電機學(xué)：ch3 變壓器

1、變壓器Transformer電能轉(zhuǎn)換器：電磁感應(yīng)將一種電壓、電流的交流電能變換為相同頻率的另一種電壓、電流的交變電能信號傳輸研究交流異步電機的理論基礎(chǔ)2目錄1 變壓器的工作原理、分類及結(jié)構(gòu)2 單相變壓器的運行分析3 三相變壓器的運行分析4 自耦變壓器和互感器本章小結(jié)341 變壓器工作原理、分類及結(jié)構(gòu)工作原理-電磁感應(yīng)交變磁通產(chǎn)生交變感應(yīng)電動勢正方向：電壓與電流方向一致；磁通與電流方向滿足右螺旋；感應(yīng)電動勢與電流流入方向相同一次繞組二次繞組鐵心變壓器分類按用途分：電力變壓器、特種變壓器(專用變壓器）、儀用變壓器、電子變壓器等按繞組數(shù)目分：單繞組變壓器、雙繞組變壓器、三繞組變壓器和多繞組變壓器按相

2、數(shù)分：單相變壓器、三相變壓器和多相變壓器按鐵心結(jié)構(gòu)分：芯式變壓器和殼式變壓器按調(diào)壓方式分：無勵磁調(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、油浸式變壓器等56電源變壓器電力變壓器控制變壓器接觸調(diào)壓器三相干式變壓器變壓器結(jié)構(gòu)鐵心：變壓器的主磁路部分，分為鐵心柱與鐵軛繞組：變壓器的電路部分，包有絕緣材料7單相芯式(1鐵心柱，2鐵軛，3高壓線圈，4低壓線圈)三相芯式單相殼式4變壓器額定值額定容量：變壓器的視在功率(SN)，kVA ，VA三相變壓器：三相總?cè)萘款~定頻率：50Hz(中國、英法德俄)，60Hz(美、韓、加拿大)額定電壓、額定電流、額定效率等8單相變壓器三相變壓器2 單相變

3、壓器的運行分析空載運行：定義：一次繞組加交流電壓，二次繞組開路主磁通和漏磁通99感應(yīng)電動勢同理：一次繞組漏電抗勵磁電流單相變壓器的運行分析-空載特性電壓方程和相量圖10勵磁電流勵磁分量I0r，建立磁場，產(chǎn)生主磁通無功分量鐵損耗分量I0a，供變壓器鐵心損耗有功分量單相變壓器的運行分析-空載特性等效電路11 Z1 一次繞組漏阻抗 Zm 變壓器的勵磁阻抗 Xm 變壓器的勵磁電抗 Rm 變壓器的勵磁電阻單相變壓器的運行分析-負載特性定義：一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)接負載磁動勢平衡方程電動勢平衡方程12單相變壓器的運行分析-負載特性等效電路和折合關(guān)系折合：保持變壓器二次繞組磁動勢不變，各功率或損耗不變，把

4、其各種電量換算到匝數(shù)等于一次繞組的方法13單相變壓器的運行分析-負載特性例1 單相變壓器U1N /U2N =380/190 V，Z1 = (0.4j0.8) ，Z2 = (0.15j0.3 ) ，Zm = (600j1200 ) ，ZL = (7.5j4.75 ) ，當(dāng)一次繞組加上額定電壓 380V 時，試用T 型等效電路求負載電流和電壓。14解：用T 型等效電路k =U1NU2NZ2 = k2Z2 = 22 (0.15j0.3) = (0.6j1.2) ZL = k2ZL = 22 (7.5j4.75) = (30j19) = 35.5 32.35O 電路總阻抗Ze = Z1 Zm (Z2

5、ZL) Zm Z2 ZL = 36.6 34.88O 15I1 =U1Ze= A36.6 34.88O 380 0O= 10.38 34.88O AE2 = E1 = Z1I1U1 = ( 0.4j0.8 ) V10.38 34.88O 380 0O= 376.62 180.72O V I2 = E2 Z2ZL = 10.27 147.3O A U2 = |ZL| I2 = 182.35 V= 7.524.752 20.54 VI2 = kI2 = 210.27 A = 20.54 A單相變壓器的運行分析-參數(shù)測定穩(wěn)態(tài)試驗方法空載試驗16基本方程輸入功率 = 鐵損單相變壓器的運行分析-參數(shù)測定

