1、 第二章變壓器第二章變壓器2.1變壓器的結(jié)變壓器的結(jié)構(gòu)和額定值構(gòu)和額定值2.2 變壓器變壓器空載運行空載運行2.3 變壓器的變壓器的負載運行負載運行2.4 變壓器變壓器的基本方程的基本方程和等效電路和等效電路2.6 三相變壓三相變壓器器2.7 標幺值標幺值2.5 等效電路等效電路參數(shù)的測定參數(shù)的測定2.8 變壓器運行性能變壓器運行性能2.9 變壓器的并聯(lián)運行變壓器的并聯(lián)運行大容量電力變壓器大容量電力變壓器 重點與難點重點: 1.變壓器的基本方程和等效電路; 2.等效電路參數(shù)的測定; 3.標幺值; 4.變壓器的運行性能。難點: 1.變壓器的運行原理和運行性能; 2.三相變壓器。一、變壓器的基本結(jié)

2、構(gòu)2-1 變壓器的基本結(jié)構(gòu)和額定值鐵心繞組變壓器最主要部件1.鐵心鐵心由心柱和鐵軛兩部分組成。心柱用來套裝繞組，鐵軛將心柱連接起來，使之形成閉合磁路。為減少鐵心損耗，鐵心用厚0.30-0.35mm的硅鋼片疊成，片上涂以絕緣漆，以避免片間短路。按照鐵心的結(jié)構(gòu)，變壓器可分為心式和殼式兩種。心式變壓器: 結(jié)構(gòu) 心柱被繞組所包圍，如圖所示。 特點 心式結(jié)構(gòu)的繞組和絕緣裝配比較容易， 所以電力變壓器常常采用這種結(jié)構(gòu)。低壓繞組高壓繞組鐵心柱鐵軛單相心式變壓器單相心式變壓器殼式變壓器: 結(jié)構(gòu) 鐵心包圍繞組的頂面、底面和側(cè)面，如圖。 特點 殼式變壓器的機械強度較好，常用于低 電壓、大電流的變壓器或小容量電訊變

3、壓器。低壓繞組高壓繞組鐵軛鐵軛鐵心柱單相殼式變壓器單相殼式變壓器2.繞組定義 變壓器的電路部分，用紙包或紗包的絕緣扁線或圓線（銅或鋁）繞成。 一次繞組 : 輸入電能的繞組。 二次繞組:輸出電能的繞組。高壓繞組的匝數(shù)多,導(dǎo)線細；低壓繞組的匝數(shù)少，導(dǎo)線粗。從高,低壓繞組的相對位置來看,變壓器的繞組可分為同心式和交迭式。同心式結(jié)構(gòu) 同心式繞組的高、低壓繞組同心地套裝在心柱上。特點 同心式繞組結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，國產(chǎn)電力變壓器均采用這種結(jié)構(gòu)。 交迭式結(jié)構(gòu) 交迭式繞組的高、低壓繞組沿心柱高度方向互相交迭地放置。交迭式繞組用于特種變壓器中。特點l3.按冷卻介質(zhì)和冷卻方式分按冷卻介質(zhì)和冷卻方式分 w 油浸式

4、變壓器油浸式變壓器w 干式變壓器干式變壓器 油浸式電力變壓器結(jié)構(gòu)圖油浸式電力變壓器結(jié)構(gòu)圖干式電力變壓器干式電力變壓器二、額定值又叫銘牌值，是在指定工作條件下，保證設(shè)備安全可靠運行且有優(yōu)良性能時的一組規(guī)定量值額定容量 在銘牌規(guī)定的額定狀態(tài)下變壓器輸出視在功率的保證值 ，單位為kV或kVA。三相變壓器指三相容量之和。額定電壓 銘牌規(guī)定的各個繞組在空載、指定分接開關(guān)位置下的端電壓，單位為V或kV。三相變壓器指線電壓。額定電流 根據(jù)額定容量和額定電壓算出的電流稱為額定電流，單位為A。三相變壓器指線電流。 NUNINS三相變壓器：額定頻率 我國的標準工頻規(guī)定為50赫(Hz)。此外還有額定效率、額定溫升。

5、NfNNNNNNUSIUSI22113,3單相變壓器：NNNNNNUSIUSI2211,2-2 變壓器的空載運行 變壓器的一次繞組接交流電源,二次繞組開路,負載電流為零(即空載)時的運行,稱為空載運行。 掌握： 電磁關(guān)系 感應(yīng)電動勢 電壓比 主磁通 激磁電流（難點、重點） 激磁阻抗（難點、重點） 等效電路 一、一次和二次繞組的感應(yīng)電動勢，電壓比:1.物理情況 圖242-2 變壓器的空載運行i10N1i10e1、e2lu1與與i10符合電動機慣例符合電動機慣例li10與與符合右手螺旋定則符合右手螺旋定則le1、e2與與符合右手螺旋符合右手螺旋定則定則l不計漏磁通不計漏磁通1dtdNedtdNe2

