單相變壓器工作原理

關(guān)于單相變壓器工作原理第1頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三

變壓器是一種靜止電器,它通過線圈間的電磁感應(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。確切地說，它具有變壓、變流、變換阻抗和隔離電路的作用。

例如，在電力系統(tǒng)中用電力變壓器把發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓升高后進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，到達(dá)目的地以后再用變壓器把電壓降低供用戶使用；

在實(shí)驗(yàn)室用自耦變壓器改變電源電壓；

在測(cè)量上利用儀用變壓器擴(kuò)大對(duì)交流電壓、電流的測(cè)量范圍；

在電子設(shè)備和儀器中用小功率電源變壓器提供多種電壓，用耦合變壓器傳遞信號(hào)并隔離電路上的聯(lián)系等等。

變壓器雖然大小懸殊，用途各異，但其基本結(jié)構(gòu)和工作原理是相同的。第2頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三第一節(jié)變壓器的工作原理、分類及和結(jié)構(gòu)第二節(jié)變壓器的空載運(yùn)行第三節(jié)變壓器的負(fù)載運(yùn)行第四節(jié)變壓器的等效電路及相量圖第五節(jié)變壓器參數(shù)的測(cè)定和標(biāo)么值第六節(jié)變壓器的運(yùn)行特性第七節(jié)三相變壓器第八節(jié)其它用途的變壓器

變壓器是一種靜止電器,它通過線圈間的電磁感應(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.第三章變壓器第3頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三一、變壓器的基本結(jié)構(gòu)

鐵心由鐵心柱和鐵軛兩部分組成。變壓器的主磁路，為了提高導(dǎo)磁性能和減少鐵損，用厚為0.35-0.5mm、表面涂有絕緣漆的熱軋或冷軋硅鋼片疊成。

變壓器的基本結(jié)構(gòu)分為四個(gè)部分：①鐵心—變壓器的磁路；②繞組—變壓器的電路；③絕緣結(jié)構(gòu)；④油箱等其它部分。（一）鐵心

變壓器的鐵心中，每片硅鋼片為拼接片。在疊片時(shí)，采用疊接式，即將上下兩層疊片的接縫錯(cuò)開，可縮小接縫間隙，以減小勵(lì)磁電流。如下圖所示。鐵軛鐵心柱第4頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三第5頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三

鐵心柱的截面在小型變壓器中采用方形。在容量較大的變壓器中，采用階梯形截面，如圖3-6所示。

繞組是變壓器的電路，一般用絕緣銅線或鋁線（扁線或圓線）繞制而成。（二）繞組

鐵軛的截面有矩形及階梯形的，如圖3-7所示，其截面一般比鐵心柱截面大（5~10）%，以減小空載電流和空載損耗。

疊裝好的鐵心其鐵軛用槽鋼（或焊接夾件）及螺桿固定。鐵心柱則用環(huán)氧無(wú)緯玻璃絲粘帶綁扎。

當(dāng)采用冷軋硅鋼片時(shí)，應(yīng)用斜切鋼片的疊裝方法，可提高導(dǎo)磁系數(shù)，降低損耗，如圖3-5所示。第6頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三一次側(cè)接電源二次側(cè)接負(fù)載

如下圖所示有兩組：一個(gè)繞組與電源相連，稱為一次繞組（或原繞組），這一側(cè)稱為一次側(cè)（或原邊）；另一個(gè)繞組與負(fù)載相連，稱為二次繞組（或副繞組），這一側(cè)稱為二次側(cè)（或副邊）。第7頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三同心式繞組交迭式繞組

對(duì)于三相變壓器，根據(jù)兩組繞組的相對(duì)位置，繞組可分為同心式和交疊式兩種，如以下兩圖所示。第8頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三

根據(jù)繞組和鐵心的相對(duì)位置，變壓器有殼式結(jié)構(gòu)和心式結(jié)構(gòu)兩種，如以下兩圖所示。（三）其它結(jié)構(gòu)部件

如下圖所示，油浸式電力變壓器的結(jié)構(gòu)中還包括油箱、絕緣套管、儲(chǔ)油柜、安全氣道等。第9頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三第10頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三二、變壓器的分類

