二次端電壓隨負(fù)載電流時(shí)因數(shù)一定當(dāng)電源電壓和負(fù)載功率IfU *2U)(*2I1.001.01cos28 .0cos28 . 0)cos(2第3章 變壓器 3.6 變壓器的運(yùn)行特性 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

25、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。3.6.2 電壓調(diào)整 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。 中、小型電力變壓器一般有三個(gè)分接頭，記作UN 5%。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%。第3章 變壓器 3.6 變壓器的運(yùn)行特性3.6.3 損耗、效率及效率特性 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。一、變壓器的損耗 銅損耗也分基本銅損耗和附加銅損

26、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。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。 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。第3章 變壓器 3.6 變壓器的運(yùn)行特性3.6.3 損耗、效率及效率特性 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。二、效率及效率特性效率是指變壓器的輸出功率與輸入功率的比值。%10012PPC

27、uFeCuFeppPppPp211122222220cos)(NSNSNNCuFeSPPPIIpPp其中第3章 變壓器 3.6 變壓器的運(yùn)行特性3.6.3 損耗、效率及效率特性二、效率及效率特性%100)cos1 (20220SNNSNPPSPP變壓器效率的大小與負(fù)載的大小、功率因數(shù)及變壓器本身參數(shù)有關(guān)。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(),稱(chēng)為變壓器的效率特性。0max第3章 變壓器 3.6 變壓器的運(yùn)行特性3.6.3 損耗、效率及效率特性二、效率及效率特性 即當(dāng)銅損耗等于鐵損耗(可變損耗等于不變損耗)時(shí),變壓器效率最大：:, 0率的條件則有變壓器產(chǎn)生最大效令

28、dd02PPSNm或SNmPP0%100)2cos21 (020maxPSPNm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。第3章 變壓器 3.7 三相變壓器3.7.1 磁路系統(tǒng)一、組式磁路變壓器二、心式磁路變壓器特點(diǎn)是：三相磁路彼此無(wú)關(guān)聯(lián)。特點(diǎn)是：三相磁路彼此有關(guān)聯(lián)。1W2Ww1V2Vv1U2Uu1U2U1u2u1V2V1v2v1W2W1w2wuvw第3章 變壓器 3.7 三相變壓器3.7.2 電路系統(tǒng)一、變壓器的端頭標(biāo)號(hào)繞組繞組名稱(chēng)名稱(chēng)單相變壓器三相變壓器中性點(diǎn)首端首端末端末端首端首端末端末端高壓高壓繞組繞組U1U2U1、V2、W1U2、V2、W2N低壓低壓繞組繞組u1u2u1

29、、v1、w1u2、v2、w2n中壓中壓繞組繞組U1mU2mU1m、V1m、W1mU2m、V2m、W2mNm第3章 變壓器 3.7 三相變壓器3.7.2 電路系統(tǒng)二、單相變壓器的極性*1U2U1u2u*1U2U1u2u1U2U1u2u)I , I(I/I012連接組別為)I ,I(I/I66連接組別為一、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。*1u2u1U2U1u2u*1U2U*1U2U1u2u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。第3章 變壓器 3.7 三相變壓器3.7.2 電路系統(tǒng)三、三相變壓器的連接組別連接組別：反映三相變壓器連接方式及一、二次線電動(dòng)

30、勢(shì)（或線電壓）的相位關(guān)系。三相變壓器的連接組別不僅與繞組的繞向和首末端標(biāo)志有關(guān)，而且還與三相繞組的連接方式有關(guān)。理論和實(shí)踐證明，無(wú)論采用怎樣的連接方式，一、二次側(cè)線電動(dòng)勢(shì)（可電壓）的相位差總是300的整數(shù)倍。因此可以采用時(shí)鐘表示法 作為時(shí)鐘的分針，指向12點(diǎn)， 作為時(shí)鐘的時(shí)針，其指向的數(shù)字就是三相變壓器的組別號(hào)。組別號(hào)的數(shù)字乘以300，就是二次繞組的線電動(dòng)勢(shì)滯后于一次側(cè)電動(dòng)勢(shì)的相位角。UVEuvE第3章 變壓器 3.7 三相變壓器3.7.2 電路系統(tǒng)三、三相變壓器的連接組別連接組別可以用相量圖來(lái)判斷：若高壓繞組三相標(biāo)志不變，低壓繞組三相標(biāo)志依次后移，可以得到Y(jié),y4、Y,y8連接組別。1、Y，

