1、2020/9/22,1,1,第三章,變壓器,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,3-5 變壓器參數(shù)測(cè)量 3-6 標(biāo)么值 3-7 變壓器的運(yùn)行特性 3-8 三相變壓器的磁路、聯(lián)結(jié)組、電動(dòng)勢(shì)波形 3-9 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行 3-10 三相變壓器的不對(duì)稱(chēng)運(yùn)行,2020/9/22,2,2,3-5,變壓器參數(shù)測(cè)量,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,變壓器的參數(shù)有勵(lì)磁參數(shù)和短路參數(shù)，只有已知參數(shù)， 才能運(yùn)用前面所介紹的基本方程式、等值電路或相量 圖求解各量。對(duì)制造好的變壓器，其參數(shù)可通過(guò)實(shí)驗(yàn) 測(cè)得。 一、空載試驗(yàn) 二、短路試驗(yàn) 三、短路電壓,2020/9/22,3,3,一、

2、空載實(shí)驗(yàn) 目的：通過(guò)測(cè)量空載電流和一、二次電壓及空載功率 來(lái)計(jì)算變比、空載電流百分?jǐn)?shù)、鐵損和勵(lì)磁阻抗。,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,2020/9/22,4,Rm = 2,4,說(shuō)明 二次側(cè)開(kāi)路，一次側(cè)加額定電壓。測(cè)量電壓U1、空載 電流I0、輸入功率P0和開(kāi)路電壓U20。 因變壓器空載時(shí)無(wú)功率輸出，所以輸入的功率全部消 耗在變壓器的內(nèi)部，為鐵芯損耗和空載銅耗之和。,X m X1,Q Rm R1,空載電流I0很小,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,pFeI02R1，故可忽略空載銅耗，認(rèn)為P0pFe=I02Rm,100 %,I 0 I1,U 1 U 20,I

3、 0 % =,K =,P0 I0,U1 I0,U1 I0,X m = Zm2 Rm2,=,Zm =,2020/9/22,5,5, 測(cè),U20 , I0和P0 ,畫(huà)出,要求及分析： 1）低壓側(cè)加電壓，高壓側(cè)開(kāi)路； 為了便于測(cè)量和安全，空載實(shí)驗(yàn)一般在低壓繞組上加電 壓UN，高壓繞組開(kāi)路。,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,2)電電U1在0 1.2U N范圍單方向調(diào) I0 = f(U1 )和P0 = f(U1 )曲線(xiàn) 為何是一條曲線(xiàn)？,2020/9/22,6,關(guān), 高, 小,數(shù).,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,乘k,6 3）空載電流和空載功率必須是額定電壓時(shí)的

4、值，并以此 求取勵(lì)磁參數(shù)； Zm與飽和程度有關(guān), 電壓越高, 磁路越飽和，Zm越小, 所 以應(yīng)以額定電壓下測(cè)讀的數(shù)據(jù)計(jì)算勵(lì)磁參數(shù). 4）若要得到高壓側(cè)參數(shù)，須折算； 注:測(cè)得的值為歸算到低壓側(cè)的值,如需歸算到高壓側(cè)時(shí)參 數(shù)應(yīng)乘k2 k：高壓側(cè)對(duì)低壓側(cè)的變比,2020/9/22,7,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,7 5）對(duì)三相變壓器，各公式中的電壓、電流和功率均為 相值； P三 = P1 P2,2020/9/22,8,8,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,2020/9/22,9,9,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,2020/9/22,1

5、0,10,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,2020/9/22,11,11,二、短路實(shí)驗(yàn) 目的：通過(guò)測(cè)量短路電流、短路電壓及短路功率來(lái)計(jì) 算變壓器的短路電壓百分?jǐn)?shù)、銅損和短路阻抗。,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,2020/9/22,12,12,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,要求及分析 1）高壓側(cè)加電壓，低壓側(cè)短路； 由于變壓器短路阻抗很小，如果在額定電壓下短 路，則短路電流可達(dá)（9.520）IN，將損壞變壓器， 所以做短路試驗(yàn)時(shí)，外施電壓必須很低，通常為 （0.050.15）UN，以限制短路電流。 得到的參數(shù)為高壓側(cè)參數(shù),2020/