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?/p>

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。

我國(guó)變壓器的主要系列：SJL1（三相油浸鋁線電力變壓器）、SEL1（三相強(qiáng)油風(fēng)冷鋁線電力變壓器）、SFPSL1（三相強(qiáng)油風(fēng)冷三線圈鋁線電力變壓器）、SWPO（三相強(qiáng)油水冷自耦電力變壓器）等。

按容量分：小型、中型、大型和特大型變壓器。第11頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三連接發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的升壓變壓器連接發(fā)電機(jī)的封閉母線

與電網(wǎng)相連的高壓出線端第12頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三三相干式變壓器接觸調(diào)壓器第13頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三電源變壓器環(huán)形變壓器控制變壓器第14頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三三、變壓器的工作原理

變壓器的主要部件是一個(gè)鐵心和套在鐵心上的兩個(gè)繞組。兩繞組只有磁耦合沒電聯(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，在兩繞組中分別感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e1、e2。根據(jù)電磁感應(yīng)定律可寫出電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)方程式：

只要：(1)磁通有變化量;(2)一、二次繞組的匝數(shù)不同，就能達(dá)到改變電壓的目的。第15頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三四、變壓器的額定值指銘牌規(guī)定的額定使用條件下所能輸出的視在功率。是輸出能力保證值。額定容量指長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)所能承受的工作電壓，單位：V、KV。額定電壓指在額定容量下，變壓器在連續(xù)運(yùn)行時(shí)允許通過的最大電流有效值。在三相變壓器中指的是線電流。額定電流單位：V·A、KV·A、MV·A其實(shí)際輸出功率取決于負(fù)載的大小和性質(zhì)，即P=Scosφ。U1N是指根據(jù)絕緣強(qiáng)度和允許發(fā)熱所規(guī)定的應(yīng)加在一次繞組上的正常電壓有效值。U2N是指一次側(cè)加額定電壓時(shí)二次側(cè)的開路電壓。

在三相變壓器中額定電壓為線電壓。單位：A第16頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三

此外，額定值還有效率、溫升等。除額定值外，銘牌上還標(biāo)有變壓器的相數(shù)、聯(lián)結(jié)組和接線圖、短路電壓（或短路阻抗）的標(biāo)么值、變壓器的運(yùn)行方式及冷卻方式等。三者關(guān)系：?jiǎn)蜗啵喝啵侯~定頻率fN指電源頻率，我國(guó)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)工頻為50Hz。

為考慮運(yùn)輸，有時(shí)銘牌上還標(biāo)有變壓器的總重、油重、器身重量和外形尺寸等附屬數(shù)據(jù)。第17頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三第二節(jié)變壓器的空載運(yùn)行第18頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三一、空載運(yùn)行時(shí)的物理情況

變壓器的空載運(yùn)行是指變壓器一次繞組接在額定電壓的交流電源上，而二次繞組開路時(shí)的工作情況。u1i0Φ主磁通

當(dāng)變壓器的一次繞組加上交流電壓u1時(shí)，一次繞組內(nèi)便有一個(gè)交變電流i0（即空載電流）流過,并建立交變磁場(chǎng)。N1N2Φσ1漏磁通

根據(jù)電磁感應(yīng)原理，分別在一、二次繞組產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)e1、eσ1和e2。eσ1e1e2u02i2=0u02第19頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三

根據(jù)基爾霍夫電壓定律，按上圖所示電壓、電流和電動(dòng)勢(shì)的正方向，可寫出一、二次繞組的電動(dòng)勢(shì)方程式為：u1=i0R1-e1-eσ1≈i0R1+N1dφ/dt

u02=e2=－N2dφ/dt

在一般變壓器中，電阻壓降i0R1很小，僅占一次繞組電壓的0.1%以下，故可近似認(rèn)為u1≈－e1。設(shè)則有效值同理，e2=2πfN2φmsin(ωt-90)=E2msin（ωt-90）有效值E2=4.44fN2φm相量表達(dá)式第20頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三因此，可得出：E1/E2=N1/N2≈U1/U2=k定義

