3.1變壓器的用途、基本工作原理和結(jié)構(gòu)3.2單相變壓器的空載運行3.3單相變壓器的負載運行3.4變壓器的參數(shù)測定3.5標么值及其應(yīng)用3.6變壓器的運行特性3.7三相變壓器3.8變壓器的并聯(lián)運行

變壓器是一種靜止電器,它通過線圈間的電磁感應(yīng),將一種電壓等級的交流電能轉(zhuǎn)換成同頻率的另一種電壓等級的交流電能.3.9特殊變壓器3.10變壓器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用基本要求：1.掌握變壓器的用途、基本工作原理、基本結(jié)構(gòu)與額定值；2.通過對變壓器空載時磁通、電動勢的分析，掌握變壓器的電動勢、電壓和磁通的關(guān)系；3.通過對變壓器空載電流和空載損耗的分析，掌握勵磁阻抗的物理意義；4.通過對變壓器負載運行的分析，熟練掌握變壓器的方程式、相量圖和等效電路；5.通過實驗，掌握變壓器的參數(shù)測定方法；6.掌握標么值的概念與計算方法；7.熟練掌握變壓器的運行性能及其計算方法；8.熟練掌握變壓器聯(lián)結(jié)組別的判定方法；9.掌握變壓器并聯(lián)運行的理想條件；10.了解自耦變壓器、三繞組變壓器和儀用互感器的工作原理和特點。3.1變壓器的基本工作原理與結(jié)構(gòu)教學內(nèi)容：3.1.2變壓器的基本工作原理和分類3.1.3變壓器的基本結(jié)構(gòu)3.1.4變壓器的型號與額定值教學目的與要求：2掌握變壓器的基本工作原理3了解變壓器的主要結(jié)構(gòu)4掌握變壓器的型號和額定值3.1.1變壓器的用途1了解變壓器的用途3.1變壓器的用途、基本工作原理和結(jié)構(gòu)3.1.1變壓器的用途

為了把發(fā)電廠發(fā)出的電能比較經(jīng)濟地傳輸、合理的分配以及安全地使用，都要使用變壓器。

發(fā)電機受絕緣的限制發(fā)出的電壓不可能很高，一般為6.3~27kV，而發(fā)電廠有多建在動力資源較豐富的地方，要把為了把發(fā)電廠發(fā)出的電能比較經(jīng)濟地傳輸、合理的分配以及安全地使用，都要使用變壓器。

輸電電壓：110、220、330、500、750、1000kV

用電電壓：6kV、10kV、380/220V“低壓”發(fā)電，高壓輸電，“低壓”用電。多級變壓。3.1變壓器的用途、基本工作原理和結(jié)構(gòu)3.1.2基本工作原理和分類一、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繞組。兩繞組只有磁耦合沒電聯(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)電動勢。

只要(1)磁通有變化量;(2)一、二次繞組的匝數(shù)不同，就能達到改變電壓的目的。二、分類按用途分：電力變壓器和特種變壓器。

按繞組數(shù)目分：單繞組（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：單相變壓器、三相變壓器和多相變壓器。

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：無勵磁調(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。

3.1.3

基本結(jié)構(gòu)一、鐵心

變壓器的主磁路，為了提高導磁性能和減少鐵損，用厚為0.35-0.5mm、表面涂有絕緣漆的硅鋼片疊成。

變壓器的電路，一般用絕緣銅線或鋁線繞制而成。

油浸式變壓器的器身浸在變壓器油的油箱中。油是冷卻介質(zhì)，又是絕緣介質(zhì)。油箱側(cè)壁有冷卻用的管子（散熱器或冷卻器）。

將線圈的高、低壓引線引到箱外，是引線對地的絕緣，擔負著固定的作用。二、繞組四、油箱7變壓器結(jié)構(gòu)模型.avi三、絕緣套管此外，還有儲油柜、吸濕器、安全氣道、凈油器和氣體繼電器。連接發(fā)電機與電網(wǎng)的升壓變壓器連接發(fā)電機的封閉母線

與電網(wǎng)相連的高壓出線端返回三相干式變壓器接觸調(diào)壓器電源變壓器環(huán)形變壓器控制變壓器3.1.4

型號與額定值一、型號

型號表示一臺變壓器的結(jié)構(gòu)、額定容量、電壓等級、冷卻方式等內(nèi)容，表示方法為如OSFPSZ-250000/220表明自耦三相強迫油循環(huán)風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。二、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。額定容量指長期運行時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)加額定電壓時二次側(cè)的開路電壓。在三相變壓器中額定電壓為線電壓。三者關(guān)系：單相：三相：指在額定容量下，允許長期通過的額定電流。在三相變壓器中指的是線電流額定電流教學重點：1變壓器的基本工作原理和主要結(jié)構(gòu)2變壓器的型號和額定值教學難點：變壓器的主要結(jié)構(gòu)作業(yè)：P102：3.4;P103：3.25小結(jié)3.2單相變壓器的空載運行2.通過對變壓器空載電流和空載損耗的分析，掌握勵磁阻抗的物理意義教學內(nèi)容：3.2.1空載運行時的電磁關(guān)系3.2.2

