電機(jī)學(xué)變壓器

電機(jī)學(xué)變壓器第1頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第1章變壓器的用途、分類(lèi)基本結(jié)構(gòu)和額定

1.1變壓器的用途和分類(lèi)變壓器是一種靜止的電機(jī)。利用電磁耦合把電能或信號(hào)從一個(gè)電路傳到另一個(gè)電路中，它對(duì)電能的經(jīng)濟(jì)傳輸，靈活分配和安全使用起著重要作用，在電能測(cè)試、控制和特殊用電設(shè)備上應(yīng)用廣泛。在電力系統(tǒng)中，把一種電壓的交流電變成同一頻率的另一電壓交流電，在通訊系統(tǒng)中，主要用于傳遞信息及阻抗變換，此外在調(diào)壓，變壓，變流等都有其用處。常用的變壓器有用于電力系統(tǒng)傳輸電能的電力變壓器、給鍋爐供電的電爐變壓器，用于電力機(jī)車(chē)供電的整流變壓器，及電壓互感器，電流互感器等。變壓器在電能傳輸過(guò)程中的地位。變壓器的總?cè)萘看笾孪喈?dāng)于發(fā)電機(jī)容量的6_8倍。輸電過(guò)程中，通常先將電壓升高，通過(guò)高壓電線傳到遠(yuǎn)方的城市，然后經(jīng)過(guò)降壓變壓器降為10KV電壓，在經(jīng)配電變壓器送給分配給用戶(hù)，電壓為6KV或380/220V。第2頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月按用途分：電力變壓器、特種變壓器、互感器。

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?、三相變壓器和多相變壓器?/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。

第3頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2變壓器的結(jié)構(gòu)一主要結(jié)構(gòu)部件（油浸式電力變壓器）主要由鐵芯、線圈、油箱和絕緣套管等組成。

鐵芯：主磁通經(jīng)過(guò)的磁路部分，用硅鋼片涂絕緣漆（可提高磁路的導(dǎo)磁性能和減少渦流損耗）疊壓或卷壓而成，分疊片和漸開(kāi)線式兩種，疊片又分為芯式和殼式。芯式用鐵量少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，散熱好，大多數(shù)采用此種結(jié)構(gòu)，殼式用銅量少，適用于小容量變壓器。漸開(kāi)線式（規(guī)格漸開(kāi)線形狀硅鋼片插裝而成），優(yōu)點(diǎn)節(jié)省硅鋼片。硅鋼片也采用不同的排法，因?yàn)殍F心磁回路不能有間隙，這樣才能減少變壓器的勵(lì)磁電流，即相鄰兩層鐵心疊片的接縫要互相錯(cuò)開(kāi)。

線圈：變壓器的電路部分，用絕緣的銅線和鋁線制成，用同心式和交迭式兩種，根據(jù)繞制特點(diǎn)又分為很好。

油箱：機(jī)械支撐，冷卻散熱和保護(hù)作用。

油：絕緣和冷卻作用。

套管：絕緣作用。用作高壓線圈：電壓高，電流小，導(dǎo)線細(xì)，匝數(shù)多，圓線繞成多層圓筒式線圈。用作低壓線圈：電壓低，電流大，導(dǎo)線截面大，匝數(shù)少，采用扁線繞成單層或雙層。第4頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月連接發(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)相連的高壓出線端返回第5頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三相干式變壓器接觸調(diào)壓器第6頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電源變壓器環(huán)形變壓器控制變壓器第7頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.3、型號(hào)與額定值型號(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-250000/220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8頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月額定值此外，額定值還有額定頻率、效率、溫升等。指銘牌規(guī)定的額定使用條件下所能輸出的視在功率。額定容量指長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)所能承受的工作電壓額定電壓

是指一次側(cè)所加的額定電壓，是指一次側(cè)加額定電壓時(shí)二次側(cè)的開(kāi)路電壓。在三相變壓器中額定電壓為線電壓。三者關(guān)系：?jiǎn)蜗啵喝啵褐冈陬~定容量下，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額定電流第9頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.4、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，在兩繞組中分別感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

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)到改變壓的目的。第10頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月原邊：一次繞組，原繞組副邊：二次繞組（次級(jí)線圈），副邊繞組注感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正方向與磁通正方向符合右手螺旋關(guān)系。原理：原邊從電源吸取電功率，通過(guò)磁場(chǎng)（電磁感應(yīng)）傳到付邊繞組，然后后將電功率傳送到負(fù)載原、副過(guò)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比等于匝數(shù)之比，其與原、副邊電壓比接近，所以改變?cè)褦?shù)就可以變換電壓。變壓器的工作原理；原邊繞組從電源吸取電功率，借助磁場(chǎng)媒介，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，傳遞到副過(guò)繞組，然后在將電功率傳遞到負(fù)載第11頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第2章變壓器的運(yùn)行分析變壓器空載運(yùn)行變壓器的負(fù)載運(yùn)行變壓器參數(shù)的測(cè)定標(biāo)幺值變壓器的運(yùn)行特性第12頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1變壓器的空載運(yùn)行1物理情況第13頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月變壓器空載運(yùn)行時(shí)的物理情況

