電機(jī)與變壓器第一章變壓器原理

1、變壓器是在電力系統(tǒng)和電子線路中應(yīng)用廣泛的電氣設(shè)備。它利用電磁感應(yīng)原理，將一種交變電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N或兩種以上頻率相同而數(shù)值不同的交變電壓。在電能的傳輸、分配和使用中，就壓器是關(guān)鍵設(shè)備，具有重要意義。本章主要敘述變壓器的結(jié)構(gòu)、分類、基本工作原理、運(yùn)行特性、試驗(yàn)、銘牌。第一節(jié)、變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器的主要組成部分是鐵心、經(jīng)組。為使變壓器安全可靠地運(yùn)行，還設(shè)有儲油柜、安全氣道、氣體繼電器等附件。1-銘牌；2-信號式溫度計；3-吸濕器；4-油標(biāo)；5-儲油柜；6-安全氣道；7-氣體繼電器；8-高壓套管；9-低壓套管；10-分接開關(guān)；11-油箱；12-放油閥門；13-器身；14-接地板；15-小車1、鐵心（1）

2、鐵心材料 鐵心是變壓器磁路的主體，鐵心分為鐵心柱和鐵軛兩部分。鐵心柱上套裝繞組，鐵軛的作用是使磁路閉合。為提高鐵心導(dǎo)磁性，減少鐵心內(nèi)的磁滯損耗和渦流損耗，鐵心通常采用含硅量約為5%，厚度為0.35mm或0.5mm，兩面涂絕緣漆或氧化處理的硅鋼片疊裝而成。其牌號有D31-0.35、D42-0.35、D320-0.35等，其中字母D表示電工鋼；第一位數(shù)字表示含硅量，數(shù)字越大，表示含硅量越高；第二位數(shù)字表示比損耗（即在交變磁通作用下，單位重量鐵心中的損耗）的高低，數(shù)字越大，比損耗越低；第三位數(shù)字表示冷軋硅鋼片（如沒則是熱軋硅鋼片），冷軋硅鋼片具有較優(yōu)良的導(dǎo)磁性能和較低的比損耗。（2）鐵心結(jié)構(gòu) 按照繞

3、組套入鐵心柱的形式，鐵心可分為心式結(jié)構(gòu)和殼式結(jié)構(gòu)兩種：1）心式變壓器 原、副繞組套裝在鐵心的兩個鐵心柱上，結(jié)構(gòu)簡單，有較多的空間裝設(shè)絕緣，裝配容易，且用鐵量較少，適用于容量大、電壓高的變壓器，一般電力變壓器均采用心式結(jié)構(gòu)。2）殼式變壓器的鐵心包圍著繞組的上下和側(cè)面，這種結(jié)構(gòu)的變壓器機(jī)械強(qiáng)度較好，鐵心容易散熱，但用鐵量較多，制造也較為復(fù)雜，小型干式變壓器多采這用結(jié)構(gòu)。（3）鐵心疊片形式 條狀鐵心疊片、漸開線式鐵心（4）鐵心截面形式 小型變壓器鐵心柱的截面是方開或長方形的，大型變壓器為充分利用空間，鐵心柱的截面通常是梯形截面，為了改善鐵心內(nèi)部的散熱條件，當(dāng)鐵心柱截面較大時，中間留有油道。2、繞組繞

4、組是變壓器的電路部分，一般用絕緣扁（或圓）銅線或絕緣鋁線繞制而成，近年來還有用鋁箔繞制的。繞組的作用是作為電流的載體，產(chǎn)生磁通和感應(yīng)電動勢。變壓器中接到高壓電網(wǎng)的繞組稱高壓繞組，接到低壓電網(wǎng)的繞組稱低壓繞組。按高、低壓繞組在鐵心柱上放置方式的不同，繞組有同心式和交疊式兩種。（1）同心式繞組：將高、低壓繞組同心地套在鐵心柱上。為了便于繞組與鐵心絕緣，通常低壓繞組靠近鐵心，高壓繞組套裝在低壓繞組與鐵心外面。也有低壓、大電流繞組安放在高壓繞組外面的。同心式繞組分為圓筒式、分段式、螺旋式和連續(xù)式（翻線法）幾種基本形式：（2）交疊式繞組 即餅式繞組，高低壓繞組分成若干線餅，沿著鐵心柱的高度方向交替排列，