6、211 2.電壓方程dtdNeudtdNRieRiu22201110111012-2 變壓器的空載運行3.變壓器的變比及變壓原理KNNeeuu2121201k二、主磁通和激磁電流 通過鐵心并與一次、二次繞組相交鏈的磁通，用 表示.1主磁通空載電流所產(chǎn)生的電阻壓降很小，故：ttNEtdtENdteNmcoscos2sin211111111mmfNEfNUfNEfNE44.444.444.4221111111或空載時，空載時，u1-e1問題問題1：220v，50Hz的變壓器空載接到的變壓器空載接到440V、 50Hz的電源上，后果如何？的電源上，后果如何？問題問題2：220v，50Hz的變壓器空載

7、接到的變壓器空載接到220V的直流電源上，后果如何？的直流電源上，后果如何？變壓器空載相量圖變壓器空載相量圖l激磁電流激磁電流im：產(chǎn)生主磁通所需要的電流。：產(chǎn)生主磁通所需要的電流。im=i10l激磁電流激磁電流im磁化電流磁化電流i鐵耗電流鐵耗電流iFel磁化電流磁化電流i：對應(yīng)于主磁通，是激磁電流的無功分量：對應(yīng)于主磁通，是激磁電流的無功分量l鐵耗電流鐵耗電流iFe：對應(yīng)于鐵心損耗，是激磁電流的有功分量：對應(yīng)于鐵心損耗，是激磁電流的有功分量2激磁電流產(chǎn)生主磁通所需要的電流，用 表示。空載運行時，空載電流就是激磁電流，即激磁電流包括兩個分量，一個是磁化電流 ,一個是鐵耗電流 。mimii10

8、iFei激磁電流im磁化電流i鐵耗電流iFe若鐵心中主磁通的幅值 使磁路達到飽和,則 需由圖解法來確定，如圖2-6(a)和(b)所示。mi磁化電流 用于激勵鐵心中的主磁通，屬于無功電流。對已經(jīng)制成的變壓器， 的大小和波形取決于主磁通 和鐵心磁路的磁化曲線 當磁路不飽和時，磁化曲線是直線，磁化電流與磁通成正比。ii)(if（1）磁化電流:由于鐵心中存在鐵心損耗，故激磁電流 中除無功的磁化電流 外，還有一個與鐵心損耗相對應(yīng)的鐵耗電流 ，與 同相位，是激磁電流的有功分量。于是用復(fù)數(shù)表示時，激磁電流 為:相應(yīng)的相量圖如圖2-5所示miiFei1emI.FemIII（）鐵耗電流: 三、激磁阻抗 1.磁化

9、電抗與鐵耗電阻 jXEIXI jILjELNNeiNdtdidtdidtdm111121111或主磁通、感應(yīng)電動主磁通、感應(yīng)電動勢與磁化電流間的勢與磁化電流間的關(guān)系關(guān)系故：所以有鐵心線圈的并聯(lián)等效電路。)11(1jXREIIIFeFem另外： 鐵耗電阻：稱為鐵耗電阻，是表征鐵心損耗的一個參數(shù)。FeFeFeFeREIRIE11或2FeFeFeIpRmFeFemZEjXREIII1111mmmmmjXRIZIE1并聯(lián)等效電路并聯(lián)等效電路串聯(lián)等效電路串聯(lián)等效電路2.激磁電抗與激磁電阻由上式可得： 激磁電抗：是表征鐵心的磁化性能的一個等效參數(shù);激磁電阻：是表征鐵心損耗的一個等效參數(shù)。激磁阻抗：222X

10、RRXXFeFem222XRXRRFeFemmmmjXRZ)(mmmmmjXRIZIE1變壓器的一次繞組接到交流電源，二次繞組接到負載阻抗 時，二次繞組中便有電流流過，這種情況稱為變壓器的負載運行，如圖28所示。一、磁動勢平衡和能量傳遞1.磁動勢平衡關(guān)系2-3 變壓器的負載運行LZu2與與i2的參考方向符合的參考方向符合發(fā)電機慣例發(fā)電機慣例22220iNii：Lmiiiii11101：CCUm102211iNiNL變不變？變不變？02211iNiNLLmiii11LmiNiNiN11111miNiNiN12211mINININ122112121iNNiL2121NNee2211ieieL磁動勢

11、平衡關(guān)系磁動勢平衡關(guān)系能量傳遞能量傳遞 2能量傳遞2211ieieL 式中，左端的負號表示輸入功率，右端的正號表示輸出功率。 上式說明，通過一次、二次繞組的磁動勢平衡和電磁感應(yīng)關(guān)系，一次繞組從電源吸收的電功率就傳遞到二次繞組，并輸出給負載。這就是變壓器進行能量傳遞的原理。二、磁動勢方程 正常負載時，i1和i2都隨時間正弦變化，此時磁動勢方程可用復(fù)數(shù)表示為：miNiNiN12211 上式表明：負載時，用以建立主磁通的激磁磁動勢，是一次和二次繞組的合成磁動勢。mINININ12211三、漏磁通和漏磁電抗 1.漏磁通 在實際變壓器中，除了通過鐵心、并與一次和二次繞組相交鏈的主磁通之外，還有少量僅與一

