1、大連理工大學(xué)電氣工程系3.4 標(biāo)幺值標(biāo)幺值3.9 特殊變壓器特殊變壓器3.8 三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行3.7 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組三相變壓器的聯(lián)結(jié)組3.6 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性3.5 變壓器的參數(shù)測(cè)定變壓器的參數(shù)測(cè)定3.2 變壓器的工作原理變壓器的工作原理3.1 變壓器的基本結(jié)構(gòu)、分類與額定值變壓器的基本結(jié)構(gòu)、分類與額定值 3.3 變壓器的等效電路與相量圖變壓器的等效電路與相量圖電機(jī)與拖動(dòng)電機(jī)與拖動(dòng)大連理工大學(xué)電氣工程系3.1 變壓器的基本結(jié)構(gòu)、分類和額定值變壓器的基本結(jié)構(gòu)、分類和額定值變壓器的主要部件變壓器的主要部件鐵心和套在鐵心上的繞組。鐵心和套在鐵心上的繞組。其

2、他部件其他部件如如器身、散熱器等器身、散熱器等三相干式變壓器三相干式變壓器油浸式電力變壓器油浸式電力變壓器大連理工大學(xué)電氣工程系一、一、 主要部件主要部件(1) 鐵心鐵心: 由硅鋼片疊成或非晶合金制成。由硅鋼片疊成或非晶合金制成。12341432奇數(shù)層奇數(shù)層偶數(shù)層偶數(shù)層(2) 繞組繞組 用絕緣圓導(dǎo)線或扁導(dǎo)線繞成。用絕緣圓導(dǎo)線或扁導(dǎo)線繞成。(3) 其他其他 外殼、油箱、油、油枕、絕緣套管等。外殼、油箱、油、油枕、絕緣套管等。 大連理工大學(xué)電氣工程系(1) 按用途分類按用途分類 電力變壓器、電爐變壓器、整流變壓器、儀用變壓器等。電力變壓器、電爐變壓器、整流變壓器、儀用變壓器等。(2) 按相數(shù)分類按

3、相數(shù)分類 單相變壓器、多相變壓器。單相變壓器、多相變壓器。(3) 按每相繞組的個(gè)數(shù)分類按每相繞組的個(gè)數(shù)分類 雙繞組變壓器、三繞組變壓器、雙繞組變壓器、三繞組變壓器、 多繞組變壓器、自耦變壓器等。多繞組變壓器、自耦變壓器等。(4) 按冷卻方式分類按冷卻方式分類 干式、油浸式。干式、油浸式。(5) 按結(jié)構(gòu)形式分類：按結(jié)構(gòu)形式分類： 心式變壓器和殼式變壓器。心式變壓器和殼式變壓器。二、二、 主要種類主要種類大連理工大學(xué)電氣工程系鐵鐵心心柱柱鐵鐵心心柱柱鐵鐵 軛軛鐵鐵 軛軛11112222心式變壓器心式變壓器低壓繞組低壓繞組高壓繞組高壓繞組大連理工大學(xué)電氣工程系單相殼式變壓器單相殼式變壓器大連理工大學(xué)

4、電氣工程系單相殼式變壓器單相殼式變壓器鐵鐵 鐵鐵 鐵鐵 心心軛軛 柱柱 軛軛1122大連理工大學(xué)電氣工程系油浸式電力變壓器油浸式電力變壓器大連理工大學(xué)電氣工程系S9 型配電變壓器型配電變壓器（10 kV）大連理工大學(xué)電氣工程系大型電力油浸變壓器大型電力油浸變壓器大連理工大學(xué)電氣工程系大型電力油浸變壓器大型電力油浸變壓器大連理工大學(xué)電氣工程系干式變壓器干式變壓器大連理工大學(xué)電氣工程系自耦變壓器自耦變壓器大連理工大學(xué)電氣工程系三、三、 額定值額定值(1) 額定電壓額定電壓 U1N / U2N 指空載電壓的額定值。指空載電壓的額定值。 即當(dāng)即當(dāng) U1 = U1N 時(shí)時(shí), U20 = U2N 如銘牌上

5、標(biāo)注如銘牌上標(biāo)注: 電壓電壓 10 000 / 230 V 三相變壓器是指線電壓。三相變壓器是指線電壓。(2) 額定電流額定電流 I1N / I2N 指滿載電流值，即長(zhǎng)期工作所允許的最大指滿載電流值，即長(zhǎng)期工作所允許的最大電流。電流。 三相變壓器是指線電流。三相變壓器是指線電流。大連理工大學(xué)電氣工程系 指視在功率的額定值。指視在功率的額定值。 單相變壓器：?jiǎn)蜗嘧儔浩鳎?SN = U2N I2N = U1N I1N 三相變壓器：三相變壓器： (3) 額定功率（額定容量）額定功率（額定容量） SN(4) 額定頻率額定頻率 fN 一般：一般： fN = 50Hz（工頻）（工頻）SN =3 U2N I

6、2N =3 U1N I1N大連理工大學(xué)電氣工程系 【例例 31】 某三相變壓器，某三相變壓器，YN,d 聯(lián)結(jié)，容量聯(lián)結(jié)，容量SN = 500 kVA ，額定電壓，額定電壓 U1N / U2N = 35/11 kV。求該變。求該變壓器在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，高、低壓繞組的線電流和相壓器在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，高、低壓繞組的線電流和相電流。電流。解：解：(1) 高壓繞組的額定線電流高壓繞組的額定線電流 I1N =SN3 U1N = kV = 8.25 A5001031.73235103因高壓繞組為因高壓繞組為 Y 形聯(lián)結(jié)，額定相電流為形聯(lián)結(jié)，額定相電流為 I1NP = I1N = 8.25 A大連理工大學(xué)

