第三章變壓器第一節(jié)變壓器的用途、分類(lèi)與結(jié)構(gòu)內(nèi)容提要：1.變壓器的用途、分類(lèi)2.變壓器的主要結(jié)構(gòu)部件3.變壓器的發(fā)熱溫升4.變壓器的額定數(shù)據(jù)一、變壓器的用途、分類(lèi)1、變壓器的用途：

變壓器是靜止電器，由鐵心(磁路)及兩個(gè)或兩個(gè)以上的繞組(電路)組成，繞組之間由鐵心中交變磁通聯(lián)系(磁耦合)實(shí)現(xiàn)從一種電壓(電流)變?yōu)榱硪环N電壓(電流)。⑴按繞組分為：

雙繞組變壓器

三繞組變壓器

自耦變壓器⑵按相數(shù)分為：

單相變壓器

三相變壓器

多相變壓器2、變壓器的分類(lèi)：升壓變壓器降壓變壓器

隔離變壓器

(4)按冷卻方式：油浸自冷變壓器(3)按用途分為：油浸水冷變壓器干式空氣自冷變壓器油浸風(fēng)冷變壓器二、變壓器的主要結(jié)構(gòu)部件1、一次繞組（原繞組）－電源側(cè)2、二次繞組（副繞組）－負(fù)載側(cè)3、變壓器鐵心－磁路部分3.1非晶合金鐵心變壓器的特點(diǎn)非晶合金與硅鋼片變壓器相比，空載損耗下降70%至80%，空載電流下降80%，節(jié)能效果顯著。非晶合金片厚度極薄，填充系數(shù)較低，采用磁密低，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)受材料限限制程度較高，非晶合金對(duì)機(jī)械應(yīng)力非常敏感，張引力和彎曲應(yīng)力都會(huì)影響磁性能，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特殊。3.2立體卷鐵心變壓器的特點(diǎn)鐵心和線圈需在專(zhuān)用設(shè)備上卷制，減少了由人工制造造成的質(zhì)量波動(dòng)，質(zhì)量穩(wěn)定可靠;卷鐵心與疊鐵心相比可減少工序，生產(chǎn)效率高，自動(dòng)化程度高；立體卷鐵心的退火效果更好，能更有效降低空載損耗和空載電流。鐵軛的截面積為心柱截面積的一半，即節(jié)能又省材。卷鐵心是連續(xù)繞制而成，可使噪聲降低。3.3疊鐵心變壓器的特點(diǎn)鐵心制造工藝簡(jiǎn)單，制造工時(shí)短，降低了制造成本變壓器制造廠具有成熟的疊鐵心工藝，成熟的質(zhì)量控制管理體系不需要卷制鐵心和線圈的專(zhuān)用設(shè)備，降低了產(chǎn)產(chǎn)品的制造成本鐵心材料較“R型”卷鐵心利用率高，能降低產(chǎn)品的制造成本。3.4平面卷鐵心變壓器的特點(diǎn)鐵心和線圈需在專(zhuān)用設(shè)備上卷制，減少了由人工制造造成的質(zhì)量波動(dòng)，質(zhì)量穩(wěn)定可靠；卷鐵心在經(jīng)過(guò)退火處理后，空載損耗和空載電流可大幅度下降；卷鐵心與疊鐵心相比可減少工序，生產(chǎn)效率較高，自動(dòng)化程度較高；卷鐵心是連續(xù)繞制而成，可使噪聲降低。三、變變壓器的的發(fā)熱溫溫升由于繞組組里有銅銅耗、鐵鐵耗及各各種附加加損耗，，一方面面影響效效率；一一方面轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)闊釤崮埽蛞虼藢?dǎo)致致變壓器器的溫度度升高，，并使絕絕緣材料料老化。。四、變變壓器的的額定數(shù)數(shù)據(jù)2、額定電壓壓（線電壓）1、額定容容量（視在功率率）3、額定電電流（線電流）*一次繞組額定電壓，單位為VA或kVA，單位為V或kV二次繞組額定電壓是當(dāng)時(shí)，二次繞組開(kāi)路電壓,單位AY接：接：第二節(jié)變變壓壓器的運(yùn)運(yùn)行分析析本節(jié)內(nèi)容容體現(xiàn)了了變壓器器的基本本電磁關(guān)關(guān)系，著著重研究究變壓器器穩(wěn)態(tài)運(yùn)運(yùn)行的數(shù)數(shù)學(xué)模型型。*以單相變變壓器為為例來(lái)介介紹變壓壓器的運(yùn)運(yùn)行分析析及數(shù)學(xué)學(xué)模型等等，這些些結(jié)果同同樣適用用于三相相變壓器器對(duì)稱(chēng)穩(wěn)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行行分析主要內(nèi)容容：1.基本方程式、、相量圖和等等效電路圖2.變壓器的折合合算法3.標(biāo)么值4.運(yùn)行性能變壓器各物理理量的參考方方向按電動(dòng)機(jī)慣例，吸收電功和1、按發(fā)電機(jī)慣例，發(fā)出電功和5、均由同名端流入和6、3、、和符合右手螺旋定則2、和符合右手螺旋定則4、和符合右手螺旋定則一、變壓器空空載運(yùn)行*、都是最最大值，一般般*、都是由由勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)勢(shì)產(chǎn)產(chǎn)生生的。1.主磁通、漏磁通變壓器正常運(yùn)行時(shí)，設(shè)電源電壓為正弦變化，則主磁通的瞬時(shí)值為根據(jù)電磁感應(yīng)定律2.主磁通感應(yīng)電電動(dòng)勢(shì)則電動(dòng)勢(shì)的有效值為同理：取參考向量，因落后主磁通，則：4.漏磁通感應(yīng)電電動(dòng)勢(shì)3.主磁通感應(yīng)電電動(dòng)勢(shì)結(jié)論：①,②變比③主磁通決定了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1的大小。4.1定義式4.2一次繞組漏電抗X1的分析