式中k為變壓器的電壓比，即變比。根據(jù)主電動(dòng)勢(shì)e1的分析方法，同樣有漏電動(dòng)勢(shì)也可以用漏抗壓降來表示，即由于漏磁通主要經(jīng)過非鐵磁路徑,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.K>1變壓器為降壓變壓器；K<1變壓器為升壓變壓器。第21頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三（1）一次側(cè)電動(dòng)勢(shì)平衡方程變壓器空載運(yùn)行時(shí)電動(dòng)勢(shì)平衡方程：忽略很小的漏阻抗壓降，并寫成有效值形式，有則重要公式

可見，影響主磁通大小的因素有電源電壓和頻率，以及一次線圈的匝數(shù)。（2）二次側(cè)電動(dòng)勢(shì)平衡方程第22頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三二、空載電流和空載損耗1.作用與組成（一）空載電流空載電流i0包含兩個(gè)分量：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)——也稱勵(lì)磁電流。

另一個(gè)是鐵損耗分量iFe,稱為鐵耗電流，主要作用是供鐵損耗（磁滯損耗和渦流損耗），超前于主磁通90度，即與E1反相。

一個(gè)是勵(lì)磁分量(無(wú)功分量)

iμ，稱為磁化電流，作用是建立磁場(chǎng)，與主磁通同相；大?。号c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%來表示：第23頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三與兩個(gè)分量的相量關(guān)系：I0=Iμ+IFE通常IFE＜10%I0，故I0≈Iμ3、空載電流波形由于磁路飽和，空載電流與由它產(chǎn)生的主磁通呈非線性關(guān)系。因此，當(dāng)主磁通按正弦規(guī)律變化時(shí)，空載電流呈尖頂波形。實(shí)際空載電流為非正弦波，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24頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三（二）空載損耗

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。

變壓器空載運(yùn)行時(shí)，一次繞組從電源中吸取了少量的電功率P0，主要用來補(bǔ)償鐵心中的鐵耗以及少量的繞組銅耗，可認(rèn)為P0≈pFe。第25頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三三、空載時(shí)的相量圖和等效電路1、相量圖（1）以為參考相量（2）與同相，超前，可作出變壓器空載時(shí)的相量圖：根據(jù)一次側(cè)電動(dòng)勢(shì)平衡方程：二次側(cè)電動(dòng)勢(shì)平衡方程：（3）滯后，；（4）（5）第26頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三2、等效電路其中一個(gè)是沒有鐵心的線圈，其阻抗為Z=R1+jX;另一個(gè)是帶有鐵心的線圈，其阻抗為Zm=Rm+jXm

由公式：可知空載變壓器可以看作是兩個(gè)電抗線圈串聯(lián)的電路。第27頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三即一次側(cè)的電動(dòng)勢(shì)平衡方程為勵(lì)磁電阻、勵(lì)磁電抗、勵(lì)磁阻抗。由于磁路具有飽和特性，所以不是常數(shù)，隨磁路飽和程度增大而減小。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)。第28頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三空載運(yùn)行小結(jié)（1）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的大小與電源頻率f、繞組匝數(shù)N及鐵心中主磁通的最大值φm

成正比，在相位上滯后產(chǎn)生它的主磁通90度。而主磁通的大小由電源電壓、電源頻率和一次線圈匝數(shù)決定，與磁路所用材料的性質(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)。鐵心的飽和程度越高，則磁導(dǎo)率越低，勵(lì)磁電抗越小，空載電流越大。因此要合理選擇鐵心截面，使磁通密度Bm為最大。（4）鐵心所用材料的導(dǎo)磁性能越好，則勵(lì)磁電抗越大，空載電流越小。因此變壓器的鐵心均用高導(dǎo)磁的材料硅鋼片疊成。（2）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。（5）氣隙對(duì)空載電流影響很大，氣隙越大，空載電流越大。因此要嚴(yán)格控制鐵心疊片接縫之間的氣隙。第29頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三第三節(jié)變壓器的負(fù)載運(yùn)行第30頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三一、負(fù)載運(yùn)行時(shí)的物理情況

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)，稱為負(fù)載運(yùn)行。第31頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三用圖示負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁過程二、負(fù)載運(yùn)行時(shí)的基本方程式（一）磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式第32頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三或用電流形式表示。,I;,I::L作用它起平衡二次磁動(dòng)勢(shì)的另一個(gè)是負(fù)載分量產(chǎn)生主磁通它用來一個(gè)是勵(lì)磁電流兩個(gè)分量變壓器的一次電流包括表明10&&