6、9/22,13,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,13 2)通過(guò)調(diào)節(jié)電壓 ,讓電流Ik 在0 1.3I 范圍內(nèi)變化 , 測(cè)出 對(duì)應(yīng)的U k , Ik 和Pk ,畫(huà)出Ik = f (U k )和Pk = f (U k )曲線(xiàn); 拋物線(xiàn) 直線(xiàn) 短路阻抗Zk是常數(shù) 3）由于外加電壓很小，主磁通很少，鐵損耗很 少，忽略鐵損，認(rèn)為 Pk = PCu 。,2020/9/22,14,R1 R =,X 1 X 2 =,14 4）參數(shù)計(jì)算,對(duì)T型等效電路： 1 2 Rk 2 1 X k 2,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,U k I k Pk I k2 Z k2 Rk2,Z

7、 k = Rk = X k =,5）記錄實(shí)驗(yàn)室的室溫；,2020/9/22,15,15 6）溫度折算：電阻應(yīng)換算到基準(zhǔn)工作溫度時(shí)的數(shù)值。,T0 + 75 T0 + ,Z K (750 c)= R 2 K (750 c) + X K2 試驗(yàn)時(shí)的室溫,R K ( 75 0 c ) = R K T0=234.5,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,以k,7）若要得到低壓側(cè)參數(shù)，須折算； 短路試驗(yàn)時(shí)電壓加在高壓側(cè)，測(cè)出的參數(shù)是折算到高壓 側(cè)的數(shù)值，如需要求低壓側(cè)的參數(shù)應(yīng)除以k2。 k：高壓側(cè)對(duì)低壓側(cè)的變比,2020/9/22,16,16 8）對(duì)三相變壓器，各公式中的電壓、電流和功率均為

8、相 值；,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,2020/9/22,17,17,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,2020/9/22,18,18,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,2020/9/22,19,19,流I,2010年5月11日星期二,三、短路電壓標(biāo)在銘牌上的參數(shù) 短路電壓，短路阻抗Zk75與一次側(cè)額定電流I1N的乘積。 U1k = Z k 75 0 C I1 短路電壓也稱(chēng)為阻抗電壓。 通常用它與一次側(cè)額定電壓的比值來(lái)表示,Z k 75 0 C I1 U1 電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,U1k =,2020/9/22,20,20 阻抗電壓用

9、額定電壓百分比表示時(shí)有:,Z K U1 I1,u1k U1,= Z K*,100% =,I1 Z K U 1,100% =,U k =,上式表明，阻抗電壓就是變壓器短路并且短路電流達(dá)額定 值時(shí)所一次側(cè)所加電壓與一次側(cè)額定電壓的比值，所以稱(chēng) 為短路電壓。,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,短路電壓電抗(無(wú)功)分量百分值 :,短路電壓電阻(有功)分量百分值 :,100%,ukR % =,I1 Rk 750 C U1,100%,ukX % =,I1 X k U1,2020/9/22,21,21,Z K U1 I1,u1k U1,= Z K*,100% =,I1 Z K U 1,10

10、0% =,U k =,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,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(yùn)行性能。 從正常運(yùn)行角度看，希望它小些，這樣可使漏阻抗壓 降小些，副邊電壓隨負(fù)載波動(dòng)小些；但從限制短路電 流角度，希望它大些，變壓器發(fā)生短路時(shí)，相應(yīng)的短 路電流就小些。,2020/9/22,22,例：U1 U1、Ub,22,在電力工程中，對(duì)電壓 、 電流 、 阻抗和功率等物理量 的計(jì)算，常常采用其標(biāo)么值。 先選定一個(gè)物理量的同單位某一數(shù)值作為基準(zhǔn)值 （簡(jiǎn)稱(chēng)基值）然后取該物理量的實(shí)際值與該基準(zhǔn)值 相比所得的比值即稱(chēng)為該物理量的標(biāo)么值，即,3-6 標(biāo)么值