12、個繞組交鏈且主要通過空氣或油而閉合的漏磁通。一次繞組的漏磁通：由電流 產(chǎn)生且僅與一次繞組相交鏈的磁通，用 表示；1i1二次繞組的漏磁通：由電流 產(chǎn)生且僅與二次繞組相交鏈的磁通，用 表示。2i2dtdiLdtdNedtdiLdtdNe22222111112222211211CNLCNL，漏磁電感：22221111iNiN， 和 分別稱為一次和二次繞組的漏磁電抗，簡稱漏抗漏抗是表征繞組漏磁效應(yīng)的一個參數(shù),且都為常值。2.漏磁電抗1X2X222222212111112211,;NiNLNiNLLXLX2222211111IjXILjEIjXILjE？主磁通和漏磁通的？主磁通和漏磁通的性質(zhì)和作用是什么

13、性質(zhì)和作用是什么一、變壓器的基本方程11iN1miN1dtdNedtdNe221122iN22-4 變壓器的基本方程和等效電路dtdiLe111磁動勢磁通感應(yīng)電動勢一次繞組二次繞組dtdiLe212若各電壓、電流均隨時間正弦變化，則相應(yīng)的復(fù)數(shù)形式 :根據(jù)基爾霍夫第二定律，有:2222222211111111)()(UZIUjXRIEEZIEjXRIU222222111111udtdiLRieedtdiLRiu負載：變壓器的基本方程為：變壓器的基本方程為： kEEZIEINININUZIEEZIUmmm2111221122221111二、變壓器的等效電路 1.繞組歸算 （A）方法 通常是把二次繞

14、組歸算到一次繞組，也就是假想把二次繞組的匝數(shù)變換成一次繞組的匝數(shù)，而不改變一次和二次繞組原有的電磁關(guān)系。（B）原則 不改變變壓器的物理本質(zhì)；不改變變壓器的物理本質(zhì)；不改變能量傳遞關(guān)系與大??；不改變能量傳遞關(guān)系與大小；不改變電動勢平衡關(guān)系、磁動勢平衡關(guān)系、能量平衡關(guān)不改變電動勢平衡關(guān)系、磁動勢平衡關(guān)系、能量平衡關(guān)系系為什么要歸算為什么要歸算將物理模型簡化為數(shù)學(xué)模型；將物理模型簡化為數(shù)學(xué)模型；將復(fù)雜的電磁耦合問題簡化為單純的電路將復(fù)雜的電磁耦合問題簡化為單純的電路問題；問題；化難為易，便于分析與求解。化難為易，便于分析與求解。.電流的歸算: 歸算前、后二次繞組的磁動勢保持不變，可得：221221I

15、kINNI(2)電勢的歸算: 歸算前、后二次繞組的磁動勢保持不變，則鐵心中的主磁通保持不變，可得：(3)阻抗的歸算: 歸算前、后二次繞組的傳輸功率、損耗保持不變，可得：222222222ZkZXkXRkR，歸算后，變壓器的基本方程變?yōu)?:212121122221111, 1,NNkEEIIIZIEUZIEEZIUmmm212112211122221111/,NNkEkEINININZIEUZIEEZIUmmm變換為變換為2.T形等效電路 一次和二次繞組以及激磁部分的的等效電路，如圖210(a),(b)和(c)所示。根據(jù) 兩式，把這三個電路連接在一起，即可得到變壓器的T形等效電路，如圖211所示

16、。 mIIIEE2121,3.近似和簡化等效電路 近似等效電路如圖212a 所示。簡化等效電路如圖 所示212b 在簡化等效電路中，變壓器的等效阻抗表現(xiàn)為一串聯(lián)阻抗： 稱為等效漏阻抗, 可由短路實驗測出,故亦稱短路阻抗； 和 分別稱為短路電阻和短路電抗。kZkRkXkZ212121,XXXRRRjXRZZZkkkkk一、開路試驗 亦稱空載試驗，試驗?zāi)康模簻y出激磁阻抗。試驗接線圖：如圖213所示。試驗方法：二次繞組開路，一次繞組加以額定電壓，測量此時的輸入功率 、電壓 和電流 。 2.5 等效電路參數(shù)的測定0P1U0I為試驗方便和安全，通常在低壓側(cè)加電壓，高壓側(cè)開路。2220001mmmmmRZ