電磁關(guān)系將一、二次聯(lián)系起來,二次電流增加或減少必然引起一次電流的增加或減少.負(fù)載運(yùn)行時(shí),忽略空載電流有:表明，一、二次電流比近似與匝數(shù)成反比?？梢姡褦?shù)不同，不僅能改變電壓，同時(shí)也能改變電流。第33頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三（二）電動(dòng)勢(shì)平衡方程式根據(jù)基爾霍夫定律可得:或

綜上所述，變壓器負(fù)載運(yùn)行方程式總結(jié)為:第34頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三第四節(jié)變壓器的等效電路及相量圖第35頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三一、繞組折算

由于變壓器一、二次側(cè)繞組的匝數(shù)為Ｎ１Ｎ２，繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Ｅ1Ｅ2，這就給分析變壓器的工作特性和繪制相量圖增加了困難。為了克服這個(gè)困難，常用一假想的繞組來代替其中一個(gè)繞組，使之成為變比k=１的變壓器，這樣就可以把一、二次側(cè)繞組聯(lián)成一個(gè)等效電路，從而大大簡(jiǎn)化變壓器的分析計(jì)算。這種方法稱為繞組折算。折算后的量在原來的符號(hào)上加一個(gè)上標(biāo)號(hào)“′”以示區(qū)別。折算只是人為地處理問題的方法，它不會(huì)改變變壓器運(yùn)行時(shí)的電磁本質(zhì)。

需要注意的一點(diǎn)是：習(xí)慣上，我們都是將變壓器二次側(cè)數(shù)據(jù)折算到一次測(cè)。（一）二次側(cè)電動(dòng)勢(shì)和電壓的折算值

由于折算后的二次繞組和一次繞組有相同的匝數(shù)，根據(jù)電動(dòng)勢(shì)與匝數(shù)成正比的關(guān)系可得：第36頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三（二）二次側(cè)電流的折算值

根據(jù)折算前后一二次繞組磁動(dòng)勢(shì)不變的原則，可得：（三）二次側(cè)阻抗的折算值

根據(jù)折算前后二次繞組的銅損耗不變的原則，可得：第37頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三負(fù)載阻抗的折算值：第38頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三二、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39頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三簡(jiǎn)化等效電路：其中分別稱為短路電阻、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10～20倍。第40頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三三、變壓器負(fù)載時(shí)的相量圖作相量圖的步驟——對(duì)應(yīng)T型等效電路，假定變壓器帶感性負(fù)載。第41頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三作相量圖的步驟（假定帶感性負(fù)載）——對(duì)應(yīng)簡(jiǎn)化等效電路由等效電路可知根據(jù)方程可作出簡(jiǎn)化相量圖第42頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三第五節(jié)變壓器參數(shù)的測(cè)定和標(biāo)么值第43頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三一、空載試驗(yàn)（一）目的：通過測(cè)量空載電流和一、二次電壓及空載功率來計(jì)算變比、空載電流百分?jǐn)?shù)、鐵損和勵(lì)磁阻抗。（二）接線圖：WAVV~**（三）要求及分析：1）為了便于測(cè)量和安全，通常在低壓側(cè)加電壓，高壓側(cè)開路；4）求出參數(shù)第44頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三5）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。二、短路試驗(yàn)（一）目的：通過測(cè)量短路電流、短路電壓及短路功率來計(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：WAV~**（三）要求及分析：1）高壓側(cè)加電壓，低壓側(cè)短路；3）同時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)室的室溫；第45頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三4）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：5）參數(shù)計(jì)算數(shù)據(jù)結(jié)果：在短路情況下，短路阻抗：

短路電阻：

短路電抗：

第46頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三6）溫度折算：電阻應(yīng)換算到基準(zhǔn)工作溫度時(shí)的數(shù)值。Rk75℃=Rk