7、電氣工程系(2) 低壓繞組額定線電流低壓繞組額定線電流 I2N =SN3 U1N = A = 26.24 A5001031.73211103因高壓繞組為因高壓繞組為形聯(lián)結(jié)，額定相電流為形聯(lián)結(jié)，額定相電流為 I2NP =I2N3 = A = 15.15 A26.241.732大連理工大學(xué)電氣工程系3.2 變壓器的工作原理變壓器的工作原理一、變壓器各電磁量的參考方向一、變壓器各電磁量的參考方向 u2e2e2 e1e1 u1i1i2 1 2 一次一次繞組繞組二次二次繞組繞組 施加：施加：u1 i1 N1 i1 1 e1 e1e2 u2 i2 N2 i2 2 e2 L1 L2 ZL大連理工大學(xué)電氣工程

8、系LZ1I1UAX1E2Exa1N2N2U2I*m大連理工大學(xué)電氣工程系1. 主磁通、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)主磁通、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1 =j4.44 f N1m u20e2e1e1 u1i0 1 m sin t主磁通主磁通同時(shí)交同時(shí)交鏈一、二次繞組鏈一、二次繞組e1=E1m sin( t-90 )E2 =j4.44 f N2m e2=E2m sin( t-90 )一次繞組一次繞組二次繞組二次繞組大連理工大學(xué)電氣工程系2. 漏磁通、漏電抗漏磁通、漏電抗 1 1 m sin t漏磁通漏磁通 1 只交只交鏈一次繞組，漏磁鏈一次繞組，漏磁路不飽和路不飽和漏電感漏電感 L1 N 1 i0漏電抗漏電抗 X1 2 f L1

9、 漏電動(dòng)勢(shì)漏電動(dòng)勢(shì)E1 = =jX1 I0 d(N 1 ) dte2e1e1 u1i0 1 漏磁通產(chǎn)生的漏電動(dòng)勢(shì)漏磁通產(chǎn)生的漏電動(dòng)勢(shì)可用漏抗壓降表示可用漏抗壓降表示 u20大連理工大學(xué)電氣工程系3. 電壓方程電壓方程 一次側(cè)電路一次側(cè)電路U1 =E1 + (R1 + jX1 ) I1= E1 + Z1I1 R1 ：一次繞組一次繞組電阻。電阻。 X1 ：一次繞組一次繞組漏電抗。漏電抗。 Z1 ：一次繞組一次繞組漏阻抗。漏阻抗。忽略忽略Z1 ，則：，則：U1E1e2e1e1 u1i0 1 u20空載電流即勵(lì)磁電流，決空載電流即勵(lì)磁電流，決定于一次繞組的電壓定于一次繞組的電壓U1U1N4.44 f

10、N1 m 大連理工大學(xué)電氣工程系3. 電壓方程電壓方程U20E2 一、二次繞組的電動(dòng)勢(shì)之比稱為一、二次繞組的電動(dòng)勢(shì)之比稱為電壓比電壓比: U1 U20k =E1E2=N1N2e2e1e1 u1i0 1 二次側(cè)電路二次側(cè)電路 u20大連理工大學(xué)電氣工程系4. 空載運(yùn)行等效電路空載運(yùn)行等效電路 空載時(shí)空載時(shí) 對(duì)電路的作用對(duì)電路的作用: 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，形成繞組電感。產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，形成繞組電感。 因?yàn)橐驗(yàn)閙常數(shù)，可用一個(gè)等效的線性電感常數(shù)，可用一個(gè)等效的線性電感 L來來代替，即代替，即勵(lì)磁電抗：勵(lì)磁電抗： Xm =LPFe I02Rm = 產(chǎn)生鐵損耗產(chǎn)生鐵損耗 該損耗可以用等效電阻該損耗可以用等效

11、電阻 Rm 來代替，即來代替，即 勵(lì)磁電阻：勵(lì)磁電阻：勵(lì)磁阻抗：勵(lì)磁阻抗： Zm = Rm + j Xm大連理工大學(xué)電氣工程系 一次繞組的電動(dòng)勢(shì)用一次繞組的電動(dòng)勢(shì)用勵(lì)磁阻抗壓降來表示，勵(lì)磁阻抗壓降來表示，即即E1 =ZmI0 空載等效電路空載等效電路U1I0R1 jX1 E1Rm Xm大連理工大學(xué)電氣工程系1. 電壓平衡方程式電壓平衡方程式二次繞組二次繞組 u2e2e2 e1e1 u1i1i2 1 2 ZL= E2 Z2I2U2 = E2(R2 + jX2 ) I2U2 = ZLI2R2、X2 、Z2 ：二次繞組的二次繞組的電阻、電阻、漏電抗、漏阻抗。漏電抗、漏阻抗。N1i1N2i2 大連理工

12、大學(xué)電氣工程系 u2e2e2 e1e1 u1i1i2 1 2 ZLU1N4.44 f N1m = 常數(shù)常數(shù) N1I1 + N2I2 = N1I0 2. 磁動(dòng)勢(shì)平衡方程：磁動(dòng)勢(shì)平衡方程：一次繞組一次繞組U1 = E1 + (R1 + jX1) I1= E1 + Z1I1 勵(lì)磁電流勵(lì)磁電流im基本基本不變不變(i0)大連理工大學(xué)電氣工程系 u2e2e2 e1e1 u1i1i2 1 2 ZLN1I1 + N2I2 = N1I0 I1 =I0+ N2N1 I2 I0I1L i2 的大小由什么決定？的大小由什么決定？ i1 的大小由什么決定？的大小由什么決定？ I2 由由 |ZL | 決定；決定； I1

13、 取決于取決于 I2 。 I1 隨隨 I2 變化的原因：能量守恒。變化的原因：能量守恒。電流變化關(guān)系：電流變化關(guān)系：勵(lì)勵(lì)磁磁分分量量負(fù)負(fù)載載分分量量大連理工大學(xué)電氣工程系ZL3.3 變壓器的等效電路和相量圖變壓器的等效電路和相量圖等效電路等效電路U1I1R1 jX1 E1 E2jX2 R2 I2 U2 一、二次繞組只有磁聯(lián)系，無電聯(lián)系一、二次繞組只有磁聯(lián)系，無電聯(lián)系大連理工大學(xué)電氣工程系一、一、 二次繞組的折算二次繞組的折算E2 = E1 折算條件：折算條件： N2I2 不變、不變、P2 不變。不變。 用一個(gè)匝數(shù)為用一個(gè)匝數(shù)為 N1 的假想繞組代替的假想繞組代替 N2， 使：使： 折算后的二次