空載電流與空載損耗教學目的與要求：

1.通過對變壓器空載時磁通、電動勢的分析，掌握變壓器的電動勢、電壓和磁通的關(guān)系3.2.3空載時的方程式、等效電路與相量圖3.掌握空載運行時的方程式、等效電路與相量圖3.2.1

電磁關(guān)系一、物理情況與平衡主磁路磁阻小，多；漏磁路磁阻大，很少。磁路不同：數(shù)量不同：作用不同：沿鐵心閉合，與成非線性。沿空氣閉合，與成線性。性質(zhì)不同：起傳遞能量作用，只在繞組上產(chǎn)生漏抗壓降。是互感磁通；同時交鏈一、二次繞組。是自感磁通；只交鏈自身繞組。主磁通與漏磁通的區(qū)別●一次側(cè)遵循電動機慣例，二次側(cè)遵循發(fā)電機慣例；●磁通與產(chǎn)生它的電流之間符合右手螺旋定則；3.各電磁量參考方向的規(guī)定●電動勢與感應(yīng)它的磁通之間符合右手螺旋定則。

1.主磁通感應(yīng)電動勢——主電動勢設(shè)則有效值相量結(jié)論：主電動勢大小與匝數(shù)、頻率、主磁通成正比，相位滯后主磁通900。同理三、感應(yīng)電動勢分析與主電動勢推導相同，漏電動勢相量為為一次繞組的漏感系數(shù)；為一次繞組漏電抗。由于漏磁通主要經(jīng)過非鐵磁路徑,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),它不隨電源電壓負載情況而變.2.漏磁通感應(yīng)的電動勢——漏電動勢3.2.2空載電流和空載損耗一、空載電流1.作用與組成2.性質(zhì)和大小

性質(zhì)：由于空載電流的無功分量遠大于有功分量，所以空載電流主要是感性無功性質(zhì)——也稱勵磁電流；大?。号c電源電壓和頻率、線圈匝數(shù)、磁路材質(zhì)及幾何尺寸有關(guān)，用空載電流百分數(shù)I0%來表示：空載電流包含兩個分量，一個是勵磁分量，作用是建立磁場，另一個是鐵損耗分量，主要作用是供鐵損耗。3、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。

當磁通按正弦規(guī)律變化時，空載電流呈尖頂波形。

當空載電流按正弦規(guī)律變化時，主磁通呈平頂波形。實際空載電流為非正弦波，但為了分析、計算和測量的方便，在相量圖和計算式中常用正弦的電流代替實際的空載電流。二、空載損耗

對于已制成變壓器，鐵損與磁通密度幅值的平方成正比，與電流頻率的次方成正比（=1.2-1.6），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，通常采用優(yōu)質(zhì)鐵磁材料：優(yōu)質(zhì)硅鋼片或應(yīng)用非晶態(tài)合金。3.2.3空載時的電動勢方程、等效電路和相量圖一、電動勢平衡方程和變比1、電動勢平衡平衡方程（1）一次側(cè)電動勢平衡方程忽略很小的漏阻抗壓降，并寫成有效值形式，有則

可見，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（2）二次側(cè)電動勢平衡方程2、變比定義

對三相變壓器，變比為一、二次側(cè)的相電動勢之比，近似為額定相電壓之比，具體為Y，d接線D，y接線二、空載時的等效電路和相量圖1、等效電路一次側(cè)的電動勢平衡方程為空載時等效電路為勵磁電阻、勵磁電抗、勵磁阻抗。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，所以有時忽略漏阻抗，空載等效電路只是一個元件的電路。在一定的情況下，大小取決于的大小。從運行角度講，希望越小越好，所以變壓器常采用高導磁材料，增大，減小，提高運行效率和功率因數(shù)。

2、相量圖根據(jù)前面所學的方程，可作出變壓器空載時的相量圖：（1）以為參考相量（2）與同相，滯后，（3）滯后，；（4）（5）教學重點：1變壓器空載運行時的電磁關(guān)系2變壓器空載運行時平衡方程、等效電路和相量圖教學難點：變壓器空載運行時的電磁關(guān)系作業(yè)：P102：3.8;P103：3.26小結(jié)3.3單相變壓器的負載運行2.通過對變壓器負載運行的分析，熟練掌握變壓器的方程式、相量圖和等效電路教學內(nèi)容：3.3.1負載運行時的電磁關(guān)系3.3.2

負載運行時的基本方程式教學目的與要求：

1.掌握變壓器負載運行時的電磁關(guān)系3.3.3變壓器的等效電路及相量圖3.3單相變壓器的負載運行3.3.1

負載運行時的電磁關(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，二次接上負載的運行狀態(tài)，稱為負載運行。負載運行時的電磁過程：

一次側(cè)二次側(cè)漏磁通感應(yīng)電動勢用漏電抗壓降表示一、二次繞組漏阻抗反映了一、二次繞組漏磁通大小。是一、二次繞組漏電抗，一、電動勢平衡方程3.3.2