11、一、定義,實(shí)際值：有名值,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,某物理量實(shí)際值 該物理量基準(zhǔn)值,標(biāo)么值 =, 標(biāo)幺值在其原符號(hào)右上角加“*”號(hào)表示。, 基值采用下標(biāo)“b”。,2020/9/22,23,23,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,二、基值的確定 1. 基值的選取是任意的，通常以額定值為基準(zhǔn)值。 2. 各側(cè)的物理量以各自側(cè)的額定值為基準(zhǔn)； 線(xiàn)值以額定線(xiàn)值為基準(zhǔn)值，相值以額定相值為基準(zhǔn) 值； 單相值以額定單相值為基準(zhǔn)值，三相值以額定三相 值為基準(zhǔn)值； 例如：變壓器一、二次側(cè)：S1b=S2b=SN、U1b=U1N、U2b=U2N 三相變壓器基值：Sb=SN=

12、3UNIN=3UNIN,2020/9/22,24,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,24 注意：存在有相互關(guān)系的四個(gè)物理量（U、I、Z、S） 中，所選基值的個(gè)數(shù)并不是任意的，當(dāng)某兩個(gè)物理量 的基值已被確定，其余物理量的基值跟著確定。 例如單相變壓器，選定一次側(cè)的額定電壓U1N和額定 電流I1N作為電壓和電流的基值： 一次側(cè)阻抗的基值即：Z1b=Z1N=U1N/I1N 一次側(cè)功率的基值即：S1b=S1N=U1NI1N,2020/9/22,25,為Z,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,25 3.U和E的基準(zhǔn)值為UB；R、X、Z的基準(zhǔn)值為ZB；P、Q和S 的基準(zhǔn)值

13、為SB。 4.系統(tǒng)（如電力系統(tǒng)）裝有多臺(tái)變壓器（電機(jī)），選擇 某一特定的Sb作為整個(gè)系統(tǒng)的功率基值。系統(tǒng)中各變壓 器標(biāo)幺值均換算到以Sb作為功率基值時(shí)的標(biāo)幺值。 5.百分值=標(biāo)么值100%,2020/9/22,26,Z =,U =,；I =,26 三、變壓器一、二次側(cè)相電壓、相電流、漏阻抗的標(biāo)幺 值,I2 I2,* 2,I1 I1,* 1,U2 U2,* 2,U1 U1,* 1,=,=,；I,；U,漏阻抗的標(biāo)幺值：,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,Z1I1 U1,Z1 Z1,* 1,Z1 U1 /I1,=,=,Z,Z2 I2 U2,Z2 Z2,* 2,Z2 U2 /I2,=

14、,=,=,2020/9/22,27,27,于1,四、應(yīng)用標(biāo)幺值的優(yōu)缺點(diǎn) 1、應(yīng)用標(biāo)幺值的優(yōu)點(diǎn) 額定值的標(biāo)幺值等于1。采用標(biāo)幺值時(shí)，不論變壓器 的容量大小，變壓器的參數(shù)和性能指標(biāo)總在一定的 范圍內(nèi)，便于分析和比較。 如電力變壓器的短路阻抗標(biāo)幺值z(mì)k*=0.030.10， 如果求出的短路阻抗標(biāo)幺值不在此范圍內(nèi)，就應(yīng) 核查一下是否存在計(jì)算或設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。,例如 2010年5月11日星期二,p138 I0*、 zk*的范圍 電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,2020/9/22,28,U2 =,28 采用標(biāo)幺值時(shí)，原、副邊各物理量不需進(jìn)行折算， 便于計(jì)算。 如副邊電壓向原邊折算，采用標(biāo)幺值：,*,U2 U2,kU2

15、kU2,U2 U1,= U2*,=,=,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,為U,注意基值選擇，應(yīng)選一次側(cè)基值 采用標(biāo)幺值能直觀地表示變壓器的運(yùn)行情況。 如已知一臺(tái)運(yùn)行著的變壓器端電壓和電流為為35kV、 20A，從這些實(shí)際數(shù)據(jù)上判斷不出什么問(wèn)題 但如果已知它的標(biāo)幺值為Uk*=1.0、Ik*=0.6，說(shuō)明 這臺(tái)變壓器欠載運(yùn)行。,2020/9/22,29,一次側(cè)有U1 = 3U1 U =,Z = 1,R =,29 相電壓和線(xiàn)電壓標(biāo)幺值恒相等，相電流和線(xiàn)電流標(biāo) 幺值恒相等；, 某些意義不同的物理量標(biāo)么值相等,* 1,3U1 3U1,U1 U1,= U1*,=,2010年5月11日星