一次繞組漏電抗*漏電抗X1為常數(shù)，即X1不隨電流大小而變化。令一次繞組漏漏電抗*把漏磁通感感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)看看成在漏電抗抗X1上的負(fù)壓降形形式。5.空載運(yùn)行電壓壓方程式其中為一次繞組的電阻為一次繞組的漏電抗為一次繞組的漏阻抗空載時(shí)的變比為：由可可知，當(dāng)當(dāng)電源電壓隨隨時(shí)間按正弦弦規(guī)律變化，，則電動(dòng)勢(shì)、、磁通必定都都按正弦規(guī)律律變化。根據(jù)據(jù)鐵磁材料的的磁化曲線可可知，磁通和和勵(lì)磁電流成成飽和曲線關(guān)關(guān)系，即呈呈非線性關(guān)系。。6.勵(lì)磁電流(1)當(dāng)磁通為正弦弦波，由于此此路飽和，勵(lì)勵(lì)磁電流為尖尖頂波。(2)磁通與勵(lì)磁電電流同相位。。(3)勵(lì)磁電流可以以分解為基波波和三次諧波波。6.1飽和對(duì)勵(lì)磁電電流的影響根據(jù)磁路歐姆定律當(dāng)計(jì)磁路飽和時(shí)，隨著結(jié)論：由于鐵損耗的存在，使勵(lì)磁電流半波波形非對(duì)稱(chēng)，使勵(lì)磁電流波形超前主磁通波形的角度稱(chēng)鐵耗角，用表示。由于勵(lì)磁電流波形的非正弦，不能用相量表示。工程上用等效正弦波概念來(lái)表征實(shí)際勵(lì)磁電流思考：?jiǎn)蜗嘧儔浩?20V/110V，如錯(cuò)把低壓邊接為220V時(shí)，問(wèn)的變化？6.2鐵損對(duì)勵(lì)磁電電流的影響因?yàn)榭蛰d功率率因數(shù)很小，，所以變壓器器空載運(yùn)行時(shí)時(shí)從電源吸收收很大的滯后后性無(wú)功功率率。從相量圖可知：與()同相位從電網(wǎng)吸收有功功率供鐵耗用；落后()90°從電網(wǎng)吸收滯后性無(wú)功功率建立磁場(chǎng)；7.變壓器空載運(yùn)運(yùn)行的相量圖圖其中Rm－勵(lì)磁電阻；Xm－勵(lì)磁電抗Zm－勵(lì)勵(lì)磁阻阻抗抗G0－勵(lì)磁電導(dǎo)B0－勵(lì)磁導(dǎo)納8.變壓壓器器空空載載運(yùn)運(yùn)行行的的等等效效電電路路所以8.變壓壓器器空空載載運(yùn)運(yùn)行行的的等等效效電電路路Rm－勵(lì)磁電阻,它是反映變壓器鐵耗大小的等效電阻，不能用伏安法測(cè)量。Xm－勵(lì)磁電抗，反映了主磁通對(duì)電路的電磁效應(yīng)。結(jié)論論：：Rm、Xm都隨磁路的飽和程度增加而減小。磁路飽和，Xm>Rm>>X1>R1