5、為便于繞線和鐵心絕緣，一般最上層和最下層放置低壓繞組。優(yōu)點(diǎn)是漏抗小，機(jī)械強(qiáng)度好，引線方便。這種繞組僅用于殼式變壓器。3、附件電力壓變器的附近件有油箱、油枕、分接開關(guān)、安全氣道、氣體繼電器、絕緣套管等。其作用是保證變壓器的安全和可靠運(yùn)行。（1）油箱 油浸式變壓器的外殼就是油箱，箱中盛有用來絕緣的變壓器油。油箱可保護(hù)變壓器鐵心和繞組不受外力作用和潮濕的侵蝕，并通過油的對流，把鐵心和繞組產(chǎn)生的熱量傳遞給箱壁和散熱管，再把熱量散發(fā)到周圍的空氣中去。（2）油枕亦稱儲油柜。它是一個圓筒形容器，裝在油箱上，用管道與油箱相連，使油剛好充滿到油枕的一半。油面的升降被限制在油枕中，并且從外部的玻璃管中可以看到油面

6、的高低。其作用是既能隨時將油充滿整個油箱，又能根據(jù)溫度變化，適應(yīng)變壓器油的熱脹冷縮，還能使變壓器油與空氣接觸面減少，防止潮氣浸入。（3）安全氣道 安全氣道亦稱防爆管，裝在油箱頂蓋上。它是一種保護(hù)設(shè)備，由一根長鋼筒構(gòu)成，其上端管口裝有一定厚度的玻璃板或酚醛紙板（防爆膜）。當(dāng)變壓器發(fā)生嚴(yán)重故障而產(chǎn)生大量氣體時，油箱內(nèi)部的壓強(qiáng)可達(dá)到50.66kPa（1.5個大氣壓）時，氣體和油將首先沖破防爆膜向外噴出，以降低油箱內(nèi)的壓力，從而避免油箱內(nèi)受到強(qiáng)大的向外壓力而爆裂。（4）氣體繼電器 所體繼電器變壓器的主要保護(hù)裝置，裝在變壓器油箱和儲油柜之間的連接管上。其內(nèi)部有一個帶有水銀開關(guān)的浮筒和一塊能帶動水銀開關(guān)的

7、擋板。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時，產(chǎn)生的氣體聚集在氣體繼電器上部，擋板偏轉(zhuǎn)時帶動一套機(jī)構(gòu)使另一個水銀開關(guān)接通，發(fā)出信號并跳閘。（5）分接開關(guān) 變壓器運(yùn)行時，其輸出電壓是隨輸入電壓的高低和負(fù)載電流的大小及性質(zhì)而變動的。在電力系統(tǒng)中，為了使變壓器的輸出電壓控制在允許變化的范圍內(nèi)，變壓器的原邊繞組匝數(shù)要求在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，因而原繞組一般都備有抽頭，稱為分接頭。利用開關(guān)S與不同分接頭相連接，就可以改變原繞組的匝數(shù)，從而達(dá)到調(diào)節(jié)電壓的目的。其調(diào)節(jié)范圍一般是額定輸出電壓的5%，也有范圍在7%的。分接開關(guān)分為有載調(diào)壓分接開關(guān)和無載調(diào)壓分接開關(guān)兩種。（6）絕緣套管 絕緣套管是由外部的瓷套和其中的導(dǎo)電桿組成。其作用

8、是使高、低壓繞組的引出線與變壓器箱體絕緣。它的結(jié)構(gòu)主要取決于電壓等級和使用條件。電壓1kV時采用實(shí)心瓷套管；電壓在1035kV時采用充氣式或充油式套管；電壓110kV時采用電容式套管。為了增加表面放電距離，套管外形做成多級傘形。（7）變壓器油 對變壓器油的要求是：高的介質(zhì)強(qiáng)度和低的粘度，高的發(fā)火點(diǎn)和低的凝固點(diǎn)，且不含酸、堿、硫、灰塵和水分等雜質(zhì)。變壓器油有兩個作用：一是加強(qiáng)絕緣；二是起對流作用而加強(qiáng)散熱。（8）測溫裝置 在變壓器運(yùn)行時，需要監(jiān)視變壓器油面的溫度。小型的油浸式變壓器可用水銀溫度計，較大的變壓器通常采用壓力式溫度計。它是由測溫管、金屬軟管和表頭三部分組成。表頭實(shí)際上是一個壓力表，裝