16、期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,* 0,I,* m,I0*2,P0*,* m,Zk* = U k*,Rk* = Pk*,P* = cos,Q* = sin ,2020/9/22,30,Z =,Rm =,I0,30,例1：證明,* 0,I,Zm* = 1,=,=,=,= 1 * I0,I1 I0,I1 U1 / Zm,Zm U1 / I1,Zm Z1,* m,*,I,P0*,例2：證明 Rm =,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,*2 0,*2,*,2 =,=,=,P0*,P0 S (I0 / I1 ),P0 = 2 2 I0U1 I1 / I1,Rm I02 = 2 I0U1

17、/ I1,Rm Z1,Rm Z1,2020/9/22,31,Z =,Rk =,X =,*,Pk S,= Pk*,=,=,=,31 采用標(biāo)幺值時(shí)，變壓器的短路阻抗標(biāo)幺值與額定電流下 的短路電壓標(biāo)幺值相等，即有：,* k,Uk U1N,Zk U1N /I1N,Zk Z1N,= U*k,=,=,=,I1NZk U1N,短路阻抗電壓,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,I12 Rk U1 I1,Rk U1 /I1,Rk Z1,Ukr U1,I1 Rk U1,Rk U1 /I1,= Ukr*,=,=,=,* k,Ukx U1,I1 X k U1,X k U1 /I1,X k Z1,=,=

18、,=,短路阻抗電壓 的電阻分量,= Ukx* 短路阻抗電壓,的電抗分量,2020/9/22,32,32,2、缺點(diǎn) 標(biāo)么值沒(méi)有單位，物理意義不明確。,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,2020/9/22,33,33,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,2020/9/22,34,34,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,2020/9/22,35,35,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,2020/9/22,36,U (2)若一臺(tái)變壓器為Y,y0聯(lián)接,另一臺(tái)為Y,d11聯(lián)結(jié),問(wèn)并聯(lián)時(shí)的 空載環(huán)流. 解: 以一臺(tái)變壓器的額定容量作為基值

19、，在電壓比相差不大時(shí),可以證 明，以第一臺(tái)變壓器的額定電流作為基值時(shí)，環(huán)流的標(biāo)幺值 為,I&C*,),1 K1,)k,* I I2 1,=,1 KII +,=,1 )k KII S S ,U1( ,Z2 ,1 K1 Z2 ,1 1 U1( )k K1 KII U1 Z2 ,U&1*k* S 1 * ZKII SSII,U&1( U1 (,&,式中, k為平均電壓比, k = k1k2 ， k * 為電壓比差的標(biāo)幺值，,2020/9/22,132,U&1 (, 0.075,ZKII,I =,（2）上式中的 ，實(shí), 0.075,+,)k,1 K II,1 K1,= (,k II k1 k1 k I

20、I,k * =,于是：,0.005 5000 6300,= 0.0386,0.07 +,IC* ,),300 2,132 1 K,1 K,=0.518U2 =U2(1) U2(2) =U1(,U2 = 2sinU2,*,U 2 = 0.518 于是環(huán)流 IC 為：,= 4,=,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,即環(huán)流為第I臺(tái)變壓器額定電流 的3.86。 1 1 ) K1 K II,質(zhì)是空載時(shí)第一臺(tái)變壓器和第 二臺(tái)變壓器的二次電壓差。當(dāng) Y，y0與Y,d11并聯(lián)時(shí)，二次空 載電壓的大小相等，但相位差 30度，其電壓差 U& 20,0.0518 5000 6300,*,0.07

21、+,* C,U20* S 1 S 2,ZK* 1,即空載環(huán)流達(dá)到變壓器 額定電流的4倍，故不同 組號(hào)的變壓器絕對(duì)不允 許并聯(lián)運(yùn)行。,2020/9/22,133,Z KII,Z KI,I = 1,133 例2上例的兩臺(tái)變壓器，若組號(hào)和電壓比均相同，試計(jì)算并 聯(lián)組的最大容量。,0.075 0.070,* *,= 1.071,=,=,* 1 * II,I I,解：,阻抗標(biāo)幺值小的先達(dá)到滿(mǎn)載， 第一臺(tái)變壓器的阻抗標(biāo)幺值,Smax = (5000 + 0.934 6300)KVA = 10884KVA,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,小，故先達(dá)到滿(mǎn)載。,當(dāng),時(shí)，,* 1,1 1.07