負載運行時的基本方程則

可見，影響負載時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)。由于很小，故因此可得磁動勢平衡方程式

由電磁過程分析可知，當不變時，空載和負載時的主磁通基本不變。由空載時產(chǎn)生由負載時產(chǎn)生上式表明，變壓器負載運行時，一次繞組磁動勢由兩個分量組成：，用來產(chǎn)生負載時的主磁通一個是勵磁磁動勢一個是負載分量磁動勢，用以抵消二次繞組磁動勢對主磁通的影響，以保持主磁通不變。二、磁動勢平衡方程可見，電磁關(guān)系將一、二次聯(lián)系起來,二次電流（或功率）增加或減少必然引起一次電流（或功率）的增加或減少.從而實現(xiàn)了電能由一次側(cè)向二次側(cè)的傳遞。磁動勢平衡方程式可用電流表達為一個是用來建立負載主磁通的勵磁電流一個是與二次繞組電流相平衡的負載分量電流與磁動勢相對應(yīng)，負載運行時的一次繞組電流也由兩個分量組成：負載運行時,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?，匝數(shù)不同，不僅能改變電壓，同時也能改變電流。綜合空載和負載電磁過程分析，可歸納出變壓器負載運行時的基本方程式基本方程式綜合地反映了變壓器內(nèi)部的電磁關(guān)系，利用它可以對變壓器進行定量計算。但是求解復數(shù)方程組是相當困難和繁瑣的，對變壓器進行定量計算，通常采用變壓器的等效電路。一次電路二次電路根據(jù)方程式可以畫出變壓器的一、二次等效電路3.3.3

等效電路及相量圖◆表面上：一、二次電路是兩個分離的電路◆事實上：兩個電路有磁耦合磁動勢平衡關(guān)系◆繞組折算體現(xiàn)磁動勢平衡方程變壓器等效電路一、折算1.問題的提出：方便定量計算，避免求解繁雜的復數(shù)方程組等。折算目的：將變比為k的變壓器等效成變比為1的變壓器，從而可以把一、二次兩個分離的電路畫在一起。

通常是把二次繞組折算成一次繞組。將變壓器的二次（或一次）繞組用另一個繞組（N2’=N1)來等效，同時對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,用一個等效的電路代替實際的變壓器。保持折算前、后二次繞組產(chǎn)生的電磁作用不變，即保持變壓器內(nèi)部的電磁關(guān)系不變。即折算前后變壓器的（1）變壓器的主磁通保持不變，功率傳遞（視在功率）不變；（2）副邊對原邊的影響不變，即二次繞組產(chǎn)生的磁動勢不變；（3）副邊的有功損耗、無功損耗保持不變。2.折算原則折算后的電路圖折算前的電路圖主磁場：功率傳遞：二次磁動勢：有功損耗：無功損耗：

（3）二次漏阻抗的折算值：根據(jù)折算前、后二次繞組有功、無功損耗不變，可得

4.折算方法（1）二次電動勢的折算值：根據(jù)折算前、后主磁通不變，可得（2）二次電流的折算值：根據(jù)折算前、后磁動勢不變，可得（4）二次電壓的折算值：二次繞組向一次繞組折算有如下規(guī)律：①單位為V的物理量，其折算值等于實際值乘以k；②單位為A的物理量，其折算值等于實際值除以k；③單位為的物理量，其折算值等于實際值乘以。從數(shù)學意義上來說，將二次繞組折算成一次繞組，就是對二次側(cè)方程式進行變量替換。將二次側(cè)方程式兩邊同時乘以k:作變量替換與折算關(guān)系相同折算的概念可從數(shù)學變換解釋。（5）負載阻抗的折算值：對二次繞組折算后，變壓器的基本方程式為：根據(jù)這組方程式，可以地畫出變壓器的等效電路。二、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。二、等效電路T型等效電路近似等效電路單相變壓器的等效電路.avi短路阻抗是變壓器的重要參數(shù)：大，穩(wěn)態(tài)短路電流小，小，內(nèi)阻抗壓降小，輸出電壓穩(wěn)定。簡化等效電路：其中分別稱為短路電阻、短路電抗和短路阻抗。

由簡化等效電路可知，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，一般可達額定電流的10～20倍。三、相量圖作相量圖的步驟——對應(yīng)T型等效電路，假定變壓器帶感性負載。作相量圖的步驟（假定帶感性負載）——對應(yīng)簡化等效電路由等效電路可知根據(jù)方程可作出簡化相量圖思考題

作出變壓器帶上不同性質(zhì)負載時的簡化相量圖?教學重點：1變壓器負載運行時的電磁關(guān)系2變壓器負載運行時平衡方程、等效電路和相量圖教學難點：1變壓器負載運行時的磁動勢平衡方程作業(yè)：P102：3.9小結(jié)2變壓器等效電路的折算3.4變壓器的參數(shù)測定2.掌握短路試驗的方法及短路參數(shù)的求取方法教學內(nèi)容：3.4.1空載試驗3.4.2短路試驗教學目的與要求：