9、在油箱壁上便于觀察油的位置；測溫管內(nèi)充滿某種液體（例如氯化甲烷或乙醚等），通過金屬軟管與表頭聯(lián)接；測溫管固定在油箱頂蓋上的一個開口套筒內(nèi)。套筒內(nèi)注滿變壓器油。當(dāng)變壓器的油溫變化時，氯化甲烷的壓力也跟著變化，表頭的指針（黑針）偏轉(zhuǎn)，指示出相應(yīng)的溫度值。指針的軸還可帶動兩對接點(diǎn)，調(diào)節(jié)裝在表頭上的最高溫度指針（黃針、紅針）就可以改變接點(diǎn)閉合時的溫度。當(dāng)油溫達(dá)到指定值時，接點(diǎn)閉合而接通電路，發(fā)出信號或開動冷卻系統(tǒng)的自動裝置。二、變壓器的分類（1）按用途不同分類：電力變壓器（升壓變壓器、降壓變壓器、配電變壓器、廠用變壓器）；特種變壓器（電爐變壓器、整流變壓器、電焊變奪器）；儀用互感器（電壓互感器、電流互

10、感器）；試驗(yàn)用的高壓變壓器和調(diào)壓器。（2）按繞組結(jié)構(gòu)不同 雙繞組、三繞組、多繞組變壓器和自耦變壓器。（3）按鐵心結(jié)構(gòu)不同 變壓器分為心式變壓器和殼式變壓器。（4）按相數(shù)不同 變壓器分為單相、三相、多相（如整流用的六相）變壓器。（5）按調(diào)壓方式不同 變壓器分為無勵調(diào)壓變壓器、有載調(diào)壓變壓器。（6）按冷卻方式不同 變壓器分為干式變壓器、油浸自冷變壓器、油浸風(fēng)冷變壓器、強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻變壓器、強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻變壓器、充氣式變壓器。（7）按容量不同 變壓器分為小型變壓器，容量為630kVA及以下；中型變壓器，容量為800kVA6300kVA；大型變壓器，容量為800063000kVA；特大型變壓器，容

11、量為900000kVA及以。第二節(jié) 變壓器的基本原理一、變壓器的基本工作原理1、參考方向及矢量關(guān)系變壓器主體是鐵心及套在鐵心上的繞組，把接交流電源的繞組設(shè)定為原繞組，其匝數(shù)用字母N1表示。反映接負(fù)載（燈泡）的繞組設(shè)定為副繞組，其匝數(shù)用字母 N2表示。當(dāng)原繞組接入交流電源，燈泡發(fā)亮。當(dāng)變壓器原繞組通以交流電流時，在其鐵心中產(chǎn)生變變磁通，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，原、副繞組都產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，副繞組的感應(yīng)電動勢相當(dāng)于新的電源，這就是變壓器的基本工作原理。變壓器原繞組從并流電源吸收電能傳遞到副繞組供給負(fù)載，鐵心中的磁通是能量傳遞的中介橋梁。事實(shí)證明，變壓器只能傳遞交流電能，而不能產(chǎn)生電能；它只能改交流電壓或電

12、流的大小，不改變頻率；而在傳遞過程中幾乎不改變電流與電壓大小的乘積，即P=U1*I1U2*I2二、變壓器空載運(yùn)行將壓器原繞組接交流電源，副繞組開路，這種運(yùn)行方式稱為變壓器的空載運(yùn)行。原理圖2、變壓器原、副繞組感應(yīng)電動勢的大小1/4周期時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢值一個周期可分為四個1/4周期，一個周期內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢與1/4周期內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢相同。從電工基礎(chǔ)知識中知道感應(yīng)電動勢的有效值即交流電正弦量的有效值是其平均值的1.11倍，故感應(yīng)電動勢的有效值為E=1.11EP=4.44fNmm =SBm所謂理想變壓器是指鐵心磁導(dǎo)率為無窮大，沒有漏磁通，沒有損耗，線圈沒有電阻，全部磁通與原、副繞組同時交