，，一般X1是與與一一次次繞繞組組漏漏磁磁通通對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)的的電電抗抗；；Xm是與與主主磁磁通通對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)的的電電抗抗X1是常常數(shù)數(shù)，，Xm與磁磁路路飽飽和和有有關(guān)關(guān)，，是是一一個(gè)個(gè)變變化化量量。。二、、變變壓壓器器的的負(fù)負(fù)載載運(yùn)運(yùn)行行1.一二二次次電電流流關(guān)關(guān)系系（（磁磁動(dòng)動(dòng)勢(shì)勢(shì)平平衡衡方方程程式式））負(fù)載載時(shí)時(shí)電電壓壓與與電電流流的的關(guān)關(guān)系系：：1.2磁動(dòng)勢(shì)和根據(jù)安培環(huán)路定律，此時(shí)一二次繞組的磁動(dòng)勢(shì)合成產(chǎn)生主磁通。即，其中為合成磁動(dòng)勢(shì)。1.1一次側(cè)電流㈠能量的觀點(diǎn)㈡用電磁關(guān)系來(lái)解釋一次繞組的電流由變成負(fù)載一次繞組一次電流從空載到負(fù)載時(shí)，有：從大小關(guān)系來(lái)看，從空載到滿載，因?yàn)殡娫措妷翰蛔?，所以一次繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變化不大，。所以基本不變。1.3空載一次繞組空載載時(shí)時(shí)主主磁磁通通是是由由勵(lì)勵(lì)磁磁電電流流產(chǎn)產(chǎn)生生，，——為一次電流的負(fù)載分量——變壓器變比當(dāng)僅考慮數(shù)量關(guān)系時(shí)，一次磁動(dòng)勢(shì)等于二次磁動(dòng)勢(shì)，即，所以利用磁動(dòng)勢(shì)平衡的概念來(lái)定性分析變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)，可得如下結(jié)論：電流之比等于匝數(shù)之比，。由一一次次電電流流負(fù)負(fù)載載分分量量所所建建立立的的磁磁動(dòng)動(dòng)勢(shì)勢(shì)與與二二次次電電流流磁磁動(dòng)動(dòng)勢(shì)勢(shì)相相平平衡衡。。當(dāng)略去時(shí)，當(dāng)時(shí)，即一次電流達(dá)到滿載時(shí)，也達(dá)到額定值。2.負(fù)載載時(shí)時(shí)二二次次電電壓壓、、電電流流的的關(guān)關(guān)系系3.變壓壓器器的的基基本本方方程程式式4.折合合算算法法①目目的的:a、使一一、、二二次次繞繞組組““有有””電電的的連連接接等等效效電電路路，，這這樣樣就就用用電電路路知知識(shí)識(shí)來(lái)來(lái)解解題題了了。。b、畫(huà)相相量量圖圖方方便便（（定定量量畫(huà)畫(huà)法法））。。②解決方法（算法根據(jù)）保持不變，就不會(huì)影響的變化。③定定義義：：保保持持一一個(gè)個(gè)繞繞組組的的磁磁動(dòng)動(dòng)勢(shì)勢(shì)不不變變而而改改變變其其電電流流和和匝匝數(shù)數(shù)的的算算法法稱(chēng)稱(chēng)為為歸歸算算法法（（折折合合算算法法））。。⑤折折合合值值：：二次次向向一一次次折折合合為為例例。。④定定義義：：如果果保保持持二二次次繞繞組組磁磁動(dòng)動(dòng)勢(shì)勢(shì)不不變變，，而而假假想想它它的的匝匝數(shù)數(shù)與與一一次次繞繞組組匝匝數(shù)數(shù)相相同同的的折折合合算算法法，，稱(chēng)稱(chēng)為為二二次次繞繞組組折折合合成成一一次次繞繞組組或或簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱(chēng)稱(chēng)二二次次向向一一次次折折合合。。⑴∵∴⑵電動(dòng)勢(shì)⑶阻抗⑷負(fù)載電壓說(shuō)明明：：折折合合算算法法其其結(jié)結(jié)果果不不改改變變變變壓壓器器運(yùn)運(yùn)行行的的物物理理本本質(zhì)質(zhì)，，既既不不改改變變功功率率，，不不影影響響阻阻抗抗抗抗角角。。如果果則則一一次次向向二二次次折折合合值值為為：：5.等效電路㈠折合后的六個(gè)基本方程式:變壓壓器器““T””型等等值值電電路路㈡““T””型等等效效電電路路.☆““一一””字字型型等等效效電電路路不不適適用用空空載載，，適適用用正正常常負(fù)負(fù)載載運(yùn)運(yùn)行行和和穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài)短短路路。。㈣““一一””字字型型等等效效電電路路是、的夾角，進(jìn)而可求出。㈢由由““T””型等等效效電電路路可可得得：：