22、1,= 0.934,I =,不計(jì)阻抗角的差別時(shí)，兩臺(tái) 變壓器所組成的并聯(lián)組的最,大容量 Smax 為：,并聯(lián)組的利用率為：,= 0.963,10884 5000 + 6300,=,II,Smax S 1 + S,2020/9/22,134,Z KII = 0.07,134,Z K* 1 = 0.075,*,I = 1,0.07 0.075,= 0.9333,I1* =,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,Smax = (6300 + 0.9333 5000)KVA = 10966KVA,= 0.97,10966 5000 + 6300,=,II,Smax S 1 + S,202

23、0/9/22,135,135,3.10,三相變壓器的不對(duì)稱(chēng)運(yùn)行,流(,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,120,不對(duì)稱(chēng)運(yùn)行狀態(tài)的主要原因： 外施電壓不對(duì)稱(chēng)。三相電流也不對(duì)稱(chēng)。 各相負(fù)載阻抗不對(duì)稱(chēng)。當(dāng)初級(jí)外施電壓對(duì)稱(chēng)，三相電 流不對(duì)稱(chēng)。不對(duì)稱(chēng)的三相電流流經(jīng)變壓器，導(dǎo)致各相 阻抗壓降不相等，從而次級(jí)電壓也不對(duì)稱(chēng)。 外施電壓和負(fù)載阻抗均不對(duì)稱(chēng)。 從而造成三相電流不對(duì)稱(chēng)，即各相電流(或電壓，電 勢(shì))大小有可能不同，相位也不依差差120，謂之不對(duì) 稱(chēng)情況。 分析方法： 三相變壓器對(duì)稱(chēng)運(yùn)行，轉(zhuǎn)化為單向問(wèn)題來(lái)處理；三 相變壓器不對(duì)稱(chēng)運(yùn)行，用對(duì)稱(chēng)分量法和疊加原理。,2020/9/22,136

24、,136,原則：把一組不對(duì)稱(chēng)三相相量分解為三個(gè)對(duì)稱(chēng)三相相 量之和。 一、三組三相對(duì)稱(chēng)相量：,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,復(fù)數(shù)算子,=ej120=e-j240,120 120,=cos120+jsin120 2=ej240=e-j120 3=ej360=ej0=1,2020/9/22,137,I B = I A,137,. + I A,2,. + . +,. + . + I C = I A,1、正序分量 正序系統(tǒng)：三相系統(tǒng)大小相等，相位依次為AABC 差120,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,. + I A,. + + I B,. + + I C,=

25、0,2020/9/22,138,I C = I A,138,2、負(fù)序分量 負(fù)序系統(tǒng)：三相系統(tǒng)大小相等，相位依次為AACB 差120,2,. . ,. . I B = I A,. I A,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,. . . I A + I B + I C = 0,2020/9/22,139,139,3、零序分量 零序系統(tǒng)：三相系統(tǒng)大小相等，相位均相同。,. 0 . 0 . 0 I A = I B = I C 2010年5月11日星期二,. 0 . 0 . 0 . 0 I A + I B + I C = 3 I A 0 電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,2020/9/22,140

26、,140,二、三組對(duì)稱(chēng)分量相加得到一個(gè)不對(duì)稱(chēng)的三相正弦量系 統(tǒng),2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,2020/9/22,141,141,三、一個(gè)不對(duì)稱(chēng)的三相正弦量系統(tǒng)可分解為三組對(duì)稱(chēng)分量,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,2020/9/22,142,142,抗Z,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,3.10.2 三相變壓器各相序的等效電路 前述分析變壓器時(shí)均是假定電源和負(fù)載為三 相對(duì)稱(chēng)系統(tǒng)，也即正序系統(tǒng)，所以變壓器的正序 阻抗Z+就是變壓器的短路阻抗，即Z+=ZK 1、正序阻抗和等效電路 正序阻抗：正序電流所遇到的阻抗， 相序?yàn)椋篈 B C 等

