第二章-變壓器

第二章變壓器變壓器是一種靜止的電氣設(shè)備，它的主要功能是改變交流電的電壓、電流和阻抗，它的應(yīng)用極為廣泛。變壓器是遠(yuǎn)距離輸送電能所必須的重要設(shè)備。當(dāng)輸送功率及負(fù)載的功率因數(shù)一定時，電壓愈高，則線路上電流愈小，可以減小輸電線截面積，節(jié)約有色金屬，同時還可減少輸電線路上的電能損失。因此，發(fā)電廠需要用升壓變壓器將發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓升高，然后再輸送出去。對用戶來說，電壓又不需太高，太高就不安全，所以又需用降壓變壓器把電壓降低，供給用戶使用。變壓器的種類電力變壓器專用變壓器電爐變壓器整流變壓器電焊變壓器-------儀用互感器電流互感器電壓互感器-------2.1變壓器的工作原理u1i2i1e1_+N1N2e1σ+__+e2e2σ+_理想變壓器2.2變壓器的結(jié)構(gòu)和銘牌數(shù)據(jù)2.2.1變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器主要由鐵心繞組兩部分組成。

鐵心是變壓器的磁路部分。為減小磁滯和渦流損耗，鐵心是用磁導(dǎo)率較高的硅鋼片(厚度為o.35一o.5mm)疊裝而成的。片間相互絕緣。電信系統(tǒng)中的變壓器也常用鐵氧體或其他磁性材料作鐵心。

按繞組與鐵心的安裝位置，變壓器可分為心式和殼式兩種。心式殼式2.2.2變壓器的銘牌數(shù)據(jù)

型號SL1000/10

三相高壓側(cè)額定電壓

鋁線額定容量額定數(shù)據(jù)：1.額定容量SN單位

:V.A、kv.A額定電壓U1N/U2N單相三相3.額定電流I1N/I2N額定頻率fn等2.3變壓器的空載運(yùn)行2.3.1變壓器空載運(yùn)行時的物理狀況u1i2i1e1_+N1N2e1σ+__+e2e2σ+_電磁關(guān)系主磁通約占總磁通的99%u1i0i0N12.3.2電磁量參考方向的習(xí)慣規(guī)定書上64頁2.3.3變壓器繞組的感應(yīng)電動勢主磁通以鐵心作為磁路，鐵心的磁導(dǎo)率不是常數(shù)，則與i之間就不是線性關(guān)系，鐵心線圈的主電感L就不是常數(shù)。主磁通與由其交變產(chǎn)生的主磁電動勢的關(guān)系如下：設(shè)主磁通＝msint，則u1i2i1e1_+N1N2e1σ+__+e2e2σ+_最大值有效值相量形式最大值有效值相量形式同理空載時，一次繞組的電阻壓降和漏磁電動勢都?。蚨陕匀ゲ挥?jì)，則:E1=4.44fN1Φm同理E20=4.44fN2ΦmE1=4.44fN1Φm