（對(duì)銅線而言）Rk75℃=Rk

（對(duì)鋁線而言）Zk75℃=短路損耗和短路電壓也應(yīng)換算到75℃的值

PkN=I2N1

Rk75℃

UkN=IN1

Zk75℃

注意：另外由于實(shí)驗(yàn)是在高壓側(cè)進(jìn)行的，故得到的實(shí)驗(yàn)參數(shù)是高壓側(cè)的數(shù)據(jù)，不用再向高壓測(cè)折算。第47頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三7）對(duì)三相變壓器，各公式中的電壓、電流和功率均為相值；三、標(biāo)么值

在工程計(jì)算中，各物理量往往不用實(shí)際值表示，而采用相應(yīng)的標(biāo)幺值來進(jìn)行表示，通常取各量的額定值作為基值，利用公式:標(biāo)么值=實(shí)際值/基值計(jì)算，各物理量的標(biāo)幺值都用在其右上角加“*”表示。例如：標(biāo)幺值經(jīng)常作為重要參數(shù)標(biāo)注在變壓器的銘牌上。第48頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三采用標(biāo)幺值的優(yōu)點(diǎn)：

1.采用標(biāo)么值可以簡(jiǎn)化各量的數(shù)值，并能直觀地看出變壓器的運(yùn)行情況。用標(biāo)么值表示，電力變壓器的參數(shù)和性能指標(biāo)總在一定的范圍之內(nèi)，便于分析比較。

2.采用標(biāo)么值表示時(shí)，高、低壓側(cè)的阻抗標(biāo)么值都是相等的，不需要折算，例如：。標(biāo)么值沒有單位，物理意義不明確。缺點(diǎn)：第49頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三第六節(jié)變壓器的運(yùn)行特性第50頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三一、變壓器的電壓調(diào)整率和外特性1)電壓調(diào)整率是指當(dāng)一次側(cè)接在額定電壓的電網(wǎng)上，負(fù)載的功率因數(shù)為常數(shù)時(shí)，空載與負(fù)載時(shí)二次側(cè)端電壓變化的相對(duì)值，用△U*表示。即：

電壓調(diào)整率是表征變壓器運(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。

由表達(dá)式可知，電壓調(diào)整率的大小與負(fù)載大小、性質(zhì)及變壓器的本身參數(shù)有關(guān)。用相量圖可以推導(dǎo)出電壓變化率的表達(dá)式：第51頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三2)變壓器的外特性

變壓器在負(fù)載運(yùn)行中，隨著負(fù)載的增加，負(fù)載電流隨之增加，一、二次繞組上的電阻壓降及漏磁電動(dòng)勢(shì)都隨之增加，二次繞組的端電壓U2將會(huì)降低。1.001.0第52頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三3)電壓調(diào)整

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側(cè)設(shè)置抽頭,并裝設(shè)分接開關(guān),調(diào)節(jié)變壓器高壓繞組的工作匝數(shù),來調(diào)節(jié)變壓器的二次電壓。

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%。

分接開關(guān)有兩種形式：一種只能在斷電情況下進(jìn)行調(diào)節(jié)，稱為無(wú)載分接開關(guān)-----這種調(diào)壓方式稱為無(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)，稱為有載分接開關(guān)-----這種調(diào)壓方式稱為有載調(diào)壓。第53頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三二、變壓器的損耗與效率1)變壓器的損耗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。

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)，故也稱為不變損耗。

銅損耗分基本銅損耗和附加銅損耗。基本銅損耗是在電流在一、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。

銅損耗大小與負(fù)載電流平方成正比，故也稱為可變損耗。第54頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三2)變壓器的效率效率是指變壓器的輸出功率與輸入功率的比值。

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。

根據(jù)上式，可通過空載試驗(yàn)和短路試驗(yàn)，求出變壓器的鐵心損耗和銅損，然后計(jì)算效率。第55頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三對(duì)上式采用以下幾個(gè)假設(shè)：1)以額定電壓下的空載損耗p0作為鐵心損耗pFe，并認(rèn)為鐵耗不隨負(fù)載發(fā)生變化。2)以額定電流時(shí)的短路損耗PKN作為銅損耗PCu，并認(rèn)為銅耗與負(fù)載電流的平方成正比。3)由于變壓器的電壓調(diào)整率很小，負(fù)載時(shí)U2的變化可以不考慮。因此：功率公式可以寫成:變壓器效率與負(fù)載的大小及功率因數(shù)有關(guān)。第56頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三效率特性：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η=f(I2),稱為變壓器的效率特性。特性分析：1.空載時(shí)輸出功率為零，所以η=0。2.負(fù)載較小時(shí)，損耗相對(duì)較大，功率η較低。3.負(fù)載增加，效率η亦隨之增加。超過某一負(fù)載時(shí)，因銅耗與負(fù)載電流的平方成正比增大，效率η反而降低，最大效率η不一定出現(xiàn)在額定負(fù)載處，最高效率ηmax出現(xiàn)在變壓器的不變損耗等于可變損耗時(shí)，即：