14、繞組電流折算后的二次繞組電流 N1I2 = N2I2I2 =N2N1I2=I2k大連理工大學(xué)電氣工程系 折算后的二次繞組電動(dòng)勢(shì)和電壓折算后的二次繞組電動(dòng)勢(shì)和電壓匝數(shù)相同匝數(shù)相同:E2= E1= kE2輸出視在功率不變輸出視在功率不變: U2I2 = U2 I2U2=I2I2U2= kU2大連理工大學(xué)電氣工程系 折算后二次繞組的阻抗折算后二次繞組的阻抗有功功率不變有功功率不變:R2 I22 = R2 I22R2 = R2 I22I22= k2 R2無功功率不變無功功率不變:X2I2 2 = X2 I22X2 = X2 I22I22= k2 X2因而因而Z2 = k2 Z2ZL = k2 ZL 折

15、算實(shí)質(zhì)上是在功率和磁通勢(shì)保持不變的條件下，折算實(shí)質(zhì)上是在功率和磁通勢(shì)保持不變的條件下，對(duì)繞組的電壓、電流所進(jìn)行的一種線性變換。對(duì)繞組的電壓、電流所進(jìn)行的一種線性變換。大連理工大學(xué)電氣工程系變壓器的變壓器的 T 型等效電路型等效電路ZLU1I1R1 jX1 E1 = E2Im U2 jX2 R2 I2大連理工大學(xué)電氣工程系簡(jiǎn)化等效電路簡(jiǎn)化等效電路 該電路用于滿載該電路用于滿載 或接近滿載運(yùn)行或接近滿載運(yùn)行 時(shí)的分析、計(jì)算。時(shí)的分析、計(jì)算。 短路電阻：短路電阻： RS = R1 + R2 短路電抗：短路電抗： XS = X1 + X2 短路阻抗：短路阻抗： ZS = RS + j XSI0 很小，

16、很小，I1 I2 ZLU1I1 I2RS jXS U2 大連理工大學(xué)電氣工程系 【例例3 2】 一臺(tái)單相變壓器，一臺(tái)單相變壓器，U1N /U2N = 380/190 V，Z1 = ( 0.4j0.8 ) ，Z2 = ( 0.15j0.3 ) ，Zm = ( 600j1 200 ) ，ZL = ( 7.5j4.75 ) ，當(dāng)，當(dāng)一次繞一次繞組加上額定電壓線組加上額定電壓線 380 V 時(shí)，試分別用時(shí)，試分別用T 型等效電路和簡(jiǎn)型等效電路和簡(jiǎn)化等效電路求負(fù)載電流和電壓的實(shí)際值?；刃щ娐非筘?fù)載電流和電壓的實(shí)際值。解：解：(1) 用用T 型等效電路型等效電路k =U1NU2N = = 2380190

17、Z2 = k2Z2 = 22 (0.15j0.3) = (0.6j1.2) ZL = k2ZL = 22 (7.5j4.75) = (30j19) = 35.5 32.35O 大連理工大學(xué)電氣工程系電路總阻抗電路總阻抗Ze = Z1Zm (Z2 ZL)Zm Z2 ZL= 36.6 34.88O I1 =U1Ze= A36.6 34.88O380 0O= 10.38 34.88O AE2 = E1 = Z1I1U1= ( 0.4j0.8 ) V10.38 34.88O380 0O= 376.62 180.72O VI2 =E2Z2 ZL= 10.27 147.3O A大連理工大學(xué)電氣工程系I2

18、= kI2 = 210.27 A = 20.54 AU2 = |Z2| I2 (2) 用簡(jiǎn)化等效電路用簡(jiǎn)化等效電路 ZS = Z1Z2 = (1.0j2.0) = 182.35 V= 7.524.752 20.54 V= 10.15 34.1O AI1 =I2 =U1ZS ZLI2 = kI2 = 210.15 A = 20.3 AU2 = |Z2| I2 = 180.22 V大連理工大學(xué)電氣工程系 項(xiàng)目項(xiàng)目 折算前折算前 折算后折算后一次側(cè)一次側(cè)電壓方程電壓方程二次側(cè)二次側(cè)電壓方程電壓方程電流關(guān)系電流關(guān)系感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系的關(guān)系輸出電壓輸出電壓二、二、 基本方程式

19、基本方程式U1 =E1Z1I1U1 =E1Z1I1U2 = E2Z2I2U2 = E2 Z2I2N1I1N2I2 = N1I0 I1I2 = I0 E1 =ZmI0 E1 =ZmI0 E1= kE2E1 = E2U2 = ZLI2U2 = ZLI2大連理工大學(xué)電氣工程系 三、相量圖三、相量圖 設(shè)：設(shè)： U2 = U2 0U2I2 電感性負(fù)載電感性負(fù)載 2E1 = E2R2I2jX2 I2E1ImI2I1R1I1jX1I1 1U1大連理工大學(xué)電氣工程系1.基值的選取基值的選取基值基值(用下標(biāo)用下標(biāo)b表示表示)對(duì)于電路計(jì)算而言，四個(gè)基本物理量對(duì)于電路計(jì)算而言，四個(gè)基本物理量U、I、Z和和S中，有兩