變壓器的銘牌上標(biāo)有U1N／U2N，即標(biāo)明額定電壓、也表示了電壓比。u1i2i1e1_+N1N2e1σ+__+e2e2σ+_

忽略繞組電阻和漏磁通空載時的相量圖u1i2i1e1_+N1N2e1σ+__+e2e2σ+_2.3.4勵磁電流書上67頁2.3.5電壓平衡方程式u1=–e1–eσ1+i0R1u1i2i1e1_+N1N2e1σ+__+e2e2σ+_根據(jù)舉爾霍夫電壓定律可得：2.3.6空載運(yùn)行時的相量圖及等值電路空載運(yùn)行時的等值電路空載運(yùn)行時的相量圖RmR+++_+___O空載運(yùn)行時的等值電路RmR+++_+___例已知：三相變壓器Y/Y，SN=100kv.A,U1N/U2N=6000/400V，I1N/I2N=9.62/144.3A，Z1=R1+jx1=5+j10Ω，Zm=Rm+jxm=514+j5526Ω求：勵磁電流I0，I0/I1N，U1，E1，I1，Eσ1。RmR+++_+___解：三相電路的計(jì)算采用單相計(jì)算較好相阻抗：Z=Z1+Zm相電壓：I0=U1/Z=0.62A;I0/I1N=62/962=6.48%;U1=3464VE1=I0Zm=3458V;I1=I0=0.62A;Eσ1=I0Z1=6.9V。2.4變壓器的負(fù)載運(yùn)行+_u1i2i1e1_+N1N2e1σ+__+e2e2σ電磁關(guān)系u1i1i1N1i2i2N2根據(jù)舉爾霍夫電壓定律可得：u1=–e1–eσ1+i1R1u1i2i1e1_+N1N2e1σ+__+e2e2σ+_磁動勢

一次繞組的電流由空載電流增加到負(fù)載電流i1。二次繞組流過電流i2，形成磁動勢i2N2，負(fù)載時產(chǎn)生主磁通的一、二次繞組的合成磁動勢i1N1+i2N2應(yīng)和空載磁動勢基本相等。變壓器的空載電流I0較小，可忽略不計(jì)電流關(guān)系容量關(guān)系阻抗的變換在電子線路中，常用變壓器來變換交流阻抗，以實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。阻抗匹配是指負(fù)載阻抗等于電源的內(nèi)阻時，負(fù)載能獲得最大的功率。阻抗關(guān)系請認(rèn)真看書71-75頁負(fù)載運(yùn)行時的等值電路RmR1+++_+___+_+_R1+_+_R1+_+_+_+_例已知：三相變壓器Y/Y，SN=800kv.A,U1N/U2N=10/0.4kv，RK=1.4Ω,XK=6.48Ω,ZL=0.2+j0.07Ω。求：I1，I2，U2L，S1，Q1，P1,S2，Q2，P2。解：變壓器負(fù)載運(yùn)行的相量圖復(fù)習(xí)2.3.6空載運(yùn)行時的相量圖及等值電路空載運(yùn)行時的等值電路空載運(yùn)行時的相量圖RmR+++_+___OO負(fù)載運(yùn)行時的等值電路RmR1++__+_+_R1+_+_相量圖標(biāo)么值請認(rèn)真看書81頁負(fù)載系數(shù)2.5用試驗(yàn)方法測定變壓器的參數(shù)在用基本方程式、等值電路、相量圖分析變壓器的運(yùn)行時，首先要知道變壓器的基本參數(shù)Z1、Z2、Zm。這些參數(shù)可以用試驗(yàn)方法（空載試驗(yàn)、短路試驗(yàn)）得到。2.5.1空載試驗(yàn)AVWN1N2電力變壓器Rm》R1、Xm》X1；Zm不是常數(shù)，故U1=U1N。三相變壓器P0相=P0/32.5.2短路試驗(yàn)AVWN1N2R1+_銅線鋁線2.6變壓器的運(yùn)行特性一、變壓器的外特性和電壓變化率變壓器負(fù)載運(yùn)行時，二次繞組電路的電壓平衡方程式為：Z2=R2+jx2二次繞組的漏阻抗電壓變化率

變壓器從空載到額定負(fù)載(I2=IN)時，二次繞組端電壓的差值與空載電壓之比U2U20I2NI2請認(rèn)真看書89頁二、變壓器的損耗和效率變壓器的損耗主要有鐵損耗ΔPFe和銅損耗ΔPCu兩部分鐵損耗