空載運(yùn)行狀態(tài)：原邊接電壓，副邊開(kāi)路的運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)為空載運(yùn)行狀態(tài)，原邊的電流為空載電流i。，空載磁動(dòng)勢(shì)i0N1，建立空載磁場(chǎng)。主磁通，在鐵芯中閉合流通，同時(shí)交鏈原、副繞組，是實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換和傳遞的主要因素。漏磁通通過(guò)非磁性介質(zhì)（空氣或變壓器油）只與原邊相交鏈，占一小部分。交變的磁通會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。第14頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月各電磁量參考方向的規(guī)定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。主磁通與漏磁通的區(qū)別一次側(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)：磁通與產(chǎn)生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15頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（1）主磁通感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)——主電動(dòng)勢(shì)設(shè)則有效值相量同理，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。第16頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）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.第17頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3電動(dòng)勢(shì)平衡方程和變比(1)電動(dòng)勢(shì)平衡平衡方程一次側(cè)電動(dòng)勢(shì)平衡方程忽略很小的漏阻抗壓降，并寫(xiě)成有效值形式，有則可見(jiàn)，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)。重要公式第18頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二次側(cè)電動(dòng)勢(shì)平衡方程(2)變比定義對(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D，y接線第19頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.勵(lì)磁電流空載運(yùn)行時(shí)，由空載電流建立主磁場(chǎng)，所以空載電流又叫激磁電流。空載電流即勵(lì)磁電流：電流和磁通的關(guān)系（1）鐵心磁路不飽和且無(wú)鐵損時(shí)B-H線性關(guān)系，B（Φ）-H（I）線性關(guān)系。（2）磁路飽和，不計(jì)鐵損時(shí)，磁通為正弦波，電流為尖頂波。（3）磁路飽和且考慮鐵損時(shí)，為尖頂波且勵(lì)磁電流超前磁通一個(gè)小角度第20頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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。

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21頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)際的磁通與磁化電流曲線是一條磁滯回線。勵(lì)磁電流為不對(duì)稱(chēng)的尖頂波，超前于主磁通一個(gè)角度，勵(lì)磁電流可以分解為兩個(gè)分量：磁化電流與主磁通同相位用以建立磁場(chǎng)；另一分量為超前主磁通900，即與外施電壓同相位的有功電流，即原邊繞組向電源吸收電功率用以供給磁滯損耗。實(shí)際電路中還有渦流損耗即還有一個(gè)有功電流分量iW，則iFe=ih+iW，實(shí)際空載電流i0=iU+iFe。實(shí)際中用正弦波代替尖頂波，等效條件為兩者的頻率相等；有效值相等；等效電流的相位應(yīng)保證向電源吸取的有功功率等于鐵耗。第22頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(1)iU磁化電流：空載電流的無(wú)功分量，單純的磁化作用。當(dāng)外加正弦電壓時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為正弦波，主磁通為正弦波時(shí)，磁化電流的波形畸變?yōu)榧忭敳ā４呕娏鞯拇笮『筒ㄐ稳Q于鐵芯的飽和程度，即取決于磁通密度Bm的大小。

(2)iFe鐵耗電流：空載電流的有功分量，對(duì)應(yīng)磁滯損耗和渦流損耗。鐵損包括磁滯損耗和渦流損耗

一般的電力變壓器磁化電流遠(yuǎn)大于鐵耗電流。第23頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月空載損耗

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。第24頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5空載時(shí)的等效電路和相量圖(1)等效電路一次側(cè)的電動(dòng)勢(shì)平衡方程為空載時(shí)等效電路為第25頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月勵(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26頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(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（2）與同相，滯后，（3）滯后，；（4）（5）第27頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月空載運(yùn)行小結(jié)（1）一次繞組漏抗Z1=R1+jXδ1，X反映感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作用。是常數(shù)（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28頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月變壓器的外特性：指副邊端電壓與負(fù)載電流的關(guān)系叫做變壓器的外特性。實(shí)際運(yùn)行中，電力變壓器帶的負(fù)載通常都是電感性負(fù)載，所以端電壓通常下降的。電壓變化率：反應(yīng)供電電壓穩(wěn)定性的指標(biāo)。變壓器原邊接額定電壓，副邊開(kāi)路時(shí)，副邊端電壓U20就是副邊額定電壓U2N，接上負(fù)載之后，副邊電壓為U2，與U20的差與U2N的比值就叫電壓變化率。用簡(jiǎn)化等效電路表示變壓器在額定負(fù)載下的工作情況其電壓變化率為，當(dāng)不在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，第29頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行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。第30頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月用圖示負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁過(guò)程第31頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2基本方程磁動(dòng)勢(shì)平衡方程電磁關(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.。,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(lái)一個(gè)是勵(lì)磁電流兩個(gè)分量變壓器的負(fù)載電流包括表明10&&第32頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電動(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?jiàn)，匝數(shù)不同，不僅能改變電壓，同時(shí)也能改變電流。第33頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3折算折算原則：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。方法：（將二次側(cè)折算到一次側(cè))折算：將變壓器的二次（或一次）繞組用另一個(gè)繞組(N2=N1)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,用一個(gè)等效的電路代替實(shí)際的變壓器。第34頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月折算后的方程式為第35頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4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36頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月簡(jiǎn)化等效電路：其中分別稱(chēng)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37頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5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。已知：U2’，I2’,R2’,X2’第38頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月作相量圖的步驟（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39頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