13、鏈。這樣，理想變壓器原、副繞組中的感應(yīng)電動勢有效值E1、E2可表示為：即原繞組所加的交流電壓與副繞組端電壓為：3、變壓器的變比變壓器的原、副繞組電動勢的比值，稱為變壓器的變化，用符號K表示：當(dāng)K1時，是降壓變壓器，當(dāng)K1時，是升壓變壓器，當(dāng)K=1時，是隔離變壓器。變比是變壓器的一個重要運(yùn)行參數(shù)。三、變壓器的負(fù)載運(yùn)行變壓器原繞組接在電源上，副繞組與負(fù)載聯(lián)接時的運(yùn)行情況，稱為變壓器的負(fù)載運(yùn)行2、變壓器磁動勢平衡方程式及電流比可得到原、副繞組間的電流關(guān)系：變壓器負(fù)載運(yùn)行時，原副繞組間的電流關(guān)系式。四、變壓器的作用1、變壓器的變壓、變流作用從變壓器的運(yùn)行情況得知，變壓器有變換電壓的作用，能夠?qū)⒏唠妷鹤?/p>

14、為低電壓，也能夠?qū)⒌碗妷鹤優(yōu)楦唠妷?。同時，變壓器也有變換電流的作用，原、副繞組電流的大小與原、副繞組的匝數(shù)成反比。在遠(yuǎn)距離輸送電能時，必須采用高壓輸電才經(jīng)濟(jì)合理。因?yàn)殡娏髟叫?，發(fā)熱損耗越少。2、變壓器的變換阻抗作用變壓器還有一種變換阻抗的作用。在電子設(shè)備中，往往要求負(fù)載能獲得最大輸出功率。負(fù)載若要獲得量大功率，必須滿足負(fù)載電阻與電源電阻相等的這一條件，這稱為阻抗匹配。但是，在一般情況下，負(fù)載阻抗是一定的，不能隨意改變，因此很難得到滿意的阻抗匹配。利用變壓器可以進(jìn)行阻抗變換，適當(dāng)選擇變壓器的匝數(shù)比，把它接在電源與負(fù)載之間，就可能實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，從而使負(fù)載得最大的輸出功率。從變壓器原繞組兩端點(diǎn)看進(jìn)去

15、阻抗為從變壓器副繞組兩端點(diǎn)看進(jìn)去的阻抗這變比為K的變壓器，可以把其副繞組的負(fù)載阻抗，變換成為對電源來說擴(kuò)大到K2倍的等效阻抗。第三節(jié) 變壓器的外特性和電壓調(diào)整率一、變壓器的外特性根據(jù)對變壓器負(fù)載運(yùn)行情況的分析，當(dāng)原繞組電壓U1不變時，如果負(fù)載電流I2增加，在副繞組內(nèi)阻抗壓降也會增加，副繞組輸出的電壓U2隨之下降。這種變化關(guān)系可以用變壓器的外特性來描述。當(dāng)原繞組電壓U1和負(fù)載的功率因數(shù)cos2一定時，副繞組輸出的電壓U2與負(fù)載電流I2的關(guān)系稱為變壓器的外特性。當(dāng)原繞組加額定電位U1N且I2=0時，副繞組端電壓U20=U2N，即變壓器副繞組空載電壓U20即為副繞組額定電壓。（1）當(dāng)負(fù)載為純電阻時，