是、的夾角，是的阻抗角，因?yàn)榍髲?fù)數(shù)阻抗比較繁，所以專(zhuān)業(yè)上常常把勵(lì)磁支路提前。㈤簡(jiǎn)簡(jiǎn)化化等等效效電電路路叫短路阻抗，短路電阻，短路電抗★一般情況沒(méi)給勵(lì)磁阻抗，只給短路阻抗就用簡(jiǎn)化等值電路。6、相量量圖圖已知知：：、、、、、、kVA,V,Y,y0聯(lián)接，，，副邊Y接，

求：：已知知:例2－1(p30)①;②;③;④一個(gè)個(gè)物物理理量量的的1、電電機(jī)機(jī)學(xué)學(xué)中中基基值值的的選選擇擇(一)以額額定定值值為為基基值值相(線)電壓壓(流)的基基值值分分別別是是相相(線)電壓壓(流)的額額定定值值。。三相相(單相相)功率率的的基基值值分分別別是是三三相相(單相相)的額額定定功功率率。。(二)視在在(有功功、、無(wú)無(wú)功功)功率率的的基基值值是是一一樣樣的的第三三節(jié)節(jié)標(biāo)標(biāo)幺幺值值[P,U](五)電阻、電抗與阻抗取同一基（,）。(三)變壓壓器器的的一一、、二二次次額額定定電電壓壓、、電電流流不不同同，，所所以以一一、、二二次次電電壓壓(流)的基基值值不不同同。。(四)阻抗抗的的基基值值是是相相值值。。一次繞阻阻抗的基值二次繞阻阻抗的基值一次側(cè)二次側(cè)功率線電壓相電壓線電流相電流阻抗2、取取標(biāo)標(biāo)幺幺值值的的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)(一)一個(gè)個(gè)量量與與它它的的折折合合值值的的標(biāo)標(biāo)幺幺值值相相等等(二)線值值與與相相值值電電壓壓(流)的標(biāo)標(biāo)幺幺值值相相等等(三)一相相功功率率與與三三相相功功率率的的標(biāo)標(biāo)幺幺值值相相等等(五)計(jì)算算方方便便當(dāng)電電流流為為額額定定值值時(shí)時(shí)，，電電阻阻壓壓降降標(biāo)標(biāo)幺幺值值=電阻阻功功率率標(biāo)標(biāo)幺幺值值=電阻阻標(biāo)標(biāo)幺幺值值。。以電電流流流流過(guò)過(guò)電電阻阻為為例例(四)便于判定電機(jī)運(yùn)行情況，當(dāng)滿載、過(guò)載、欠載非額額定定值值時(shí)時(shí)：：符合合歐歐姆姆定定律律同理理：：(六)便于一些數(shù)據(jù)的記憶如：左右，(七)簡(jiǎn)化化公公式式∴可可以以忽忽略略Z1；1、空空載載試試驗(yàn)驗(yàn)第四四節(jié)節(jié)參參數(shù)數(shù)測(cè)測(cè)定定忽略略Z12、短短路路試試驗(yàn)驗(yàn)其中，，U2N代表變變壓器器一次次繞組組接額額定電電壓，，二次次繞組組開(kāi)路路時(shí)，，二次次電壓壓U20就是二二次額額定電電壓。第五節(jié)節(jié)變變壓器器的運(yùn)運(yùn)行性性能1、變壓器器的電電壓調(diào)調(diào)整率率定義：采用標(biāo)幺值