17、XIPRIUZ注意：由于開路試注意：由于開路試驗在低壓側(cè)進行，驗在低壓側(cè)進行，高壓側(cè)開路，故此高壓側(cè)開路，故此時測出的值為歸算時測出的值為歸算到低壓側(cè)時的值。到低壓側(cè)時的值。歸算到高壓側(cè)是，歸算到高壓側(cè)是，應(yīng)為應(yīng)為：低壓高壓（高壓）（高壓）高壓其中：NNkXkXRkRZkZmmmmmm/222)(二、短路試驗 亦稱為負載試驗，目的：確定等效漏阻抗、即短路阻抗Zk 。試驗接線圖：如圖214所示。試驗方法：二次繞組短路，一次繞組上加一可調(diào)的低電壓。調(diào)節(jié)外加的低電壓，使短路電流達到額定電流，測量此時的一次電壓 、輸入功率 和電流 ，由此即可確定等效漏阻抗。短路試驗常在高壓側(cè)加電壓，低壓側(cè)短路。kUk

18、PkI222kkkkkkkkkRZXIPRIUZ數(shù)據(jù)處理：注意：電阻應(yīng)折算到：若為銅線，則：5 .234755 .234)75(kCkRR%100%1001111NKNNKKUZIUUu 短路電壓（阻抗電壓）：短路試驗時,使電流達到額定值時所加的電壓。常用額定電壓的百分數(shù)表示：kU1【例題例題 2-1】2-6 2-6 三相變壓器三相變壓器1、目前的電力系統(tǒng)，輸配電都采用三相制，三相變壓器應(yīng)用最廣泛；2、三相變壓器對稱運行時，其各相的電壓，電流大小相等，相位相差 。3、本節(jié)講介紹三相變壓器自身的有關(guān)知識，即磁路結(jié)構(gòu)、聯(lián)結(jié)組、波形等。120 一、三相變壓器的磁路1.三相變壓器組 圖216表示三臺單

19、相變壓器在電路上聯(lián)接起來，組成一個三相系統(tǒng)，這種組合稱為三相變壓器組。三相變壓器組的磁路彼此獨立，三相各有自己的磁路。A圖圖2-16 三相變壓器組及其磁路三相變壓器組及其磁路BCXYZA B C ABC 2.三相心式變壓器 如果把三臺單相變壓器的鐵心拼成星形磁 路，則當三相繞組外施三相對稱電壓時，由 于三相主磁通也對稱，故三相磁通之和將等于零，即如圖2-17。0CBAABCCBAABC 二、三相變壓器繞組的聯(lián)結(jié) 三相心式變壓器的三個心柱上分別套有A相、B相和C相的高壓和低壓繞組，三相共六個繞組，如圖218所示。為絕緣方便，常把低壓繞組套在里面，靠近心柱，高壓繞組套裝在低壓繞組外面。 三相繞組常

20、用(用Y或y表示)或三角形聯(lián)結(jié)(用D或d)表示。 星形聯(lián)結(jié)是把三相繞組的三個首端A,B,C引出，把三個尾端X,Y,Z聯(lián)結(jié)在一起作為中點。A B C X Y Z ABCOAU 三角形聯(lián)結(jié)是把一相繞組的尾端和另一相繞組的首端相聯(lián)，順次聯(lián)成一個閉和的三角形回路，最后把首端A,B,C引出.三相變壓器高壓繞組的首端通常用大寫的A、B、C(U1、V1、W1)表示，尾端用大寫的X、Y、Z(U2、V2、W2)表示，低壓繞組的首端用小寫的a、b、c(u1、v1、w1)表示，尾端用x、y、z(u2、v2、w2)表示。1.單相變壓器高、低壓繞組相電壓的相位關(guān)系 繞組表示法：繞組表示法：Yy 或或 YNy 或或 Yy

21、nYd 或或 YNdDy 或或 DynDd。高壓繞組接法大寫，低壓繞組接法小寫，字母高壓繞組接法大寫，低壓繞組接法小寫，字母N N、n n是是星形接法的中點引出標志星形接法的中點引出標志。同極性端同極性端兩個正極性相同的對應(yīng)端點兩個正極性相同的對應(yīng)端點 變壓器的初級、次級繞組由同變壓器的初級、次級繞組由同一磁通交鏈，在某一瞬間高壓一磁通交鏈，在某一瞬間高壓繞組的某一端為正電位，低壓繞組的某一端為正電位，低壓繞組上也必定有一個端點的電繞組上也必定有一個端點的電位也為正。位也為正。 在繞組旁邊用符號在繞組旁邊用符號“”表示表示 規(guī)定：規(guī)定：電動勢的正方向均電動勢的正方向均從繞組的首端指向末端即從繞

22、組的首端指向末端即A-X。而電壓的正方向從。而電壓的正方向從末端指向首端，即末端指向首端，即X-A同極性端標志為相同首端同極性端標志為相同首端則同相則同相 標有同極性端符號標有同極性端符號“”的一端作為首端的一端作為首端 則：次級電勢則：次級電勢Eax與初級電勢與初級電勢EAX同相位同相位AXaxAUaUAXaxAUaUAUaUAUaUa) b) 同極性端標志為相異首端同極性端標志為相異首端則反相則反相 把初級繞組標有把初級繞組標有“”號的一端作為首端，號的一端作為首端，在次級繞組標有在次級繞組標有“.”號的一端作為末端，號的一端作為末端， 則：則：次級電勢次級電勢Eax與初級電勢與初級電勢E