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。6變壓器的損耗

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。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。基本鐵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40頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.3變壓器的參數(shù)測(cè)定1空載實(shí)驗(yàn)(1)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。(2)接線圖(3)要求及分析WAVV~**1）低壓側(cè)加電壓，高壓側(cè)開(kāi)路；第41頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4）求出參數(shù)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；第42頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2短路實(shí)驗(yàn)(1)目的：通過(guò)測(cè)量短路電流、短路電壓及短路功率來(lái)計(jì)算變壓器的短路電壓百分?jǐn)?shù)、銅損和短路阻抗。(2)接線圖(3)要求及分析1）高壓側(cè)加電壓，低壓側(cè)短路；WAV~**3）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。第43頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5）參數(shù)計(jì)算對(duì)T型等效電路：(4)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，記作短路電壓也稱(chēng)為阻抗電壓。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。8）對(duì)三相變壓器，各公式中的電壓、電流和功率均為相值；7）若要得到低壓側(cè)參數(shù)，須折算；第44頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月短路電壓常用百分值表示

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，希望短路電壓小些，這樣可使副邊電壓隨負(fù)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。四月四號(hào)第45頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.4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；3、標(biāo)么值=實(shí)際值基準(zhǔn)值第46頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月變壓器的基值:常選各物理量的額定值作為基值。U1N、I1N、SN=U1NI1N=U2NI2N、Z1N=U1N/I1N、Z2N=U2N/I2N變壓器的標(biāo)么值第47頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、優(yōu)點(diǎn)四、缺點(diǎn)標(biāo)么值沒(méi)有單位，物理意義不明確。單相3、折算前、后的標(biāo)么值相等。線值的標(biāo)么值=相值的值；值的標(biāo)么值=三相值的標(biāo)么值；

1、額定值的標(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)么值相等第48頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.5變壓器的運(yùn)行特性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。式中稱(chēng)為負(fù)載系數(shù)

由表達(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49頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.001.0第50頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2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(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。

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51頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

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。3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。第52頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月效率表達(dá)式

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η=f(β),稱(chēng)為變壓器的效率特性。第53頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

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：或

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。令,則第54頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章三相變壓器3.1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)。第55頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2電路系統(tǒng)一、變壓器的端頭標(biāo)號(hào)繞組名稱(chēng)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U1(A)U2(X)U1、V2(B)、W1U2、V2、W2(C)N低壓繞組U1(a)U2(x)u1、v1(b)、w1u2、v2、w2(c)n中壓繞組U1mU2mU1m、V1m、W1mU2m、V2m、W2mNm第56頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、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57頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、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)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。第58頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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，y連接同名端在對(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59頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月若高壓繞組三相標(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-11

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60頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月若高壓繞組三相標(biāo)志不變，低壓繞組三相標(biāo)志依次后移，可以得到Y(jié),d5、Y,d9連接組別。3、Y，d連接-1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61頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

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，Yyn0、Yd11、YNd11、YNy0和Dyn11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：Yyn0\Dyn11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，額定容量不超過(guò)6300kVA的電力變壓器。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62頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.3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，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(guò)，Φ為平頂波；三相心式變壓器，Φ3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，Φ3很小，Φ基本為正弦波。第63頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三相勵(lì)磁電流返回第64頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月磁通與電勢(shì)的相位關(guān)系返回第65頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、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(guò)，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(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，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66頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、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Φ應(yīng)為正弦波，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，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。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Φ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67頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、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68頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.4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)：

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。1、提高供電的可靠性；2、提高供電的經(jīng)濟(jì)性。第69頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月為了達(dá)到上述理想運(yùn)行情況，并聯(lián)運(yùn)行的變壓器需滿(mǎn)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。其中，第二條必須絕對(duì)滿(mǎn)足。第70頁(yè)，課件共78頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2并