31、y連接UVEuvE同名端在對(duì)應(yīng)端，對(duì)應(yīng)的相電動(dòng)勢(shì)同相位，線電動(dòng)勢(shì) 和 也同相位，連接組別為Y，y0。同理，若異名端在對(duì)應(yīng)端，可得到Y(jié)，y6、Y,y10和Y,y2連接組別。第3章 變壓器 3.7 三相變壓器3.7.2 電路系統(tǒng)三、三相變壓器的連接組別若高壓繞組三相標(biāo)志不變，低壓繞組三相標(biāo)志依次后移，可以得到Y(jié),d3、Y,d7連接組別。2、Y，d連接1UVEuvE 同名端在對(duì)應(yīng)端，對(duì)應(yīng)的相電動(dòng)勢(shì)同相位，線電動(dòng)勢(shì) 和 相差3300，連接組別為Y，d11。同理，若異名端在對(duì)應(yīng)端，可得到Y(jié)，d5、Y,d9和Y,d1連接組別。第3章 變壓器 3.7 三相變壓器3.7.2 電路系統(tǒng)三、三相變壓器的連接組別若

32、高壓繞組三相標(biāo)志不變，低壓繞組三相標(biāo)志依次后移，可以得到Y(jié),d5、Y,d9連接組別。2、Y，d連接2UVEuvE同名端在對(duì)應(yīng)端，對(duì)應(yīng)的相電動(dòng)勢(shì)同相位，線電動(dòng)勢(shì) 和 相差300，連接組別為Y，d1。同理，若異名端在對(duì)應(yīng)端，可得到Y(jié)，d7、Y,d11和Y,d3連接組別。第3章 變壓器 3.7 三相變壓器3.7.2 電路系統(tǒng)三、三相變壓器的連接組別 總之，對(duì)于Y，y（或D，d）連接，可以得到0、2、4、6、8、10等六個(gè)偶數(shù)組別；而Y，d（或D，y）連接，可以得到1、3、5、7、9、11等六個(gè)奇數(shù)組別。 變壓器的連接組別很多，為了便于制造和并聯(lián)運(yùn)行，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，Y，yn0、Y，d11、YN，d11

33、、YN，y0和Y，y0連接組為三相雙繞組電力變壓器的標(biāo)準(zhǔn)連接組別。 其中前三種最為常用：Y,yn0 連接的二次繞組可以引出中線，成為三相四線制，用作配電變壓器時(shí)可兼供動(dòng)力和照明負(fù)載。Y,d11連接用于低壓側(cè)電壓超過(guò)400V的線路中。YN,d11連接主要用于高壓輸電線路中，使電力系統(tǒng)的高壓側(cè)可以接地。第3章 變壓器 3.7 三相變壓器3.7.3 磁路系統(tǒng)和繞組連接方式對(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

34、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i03 ，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。第3章 變壓器 3.7 三相變壓器3.7.3 磁路系統(tǒng)和繞組連接方式對(duì)電動(dòng)勢(shì)波形的影響一、Y，y連接的三相變壓器一次側(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

35、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，容量大于1800kVA時(shí)，不宜采用心式Y(jié)，y連接。（1）對(duì)三相組式變壓器，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。第3章 變壓器 3.7 三相變壓器3.7.3 磁路系統(tǒng)和繞組連接方式對(duì)電動(dòng)勢(shì)波形的影響二、YN，y連接的三相變壓器一次側(cè)YN接線，i03可以流過(guò)，i0為尖頂波，磁通應(yīng)為正弦波，