23、AX反相反相AXaxAUaUAUaUc)AXaxAUaUAUaUd) 時鐘表示法： 即把高、低壓繞組兩個線電壓三角形的重心重合，把高壓側(cè)線電壓三角形的一條中線作為時鐘的長針，指向鐘面的12，再把低壓側(cè)線電壓三角形中對應(yīng)的中線作為短針，它所指的鐘點就是該聯(lián)結(jié)組的組號。 2.高、低壓繞組線電壓的相位關(guān)系 可見：可見：單相變壓器的聯(lián)結(jié)單相變壓器的聯(lián)結(jié)組只有兩種：組只有兩種：I，i0和和I,i6 單相雙繞組變壓器一個標準聯(lián)結(jié)組：單相雙繞組變壓器一個標準聯(lián)結(jié)組： I,i0 三相雙繞組變壓器有五種標準連接組：三相雙繞組變壓器有五種標準連接組： Y yn0；Y d11， YN d11；YN y0，Y y0。

24、 YN-高壓側(cè)的中點可以直接接地或通過阻抗接地高壓側(cè)的中點可以直接接地或通過阻抗接地 對不同的應(yīng)用場合，使用不同的標準組別。對不同的應(yīng)用場合，使用不同的標準組別。標準組別標準組別三、繞組接法和磁路結(jié)構(gòu)對二次電壓波形的影響三、繞組接法和磁路結(jié)構(gòu)對二次電壓波形的影響1、勵磁電流和磁通波形關(guān)系、勵磁電流和磁通波形關(guān)系 由于磁路飽和，磁化電流是尖頂波。分解為基波分量和由于磁路飽和，磁化電流是尖頂波。分解為基波分量和各奇次諧波（三次諧波最大）。在三相系統(tǒng)中，三次諧各奇次諧波（三次諧波最大）。在三相系統(tǒng)中，三次諧波電流在時間上同相位。波電流在時間上同相位。 激磁電流的三次諧波能否流通，將直接影響主激磁電流

25、的三次諧波能否流通，將直接影響主磁通和相電動勢的波形。磁通和相電動勢的波形。2、Yy聯(lián)結(jié)組聯(lián)結(jié)組 一次和二次均為星形聯(lián)結(jié)且無中線，一次和二次均為星形聯(lián)結(jié)且無中線，激磁電流的三次諧波分量激磁電流的三次諧波分量不能通過不能通過。工作在飽和區(qū)時，。工作在飽和區(qū)時，主磁通為平頂波主磁通為平頂波（除基波外，還包（除基波外，還包含三次諧波分量）。含三次諧波分量）。（1）三相變壓器組）三相變壓器組各磁路獨立，三次諧波磁通以各自鐵芯為磁路，磁阻小，各磁路獨立，三次諧波磁通以各自鐵芯為磁路，磁阻小， 大，大，相應(yīng)感應(yīng)三次諧波電勢相應(yīng)感應(yīng)三次諧波電勢 大。大。（2）三相心式變壓器）三相心式變壓器三次諧波磁通不能沿

26、鐵心磁路閉合，通過油和郵箱形成閉合磁路，三次諧波磁通不能沿鐵心磁路閉合，通過油和郵箱形成閉合磁路，磁阻大，限制了三次諧波磁通。磁阻大，限制了三次諧波磁通。33e規(guī)定：規(guī)定：三相變壓器組不能接成三相變壓器組不能接成Y Y，y y運行運行。三相鐵芯式變壓器可以接成三相鐵芯式變壓器可以接成Y yY y或或Y Y ynyn但三次諧波磁通經(jīng)過油箱壁，在但三次諧波磁通經(jīng)過油箱壁，在其中感應(yīng)電勢，產(chǎn)生渦流損耗，會其中感應(yīng)電勢，產(chǎn)生渦流損耗，會引起油箱壁局部過熱和降低變壓器引起油箱壁局部過熱和降低變壓器的效率。的效率。容量限制在容量限制在1800kVA1800kVA以下以下：相電勢中存在三次諧波電勢，相電勢中

27、存在三次諧波電勢，則則線電勢的波形如何線電勢的波形如何？（3）、三相變壓器）、三相變壓器YN，y連接連接 原邊接通三相交流電源后，原邊接通三相交流電源后，3次諧波電流均可在次諧波電流均可在原繞組暢通。原繞組暢通。 在磁路飽和的情況下在磁路飽和的情況下 ，鐵心中的磁通和繞組中的，鐵心中的磁通和繞組中的感應(yīng)電勢仍呈感應(yīng)電勢仍呈(或接近或接近)正弦形，正弦形，不論是線電勢，不論是線電勢，相電勢，不論是原邊，還是副邊電勢，其波形均相電勢，不論是原邊，還是副邊電勢，其波形均呈正弦形呈正弦形。3、三相變壓器、三相變壓器Y，d連接連接（1）一次側(cè)）一次側(cè)Y，二次側(cè)，二次側(cè)d連接連接 對三次諧波電勢短路，在三