16、cos2=1,隨著負(fù)載電流I2的增大，變壓器副繞組邊的輸出電壓逐漸降低，即變壓器輸出電壓具有下降的外特性，但下降的并不多。（2）當(dāng)負(fù)載為電感性時，cos21,隨首負(fù)載電流I2的增大，變壓器副繞組邊的輸出的電壓下降較快。這是因?yàn)闊o功電流滯后，對變壓器磁路中主磁通的去磁作用較強(qiáng)，使副繞組的E2下降所致。（3）當(dāng)負(fù)載為電容性時，cos21, 為負(fù)值。超前的無功電流有助磁作用，主磁通會有所增加，E2也隨之增加，使U2會隨I2的增加而增加。弱容性時就不一定了。以上說明，功率因數(shù)對變壓器外特性的影響是很大的，負(fù)載的功率因數(shù)確定之后，變壓器的外特性曲線也就隨之確定了。二、變壓器的電壓調(diào)整率變壓器從空載到額定

17、負(fù)載（I2=I2N）運(yùn)行時，副繞組輸出電壓的變化量U與負(fù)載額定電壓U2N的百分比，稱為變壓器的電壓調(diào)整率，用U%表示U2N變壓器空載時副繞組的額定電壓，單位是伏特（V）U2變壓器輸出額定電流時副繞組的輸出電壓，單位是伏特（V）電壓調(diào)整率表明電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性，是變壓器的主要性能指標(biāo)。在一定程度上反映供電的質(zhì)量，穿絲襪與變壓器參數(shù)及負(fù)載性質(zhì)有關(guān)。對于電力變壓器，由于其原、副繞阻的電阻和漏抗都很小，額定負(fù)載時，電壓調(diào)整率約為4%6%。但當(dāng)負(fù)載功率因數(shù)cos2下降時，電壓調(diào)整率會明顯增大。因此，提高企業(yè)供電的功率因數(shù)，也有減小電壓波動的作用。第四節(jié) 變壓器的空載試驗(yàn)和短路試驗(yàn)變壓器出廠前或檢修之后，對

18、變壓器的空載試驗(yàn)和短路試驗(yàn)。變壓器試驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)變壓器的性能是否符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)條件的規(guī)定，是否存在影響變壓器正常運(yùn)行的各種缺陷，以及測出變壓器的有關(guān)數(shù)據(jù)。一、變壓器的空載試驗(yàn)變壓器的空載試驗(yàn)是變壓器的基本試驗(yàn)之一。其目的是測定變壓器變比K，空載電流I0，空載損耗（鐵耗）P0和勵磁阻抗Zm等。1、測變比K 在變壓器的空載試驗(yàn)中，將變壓器的原、副繞組兩邊均接上電壓表，稱雙電壓表法測試變比。進(jìn)行試驗(yàn)時，調(diào)節(jié)調(diào)壓變壓器，使原繞組電壓達(dá)到額定值U1N，這時副繞組的空載電壓也是額定值U2N=U20=E2，由此可以得到該變壓器的變比K變壓器的變比是變壓器并聯(lián)運(yùn)行的重要參數(shù)。2、測空載電流I0和空載損耗

19、P0空載試驗(yàn)，將變壓器的副繞組開路，調(diào)節(jié)調(diào)壓變壓器，觀察電路中電壓表V1使原繞組電壓達(dá)到額定值U1N，圖中電流表A所測得的電流值即為就壓器的空載電流I0。這時鐵心中的主磁通也達(dá)到了變壓額定工作時的數(shù)值。由于副繞組開路，沒有電流流過，所以副繞組沒有銅損耗。原繞組中的空載流I0很小，銅損耗可以忽略不計。因此，變壓器原繞組的輸入功率P0，可以認(rèn)為全部是變壓器的鐵心損耗PFe。這時，鐵心中的功率損耗也達(dá)到了額定工作狀態(tài)的數(shù)值。這樣，電路圖中功率表測得的功率P0，就是變壓器的空載損耗即鐵心損耗。P0=PFe測量空載電流I0和空載損耗P0，可以判斷鐵心質(zhì)量及繞組是否短路。如果損耗超過規(guī)定的數(shù)值，說明變壓器