36、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e 也為正弦波 。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。三、D，y連接的三相變壓器一次側(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 。四、Y，d連接的三相變壓器第3章 變壓器 3.7 三相變壓器3.7.3 磁路系統(tǒng)和繞組連接方式對(duì)電動(dòng)勢(shì)波形的影響五、Y，yn連接的三相變壓器 二次側(cè) yn 接線，負(fù)載時(shí)可以為三次諧波提供通路，使相電動(dòng)勢(shì)波形得到改善。但是由于負(fù)載的影響，產(chǎn)生i23不能很大，所以相電

37、動(dòng)勢(shì)波形不能得到很好改善，這種情況基本與Y，y連接一樣，只適用于容量較小的三相心式變壓器，而組式變壓器仍然不采用。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）變壓器有一次側(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。第3章 變壓器 3.8 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行3.8.1 并聯(lián)運(yùn)行的理想條件并聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)：1、提高供電的可靠性；2、提高供電的經(jīng)濟(jì)性。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。并聯(lián)運(yùn)行的理想情況是： 1、空載時(shí)各變壓器

38、繞組之間無(wú)環(huán)流； 2、負(fù)載后，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。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、各變壓器一、二次側(cè)的額定電壓分別相等，即變比相同； 2、各變壓器的連接組別相同； 3、各變壓器的短路阻抗（短路電壓）的標(biāo)么值相等，且短路阻抗角也相等。第3章 變壓器 3.8 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行3.8.2 并聯(lián)條件不滿足時(shí)的運(yùn)行分析一、變比不等時(shí)并聯(lián)運(yùn)行變比不等的兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，二次空載電壓不等。折算到二次側(cè)的等效電路如圖所示。由等效電路可以列出方程式：SIIIIIISIIIIIIZIUkUZIUkUIII2121則二次側(cè)電

39、流為：LICSIISISISIISIIIIIILICSIISISIISIISIIIIIIIIZZZZZkUkUIIIIZZZZZkUkUI1111第3章 變壓器 3.8 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行3.8.2 并聯(lián)條件不滿足時(shí)的運(yùn)行分析一、變比不等時(shí)并聯(lián)運(yùn)行 為了保證空載時(shí)環(huán)流不超過(guò)額定電流的10%，通常規(guī)定并聯(lián)運(yùn)行的變壓器的變比差不大于1%。 當(dāng)變壓器的變比不等時(shí)，在空載時(shí)，環(huán)流 就存在。變比差越大，環(huán)流越大。由于變壓器的短路阻抗很小，即使變比差很小，也會(huì)產(chǎn)生很大的環(huán)流。環(huán)流的存在，既占用了變壓器的容量，又增加了變壓器的損耗，這是很不利的。CI二、連接組別不同時(shí)并聯(lián)運(yùn)行 連接組別不同時(shí)，二次側(cè)線電壓之間

40、至少相差300，則二次線電壓差為線電壓的51.8%，由于變壓器的短路阻抗很小,這么大的電壓差將產(chǎn)生幾倍于額定電流的空載環(huán)流，會(huì)燒毀繞組，所連接 組別不同絕不允許并聯(lián)。第3章 變壓器 3.8 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行3.8.2 并聯(lián)條件不滿足時(shí)的運(yùn)行分析三、短路阻抗標(biāo)么值不等時(shí)并聯(lián)運(yùn)行由等效電路可知： 等效電路如圖所示。SIIIISIIZIZINSIINIINIIIINSININIIUZIIIUZIII*1:1:SIISIIIIZZ 可見(jiàn)，各臺(tái)變壓器所分擔(dān)的負(fù)載大小與其短路阻抗標(biāo)么值成反比。 為了充分變壓器的容量，理想的負(fù)載分配，應(yīng)使各臺(tái)變壓器的負(fù)載系數(shù)相等，而且短路阻抗標(biāo)值相等。第3章 變壓器 3.8 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行3.8.2 并聯(lián)條件不滿足時(shí)的運(yùn)行分析 變壓器運(yùn)行規(guī)程規(guī)定：在任何