1.掌握空載試驗的方法及勵磁參數(shù)的求取方法3.4變壓器的參數(shù)測定3.4.1

空載試驗一、實驗?zāi)康亩?、實驗接線圖三、測量方法WAVV~**1.測變比；2.測空載電流百分數(shù)；3.測鐵心損耗；4.計算勵磁阻抗。一次側(cè)加，測出空載實驗可以在任何一側(cè)做，但一般低壓側(cè)加電壓，高壓側(cè)開路。因為加在高壓側(cè)：（1），讀數(shù)困難；（2）電壓高，不安全四、計算方法1.求變比3.求鐵心損耗2.求空載電流百分值4.計算勵磁阻抗討論：2）對三相變壓器，各公式中的電壓、電流和功率均為相值；1）空載實驗可在任何一側(cè)做，但測出及計算出的數(shù)據(jù)上有差異。電流和空載功率必須是額定電壓時的值，并以此求取勵磁參數(shù)?？蛰d電流實際值相差k倍，空載電流百分值相等。勵磁阻抗相差倍3）由于，無論在那一側(cè)加額定電壓，一樣，，所以在兩側(cè)測得的空載損耗一樣。一、實驗?zāi)康亩?、實驗接線圖1.測銅損耗；

3.4.2

短路試驗

短路是指的工作狀態(tài)，短路有兩種：一種是實驗性短路，求參數(shù)，人為進行的；另一種是運行中的非人為性的事故性短路。3.計算短路電壓百分值。2.計算短路阻抗；

WAV~**通過測量短路電流、短路電壓及短路功率來計算：三、實驗方法3.短路特性曲線：1.降低電壓進行，調(diào)節(jié)調(diào)壓器使由0～1.3范圍內(nèi)變化，測量，記錄室溫（)；2.短路實驗也可以在任何一側(cè)做，通常在高壓側(cè)做，因從低壓側(cè)做：（1）小，讀數(shù)困難；（2）高壓側(cè)額定電流小。四、計算方法1.求銅損耗短路實驗時，外加電壓低，磁通很小，鐵損耗很小，課忽略不計。當時，短路損耗計為對T型等效電路：外加電壓很低，勵磁電流很小，忽略勵磁支路，用簡化等效電路求取。

2.求參數(shù)線圈電阻隨溫度而變，需進行溫度折合。對于銅線變壓器：對于鋁線變壓器：75℃時的短路阻抗：換算到75℃時的數(shù)值：電阻應(yīng)換算到基準工作溫度時的數(shù)值:3.求短路電壓百分值短路阻抗上的電壓降，故稱阻抗電壓短路電壓常用百分值表示：中小型變壓器：大型變壓器：短路時，當短路電流為額定值時一次所加的電壓，稱為短路電壓，記作

2.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行性能。（1）從正常運行角度看，希望短路電壓小些，這樣可使副邊電壓隨負載波動小些；（2）從故障角度看，為了限制短路電流，希望短路電壓大些，相應(yīng)的短路電流就會小些；（3）短路電壓的大小影響變壓器并列運行時的符合分配。討論：1.對于三相變壓器，各公式中的電壓、電流和功率均為相值；教學重點：1變壓器勵磁參數(shù)的測定方法2變壓器短路參數(shù)的測定方法教學難點：變壓器的勵磁參數(shù)和短路參數(shù)的求取方法作業(yè)：P103：3.27（1）小結(jié)3.5標么值及其應(yīng)用2.掌握標么值的計算方法教學內(nèi)容：3.5.1標么值的概念3.5.2變壓器各物理量的基值和標么值教學目的與要求：

1.掌握標么值的概念3.5.3標么值表示法的優(yōu)缺點3.5標么值及其應(yīng)用

標么值,就是指某一物理量的實際值與選定的同一單位的基值的比值,即一、定義二、標么值的表示符號3.5.1標么值的概念“么”—“幺”—“一”在字母的右上角加一“*”3.5.2基值的選取與標么值的計算在電機及電力工程計算中：（1）通常以額定值為基值；（2）哪一側(cè)的物理量就應(yīng)選取哪一側(cè)的額定值作為基值；（3）各基值之間應(yīng)符合電路定律。

1.電壓1.電流3.阻抗4.功率6.實際值是單相值，基準值取額定單相值，實際值是三相值，基準值也取額定三相值。5.折合值的基值應(yīng)選取被折合到所在邊的基值，如：由于基值之間選取時符合電路定律，所以標么值計算時各種定律均適用，有名值時的各個計算公式也適用標么值。線值的標么值=相值的標么值；單相值的標么值=三相值的標么值；

所以，用標么值表示參數(shù)時：

3.5.3標么值表示法的優(yōu)缺點一、優(yōu)點1.便于比較變壓器或電機的性能和參數(shù)2.采用標么值表示電壓和電流，可直觀地反映變壓器的運行情況。額定值的標么值等于1。

又如：，表示變壓器已過載10%。

例如：，表示變壓器二次端電壓低于額定值；3.采用標么值表示后，折算前后各量相等，可省去折算。二、缺點標么值沒有單位，物理意義不明確。也無法用量綱作為檢查計算結(jié)果是否正確的手段。4.采用標么值后，某些物理量盡管意義不同，但它們具有相同的數(shù)值。