27、效電路：,2020/9/22,143,143,2、負(fù)序阻抗和等效電路 負(fù)序系統(tǒng)的電磁本質(zhì)與正序系統(tǒng)相同。 負(fù)序阻抗：負(fù)序電流所遇到的阻抗,A C B 電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,相序?yàn)椋?等效電路： 2010年5月11日星期二,2020/9/22,144,144,一、磁路結(jié)構(gòu)對(duì)零序勵(lì)磁阻抗的影響 零序阻抗：零序電流所遇到的阻抗； 等效電路：由零序電流本身特點(diǎn)，其產(chǎn)生零序磁通與 線(xiàn)圈的連接方式和鐵心結(jié)構(gòu)有關(guān)。,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,漏磁通僅與各相繞組自 身交鏈而與其它繞組無(wú) 關(guān)。各相繞組的電阻和 漏電抗與電流的相序無(wú) 關(guān)，與正序時(shí)一樣。,零序激磁阻抗Zm0與 磁路的結(jié)構(gòu)有關(guān)。 2010年5月11日

28、星期二,2020/9/22,145,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,Z m0,很小，且,K,m,Z, Z, Z,0 m,近Z抗Z,145 、組式變壓器： 各相磁路獨(dú)立，三相零序電流產(chǎn)生的三相同相位 的零序磁通可沿各相自己的鐵心閉合，其磁路為 主磁路，因此零序激磁阻抗與正序激磁阻抗相同 、心式變壓器： 各相磁路互相關(guān)聯(lián)，三相零序磁通不能沿鐵心閉 合，只能沿油箱壁閉合，其磁阻大，因而零序激 磁阻抗Zm0比較小，接近Zk的大小,2020/9/22,146,146,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,二、不同聯(lián)接組對(duì)零序等效電路的影響 零序電流在變壓器繞組中的流通

29、零序電流能否流通與三相繞組的連接方式有關(guān)。 Y接法中三相同相位的零序電流無(wú)法流通（Y接法 的一側(cè)電路應(yīng)是開(kāi)路，即從該側(cè)看進(jìn)去零序阻抗 Z0=） YN接法可以沿中線(xiàn)流通（零序等效電路中YN一側(cè) 應(yīng)為通路） D接法線(xiàn)電流不能流通零序電流，但其閉合回路能 為零序電流提供通路，如果另一方有零序電流， 通過(guò)感應(yīng)也會(huì)在D接法繞組中產(chǎn)生零序電流。（在 零序等效電路中，D連接一側(cè)相當(dāng)于變壓器內(nèi)部短 接，但從外部看進(jìn)去應(yīng)是開(kāi)路。）,2020/9/22,147,147,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,(1) YN，d接法的零序等效電路 初級(jí)、次級(jí)側(cè)均能流通零序電流，但不能流向次級(jí)側(cè)負(fù)載電路 d

30、連接是閉合繞組，等效電路的次級(jí)側(cè)為短路 Z0 YN，d接法的零序阻抗是一很小的阻抗。電源有較小的UA0，會(huì) 引起較大的零序電流，導(dǎo)致變壓器過(guò)熱。應(yīng)有保護(hù)措施監(jiān)視中 線(xiàn)電流。,2020/9/22,148,148,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,果Z,（2）Y，yn接法的零序等效電路 Z0 零序電流由次級(jí)側(cè)有中線(xiàn)電流引起 初級(jí)側(cè)無(wú)零序電流，但感應(yīng)零序（相）電勢(shì)，有較大 零序阻抗。 如果Z0較大，較小的中線(xiàn)電流會(huì)造成相電壓較大的不 對(duì)稱(chēng)。其不對(duì)稱(chēng)的程度還與變壓器的磁路有關(guān)。,2020/9/22,149,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,149 Y，d Y,y,2

31、020/9/22,150,150 YN，d和D，yn接法如YN、yn中有零序電流，d、D 中也感應(yīng)零序電流。,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,2020/9/22,151,151 YN，y和Y，yn接法當(dāng)YN、yn中有零序電流，y、Y 中也不會(huì)有零序電流。,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,2020/9/22,152,152,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,. I c = 0,. I b = 0 . . U a = I ZL,3.10.3 Yyn聯(lián)結(jié)三相變壓器的單相負(fù)載運(yùn)行 單相運(yùn)行是不對(duì) 稱(chēng)運(yùn)行中的一種特 殊情況。例如，三 相電流中要照