20、個(gè)量的基值可以任意選定，其余兩中，有兩個(gè)量的基值可以任意選定，其余兩個(gè)量的基值可根據(jù)電路的基本定律導(dǎo)出。個(gè)量的基值可根據(jù)電路的基本定律導(dǎo)出。bbbbbbIUZIUS,3.4 標(biāo)幺值標(biāo)幺值標(biāo)幺值標(biāo)幺值某一物理量的實(shí)際值與選定的基值某一物理量的實(shí)際值與選定的基值之比。之比?；祵?shí)際值標(biāo)幺值 大連理工大學(xué)電氣工程系2.2.標(biāo)幺值標(biāo)幺值 計(jì)算變壓器或電機(jī)的穩(wěn)態(tài)問題時(shí)，常用額定計(jì)算變壓器或電機(jī)的穩(wěn)態(tài)問題時(shí)，常用額定值作為相應(yīng)的基值。此時(shí)一次和二次相電壓的標(biāo)值作為相應(yīng)的基值。此時(shí)一次和二次相電壓的標(biāo)幺值為幺值為: :NbNbUUUUUUUUUU2222*21111*1,一次和二次相電流的標(biāo)幺值為一次和二次

21、相電流的標(biāo)幺值為: :NbNbIIIIIIIIII2222*21111*1,大連理工大學(xué)電氣工程系歸算到一次側(cè)時(shí)，等效漏阻抗的標(biāo)幺值為：歸算到一次側(cè)時(shí)，等效漏阻抗的標(biāo)幺值為：111*NsssbNIZZZZU在三相系統(tǒng)中，線電壓和線電流亦可用標(biāo)幺值表在三相系統(tǒng)中，線電壓和線電流亦可用標(biāo)幺值表示，此時(shí)以線電壓和線電流的額定值為基值。示，此時(shí)以線電壓和線電流的額定值為基值。相電壓和線電壓的標(biāo)幺值相等，相電流和線電流相電壓和線電壓的標(biāo)幺值相等，相電流和線電流亦相等。亦相等。三相功率的基值取為變壓器三相功率的基值取為變壓器( (電機(jī)電機(jī) ) )的三相額定容的三相額定容量，即：量，即：NNNNNbIUIU

22、SS33大連理工大學(xué)電氣工程系3. 應(yīng)用標(biāo)幺值的優(yōu)缺點(diǎn)應(yīng)用標(biāo)幺值的優(yōu)缺點(diǎn) (1)不論變壓器或電機(jī)容量的大小，用標(biāo)幺值表示時(shí)，不論變壓器或電機(jī)容量的大小，用標(biāo)幺值表示時(shí)，各個(gè)參數(shù)和典型的性能數(shù)據(jù)通常都在一定的范圍以各個(gè)參數(shù)和典型的性能數(shù)據(jù)通常都在一定的范圍以內(nèi)，因此便于比較和分析。內(nèi)，因此便于比較和分析。 (2)(2)用標(biāo)幺值表示時(shí)，歸算到高壓側(cè)或低壓側(cè)時(shí)變壓用標(biāo)幺值表示時(shí)，歸算到高壓側(cè)或低壓側(cè)時(shí)變壓器的參數(shù)恒相等，故用標(biāo)幺值計(jì)算時(shí)不必再進(jìn)行歸算。器的參數(shù)恒相等，故用標(biāo)幺值計(jì)算時(shí)不必再進(jìn)行歸算。(4)標(biāo)幺值的缺點(diǎn)是沒有量綱，無法用量綱關(guān)系來檢查。標(biāo)幺值的缺點(diǎn)是沒有量綱，無法用量綱關(guān)系來檢查。 (

23、3) 在三相系統(tǒng)中，相電壓和線電壓的標(biāo)幺值相等，在三相系統(tǒng)中，相電壓和線電壓的標(biāo)幺值相等，相電流和線電流亦相等。相電流和線電流亦相等。大連理工大學(xué)電氣工程系3.5 變壓器的參數(shù)測(cè)定變壓器的參數(shù)測(cè)定 1. 空載試驗(yàn)空載試驗(yàn) 測(cè)量測(cè)量: k、PFe、Zm低壓側(cè)低壓側(cè)高壓側(cè)高壓側(cè)U1VAWV實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)： U1N、I0、P0、U20。(1) 鐵損耗鐵損耗 P0 = PFePCu = RmI02R1I02 PFeP0 (2) 勵(lì)磁阻抗模勵(lì)磁阻抗模 |Zm | Z1+Zm | =U1NI0大連理工大學(xué)電氣工程系(3) 勵(lì)磁電阻勵(lì)磁電阻RmR1 + Rm=P0I02(4) 勵(lì)磁電抗勵(lì)磁電抗 Xm =

24、|Zm |2Rm2(5) 電壓比電壓比U20U1Nk =(6) 折算折算 如果變壓器是降壓變壓器，則如果變壓器是降壓變壓器，則 Rm 、 Xm 和和 Zm 需要折算。需要折算。 實(shí)際值為：實(shí)際值為： | Zm | = k2 U1NI0Rm= k2P0 I02Xm =|Zm |2Rm2大連理工大學(xué)電氣工程系2. 短路試驗(yàn)短路試驗(yàn) 測(cè)量：測(cè)量：PCu、短路參數(shù)、短路參數(shù)。高壓側(cè)高壓側(cè)低壓側(cè)低壓側(cè)實(shí)驗(yàn)方法：實(shí)驗(yàn)方法： 逐漸增加逐漸增加 U1 ，使電，使電流達(dá)到額定值：流達(dá)到額定值：I1 = I1N 。U1AU1 = (5%10%)U1NVW實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)： US = U1、IS = I1N 、P

25、S 。(1) 銅損耗銅損耗 PCuPS PFe PS(2) 短路阻抗模短路阻抗模 |ZS | =USIS大連理工大學(xué)電氣工程系(3) 短路電阻短路電阻 RS =PSIS2(4) 短路電抗短路電抗 XS =| ZS | 2RS2(5) 阻抗電壓阻抗電壓 US = | ZS | I1N 銘牌上的標(biāo)注方法：銘牌上的標(biāo)注方法：用百分?jǐn)?shù)表示用百分?jǐn)?shù)表示:US =USU1N100%用標(biāo)幺值表示用標(biāo)幺值表示:標(biāo)幺值標(biāo)幺值 = =實(shí)際值實(shí)際值基值基值電壓、電流與阻抗（電阻和電抗）的基值電壓、電流與阻抗（電阻和電抗）的基值: U1N 、 I1N 、 U2N 、 I2N 、I1NU1N、I2NU2N大連理工大學(xué)電

