電機學許加柱湖南大學第三章變壓器變壓器的分類、基本結構、額定值1變壓器的空載運行2變壓器的負載運行3變壓器的等效電路4變壓器的參數(shù)測定5變壓器的標幺值6第三章變壓器變壓器的運行特性7變壓器的并聯(lián)運行8三繞組變壓器9自耦變壓器10電壓互感器、電流互感器113.1變壓器的分類、基本結構、額定值發(fā)電輸電配電用電傳輸距離（km）電壓（kV）電壓等級15～2010；6.6中壓5035中壓100110高壓200～300220500～1000500(DC)or750(AC)超高壓Extra-highVoltage(EHV)800～800(DC)or1000(AC)特高壓Ultra-HighVoltage(UHV)3.1變壓器的分類、基本結構、額定值發(fā)電輸電配電用電3.1變壓器的分類、基本結構、額定值發(fā)電輸電配電用電特高壓換流變壓器3.1變壓器的分類、基本結構、額定值3.1變壓器的分類、基本結構、額定值發(fā)電輸電配電用電1000kV、750kV交流變壓器3.1變壓器的分類、基本結構、額定值3.1.1變壓器的分類1）按用途分類：電力變壓器、互感器、特殊用途變壓器2）按繞組數(shù)目分類：雙繞組變壓器、三繞組變壓器、自耦變壓器、多繞組變壓器3）按相數(shù)分類：單相變壓器、三相變壓器、多相變壓器4）按冷卻方式分類：空冷干式變壓器、油浸變壓器、

蒸發(fā)冷卻變壓器5)按鐵心結構分類：心式變壓器和殼式變壓器3.1.2變壓器的基本結構鐵心(變壓器的磁路部分)繞組(變壓器的電路部分)其他部件(油箱、冷卻裝置、保護裝置、套管)變壓器的基本結構3.1.2變壓器的基本結構1.變壓器鐵心鐵心是變壓器的磁路，分為心柱和鐵軛兩部分3.1.2變壓器的基本結構3.1.2變壓器的基本結構心式變壓器:

結構：心柱被繞組所包圍。

特點:心式結構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構。殼式變壓器:

結構：鐵心包圍繞組的頂面、底面和側面。

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壓器。3.1.2變壓器的基本結構一次繞組：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,導線細；低壓繞組的匝數(shù)少，導線粗。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錯式。2.繞組3.1.2變壓器的基本結構2.繞組同心式結構：

同心式繞組的高、低壓繞組同心地套裝在心柱上。特點：

同心式繞組結構簡單、制造方便，國產電力變壓器均采用這種結構。交錯式結構：

交迭式繞組的高、低壓繞組沿心柱高度方向互相交錯地放置。交錯式繞組用于特種變壓器中。特點：3.1.2變壓器的基本結構繞組是變壓器的電路部分，由包有絕緣材料的銅（鋁）導線繞制而成，裝配時低壓繞組靠近鐵心，高壓繞組套在低壓繞組外面。3.1.2變壓器的基本結構油箱變壓器油典型的油浸電力變壓器散熱器絕緣套管分接開關繼電保護裝置等部件除干式變壓器外，電力變壓器的器身都放在油箱中。3.其他部件

3.1.2變壓器的基本結構除干式變壓器外，電力變壓器的器身都放在油箱中。3.1.2變壓器的基本結構變壓器的引線從油箱內穿過油箱蓋時，必須經過絕緣的套管，使高壓引線和接地的油箱絕緣3.1.3變壓器的額定值變壓器的額定值額定容量

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VA或kVA或MVA。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或kA。三相變壓器指線電流。

3.1.3變壓器的額定值三相變壓器：額定頻率

我國的標準工頻規(guī)定為50赫(Hz)。單相變壓器：設計時規(guī)定變壓器一次側和二次側的額定容量相等。3.1.3變壓器的額定值一臺Yd11連接（一次側是星形連接，二次側是三角形連接）的三相變壓器，額定容量Sn=3150kVA,U1N/U2N=35/6.3kV。確定其一、二次側額定電流以及一次側相電壓和二次側相電流。其它額定值：額定頻率(f)額定運行時繞組溫升(K)連接組號短路阻抗空載損耗短路損耗空載電流3.2變壓器的空載運行規(guī)定正方向：一次電流i1的正方向與電源電壓U1的正方向一致；主磁通φ與一次電流i1滿足右手螺旋關系；一次和二次繞組感應電動勢e1/e2與電流i同向；二次電壓U2的正方向與流入負載阻抗ZL的電流的正方向一致。3.2變壓器的空載運行什么叫變壓器的空載運行？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。3.2變壓器的空載運行一、空載運行時的物理情況變壓器的空載運行

3.2.1空載運行時的磁通、感應電動勢空載磁動勢：主磁通：磁力線與一次側和二次側繞組交鏈的磁通。漏磁通:磁力線僅與一次側繞組相交鏈的磁通。二、磁通和感應電動勢3.2.1空載運行時的磁通、感應電動勢感應電動勢：在正弦穩(wěn)態(tài)情況下：3.2.1空載運行時的磁通、感應電動勢上式說明：在電路中，漏電動勢可以用漏電抗的壓降來代替。漏磁通所經過路徑的磁導率是常數(shù)，和漏電抗亦是常數(shù)。3.2.2電壓平衡方程式、變比3.2.3電壓平衡方程式、變比變壓器中，一次側繞組的電動勢與二次側繞組的電動勢之比成為變比。對三相變壓器，變比指一、二次側相電動勢之比3.2.3空載電流1、空載電流的波形電網電壓為正弦波，故主磁通也為正弦波若鐵心不飽和，空載電流也為正弦波；但鐵心飽和時，空載電流為尖頂波。3.2.3空載電流2、空載電流與主磁通的關系若鐵心中沒有損耗，則空載電流與主磁通同相位但主磁通在鐵心中交變，在其中產生渦流損耗和磁滯損耗（合稱為鐵耗）?？蛰d電流將領先主磁通一個角度。變壓器的空載相量圖