32、明， 只用其中一相。 分析：根據(jù)不對(duì)稱(chēng)條件，列端點(diǎn)方程： . . I a = I,2020/9/22,153,1 .,1 .,I c = I a,1 .,. + . + . . ,153 1、不對(duì)稱(chēng)三相電流,零序分量 2010年5月11日星期二,正序分量 負(fù)序分量,I c = I a 2,. + . + I b = 2 I a . . I b = I a,. + I a = Ia 3 . I a = I a 3,. 0 . 0 . 0,I a = I b = I c = I a 3 電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,2020/9/22,154,154 2、對(duì)稱(chēng)的一次側(cè)三相電壓,2010年5月11日星期二

33、,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,. + . U A = U A . + . U B = 2 U A . + . U C = U A,. . . U A = U B = U C = 0 . 0 . 0 . 0 U A = U B = U C = 0,2020/9/22,155,155,二、相序電路 2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,0,2020/9/22,156,路),2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,抗Z,156 Y，yn單相負(fù)載時(shí)零序勵(lì)磁阻抗Zm0對(duì)負(fù)載電流影響： 三相變壓器組，負(fù)載阻抗ZL0(單相短路)，其短路電 流IK大約只有正序勵(lì)磁電流的三倍。 三相心式變

34、壓器，Zm0要小得多，負(fù)載電流的大小，主要 由負(fù)載阻抗ZL的大小來(lái)決定，可以帶一單相負(fù)載。,2020/9/22,157,157,3.10.4 中性點(diǎn)移動(dòng),了a,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,1、中性點(diǎn)移動(dòng)定義： 單相負(fù)載時(shí)，二次側(cè)相電壓的中點(diǎn)相對(duì)與對(duì)稱(chēng)三相電 源相電壓的中點(diǎn)移動(dòng)了Ia0Zm0，這種現(xiàn)象稱(chēng)中點(diǎn)移動(dòng)。 a相單相負(fù)載時(shí)，引起中點(diǎn)移動(dòng)，使a相電壓降低，降 低了a相單相負(fù)載能力，而b、c相電壓升高。 2、中點(diǎn)移動(dòng)的原因： 二次側(cè)有正序、負(fù)序、零序電流；一次側(cè)因沒(méi)有中線(xiàn)， 只有正序、負(fù)序電流零序勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)一二次側(cè)零 序電動(dòng)勢(shì),2020/9/22,158,& & &+

35、0,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,158 U&a = U& A+ E&a0 Ub = U B Ea Uc = UC Ea 電壓中性點(diǎn)移動(dòng)。帶負(fù) 載相電壓降低了，另外 兩相的電壓受到危險(xiǎn)的 過(guò)電壓，應(yīng)避免。,& & &+ 0,2020/9/22,159,159,3.12 500kV,35kV,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,三繞組變壓器 220kV,2020/9/22,160,160,要2,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,一、用途 變壓器每相有高、中、低壓三個(gè)繞組，套在同一鐵心 柱上，其中一個(gè)繞組接電源，另外兩個(gè)繞組便有兩個(gè) 等級(jí)的電

36、壓輸出。這種變壓器用于需要2種不同電壓 等級(jí)的負(fù)載。 發(fā)電廠和變電所通常出現(xiàn)3種不同等級(jí)的電壓，所以 三繞組變壓器在電力系統(tǒng)中應(yīng)用比較廣泛。,2020/9/22,161,161,二、繞組的布置和額定容量 三繞組降壓變壓器，高壓繞組都放在最外面，中壓側(cè)繞組 放在中間，低壓繞組靠近鐵心柱。 三繞組升壓變壓器，高壓繞組都放在最外面，中壓繞組靠 近鐵心柱，低壓繞組放在中間。,2010年5月11日星期二,降,升 電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,2020/9/22,162,162,2、額定容量 額定容量是指容量最大繞組容量 三繞組變壓器的容量配合,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,高壓繞組 10