26、氣工程系US* =USU1N阻抗電壓的標(biāo)么值：阻抗電壓的標(biāo)么值： 用短路阻抗模的標(biāo)幺值表示用短路阻抗模的標(biāo)幺值表示:US* =USU1N= |ZS | I1NU1N= |ZS |U1N / I1N= |ZS*| 中、小型電力變壓器：中、小型電力變壓器： |ZS*| = 0.04 0.105 大型電力變壓器：大型電力變壓器： |ZS*| = 0.125 0.175(6) 溫度折算溫度折算 正常工作溫度?。赫９ぷ鳒囟热。?5銅線：銅線：RS75= RS 234.5 + 75234.5 +鋁線：鋁線：RS75= RS 228 + 75228 +大連理工大學(xué)電氣工程系 三相變壓器的空載實(shí)驗(yàn)和短路試驗(yàn)

27、三相變壓器的空載實(shí)驗(yàn)和短路試驗(yàn)N1N2U1NVWAAA三相變壓器的空載實(shí)驗(yàn)三相變壓器的空載實(shí)驗(yàn)WN1N2USVWAAA三相變壓器的短路實(shí)驗(yàn)三相變壓器的短路實(shí)驗(yàn)WI1N大連理工大學(xué)電氣工程系求折算至高壓側(cè)的求折算至高壓側(cè)的 |Zm|、Rm、Xm 和和 |ZS| 、RS、XS。 解：解： 【例例33】 一臺(tái)三相變壓器，一臺(tái)三相變壓器， SN = 1 000 kVA， U1N / U2N = 10 000/231 V，I1N / I2N = 43.3 / 1 874 A。Y,d 聯(lián)結(jié)。聯(lián)結(jié)。室溫為室溫為 20o C，繞組為銅線，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：，繞組為銅線，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表： 試試 驗(yàn)驗(yàn) 線電壓線電壓

28、/V 線電流線電流/A 功率功率/W 備備 注注空載試驗(yàn)空載試驗(yàn) 231/10 000 103.8 3 800 電壓加在低壓側(cè)電壓加在低壓側(cè)短路試驗(yàn)短路試驗(yàn) 440 43.3 10 900 電壓加在高壓側(cè)電壓加在高壓側(cè)(1) 由空載試驗(yàn)求得：由空載試驗(yàn)求得： | Zm | =U1I0= 231103.8 /3= 3.85 Rm =P0 / 3I02= 3 800 / 3(103.8 /3 ) 2= 0.35 大連理工大學(xué)電氣工程系= 3.83 Xm =|Zm |2Rm2 U20U1Nk =10000 /3231= 25折算至高壓側(cè)折算至高壓側(cè): Zm = 2523.85 = 2 406 Rm

29、= 2520.35 = 219 Xm = 2523.83 = 2 394 (2) 由短路試驗(yàn)求得：由短路試驗(yàn)求得： | ZS | =USIS= 440 /343.3= 5.87 RS =PS / 3 IS2= 10900 / 343.32= 1.94 大連理工大學(xué)電氣工程系XS =| ZS | 2RS2 = 5.54 折算至折算至75:RS= 1.94 234.5 +75234.5 +20= 2.36 XS = 5.54 | ZS | = RS2XS2 = 6.022 大連理工大學(xué)電氣工程系【例題【例題 3-4】一臺(tái)三相變壓器，一臺(tái)三相變壓器，Y,d聯(lián)結(jié)，聯(lián)結(jié)，SN=1000 kVA, U1N

30、 / U2N = 10 /6.3 kV。當(dāng)外施額定電壓時(shí)，變壓器的空載損耗。當(dāng)外施額定電壓時(shí)，變壓器的空載損耗P0=4.9kW ，空載電流為額定電，空載電流為額定電流的流的5%。當(dāng)短路電流為額定電流時(shí)，短路損耗。當(dāng)短路電流為額定電流時(shí)，短路損耗 Ps=15kW （已換算到（已換算到75 度度時(shí)的值），短路電壓為額定電壓的時(shí)的值），短路電壓為額定電壓的5.5%。試求歸算到高壓側(cè)的勵(lì)磁阻抗和。試求歸算到高壓側(cè)的勵(lì)磁阻抗和漏阻抗的實(shí)際值和標(biāo)幺值漏阻抗的實(shí)際值和標(biāo)幺值. 解解: :(1)(1)勵(lì)磁阻抗和漏阻抗標(biāo)幺值勵(lì)磁阻抗和漏阻抗標(biāo)幺值: :11 01 0221 0222212 00 0 54 91

31、9 61 0 0 00 0 52 01 9 61 9 9*.(.).mmmmmUZIPRIXZR 大連理工大學(xué)電氣工程系000075275752222750 055150 01510000 0550 0150 053*()*()()*().( .)( .).sSsSSSSSSSSUZUIPRPIXZR(2) 歸算到高壓側(cè)時(shí)勵(lì)磁阻抗和漏阻抗的實(shí)際值歸算到高壓側(cè)時(shí)勵(lì)磁阻抗和漏阻抗的實(shí)際值高壓側(cè)的額定電流高壓側(cè)的額定電流I1N 和阻抗基值和阻抗基值 Z1b為為:10074.5731010374.5710310003311111NNbNNNIUZAAUSI大連理工大學(xué)電氣工程系于是歸算到高壓側(cè)時(shí)各阻抗