I2*=

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57頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三第七節(jié)三相變壓器第58頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三一、三相變壓器的磁路系統(tǒng)（一）三相變壓器組特點(diǎn)是：三相磁路彼此無(wú)關(guān)。（二）三相心式變壓器特點(diǎn)是：三相磁路彼此有關(guān)聯(lián)。第59頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三二、三相變壓器的電路系統(tǒng)－聯(lián)結(jié)組（一）變壓器的端頭標(biāo)號(hào)繞組名稱單相變壓器三相變壓器中性點(diǎn)首端末端首端末端高壓繞組U1U2U1、V2、W1U2、V2、W2N低壓繞組u1u2u1、v1、w1u2、v2、w2n中壓繞組U1mU2mU1m、V1m、W1mU2m、V2m、W2mNm第60頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三（二）單相變壓器的極性****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。****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61頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三（三）三相變壓器的連接組別1、聯(lián)結(jié)組的定義定義：按一、二次側(cè)線電勢(shì)的相位關(guān)系,把變壓器繞組的連接分成各種不同的組合,稱為繞組的聯(lián)結(jié)組。2、聯(lián)結(jié)組的表達(dá)形式在三相變壓器中，對(duì)于一次繞組或二次繞組，主要采用星型和三角形兩種聯(lián)結(jié)形式。我國(guó)生產(chǎn)的三相電力變壓器常用Y,yn、Y,d、YN,d等三種聯(lián)結(jié)。3、聯(lián)結(jié)組別號(hào)的判定方法（1）時(shí)鐘表示法第62頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三123456789101112將一次側(cè)線電勢(shì)的向量作為時(shí)鐘的分針，始終指向12（0）點(diǎn)；二次側(cè)線電勢(shì)的向量作為時(shí)鐘的時(shí)針，它所指的鐘點(diǎn)即為變壓器的聯(lián)結(jié)組別號(hào)。鐘表上時(shí)間的確定是由分針和時(shí)針在順時(shí)針方向的夾角確定的。第63頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三（2）判定的步驟①繞組的連接形式UVWUVW各相繞組末端連接在一起，首端引出為星型連接。各相繞組首、末端依次連接在一起形成回路，首端引出為星型連接。第64頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三②相序的判定UVW對(duì)于星型連接U、V、W為順向序，做向量圖是按照順時(shí)針方向畫圖。UVWEU.EV.Ew.第65頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三UVW對(duì)于星型連接，逆相序時(shí)，做向量圖依然按照順時(shí)針方向畫圖。VWEU.EV.Ew.U第66頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三對(duì)于三角型連接U、V、W為順向序，做向量圖是按照順時(shí)針方向畫圖。UVWUVWEU.EV.Ew.第67頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三對(duì)于三角型連接為逆向序時(shí)，做向量圖是按照逆時(shí)針方向畫圖。WUVWEV.EW.EU.UV第68頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三③同名端的判斷同名端是指一、二次側(cè)繞組相電動(dòng)勢(shì)間的極性關(guān)系，用“.”標(biāo)記。極性相同時(shí)為同名端，對(duì)應(yīng)相電勢(shì)同向。EU.Eu.EU.Eu.反之為非同名端，對(duì)應(yīng)相電勢(shì)反向。Uu第69頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三④作向量圖判定組別號(hào)UVWuvwUVWEU.EV.Ew.EUV.uvwEuv.Eu.組別號(hào)為：Y,y0第70頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三UVWUVWEU.EV.Ew.EUV.uvwEuv.Eu.組別號(hào)為：Y,y6180°UVWUVWUVW第71頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三UVWUVWEU.EUV.uEu.vw組別號(hào)為：Y,d130°第72頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三UVWUVWEU.EUV.uEu.vwEuv.330°組別號(hào)為：Y,d11第73頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三UVWUEU.EV.EW.VWEUV.vEV.uwEuV.180°組別號(hào)為：D,d6第74頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三思考題有一三相變壓器，其一、二次繞組的同名端及端點(diǎn)標(biāo)記如圖所示，試把該變壓器連成Y,d7。UVWUVWEU.EUV.uEuv.vEu.210°第75頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三UVWUVWEU.EUV.uEuv.vEv.210°wvuwY,d7第76頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三有一三相變壓器，其一、二次繞組的同名端及端點(diǎn)標(biāo)記如圖所示，試把該變壓器連成D,d4。ＵＶＷＵＶＷEU.EUV.ＷEｖ.Ｅｕｖ．１２０°Eｕｖ.ｕｖｖｕＶｗｕ第77頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三（四）聯(lián)結(jié)組別號(hào)的特點(diǎn)及應(yīng)用1、特點(diǎn)：①當(dāng)變壓器一、二次側(cè)繞組連接形式都為星型時(shí)，可得0、2、4、6、8、10、六個(gè)偶數(shù)組號(hào)。②當(dāng)變壓器一次側(cè)繞組連接形式為星型，二次繞組連接形式為三角型時(shí)，可得1、3、5、7、9、11六個(gè)奇數(shù)組號(hào)。2、應(yīng)用：