37、0 100 100,中壓繞組 100 50 100,低壓繞組 100 100 50,表中容量的配合關(guān)系，指各繞組傳遞功率的能力。,2020/9/22,163,163,3、變比,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,設(shè)三繞組變壓器繞組1、2、3的匝數(shù)分別為N1、N2、N3， 則三繞組變壓器各繞組間的變比為 k12=N1/N2U1/U2 k13=N1/N3U1/U3 k23=N2/N3U2/U3 源2 下的空載電壓。,2020/9/22,164,164,三、工作原理和簡(jiǎn)化電路 主磁通，與三個(gè)繞組同時(shí)交鏈 漏磁通：自漏磁通只交鏈一個(gè)繞組 互漏磁通：同時(shí)交鏈兩個(gè)繞組,路徑？受飽和影 響嗎

38、？,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,2020/9/22,165,165,三繞組變壓器簡(jiǎn)化等效電路 X123 X213 X312所對(duì)應(yīng)的磁通，即包含自漏磁通，又包含 互漏磁通，可通過(guò)對(duì)三繞組變壓器作短路試驗(yàn)求得， 其值為常數(shù)。,312 213,312 213,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,2020/9/22,166,166,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,2020/9/22,167,167,真實(shí)漏電抗,等效電抗,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,果X,P167 例3.10 觀察結(jié)果X213 排在中間位置的繞組的等效電

39、抗最小，甚至為負(fù)值，負(fù) 電抗是電容性質(zhì)，但并不是變壓器繞組真具有電容性。 因?yàn)榈刃щ娍故歉鞣N不同電抗的組合，并不表示漏抗。,2020/9/22,168,168 3.10,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,2020/9/22,169,169,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,2020/9/22,170,170,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,2020/9/22,171,171,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,2020/9/22,172,172,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,2020/9/22,173

40、,173,3.13 自耦變壓器 一般雙繞組變壓器，原副方只有磁聯(lián)系； 自耦變壓器：原，副繞組有共同部分的 變壓器稱(chēng)為自耦變壓器。,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,2020/9/22,174,1 2,K =,S = U1 I1 = U 2 I 2,+,= 1 + K,2,1,174 當(dāng)為普通雙繞組變壓器時(shí),改為自耦變壓器后，電壓比Ka：,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,K a =,),= U2 I2 (電磁容量）+U2 I1（傳導(dǎo)容量）,1 Ka 1,)U1 I1 = U2 I2 (1+,1 Ka 1,= (1+,2 Sa = U1a I1a = U 2a

41、 I 2a,2020/9/22,175,側(cè),2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,175 自耦變壓器的特點(diǎn) Sa = U 2 I2 + U 2 I1 = S + S 自耦變壓器的視在功率由兩部分組成，一部分功率SN與普 通雙繞組變壓器一樣由電磁感應(yīng)關(guān)系傳遞到二次側(cè), 稱(chēng)為 電磁功率； 另一部分功率SN ，通過(guò)直接傳導(dǎo)作用由一次傳到二次， 稱(chēng)為傳導(dǎo)功率，傳遞這部分功率無(wú)需耗費(fèi)變壓器的有效材 料。 所以自耦變壓器有重量輕，價(jià)格低，效率高的優(yōu)點(diǎn)。,2020/9/22,176,176,),= (1+,1 Ka 1,)U1 I1 = U 2 I2 (1+,1 Ka 1,Sa,)Sa,1 K

42、a,S = (1,自耦變壓器的特點(diǎn),2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,調(diào)壓器 量 量 Ka越接近于1，傳導(dǎo)功率所占的比例越大，經(jīng)濟(jì)效果越顯 著。 自耦變壓器常用于高、低壓比較接近的場(chǎng)合，在工廠和 實(shí)驗(yàn)室中自耦變壓器常用來(lái)做調(diào)壓器。,2020/9/22,177,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,177 自耦變壓器的缺點(diǎn)在于： 一、二次繞組的電路直接連在一起，造成高壓側(cè)的電 氣故障會(huì)波及到低壓側(cè)，這是很不安全的 因此要求自耦變壓器在使用時(shí)必須正確接線(xiàn)，且外殼 必須接地，并規(guī)定安全照明變壓器不允許采用自耦變 壓器結(jié)構(gòu)形式。,2020/9/22,178,178,流/,2010年5月11日星期二,電機(jī)學(xué) 第三章 變壓器,3.14 儀用互感器 電壓互感器和電流互感器 1、互感器屬測(cè)量裝置，按變壓器原理工作。 2、電力系統(tǒng)中的大電流/高電壓有時(shí)無(wú)法直接用普通 的電