28、角形電路中產(chǎn)生的三次對三次諧波電勢短路，在三角形電路中產(chǎn)生的三次諧波電流（環(huán)流）。諧波電流（環(huán)流）。 該環(huán)流（供給勵磁電流中所需的該環(huán)流（供給勵磁電流中所需的3 3次諧波電流分量次諧波電流分量）對原有的三次諧波磁通起去磁作用，三次諧波電）對原有的三次諧波磁通起去磁作用，三次諧波電勢被削弱，量值是很小的。相電勢波形接近正弦波勢被削弱，量值是很小的。相電勢波形接近正弦波形。形。由初級側(cè)提供了磁化電流的基波分量，由次級由初級側(cè)提供了磁化電流的基波分量，由次級側(cè)提供了磁化電流的三次諧波分量側(cè)提供了磁化電流的三次諧波分量。 在高壓線路中的大容量變壓器需接成在高壓線路中的大容量變壓器需接成Y Y，d d

29、（2 2）一次側(cè)）一次側(cè)D D連接，二次側(cè)連接，二次側(cè)y y連接連接 3次諧波電流可流通，磁通呈正弦形，從而每相電次諧波電流可流通，磁通呈正弦形，從而每相電勢接近正弦波。勢接近正弦波。1.基值的選取應(yīng)用標幺值時，首先要選定基值(用下標b表示)。對于電路計算而言，四個基本物理量U、I、Z和S中，有兩個量的基值可以任意選定，其余兩個量的基值可根據(jù)電路的基本定律導(dǎo)出。2-7 標幺值所謂標幺值就是某一物理量的實際值與選定的基值之比?；祵嶋H值標幺值 基值基值一次測一次測二次側(cè)二次側(cè)電壓電壓U1bU1NU2bU2N電流電流I1bI1NI2bI2NNNNNIIIUUUIIIUUU22*222*211*11

30、1*1,NNbNNbIUZIUZ222111二次側(cè)：一次側(cè)：NNbNNbUIZZZZUIZZZZ22222*211111*1NNbNNbUIRZRRUIRZRR22222*211111*1NNbNNbUIXZXXUIXZXX22222*211111*1NbSS2*22*2*22*12*1*12*22*22*21*11*11*1,QPSQPSSQQSPPSSSSQQSPPSSSNNNNNN 2、 在三相系統(tǒng)中，線電壓和線電流亦可用標幺值表示，此時以線電壓和線電流的額定值為基值。 不難證明，此時相電壓和線電壓的標幺值相等，相電流和線電流亦相等。三相功率的基值取為變壓器(電機 )的三相額定容量，即：

31、NNNNNbIUIUSS333.應(yīng)用標幺值的優(yōu)點 09.002.016.004.0*0*IZk1*2*2*1*1NNNNUIUI各物理量額定值的標么值為各物理量額定值的標么值為1與變壓器容量大小無關(guān)與變壓器容量大小無關(guān)sinsincoscos*NNNNNNNNNNSSSQQSSSPPkxkkrkkNNkbkkuXuRuUIZZZZ*111*，同理：*2*1*1kkkkkkkkNkPIPRUIUZII如果加額定電流：短路實驗時，*22222121212*222/1UUUUUkUUUkUUUUUUbNNNb：例*2222222222221112112212*222/2RZRUIRUIURkUIUR

32、UIRkZRRRRbNNNNNNNNNNb：例可見：同一物理量，可見：同一物理量，歸算前后標幺值相等歸算前后標幺值相等。*1*331UUUUUUUUUUYNNNlll接，：例*332IIIIIIIIIINNNlll接，：例*cos3cos333PSPIUIUIUIUSPPPPNNNNNN：三相對稱系統(tǒng)，例I*20：空載運行：空載運行 (No Load)I*21：滿載運行：滿載運行 (Full Load)I*20.5：半載運行：半載運行 (Half Load)I*20.7：輕載運行：輕載運行 (Under Load)I*21.2：過載運行：過載運行 (Over Load)【例題例題 2-2-】【

33、例題例題 2-32-3】返回返回一、電壓調(diào)整率 2-8 變壓器的運行性能%100%1001212220NNNUUUUUUu定義：當一次側(cè)電壓保持為額定，負載功率因數(shù)為常值，從空載到負載時二次側(cè)電壓變化的百分值，用u表示。由圖2-28(a)和圖2-28(b)得：%100)sincos(2*2*kkXRIu額定電壓調(diào)整率（ ）：當負載為額定負載、功率因數(shù)為指定值(通常為0.8滯后)時的電壓調(diào)整率。額定電壓調(diào)整率是變壓器的主要性能指標之一，通常約為5%。二、效率和效率特性 變壓器運行時將產(chǎn)生損耗，變壓器的損耗分為銅耗和鐵耗兩類。每一類又包括基本損耗和雜散損耗。Nu 基本銅耗：是指電流流過繞組時所產(chǎn)生