32、的實(shí)際值于是歸算到高壓側(cè)時(shí)各阻抗的實(shí)際值: :111120 10020001 96 10019619 9 1001990 055 1005 5*.mmbmmbmmbSSbZZZRR ZXX ZZZ Z 110 015 1001 50 053 1005 3*.ssbssbRR ZXX Z大連理工大學(xué)電氣工程系3.6 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性 運(yùn)行特性：外特性、效率特性。運(yùn)行特性：外特性、效率特性。1. 外特性和電壓調(diào)整率外特性和電壓調(diào)整率 當(dāng)當(dāng) U1、cos 2 為常數(shù)時(shí)：為常數(shù)時(shí)： U2 = f ( I2) 外特性。外特性。 U2 I2OU2Ncos 2=1cos 2= 0.8(電感性

33、電感性)cos 2= 0.8(電容性電容性)(1) 電壓調(diào)整率的定義電壓調(diào)整率的定義 I2N U2VR =U2NU2U2N100%VR 5% 電力變壓器的高壓繞組均有電力變壓器的高壓繞組均有 5%的抽頭。的抽頭。大連理工大學(xué)電氣工程系(2) 折算至一次側(cè)的公式折算至一次側(cè)的公式VR =U1NU2U1N100%(3) 利用短路參數(shù)的公式利用短路參數(shù)的公式ZLU1I1I2RS jXS U2 U2I1= I2 2RSI1jXSI1U1NVR = (RS cos 2 +XS sin 2 ) 100%I1NU1N大連理工大學(xué)電氣工程系2. 效率特性效率特性(1) 功率功率 電源輸入變壓器的有功功率：電源

34、輸入變壓器的有功功率： P1 = U1I1cos 1 變壓器輸出的有功功率：變壓器輸出的有功功率： P2 = U2I2cos 2 損耗損耗 P1P2 = PCuPFe 銅損耗銅損耗 PCu = R1I12R2I22 =R1I12R2I22（用用 T 型等效電路型等效電路） 大連理工大學(xué)電氣工程系I1 = I1N時(shí)時(shí)的短路損耗的短路損耗PCu = RS I12 = RS I22 （用簡(jiǎn)化等效電路用簡(jiǎn)化等效電路） = 2 PS （用短路試驗(yàn)用短路試驗(yàn)） 式中式中: : 負(fù)載系數(shù)負(fù)載系數(shù)。由于由于: : Pcu I2 =I1I1N 可變損耗?？勺儞p耗。 鐵損耗：鐵損耗： PFe = Rm I02 （

35、用用 T 型等效電路型等效電路） = P0（用空載試驗(yàn)用空載試驗(yàn)） 由于由于: : PFem、f 等，等，當(dāng)當(dāng) U1 、f 均不變時(shí)，均不變時(shí)， PFe不變（與不變（與 I2 大小無關(guān)）大小無關(guān)） 不變損耗。不變損耗。大連理工大學(xué)電氣工程系(2) 效率效率P1P2 =100%因因VR不大，則若忽略不大，則若忽略VR ，則，則 U2 = U2N P2 = U2I2cos 2 = U2NI2cos 2= U2NI2N cos 2I2I2N= SN cos 2SN cos 2 SN cos 2PFePCu100% = SN cos 2 SN cos 2P0 2PS100% = 大連理工大學(xué)電氣工程系

36、當(dāng)當(dāng) U1= U1N、cos 2 為常數(shù)時(shí)：為常數(shù)時(shí)： = f ( I2) 或：或： = f ()(3) 效率特性效率特性求得：求得： P0= 2 PS即：即： PCu= PFe 時(shí)時(shí) = max 效率特性。效率特性。 I2O令：令：d d = 0 小型電力變壓器小型電力變壓器: :N = 80% % 90% % 大型電力變壓器大型電力變壓器: :N = 98% % 99% %(0.40.6) I2N大連理工大學(xué)電氣工程系3.7 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組三相變壓器的聯(lián)結(jié)組 聯(lián)結(jié)組：聯(lián)結(jié)組：聯(lián)結(jié)方式聯(lián)結(jié)方式 + 聯(lián)結(jié)組號(hào)。聯(lián)結(jié)組號(hào)。 聯(lián)結(jié)組號(hào)：聯(lián)結(jié)組號(hào)：要表示出高、低壓繞組線電動(dòng)勢(shì)要表示出高、低壓繞組

37、線電動(dòng)勢(shì)之間的相位差。之間的相位差。1. 相電動(dòng)勢(shì)的相位關(guān)系相電動(dòng)勢(shì)的相位關(guān)系同名端同名端EUEu*U1U2u1u2EUEu*相位關(guān)系相位關(guān)系:EUEuEUEuU1U2u1u2大連理工大學(xué)電氣工程系2. 三相變壓器三相變壓器(1) 三相變壓器的種類三相變壓器的種類 三相組式變壓器、三相心式變壓器。三相組式變壓器、三相心式變壓器。 三相組式變壓器三相組式變壓器 U1 U2u1 u2V1 V2v1 v2W1 W2w1 w2特點(diǎn)：特點(diǎn)：三相之間只有電的聯(lián)系，沒有磁的聯(lián)系。三相之間只有電的聯(lián)系，沒有磁的聯(lián)系。大連理工大學(xué)電氣工程系 三相心式變壓器三相心式變壓器 特點(diǎn)：特點(diǎn)：三相之間既有電的聯(lián)系，又有磁

38、的聯(lián)系。三相之間既有電的聯(lián)系，又有磁的聯(lián)系。U1U2u1u2V1V2v1v2W1W2w1w2大連理工大學(xué)電氣工程系 聯(lián)結(jié)方式聯(lián)結(jié)方式 高壓繞組高壓繞組 低壓繞組低壓繞組 星形有中性線星形有中性線 YN yn 星形無中性線星形無中性線 Y y 三角形三角形 D dGB: Y,yn、Y,d、YN,d、Y,y、YN,y(2) 三相繞組的聯(lián)結(jié)方式：三相繞組的聯(lián)結(jié)方式：最常用的三種最常用的三種大連理工大學(xué)電氣工程系(2) 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組三相變壓器的聯(lián)結(jié)組 時(shí)鐘表示法：時(shí)鐘表示法：高壓繞組的線電動(dòng)勢(shì)（任取一個(gè)）高壓繞組的線電動(dòng)勢(shì)（任取一個(gè)）作分針，指向作分針，指向12點(diǎn)；低壓繞組對(duì)應(yīng)的線電動(dòng)勢(shì)作時(shí)點(diǎn)；