例如：

同理：額定運行時：非額定運行時：教學重點：1標么值的概念和基準值的選取方法2采用標么值的計算方法教學難點：標么值的計算方法作業(yè)：復習P79：例題3.5.1小結(jié)3.6變壓器的運行特性2.掌握變壓器的效率特性及效率的計算方法教學內(nèi)容：3.6.1變壓器的外特性與電壓變化率3.6.2變壓器的損耗、效率和效率特性教學目的與要求：

1.掌握電壓變化率的概念及變壓器外特性的特點3.6變壓器的運行特性3.6.1變壓器的外特性與電壓變化率2.原因：由于變壓器內(nèi)部存在電阻和漏抗，負載運行時，負載電流流過變壓器內(nèi)部產(chǎn)生阻抗壓降，使二次端電壓隨負載電流的變化而變化。一、變壓器的外特性1.負載實驗現(xiàn)象：負載電流的大小和性質(zhì)變化，導致二次端電壓變化，什么原因引起的呢？3.外特性定義：當?shù)年P(guān)系曲線。用相量圖可以推導出電壓變化率的表達式：定義：是指一次側(cè)加50Hz額定電壓、二次空載電壓與帶負載后在某功率因數(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行性能的重要指標之一,它大小反映了供電電壓的穩(wěn)定性。式中稱為負載系數(shù)

由表達式可知，電壓變化率的大小與負載大小、性質(zhì)及變壓器的本身參數(shù)有關(guān)。二、電壓變化率1.001.0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)分接開關(guān),調(diào)節(jié)變壓器高壓繞組的工作匝數(shù),來調(diào)節(jié)變壓器的二次電壓。

分接開關(guān)有兩種形式：一種只能在斷電情況下進行調(diào)節(jié)，稱為無載分接開關(guān)-----這種調(diào)壓方式稱為無勵磁調(diào)壓；另一種可以在帶負荷的情況下進行調(diào)節(jié)，稱為有載分接開關(guān)-----這種調(diào)壓方式稱為有載調(diào)壓。

中、小型電力變壓器一般有三個分接頭，記作UN±5%。大型電力變壓器采用五個或多個分接頭,例UN±2×2.5%或UN±8×1.5%。注：標有*內(nèi)容是教材中沒有的，對某些專業(yè)可選講3.6.2

損耗、效率及效率特性

鐵損耗與外加電壓大小有關(guān)，而與負載大小基本無關(guān)，故也稱為不變損耗。一、變壓器的損耗

銅損耗分基本銅損耗和附加銅損耗?；俱~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在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗等。變壓器的損耗主要包括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?；捐F損耗包括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。

銅損耗大小與負載電流平方成正比，故也稱為可變損耗。

效率大小反映變壓器運行的經(jīng)濟性能的好壞，是表征變壓器運行性能的重要指標之一。二、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。其中1.效率

效率計算方法：（1）直接負載法；（2）間接法（通過空載和短路試驗數(shù)據(jù)進行計算。效率表達式

變壓器效率的大小與負載的大小、功率因數(shù)及變壓器本身參數(shù)有關(guān)。2.效率特性：

在功率因數(shù)一定時，變壓器的效率與負載電流之間的關(guān)系η=f(β),稱為變壓器的效率特性。

即當銅損耗等于鐵損耗(可變損耗等于不變損耗)時,變壓器效率最大：或

為了提高變壓器的運行效益，設(shè)計時應(yīng)使變壓器的鐵損耗小些。令,則教學重點：1變壓器的外特性及電壓變化率2變壓器效率特性及效率計算教學難點：變壓器的外特性的特點作業(yè)：P103：3.27（2）、（3）小結(jié)3.7三相變壓器2.掌握三相變壓器的電路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及聯(lián)結(jié)組別的判定方法教學內(nèi)容：3.7.1三相變壓器的磁路系統(tǒng)3.7.2三相變壓器的電路系統(tǒng)-聯(lián)接組別教學目的與要求：

1.掌握三相變壓器磁路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)3.7.3磁路系統(tǒng)和繞組聯(lián)結(jié)方式對電動勢波形的影響

*3.掌握三相變壓器磁路系統(tǒng)和電路系統(tǒng)對電動勢波形的影響情況3.7三相變壓器3.7.1磁路系統(tǒng)一、組式磁路變壓器特點：1.三相磁路彼此無關(guān)聯(lián)；2.三相勵磁電流對稱。特點：1.三相磁路彼此有關(guān)聯(lián)，對稱的磁通可以在鐵心中流通，且滿足；2.三相勵磁電流不對稱，U、W相磁阻比V相磁阻大，所以。因為較小，故不對稱不會影響變壓器的工作狀況。二、心式磁路變壓器3.7.2