34、的直流電阻損耗。1.銅耗雜散銅耗：主要指漏磁場引起電流集膚效應(yīng)，使繞組的有效電阻增大而增加的銅耗，以及漏磁場在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗等。銅耗與負載電流的平方成正比，因而也稱為可變損耗。2.鐵耗 基本鐵耗：是變壓器鐵心中的磁滯和渦流損耗。雜散鐵耗：包括疊片之間的局部渦流損耗和主磁通在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗等。鐵耗可近似認為與 或 成正比，由于變壓器的一次電壓保持不變,故鐵耗可視為不變損耗。 2mB21U效率 : 輸出功率與輸入功率之比。pPPPP2212 3.效率特性21PpP 222222coskFeFeCuRmIppppImUP其中: 2222202220coscoskFeRmIpImU

35、ImU從效率特性可見,當負載達到某一數(shù)值時,效率將達到最大值 。把上式對 求導(dǎo),并使 ,可得: 上式說明，發(fā)生最大效率時，變壓器的銅耗恰好等于鐵耗。max02dId2IFeKpRmI22效率特性：效率是負載電流的函數(shù)，如圖229所示 。)(2If工程上常用間接法來計算效率，即測出銅耗和鐵耗,在計算效率。公式如下: KNNKNPIPISPIPPp2*2202*222*201coscoscos1【例題例題 2-4】第9節(jié) 變壓器的并聯(lián)運行 并聯(lián)運行含義： 一次繞組和二次繞組分別接到一次側(cè)和二次側(cè)的公共母線上的運行。三個問題 為什么要并聯(lián)運行？為什么要并聯(lián)運行？ 理想并聯(lián)運行的條件理想并聯(lián)運行的條件

36、 并聯(lián)運行的負載分配并聯(lián)運行的負載分配1、為什么要并聯(lián)運行？為什么要并聯(lián)運行？提高供電可靠性提高供電可靠性減少備用容量減少備用容量提高運行效率提高運行效率2、理想并聯(lián)運行的條件、理想并聯(lián)運行的條件空載時，并聯(lián)的各變壓器二次側(cè)之間無空載時，并聯(lián)的各變壓器二次側(cè)之間無環(huán)流環(huán)流；負載時，并聯(lián)的各變壓器按容量合理分擔負載；負載時，并聯(lián)的各變壓器按容量合理分擔負載；負載時，并聯(lián)的各變壓器二次側(cè)電流同相位。負載時，并聯(lián)的各變壓器二次側(cè)電流同相位。 各變壓器的額定電壓相等，變比相同；各變壓器的額定電壓相等，變比相同； 各變壓器的聯(lián)結(jié)組號相同；各變壓器的聯(lián)結(jié)組號相同； 各變壓器的短路阻抗標幺值相等，阻抗角相同

37、。各變壓器的短路阻抗標幺值相等，阻抗角相同。 比如，Yy0與Yd11并聯(lián)U20.518U2由于變壓器本身的漏阻抗很小，由于變壓器本身的漏阻抗很小，將產(chǎn)生很大的環(huán)流，燒壞繞組將產(chǎn)生很大的環(huán)流，燒壞繞組。U2IU2U2II30 11kIIkIIIICZZkUkUILIIkIIkIkIIILIkIIkIkIIIIIIIIZZZIIIZZZIkk2 22 2) 1 (時：當CLIIIICLIIIIIIIIIIIkk22)2(時：當IIIIII222電流關(guān)系：IIkU1IkU12UCILZQ2I kIZII2 kIIZIII2LIIkIIkIkIIILIkIIkIkIIIIIZZZIIIZZZI2 22

38、 2 kIkIILIILIZZIIkIkIIkIkIIkIkIILIILIZZZZII*結(jié)論：結(jié)論：1、并聯(lián)變壓器分擔的負、并聯(lián)變壓器分擔的負載電流的標幺值，與等效載電流的標幺值，與等效漏阻抗的標幺值成反比漏阻抗的標幺值成反比2、理想的負載分配：變、理想的負載分配：變壓器應(yīng)按容量大小分擔負壓器應(yīng)按容量大小分擔負載，即希望載，即希望NIILIINILIIIII%10%5 . 0*kIIkIIIIIIIZZkkkkk一般規(guī)定：1u1e2e20u02i圖圖2-4 變壓器的空載運行變壓器的空載運行1N2N10i 1u1e10i2e20u圖圖2-8 變壓器的負載運行變壓器的負載運行1N2NLZ122i