6、負載試驗(短路試驗)17一次側(cè)電壓降低，以兩側(cè)電流達到額定為準功率基本方程單相變壓器的運行分析-特殊參數(shù)標(biāo)幺值定義：一個物理量與一個選定的同單位固定數(shù)值的比值。固定數(shù)值稱基值(常取額定時的值)18 例：過載系數(shù)1.52.0阻抗電壓定義：短路試驗時，當(dāng)繞組中電流達到額定值時，加在一次繞組上的短路電壓，用一次側(cè)額定電壓的百分值表示阻抗電壓標(biāo)幺值單相變壓器的運行分析-U2 = f(I2)電壓調(diào)整特性(外特性)定義：變壓器負載時二次側(cè)端電壓的變化(一次側(cè)額定，負載功率因數(shù)不變)19U2 I2 OU2N2=1 2= 0.8(電感性)2= 0.8(電容性) I2N U2額定電壓調(diào)整率(5%)：負載額定，功

7、率因數(shù)0.8ZLU1I1I2Rk jXk U2 單相變壓器的運行分析-效率特性U1= U1N、cos2 為常數(shù)時， = f (b)，b=I1/I1N=I2/I2N損耗分析銅損： PCu = R1I12R2I22 = R1I12R2I22 = 2 PS (短路試驗)鐵損： PFe = Rm I02 = P0 (空載試驗)效率：20P1P2 = 100% SN 2 SN 2P0 2PS 100% = I2O(0.40.6) I2N最大效率d d = 0 PCu= PFe 時， = max3 三相變壓器的運行分析21聯(lián)結(jié)組：聯(lián)結(jié)方式 + 聯(lián)結(jié)組號聯(lián)結(jié)組時鐘表示法：高壓繞組電動勢作分針，指向12點；低

8、壓繞組對應(yīng)的線電動勢作時針，對應(yīng)的鐘點數(shù)即為聯(lián)結(jié)組號EAEa*U1U2u1u2EAEa*相位關(guān)系:EAEaEAEaU1U2u1u2Yy0Yy6同名端三相變壓器的運行分析聯(lián)結(jié)組三相變壓器聯(lián)結(jié)方式星形聯(lián)結(jié)(Y聯(lián)結(jié))角形聯(lián)結(jié)(聯(lián)結(jié)或D聯(lián)結(jié))22EA EB ECA B C X Y Z順接逆接A B C X Y ZA B C X Y Z三相變壓器的運行分析聯(lián)結(jié)組例3 判斷聯(lián)結(jié)組23EA EB ECA B C X Y Za b c n x y zEa Eb Ec聯(lián)結(jié)組: Y,yn6Step1 作高壓繞組線電動勢相量ABC(順時針) Step2 作低壓繞組線電動勢相量abc：根據(jù)高低壓繞組相電動勢關(guān)系，順時

9、針排列頂點 A B COab cStep3 根據(jù)對應(yīng)高低壓繞組相位差，判斷時鐘序數(shù) EA Ea三相變壓器的運行分析聯(lián)結(jié)組24EA EB EC Eb Ec Ea A B C X Y Zb c a y z x例4 判斷聯(lián)結(jié)組聯(lián)結(jié)組號: D,d6A B COab c三相變壓器的運行分析并聯(lián)運行25并聯(lián)運行的理想狀態(tài)空載時各臺變壓器I2=0，即各臺變壓器間無環(huán)流負載時各臺變壓器分擔(dān)的負載與容量成正比各臺變壓器同一相上的輸出電流同相位，使得總輸出電流： I2 = Ii 理想并聯(lián)運行的條件電壓比相等，以保證二次側(cè)的空載電壓相等，一般規(guī)定：電壓比之差0.5%(平均電壓比)聯(lián)結(jié)組相同，以保證二次側(cè)空載電壓相位相同短路阻抗標(biāo)幺值相等， 10%4 自耦變壓器和互感器自耦變壓器：一個繞組26手柄接線柱 I 降壓自耦變壓器 N1N2+U1I1E1E2 U2I2 I+U2I1E1E2 U1I2 升壓自耦變壓器 互感器電壓互感器空載運行的降壓變壓器二次繞組禁止短路二次繞組與鐵芯必須接地