三相變壓器電路系統(tǒng)—聯(lián)結(jié)組別一、三相繞組的連接方法繞組名稱單相變壓器三相變壓器中性點首端末端首端末端高壓繞組U1U2U1、V2、W1U2、V2、W2N低壓繞組u1u2u1、v1、w1u2、v2、w2n中壓繞組U1mU2mU1m、V1m、W1mU2m、V2m、W2mNm變壓器的端頭標號高低壓繞組均可采用Y、D連接：1.Y連接；2.D連接。三相變壓器：Y,yYN,yY,ynY,dYN,dD,yD,ynD,d結(jié)論：1.單相變壓器的聯(lián)結(jié)組別與繞組繞向和標號有關(guān)；2.同極性端子同樣標號電動勢同相位，異極性端子同樣標號電動勢反相位；3.單相變壓器有兩種聯(lián)結(jié)組別：

。二、單相變壓器的極性——聯(lián)結(jié)組別三、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、二次線電動勢（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志有關(guān)，而且還與三相繞組的連接方式有關(guān)。

理論和實踐證明，無論采用怎樣的連接方式，一、二次側(cè)線電動勢（可電壓）的相位差總是300的整數(shù)倍。因此可以采用時鐘表示法——

作為時鐘的分針，指向12點，作為時鐘的時針，其指向的數(shù)字就是三相變壓器的組別號。組別號的數(shù)字乘以300，就是二次繞組的線電動勢滯后于一次側(cè)電動勢的相位角。連接組別可以用相量圖來判斷：若高壓繞組三相標志不變，低壓繞組三相標志依次后移，可以得到Y(jié),y4、Y,y8連接組別。1、Y，y連接

同名端在對應(yīng)端，對應(yīng)的相電動勢同相位，線電動勢和也同相位，連接組別為Y，y0。同理，若異名端在對應(yīng)端，可得到Y(jié)，y6、Y,y10和Y,y2連接組別。

同理，若異名端在對應(yīng)端，可得到Y(jié)，y6、Y,y10和Y,y2連接組別。Y，y6若高壓繞組三相標志不變，低壓繞組三相標志依次后移，可以得到Y(jié),d3、Y,d7連接組別。2、Y，d11連接

同名端在對應(yīng)端，對應(yīng)的相電動勢同相位，線電動勢和相差3300，連接組別為Y，d11。同理，若異名端在對應(yīng)端，可得到Y(jié)，d5、Y,d9和Y,d1連接組別。若高壓繞組三相標志不變，低壓繞組三相標志依次后移，可以得到Y(jié),d5、Y,d9連接組別。3、Y，d1同名端在對應(yīng)端，對應(yīng)的相電動勢同相位，線電動勢和相差300，連接組別為Y，d1。同理，若異名端在對應(yīng)端，可得到Y(jié)，d7、Y,d11和Y,d3連接組別。

總之，對于Y，y（或D，d）連接，可以得到0、2、4、6、8、10等六個偶數(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)運行，國家標準規(guī)定，Y，yn0、Y，d11、YN，d11、YN，y0和Y，y0連接組為三相雙繞組電力變壓器的標準連接組別。

其中前三種最為常用：Y,yn0

連接的二次繞組可以引出中線，成為三相四線制，用作配電變壓器時可兼供動力和照明負載。Y,d11連接用于低壓側(cè)電壓超過400V的線路中。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。*3.7.3磁路系統(tǒng)和繞組連接方式對電動勢波形的影響

i0中有無i03,看電路連接中有無i03通路，Y連接中，無i03通路,i0為正弦波;YN或D連接,i03可以在繞組中流過，i0為尖頂波。

單相變壓器，當磁路飽和時，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）。

對三相變壓器，由于繞組的連接方式不同，i0

中可能無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Φ3

，看磁路結(jié)構(gòu)，三相組式變壓器，Φ3可以在鐵心中流過，Φ為平頂波；三相心式變壓器，Φ3不能在鐵心中流過，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。三相勵磁電流返回磁動勢與電勢相位關(guān)系返回一、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）對三相心式變壓器，Φ3不能在鐵心中流過，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)電動勢e也基本為正弦波。但通過油箱壁時將產(chǎn)生渦流損耗，造成局部過熱，降低變壓器的效率，因此，容量大于1800kVA時，不宜采用心式Y(jié)，y連接。（1）對三相組式變壓器，Φ3可以在鐵心中存在，所以Φ為平頂波，感應(yīng)電動勢e為尖頂波，其中的三次諧波幅值可達基波幅值的45%-60%，使相電動勢的最大值升高很多，可能擊穿繞組絕緣，因此，三相組式變壓器不采用Y，y連接。二、YN，y連接的三相變壓器

一次側(cè)YN接線，i03可以流過，i0為尖頂波，磁通Φ應(yīng)為正弦波，感應(yīng)電動勢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)電動勢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勢均接近正弦波。三、D，y連接的三相變壓器

一次側(cè)D接線，i03可以流過，i0為尖頂波，磁通Φ應(yīng)為正弦波，感應(yīng)電動勢e也為正弦波。四、Y，d連接的三相變壓器五Yyn連接的三相變壓器