3.2.3空載電流2、空載電流與主磁通的關系變壓器空載時，主磁場由空載電流建立，故空載電流也稱之為激磁電流。激磁電流有兩個分量：(1)磁化分量：(2)鐵耗分量：3.2.3空載電流2、空載電流與主磁通的關系磁化電抗與鐵耗電阻3.2.3空載電流磁化電抗與鐵耗電阻磁化電抗：式中稱為變壓器的磁化電抗，是表征鐵心磁化性能的一個參數(shù)。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)。（可得鐵心線圈的并聯(lián)等效電路)3.2.3空載電流鐵心線圈的并聯(lián)等效電路

3.2.3空載電流由上式可得：

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：3.2變壓器的空載運行3、空載時的等效電路3.2變壓器的空載運行3、空載時的等效電路E1與Im是非線性關系，即激磁阻抗Zm不是常數(shù)，隨著飽合度的增加而減小。但考慮到實際運行中，系統(tǒng)電壓近似為某一常值，可近似將Zm視為某一常值。3.3變壓器的負載運行

3.3.1磁動勢平衡方程忽略了漏阻抗壓降，主磁通不變。從空載到負載，一次繞組電流增加一個分量以平衡次級繞組的作用。3.3變壓器的負載運行1）變壓器負載運行時，主磁通由一次側和二次側的磁動勢共同建立；2）主磁通的大小與空載運行時近似相等，磁動勢也近似相等；3）一次側電流中增加了一個負載分量，以平衡二次側電流的作用，負載運行時磁動勢平衡的幾點結論3.3變壓器的負載運行負載運行時的電磁過程3.3.2電壓平衡方程二次側繞組漏電動勢：二次側電壓平衡方程：3.3.3繞組折算負載時一、二次側電壓平衡方程：由于變壓器的變比k較大，使得一次側、二次側的電壓和電流的數(shù)量級相差很大，不方便計算，畫相量圖更是困難，為了方便計算和得到變壓器的等效電路，而引入繞組折算3.3.3繞組折算繞組折算的含義：通常是把二次側的繞組折算到一次側，即用一個匝數(shù)為N1的繞組去代替原變壓器匝數(shù)為N2的二次側繞組。要求折算前后，變壓器的電磁本質不變，即要求折算后的二次側繞組產生的磁動勢的大小和分布和折算前相同。3.3.2電壓平衡方程二次側電流的折算二次側電動勢的折算二次側阻抗的折算3.3.2電壓平衡方程折算規(guī)律：當把二次側各物理量折算到一次側時，凡是單位為V的乘以k，凡是單位為Ω的乘以，電流的折算乘以3.3.2電壓平衡方程折算后電壓平衡方程：3.3.4相量圖已知U2/I2/cosφ2和變壓器的參數(shù)k/R1/x1σ/R2/X2σ/Rm/Xm，可按以下步驟繪出向量圖。3.4變壓器的等效電路單相變壓器負載運行時的電磁關系用等值電路的形式表示，作為變壓器模擬仿真的電路模型。1)T型等效電路2Γ型等效電路3）簡化等效電路3.4變壓器的等效電路等效電路的形成(1)T型等效電路一次側：

3.4變壓器的等效電路等效電路的形成(1)T型等效電路二次側：↓3.4變壓器的等效電路等效電路的形成(1)T型等效電路

3.4變壓器的等效電路等效電路的形成(2)Γ型等效電路

3.4變壓器的等效電路3、簡化等效電路3.4變壓器的等效電路計算變壓器負載運行方法有基本公式、等值電路和相量圖。

基本方程式：是變壓器的電磁關系的數(shù)學表達式；等值電路：是基本方程式的模擬電路；相量圖：是基本方程的圖示表示；三者是統(tǒng)一的，一般定量計算用等效電路，討論各物理量之間的相位關系用相量圖。3.4變壓器的等效電路例：一臺三相變壓器：SN=315000kVA，U1n/U2n=220/11kV，YnD11連接，F(xiàn)=50Hz，==0.038，==８，=17711，

=138451，負載三角形接，=11.52＋j8.64。當高壓側接額定電壓時，求：1）高壓方電流，從高壓方看進去的功率因數(shù)2）低壓側電動勢3）低壓側電壓、電流、負載功率因數(shù)、輸出功率3.5變壓器的參數(shù)測定1、空載試驗3.5變壓器的參數(shù)測定空載試驗直接測量的試驗數(shù)據(jù)試驗側電壓另一側空載電壓試驗側電流試驗側功率為了方便和安全，空載試驗一般在低壓方進行。3.5變壓器的參數(shù)測定空載試驗可計算的參數(shù)變壓器變比：勵磁阻抗：勵磁電阻：勵磁電抗：3.5變壓器的參數(shù)測定空載試驗中注意事項（1）上述計算是針