為了制造和并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的方便，我國(guó)規(guī)定Y,yn0;Y,d11;YN,d11;YN,y0;Y,y0等五種作為三相電力變壓器的標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組。第78頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三三、三相變壓器的聯(lián)結(jié)法和磁路系統(tǒng)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，i0為尖頂波。

單相變壓器，當(dāng)磁路飽和時(shí)，u1為正弦波，Φ和e1也是正弦波，而i0為尖頂波——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Φ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）。

Φ中有無(wú)Φ3

，看磁路結(jié)構(gòu)，三相組式變壓器，Φ3可以在鐵心中流過，Φ為平頂波；三相心式變壓器，Φ3不能在鐵心中流過，只能借助油和油箱壁等形成回路，磁路磁阻很大，Φ3很小，Φ基本為正弦波。第79頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三（一）Y，y聯(lián)結(jié)的三相變壓器的電動(dòng)勢(shì)波形一次側(cè)Y接線，i03=0，i0為正弦波，磁通Φ應(yīng)為平頂波。（2）對(duì)三相心式變壓器，Φ3不能在鐵心中流過，只能借助油和油箱壁等形成回路，磁路磁阻很大，Φ3很小，Φ基本為正弦波，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e也基本為正弦波。但通過油箱壁時(shí)將產(chǎn)生渦流損耗，造成局部過熱，降低變壓器的效率，因此，容量不大于1600kVA的三相心式變壓器，才允許采用Y，d聯(lián)結(jié)。1、對(duì)三相變壓器組，Φ3可以在鐵心中存在，所以Φ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80頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三

一次繞組Y連接，i03=0，i0為正弦波，Φ應(yīng)為平頂波，其中的Φ3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Φ23大大削弱Φ3的作用，因此合成磁通和電動(dòng)勢(shì)均接近正弦波。（二）D，y連接的三相變壓器的電動(dòng)勢(shì)波形

一次側(cè)D接線，i03可以流過，i0為尖頂波，磁通Φ應(yīng)為正弦波，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e也為正弦波。（三）Y，d連接的三相變壓器的電動(dòng)勢(shì)波形結(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81頁(yè)，講稿共94頁(yè)，2023年5月2日，星期三四、變壓器的并聯(lián)運(yùn)行并聯(lián)運(yùn)行的理想情況：并聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)：

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。1、空載時(shí)各變壓器繞組之間無(wú)環(huán)流；2、負(fù)載時(shí)，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。1、提高供電的可靠性；3、提高供電的經(jīng)濟(jì)性。2、可以根據(jù)負(fù)載的大小調(diào)整投入并聯(lián)運(yùn)行變壓器的臺(tái)數(shù)，以提