二次側(cè)yn接線，負載時可以為三次諧波提供通路，使相電動勢波形得到改善。但是由于負載的影響，產(chǎn)生i23不能很大，所以相電動勢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，電動勢波為正弦。（2）變壓器有一側(cè)是D連接時，電動勢波為正弦。（3）無論相電動勢是否為正弦波，但線電動勢一定是正弦波。（4）若一定需要Y，y連接，則可以增加第三繞組，采用D接線教學重點：1三相變壓器的繞組的聯(lián)結(jié)方式-聯(lián)結(jié)組別2三相變壓器磁路系統(tǒng)和繞組聯(lián)結(jié)方式對電動勢波形的影響教學難點：三相變壓器磁路系統(tǒng)和繞組聯(lián)結(jié)方式對電動勢波形的影響作業(yè)：P102：3.18小結(jié)3.8變壓器的并聯(lián)運行*(*表示選學內(nèi)容）教學內(nèi)容：3.8.1并聯(lián)運行的理想條件3.8.2不滿足并聯(lián)條件時的運行分析教學目的與要求：

1.掌握變壓器并聯(lián)運行的理想條件2.掌握變壓器并聯(lián)運行時的負荷分配關(guān)系。1.并聯(lián)運行的概念

是指將幾臺變壓器的一、二次繞組分別接在一、二次側(cè)的公共母線上，共同向負載供電的運行方式。1、提高供電的可靠性；2、提高供電的經(jīng)濟性；3.8.1

概述2.并聯(lián)運行的優(yōu)點3、減少備用容量；4、減少初次投資，隨負載的增加相應(yīng)增加變壓器的臺數(shù)。3.8變壓器的并聯(lián)運行1）空載無環(huán)流，以免增加繞組銅損耗；2）帶負載后，各變壓器的負載系數(shù)相等，即各變壓器所分擔的負載電流與它們的容量成正比例分配；—“各盡所能”3.并聯(lián)運行的要求3）負載后，各變壓器所分擔的負載電流與總的負載電流同相位。

—“同心協(xié)力”

為了達到上述理想運行情況，并聯(lián)運行的變壓器需滿足以下條件：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）的標么值相等，且短路阻抗角也相等。其中，第二條必須絕對滿足。4.并聯(lián)運行的理想條件3.8.2并聯(lián)條件不滿足時的運行分析變比不等的兩臺變壓器并聯(lián)運行時，二次空載電壓不等。折算到二次側(cè)的等效電路如圖所示。由等效電路可以列出方程式：則二次側(cè)電流為：一、變比不等時并聯(lián)運行

為了保證空載時環(huán)流不超過額定電流的10%，通常規(guī)定并聯(lián)運行的變壓器的變比差不大于1%。

當變壓器的變比不等時，在空載時，環(huán)流就存在。變比差越大，環(huán)流越大。由于變壓器的短路阻抗很小，即使變比差很小，也會產(chǎn)生很大的環(huán)流。環(huán)流的存在，既占用了變壓器的容量，又增加了變壓器的損耗，這是很不利的。二、連接組別不同時并聯(lián)運行

例如：Y，y0與Y，d11并聯(lián)

副邊線電壓差為：

連接組別不同時，二次側(cè)線電壓之間至少相差300，則二次線電壓差為線電壓的51.8%，由于變壓器的短路阻抗很小,這么大的電壓差將產(chǎn)生幾倍于額定電流的空載環(huán)流，會燒毀繞組。結(jié)論：連接組別不同的變壓器絕不允許并聯(lián)運行。三、短路阻抗標么值不等時并聯(lián)運行由等效電路可知：

等效電路如圖所示。

可見，各臺變壓器所分擔的負載大小與其短路阻抗標么值成反比。

為了充分變壓器的容量，理想的負載分配，應(yīng)使各臺變壓器的負載系數(shù)相等，而且短路阻抗標值相等。

變壓器運行規(guī)程規(guī)定：在任何一臺變壓器不過負荷的情況下，變比不同和短路阻抗標么值不等的變壓器可以并聯(lián)運行。又規(guī)定：阻抗標么值不等的變壓器并聯(lián)運行時，應(yīng)適當提高短路阻抗標么值大的變壓器的二次電壓，以使并聯(lián)運行的變壓器的容量均能充分利用。

為了使各臺變壓器所承擔的電流同相位，要求各變壓器的短路阻抗角相等。一般來說，變壓器容量相差越大，短路阻抗角相差也越大，因此要求并聯(lián)運行的變壓器的最大容量之比不超過3：1。教學重點：1變壓器并聯(lián)運行的條件2變壓器并聯(lián)運行條件不滿足時的運行分析教學難點：變壓器并聯(lián)運行后分擔負載電流大小的情況作業(yè)：P103：3.28小結(jié)*3.9特種變壓器教學內(nèi)容：3.9.1自耦變壓器3.9.2三繞組變壓器教學目的與要求：了解各種特種變壓器的工作原理和結(jié)構(gòu)3.9.3儀用互感器3.9特種變壓器3.9.1自耦變壓器