主磁通在鐵心中交變而產(chǎn)生的磁滯和渦流損耗，鐵損耗又稱為不變損耗。銅損耗

一、二次繞組有電流流過時在一、二次繞組的電阻上產(chǎn)生的損耗之和。ΔPCu=ΔPCu1+ΔPCu2=I12R1+I22R2P1PFePcu1P2Pcu2PφPi2變壓器的效率10.52.7三相變壓器現(xiàn)代交流供電系統(tǒng)幾乎都是三相制的，因而三相變壓器的應(yīng)用也非常廣泛。三相變壓器的工作原理與單相變壓器相同。三相交壓器的結(jié)構(gòu)通常是三相變壓器組和三相心式變壓器兩種。三相變壓器組是由三個單相變壓器組成的。三相心式變壓器的結(jié)構(gòu)其鐵心有三個鐵心柱，每個鐵心柱上套有同一相的兩個繞組。三相變壓器的一、二次繞組可分別接成星形或三角形。常用的接法有Y，yn0、Y，d11、YN，y0、Y，yo、YN，d11五種：大寫字母表示高壓繞組三相變壓器組的接法，小寫字母表示低壓繞組的接法，符號YN表示有中線的星形接法。Y，yn0聯(lián)結(jié)的三相變壓器通常作為配電變壓器，供給動力負(fù)載或照明負(fù)載，三相四線制聯(lián)接。---見書97頁U1W1V1w1v1u1U2V2W2u2v2w2W1U1V1W1U1V1W1U1V1W2U2V2W2U2V2W2U2V2聯(lián)接聯(lián)接Y聯(lián)接

變壓器不僅能改變交流電的電壓、電流和阻抗，還能改變一次、二次繞組線電動勢的相位差。2.7.1變壓器的聯(lián)接組影響一次、二次繞組線電動勢的相位差有三個因素：接線方法、繞組的繞線方向、首末端標(biāo)記。為了表示一次、二次繞組線電動勢的相位差，通常采用時鐘表示法。一次繞組線電動勢始終指向“12”，一、二次繞組線電動勢的相位差為：30°×標(biāo)號。例Y，d11聯(lián)結(jié)組，說明一、二次繞組線電動勢的相位差為30°×11=330°。1、首末端標(biāo)記U1W1V1w1v1u1U2V2W2u2v2w22、單相變壓器的聯(lián)結(jié)組u1U1u2U2U1U2u1u2I，I0I，I63、三相變壓器的聯(lián)結(jié)組W1U1V1W2U2V2w1u1v1w2u2v2U1V1W1U2V2W2v1u1w2v2u2w1Y/Y型聯(lián)結(jié)W1U1V1W2U2V2w1u1v1w2u2v2Y/D型聯(lián)結(jié)U1V1W1U2V2W2v1u1w2v2u2w1為Y，d11聯(lián)結(jié)2.7.2變壓器的磁路系統(tǒng)及對電動勢波形的影響請認(rèn)真看書97---100頁K值的計(jì)算Y/D型聯(lián)結(jié)V1W1U1U2V2W2為Y，d5聯(lián)結(jié)W1U1V1W2U2V2w2u2v2w1u1v1v1w1v1u1w2v2u2w1Y/D3型聯(lián)結(jié)W1U1V1W2U2V2w1u1v1為Y，d3聯(lián)結(jié)U1V1W1U2V2W2v2v1u1w2u2w12.8三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行可以提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。并聯(lián)運(yùn)行的三相變壓器應(yīng)滿足：A：一次、二次側(cè)電壓相等，變比相等。B：聯(lián)結(jié)組相同。C：短路阻抗標(biāo)么值相等。滿足A、B無環(huán)流滿足C負(fù)荷分配合理A：二次側(cè)電壓不相等，變比不相等因?yàn)殡妷翰坏葘a(chǎn)生環(huán)流，增加變壓器的損耗，工程上規(guī)定：C：短路阻抗標(biāo)么值不相等_+_+據(jù)推導(dǎo)2.9特種變壓器變壓器的種類電力變壓器專用變壓器電爐變壓器整流變壓器電焊變壓器-------儀用互感器電流互感器電壓互感器-------自耦變壓器特種變壓器2.9.1自耦變壓器和接觸式調(diào)壓器1．自耦變壓器的電壓及電流關(guān)系N1N2