39、低壓繞組對(duì)應(yīng)的線電動(dòng)勢(shì)作時(shí)針，它們所確定的鐘點(diǎn)數(shù)即為聯(lián)結(jié)組號(hào)。針，它們所確定的鐘點(diǎn)數(shù)即為聯(lián)結(jié)組號(hào)。2. 聯(lián)結(jié)組判斷方法聯(lián)結(jié)組判斷方法(1) 由聯(lián)結(jié)圖確定聯(lián)結(jié)方式。由聯(lián)結(jié)圖確定聯(lián)結(jié)方式。(2) 在聯(lián)結(jié)圖上標(biāo)出高、低壓繞組的線電動(dòng)勢(shì)和相在聯(lián)結(jié)圖上標(biāo)出高、低壓繞組的線電動(dòng)勢(shì)和相 電動(dòng)勢(shì)；電動(dòng)勢(shì)；規(guī)定正方向：首端指向末端。規(guī)定正方向：首端指向末端。(3) 畫出高壓繞組的電動(dòng)勢(shì)相量圖。畫出高壓繞組的電動(dòng)勢(shì)相量圖。 星形聯(lián)結(jié)時(shí)相電動(dòng)勢(shì)畫成星形聯(lián)結(jié)時(shí)相電動(dòng)勢(shì)畫成 Y 形，三角形聯(lián)結(jié)形，三角形聯(lián)結(jié)時(shí)相電動(dòng)勢(shì)畫成時(shí)相電動(dòng)勢(shì)畫成 形。形。 U、V、W三相電動(dòng)勢(shì)在空間按順時(shí)針排列。三相電動(dòng)勢(shì)在空間按順時(shí)針排列。大連

40、理工大學(xué)電氣工程系(4) 畫出低壓繞組的電動(dòng)勢(shì)相量圖。畫出低壓繞組的電動(dòng)勢(shì)相量圖。 先畫相電動(dòng)勢(shì)相量，再畫線電動(dòng)勢(shì)相量。先畫相電動(dòng)勢(shì)相量，再畫線電動(dòng)勢(shì)相量。(5) 判斷聯(lián)結(jié)組號(hào)，寫出聯(lián)結(jié)組。判斷聯(lián)結(jié)組號(hào)，寫出聯(lián)結(jié)組。 找出某個(gè)對(duì)應(yīng)的高、低壓繞組的線電動(dòng)勢(shì)找出某個(gè)對(duì)應(yīng)的高、低壓繞組的線電動(dòng)勢(shì)的相位差，確定鐘點(diǎn)數(shù)。的相位差，確定鐘點(diǎn)數(shù)。 典型的聯(lián)結(jié)組：典型的聯(lián)結(jié)組：Y,yn0、Y,d11、YN,d11。 三角形聯(lián)結(jié)的兩種方式：三角形聯(lián)結(jié)的兩種方式：順順接接逆逆接接U1 V1 W1U2 V2 W2U1 V1 W1 U2 V2 W2大連理工大學(xué)電氣工程系 判斷按下圖方式聯(lián)結(jié)的三相變壓器的聯(lián)結(jié)組。判斷按

41、下圖方式聯(lián)結(jié)的三相變壓器的聯(lián)結(jié)組。EU EV EWU1 V1 W1 U2 V2 W2u1 v1 w1 n u2 v2 w2Eu Ev EwEWEUEVUVWEUVuvw聯(lián)結(jié)組號(hào)聯(lián)結(jié)組號(hào): Y,yn6EuEvEwEuv大連理工大學(xué)電氣工程系 判斷按下圖方式聯(lián)結(jié)的三相變壓器的聯(lián)結(jié)組。判斷按下圖方式聯(lián)結(jié)的三相變壓器的聯(lián)結(jié)組。EU EV EWEv Ew EuU1 V1 W1 U2 V2 W2v1 w1 u1 v2 w2 u2EWEUEVUVWEUVEuEvEwuvw聯(lián)結(jié)組號(hào)聯(lián)結(jié)組號(hào): D,d6= -Euv大連理工大學(xué)電氣工程系 各種聯(lián)結(jié)組的應(yīng)用場(chǎng)合各種聯(lián)結(jié)組的應(yīng)用場(chǎng)合 (1) Y,yn0 聯(lián)結(jié)組：二次

42、側(cè)組成三相四線制。聯(lián)結(jié)組：二次側(cè)組成三相四線制。用于配電變壓器時(shí)可兼供動(dòng)力和照明負(fù)載。用于配電變壓器時(shí)可兼供動(dòng)力和照明負(fù)載。 (2) Y,d11 聯(lián)結(jié)組：用于二次側(cè)電壓超過聯(lián)結(jié)組：用于二次側(cè)電壓超過400 V 的線路中。的線路中。 (3) YN,d11 聯(lián)結(jié)組：用于高壓輸電線路中，聯(lián)結(jié)組：用于高壓輸電線路中，使電力系統(tǒng)的高壓側(cè)可以接地。使電力系統(tǒng)的高壓側(cè)可以接地。 變壓器的某一側(cè)接成三角形，對(duì)運(yùn)行有利。變壓器的某一側(cè)接成三角形，對(duì)運(yùn)行有利。大連理工大學(xué)電氣工程系3.8 三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行負(fù)荷容量很大，一臺(tái)變壓器不能滿足要求；負(fù)荷容量很大，一臺(tái)變壓器不能滿足要求； 負(fù)荷變化