功能獨特，用于特定場合的變壓器稱為特種變壓器。例如：自耦變壓器、三繞組變壓器、儀用互感器、電焊變壓器、整流變壓器等，本節(jié)主要介紹前三種特殊變壓器。、結(jié)構(gòu)特點與用途1、結(jié)構(gòu)特點:

低壓繞組是高壓繞組的一部分，一、二次繞組之間既有磁耦合，又有電聯(lián)系。

U1U2為一次繞組，匝數(shù)為N1

；u1u2為二次繞組，匝數(shù)為N2，又稱為公共繞組；U1u1稱為串聯(lián)繞組，匝數(shù)為N1-N2。

2、用途：用來連接兩個電壓等級相近的電力網(wǎng)，作為兩電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)變壓器；在實驗室中常采用二次側(cè)有滑動觸頭的自耦變壓器作為調(diào)壓器；異步電動機的降壓起動設(shè)備。二、基本電磁關(guān)系1．電壓關(guān)系2．電流關(guān)系變比=1.5-2

大小關(guān)系為：I:通過電磁感應(yīng)在低壓側(cè)產(chǎn)生的，稱感應(yīng)電流；I1:從高壓側(cè)直接流入低壓側(cè)的，稱傳導電流。3．容量關(guān)系自耦變壓器額定容量串聯(lián)繞組U1u1的容量公共繞組u1u2的容量變壓器的額定容量(銘牌容量)是由繞組容量（又稱電磁容量或設(shè)計容量）決定的。雙繞組變壓器：一、二次繞組只有磁聯(lián)系，沒有電聯(lián)系，功率傳遞只靠電磁感應(yīng)，額定容量等于一次繞組容量或二次繞組容量。自耦變壓器：一、二次繞組既有磁聯(lián)系又有電聯(lián)系。功率傳遞一部分是靠電磁感應(yīng)，一部分是直接傳導，二者之和是額定容量?？梢?，自耦變壓器的繞組容量（電磁容量）是額定容量的倍，故自耦變壓器的繞組容量小于額定容量。因為自耦變壓器輸出容量可表示為為電磁容量，是通過電磁感應(yīng)從一次傳給二次的;為傳導容量，是由電源經(jīng)串聯(lián)繞組直接傳給二次的。三、自耦變壓器的優(yōu)、缺點1．優(yōu)點（1）節(jié)省材料變壓器重量和尺寸是由繞組容量決定，因為繞組容量是額定容量的倍，愈接近1，

愈小，繞組容量愈小，這一優(yōu)點愈突出。（2）效率較高與同容量雙繞組變壓器相比，由于自耦變壓器所用有效材料（硅鋼片和銅材）較少，所以自耦變壓器的銅損耗和鐵損耗相應(yīng)較少，因此效率較高。2.缺點（1）由于一、二次有電連接，當一次側(cè)發(fā)生過電壓時，導致二次側(cè)過電壓；（2）自耦變壓器短路阻抗標么值比同容量雙繞組變壓器小，其短路電流較大。一、結(jié)構(gòu)與聯(lián)結(jié)組別

1.結(jié)構(gòu)三個繞組中壓繞組：中間（降壓）或內(nèi)層（升壓）低壓繞組：內(nèi)層（降壓）或中間（升壓）高壓繞組：總放在外層2.標準聯(lián)結(jié)組別:YN,yn0,d11;YN,yn0,y0。從絕緣考慮，高壓繞組總是放在最外層。從功率傳遞考慮，相互間傳遞功率較多的繞組應(yīng)靠得近些。用一臺三繞組變壓器代替兩臺雙繞組變壓器來連接三個電壓等級不同的電網(wǎng)。3.9.2三繞組變壓器三繞組變壓器：S1

、S2、S3不等，額定容量：最大的繞組容量。國家標準規(guī)定：三繞組額定容量配合關(guān)系有三種：二、額定容量與容量配合雙繞組變壓器：SN=S1=S2高壓繞組中壓繞組低壓繞組1001001001005010010010050100表示額定容量，50表示50%額定容量。

P1=P2+P3（一進二出）P1+P2=P3（二進一出）實際運行時的功率關(guān)系在實際應(yīng)用中，選擇哪種配合，要根據(jù)各繞組負載大小決定。例如，當中壓側(cè)負載為額定容量的80%

低壓側(cè)負載為額定容量的40%時應(yīng)選擇第三種配合。三、變比與磁通三繞組變壓器有三個變比：

主磁通：是指與三個繞組同時交鏈的磁通，由三個繞組磁動勢共同建立。

漏磁通：是指只交鏈一個或兩個繞組的磁通，前者叫自漏磁通，后者叫互漏磁通。

四、基本方程式與等效電路負載時的磁動勢平衡方程式為中壓繞組2低壓繞組3折算到高壓繞組1很小，可忽略不計它與自漏磁通和互漏磁通相對應(yīng)。是等效漏電抗，1.磁動勢平衡方程式2.等效電路3.電壓平衡方程式按照雙繞組變壓器的分析方法，可列出三繞組變壓器的電壓方程：

三繞組變壓器的等效電路（1）一次電流為二、三次電流的相量和。由于二、