20、質(zhì)量不合格，須另行設(shè)計，重新繞制。如果空載電流過大，說明鐵心可能過于飽和或可能匝間短路。這兩種可能都會造成變壓器溫升過高。3、測量計算勵磁阻抗Zm變壓器的勵磁阻抗或空載阻抗是原繞組額定電壓U1N和空載電流I0的比值。勵磁阻抗是等效阻抗，表示變壓器在空載運(yùn)行時，流過的空載電流I0在鐵心中建立交變磁通，并變磁通在原繞組中產(chǎn)生電動勢，在鐵心中引起損耗，對應(yīng)變壓磁通的電抗及對應(yīng)鐵損耗的等效電阻之和即為勵磁阻抗。對變壓器空載試驗(yàn)，不論在變壓器原繞組還是副繞組上施加額定電壓，鐵心中的主磁通及鐵損耗相同。因此，為了方便，一般在低壓側(cè)加額定電壓，讓高壓側(cè)空載。這里應(yīng)先用合適的側(cè)量儀表。但這時應(yīng)將低壓側(cè)的阻抗值

21、Z2，通過阻抗變換折算成高壓側(cè)的阻抗Z1。二、變壓器的短路試驗(yàn)變壓器的短路試驗(yàn)敢稱負(fù)載試驗(yàn)，也是變壓器的基本試驗(yàn)之一，其目的是測出變壓器的銅損耗PCu，短路電壓UK，短路阻抗ZK等數(shù)據(jù)，以檢查繞組的質(zhì)量。1、測銅損耗PCuN 變壓器的短路試驗(yàn)中，將副繞組短路，首先調(diào)節(jié)調(diào)壓變壓器，切記原繞組所加的電壓從零開始逐漸升高，直到原繞組的電流達(dá)到額定值為止，這時功率表的讀數(shù)就是短路試驗(yàn)的銅損耗。在短路試驗(yàn)中，副繞組端頭短接，副繞組不對外輸出功率。當(dāng)原繞組電流達(dá)到額定值時，副繞組電流也達(dá)到額定值。這時變壓器的銅損耗就相當(dāng)于額定負(fù)載時的銅損耗PCuN。因?yàn)楦崩@組短路，達(dá)到額定電流時所需的電壓很小，鐵損耗可忽

22、略不計。短路試驗(yàn)時的全部輸入功率 基本上都消耗在變壓器原、副繞組的電阻上。因此，表測得的功率就是變壓器額定負(fù)載時的銅損耗PCuN。2、測短路電壓UK短路試驗(yàn)時，使原繞組電注等于額定電流值時的電壓稱為短路電壓或稱阻抗電壓，用UK表示，短路電壓（阻抗電壓）一般表示為額定電壓的百分之幾。如有的變壓器銘牌中表示阻抗電壓：4.94%。3、測量計算短路阻抗ZK在變壓器短路試驗(yàn)中，由電壓表和電流表的讀出數(shù)據(jù)即可確定短路阻抗ZK，即當(dāng)變壓器短路時，短路阻抗即是變壓器的漏阻抗，它對變壓器的外特性有較大的影響。從正常運(yùn)行角度看，希望變壓器的短路電壓（短路阻抗）小些，但對發(fā)生短路事故而言，則希望短路電壓（短路阻抗）

23、大些。設(shè)計變壓器時，使漏阻抗大些，可以限制短路電流的數(shù)值。對于變壓器短路試驗(yàn)，多為高壓邊接電源，低壓邊短路進(jìn)行測試。第五節(jié) 為壓器的損耗和效率變壓器是應(yīng)用電磁感應(yīng)原理，把輸入的交流電壓升高或降低為同頻率的交流電壓輸出。在傳輸電能過程中，不可避免地要產(chǎn)生損耗，雖然很少，但有時還是不能忽略的。一、變壓器的損耗變壓器內(nèi)部的損耗包括鐵損耗和銅損耗兩部分。1、鐵損耗PFe當(dāng)就壓器鐵心中的磁通交變時，在鐵心中要產(chǎn)生磁滯損耗和渦流損耗，統(tǒng)稱為鐵損耗?？蛰d試驗(yàn)中，由于空載電流I0和原繞組電阻r1都比較小，變壓器空載時，繞組電阻上損耗的能量很小，變壓器的空載損耗基本上等于變壓器的鐵損耗。當(dāng)電源電壓一定時，鐵損耗