39、)(1)(1ii圖圖2-6（a）鐵心的磁化曲線）鐵心的磁化曲線O ti ,O1t90180i1i1圖圖2-6（b）磁路飽和時磁化電流成為尖頂波）磁路飽和時磁化電流成為尖頂波 2i0cupmaxFep圖圖2-29變壓器的效率特性變壓器的效率特性 mImI2E1E011UE圖圖2-5 變壓器的空載相量圖變壓器的空載相量圖FeI FeRE圖圖2-7(a) 鐵心線圈的并聯(lián)等效電路鐵心線圈的并聯(lián)等效電路FeImIUIX mI圖圖2-7(b) 鐵心線圈的串聯(lián)等效電路鐵心線圈的串聯(lián)等效電路UmRmXE WAVV圖圖2-13 開路試驗的接線圖開路試驗的接線圖 WAV圖圖2-14 短路試驗的接線圖短路試驗的接線

40、圖 1R1X2R2XLZ1E1ImImRmX2I圖圖2-10 根據(jù)歸算后的基本方程畫出的部分電路圖根據(jù)歸算后的基本方程畫出的部分電路圖2U2E1U 1R1X2X2U1U1ImImRmX2I圖圖2-11 變壓器的變壓器的T形等效電路圖形等效電路圖2R21EE 12XXXKmRmX1UmI12RRRK圖圖2-12(a) 變壓器的近似形等效電路圖變壓器的近似形等效電路圖1I2I2U KRKX1U2U21II圖圖2-12(b) 變壓器的簡化等效電路變壓器的簡化等效電路 93.2529.2529.2U1U1ImI3028321102I圖圖2-15 例例2-1變壓器的變壓器的T形等效電路形等效電路552.

41、 A圖圖2-16 三相變壓器組及其磁路三相變壓器組及其磁路BCXYZA B C KRKX1U2U2I圖圖2-28(a) 簡化等效電路圖簡化等效電路圖 2I2U1U22ABCKRI2KXI j2ab圖圖2-28 用簡化等效及其向量圖求用簡化等效及其向量圖求b)相量圖相量圖u HZKVKVUUKVASNNN50,11/127,2000021C15一臺單相變壓器，在 時開路和短路試驗數(shù)據(jù)如下【例題例題 2-1】試驗名稱電壓電流功率備注開路試驗11KV45.5A47KW電壓加在低壓側(cè)短路試驗9.24KV 157.5A129KW電壓加在高壓側(cè)試求：(1)歸算到高壓側(cè)時激磁阻抗和等效漏阻抗的值(2)已知設(shè)

42、21)175(,9 . 3XXRC，畫出T形等效電路。 解 一次和二次繞組的額定電流為AAUSINNN7 .1571272000011AAUSINNN2 .1818112000022 電壓比 55.111112721NNUUk歸算到高壓側(cè)時的激磁阻抗和等效漏阻抗322575 .45101155.11322022(2）（）（低壓）IUkZkZmm30285 .45104755.11232220202(2）（）（低壓）IPkRkRmm321103028322572222mmmRZX 7 .585 .157924011KKKIUZ 2 . 55 .1571012923211KKKIPR5 .582

43、. 57 .582222KKKRZX換算到C7545. 6155 .234755 .2342 . 5)75(CKR9 .585 .5845. 62222)75()75(KCKCKXRZ9 . 3)75(1R55. 2)75(1)75()75(2RRRK25.292121KXXX（2）T形等效電路圖如圖2-15所示，圖中 對于例2-1的單相20000KVA變壓器，試求出激磁阻抗和漏阻抗的標幺值。從【例題 2-1】可知，一次和二次繞組電壓分別為127KV和11KV， 額定電流分別為157.5A和1818.2A。由此可得：激磁阻抗標幺值歸算到低壓側(cè)時 401011824121818322.(*NmN

44、mUZIZ低壓）低壓）83101172221818322.(*NmNmURIR低壓）低壓）8 .3910117 .2402 .181832(2*NmNmUXIX低壓） 解【例題例題 2-2】 歸算到高壓側(cè)時 4010127322575157311.(*NmNmUZIZ高壓）高壓）831012730285157311.(*NmNmURIR高壓）高壓）83910127321105157311.(*NmNmUXIX高壓）高壓）由于歸算到低壓側(cè)的激磁阻抗是歸算到高壓側(cè)的k的平方倍低壓）(2mmZkZ而高壓側(cè)的阻抗基值亦是低壓側(cè)的k的平方倍，所以從高壓側(cè)或低壓側(cè)算出的激磁阻抗標幺值恰好相等；故用標幺值計算時，可以不再進行歸算。 （2）漏阻抗的標幺值073. 0101279 .585 .15731)75(1*)75(NkNkUZIZ008. 01012745. 65 .15731)75(1*)75(NkNkURIR0725. 0101275 .585 .157311*NkNkUXIX 若短路試驗在額定電流) 1(*1I下進行，亦可以把實試驗數(shù)據(jù)化