43、較大，用多臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行可以隨時(shí)負(fù)荷變化較大，用多臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行可以隨時(shí) 調(diào)節(jié)投入變壓器的臺(tái)數(shù)；調(diào)節(jié)投入變壓器的臺(tái)數(shù)； 可以減少變壓器的儲(chǔ)備容量?？梢詼p少變壓器的儲(chǔ)備容量。 U1 U2 T1 T2 大連理工大學(xué)電氣工程系(1) 空載時(shí)各臺(tái)空載時(shí)各臺(tái) T 的的 I2 = 0，各變壓器之間無環(huán)流；，各變壓器之間無環(huán)流；(2) 負(fù)載運(yùn)行時(shí)，各臺(tái)負(fù)載運(yùn)行時(shí)，各臺(tái) T 分擔(dān)的負(fù)載與它們的容分擔(dān)的負(fù)載與它們的容 量成正比；量成正比；(3) 各臺(tái)各臺(tái) T 同一相上輸出的電流同相位，同一相上輸出的電流同相位， 使得總輸出電流：使得總輸出電流： I2 =Ii 。2. 理想并聯(lián)運(yùn)行的條件理想并聯(lián)運(yùn)行的條件(1

44、) 電壓比相等，以保證二次側(cè)的空載電壓相等；電壓比相等，以保證二次側(cè)的空載電壓相等； 規(guī)定：規(guī)定：電壓比之差電壓比之差0.5%(平均電壓比平均電壓比)(2) 聯(lián)結(jié)組相同，以保證二次側(cè)空載電壓相位相同；聯(lián)結(jié)組相同，以保證二次側(cè)空載電壓相位相同；(3) 短路阻抗標(biāo)幺值相等。短路阻抗標(biāo)幺值相等。1. 并聯(lián)運(yùn)行的理想狀態(tài)并聯(lián)運(yùn)行的理想狀態(tài)大連理工大學(xué)電氣工程系(3) 短路阻抗標(biāo)幺值相等。短路阻抗標(biāo)幺值相等。兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行的等效電路兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行的等效電路ZSIL= ZS ILILIL=ZSZS 各臺(tái)各臺(tái) T 承擔(dān)的負(fù)載與其承擔(dān)的負(fù)載與其 短路阻抗模成反比；短路阻抗模成反比；ILIL=|ZS|ZS|U2IL

45、U2IL=S SILIL=|ZS|ZS|ININININI LIL =|ZS|ZS|*UNUN=SS* U2 U1ZSZSILZLILIL大連理工大學(xué)電氣工程系希望希望:ILIL=ININ負(fù)載與容量成正比負(fù)載與容量成正比ILIN=INIL即即:I L= IL *|ZS| = |ZS|* 當(dāng)當(dāng) ZS 模的標(biāo)幺值（或模的標(biāo)幺值（或 US 的標(biāo)幺值）相等時(shí)，的標(biāo)幺值）相等時(shí)， 各臺(tái)各臺(tái) T 承擔(dān)的負(fù)載與其容量成正比；承擔(dān)的負(fù)載與其容量成正比； 當(dāng)各臺(tái)當(dāng)各臺(tái) T 的的 ZS 的阻抗角相等時(shí)，的阻抗角相等時(shí)， 各臺(tái)各臺(tái)T 的輸出電流同相位。的輸出電流同相位。即當(dāng)：即當(dāng)： S = S有：有： IL = I

46、LIL S = SS如果：如果： S S20，則可以不考慮相位。，則可以不考慮相位。大連理工大學(xué)電氣工程系 【例例 35 】 兩臺(tái)電壓比和聯(lián)結(jié)組相同的變壓器兩臺(tái)電壓比和聯(lián)結(jié)組相同的變壓器并聯(lián)行。知：并聯(lián)行。知： SN= 100 kVA ，SN= 100 kVA， |US| = 0.04，*|US| = 0.045，* 試求當(dāng)總負(fù)載為試求當(dāng)總負(fù)載為 200 kVA 時(shí)，兩臺(tái)變壓器各自分擔(dān)的負(fù)載是多少？時(shí)，兩臺(tái)變壓器各自分擔(dān)的負(fù)載是多少？為了不使為了不使兩臺(tái)變壓器兩臺(tái)變壓器過載，最大負(fù)載應(yīng)是多少？過載，最大負(fù)載應(yīng)是多少？解：解：(1) *|US|US|*=SS*=0.0450.04S/SN S/S

47、N=SS = SL = 200S= 106 kVA， S = 94 kVA (2) 應(yīng)當(dāng)使：應(yīng)當(dāng)使：S= 100 kVA則：則：S=0.040.045S = 89 kVASLmax = S+ S = 189 kVA大連理工大學(xué)電氣工程系3.9 特殊變壓器特殊變壓器1. 自耦變壓器的結(jié)構(gòu)自耦變壓器的結(jié)構(gòu) 只有一個(gè)繞組。只有一個(gè)繞組。手手柄柄接接線線柱柱一、自耦變壓器一、自耦變壓器大連理工大學(xué)電氣工程系2. 自耦變壓器的工作原理自耦變壓器的工作原理 I+ +U1I1E1E2 U2I2降壓自耦變壓器降壓自耦變壓器 I+ +U2I1E1E2 U1I2升壓自耦變壓器升壓自耦變壓器N1N2(1) 電壓關(guān)系

48、電壓關(guān)系 忽略漏阻抗，則忽略漏阻抗，則= U1U2E1E2=N1N2= k大連理工大學(xué)電氣工程系(2) 電流關(guān)系電流關(guān)系 N1I1N2I2 = N1I0 忽略忽略 I0，則，則N1I1N2I2 = 0 I1 = I2N2N1大小關(guān)系：大小關(guān)系：I1I2N2N1=相位關(guān)系：相位關(guān)系： I1與與 I2 相位相反。相位相反。1k=I = I1I2 = (1) I21k大連理工大學(xué)電氣工程系I 與與I2 同相位；同相位；I = (1 ) I21k 在降壓變壓器中，在降壓變壓器中， k1，I = I2I1（ k 越接近越接近1，I 越小越?。㊣ 與與I1 同相位；同相位； 在升壓變壓器中，在升壓變壓器中， k1，I = I1I2（ k 越接近越接近1，I 越小越?。?3) 功率關(guān)系功率