24、基本上是恒定的。也可以將鐵損耗稱之為不變損耗，它與負(fù)載電流的大小和性質(zhì)無關(guān)。即PFe=p0=常數(shù)2、銅損耗PCu變壓器原、副繞組中都有一定的電阻，當(dāng)電流流過繞組時，就要生產(chǎn)損耗，消耗電能，這就是銅損耗。由于電阻上的功率損耗與電流的平方成正比，變壓器的銅損耗取決于負(fù)載電流的大小和繞組的電阻值。副繞組的電流I2及原繞組的電阻r1、副繞組的電阻r2來計算變壓器銅損耗的。負(fù)載系數(shù)，它是在任一負(fù)載下，副繞組的電流I2與變壓器副繞組的額定電流I2N的比值在短路試驗(yàn)中，副繞組流過額定電流I2N、原繞組流過額定電流I1N，那么這時的銅損耗就可以認(rèn)為是變壓器額定負(fù)載時的銅損耗。即在某一負(fù)載下變壓器的銅損耗等于變

25、壓器負(fù)載系數(shù)的平方與其額定銅損耗的乘積。二、變壓器的效率1、變壓器的效率及其實(shí)用公式變壓器在傳輸電能時，存在兩基本損耗：銅損耗和鐵損耗。變壓器輸入有功功率P1與輸出出有功功率P2之差就是變壓器本身的功率損耗，用符號表示。變壓器效率高低反映了變壓器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，是運(yùn)行性能的重要指標(biāo)。在求實(shí)際運(yùn)行的變壓器效率時，只要能計算出P=PFe+PCu時，效率就容易計算了。對于單相變壓器來說，SN是變壓器容量。將銅損耗、鐵損耗代入，2、變壓器的效率特性曲線對于一個實(shí)際的變壓器，PFe和PCuN是一定的。由空載試驗(yàn)和短路試驗(yàn)都可以測出來。當(dāng)負(fù)載的功率因數(shù)一定時，效率只與負(fù)載系數(shù)有關(guān)。變壓器的效率與負(fù)載系統(tǒng)的關(guān)

26、系，即=f()曲線，稱為變壓器的效率曲線，它表明了變壓器的效率與負(fù)載電流I2大小的關(guān)系。用數(shù)學(xué)分析的方法可證明：當(dāng)變壓器的銅損耗PCu等于鐵損耗PFe時，變壓器的效率最高。故可得到變壓器效率最高時的條件，變壓器最大效率表達(dá)式。從曲線得出，當(dāng)_m時，這時變壓器的銅損耗增加較快，輸出功率較大時，銅損耗占的比例增大，使效率又降低了。所以，要提高變壓器運(yùn)行時的效率，注意不該使變壓器的較低負(fù)載下運(yùn)行。第六節(jié) 變壓器的銘牌一、變壓器的銘牌二、三相電力變壓器銘牌內(nèi)型號、數(shù)據(jù)的意義1、型號及系列2、額定容量SN額定容量表示在額定工作條件下變壓器輸出功率的保證值，是變壓器的視在功率。如單相變壓器副繞組的額定電壓

27、U2N與額定電流I2N的乘積是其容量，原繞組的額定電壓U1N與額定電流I1N的乘積也是其容量。即SN=U1N*I1N=U2N*I2N，也是變壓器輸出最大電功率的能力，不能將變壓器的實(shí)際輸出功率與容量相混淆。三相變壓器的容量為單位為伏安（VA）、千伏安（kVA）、兆伏安（MVA）。采用伏安作單位有與有功功率以瓦特作單位相區(qū)別的意思。3、額定電壓U1N、U2N變壓器在額定運(yùn)行情況下，根據(jù)變壓器絕緣等級和允許溫升所規(guī)定的原繞組的線電壓值，稱為原繞組的額定電壓U1N。在原繞組加上額定電壓后，副繞組空載時的線電壓值，稱為副繞組的額定電壓U2N，通常高于線路額定電壓5%，如線路電壓為380V時，變壓器U2N=0.4kV。4、額定電流I1N、I2N變壓器在額定運(yùn)行情況下，原、副繞組長時間工作允許的線電流值。單位為安培（A）。5、我國規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)：工業(yè) 用交流電頻率為50Hz。世界上有些國家規(guī)