1.2 变压器篇ppt课件

1、第第1 1章章 变压器概览变压器概览第第2 2章章 变压器的运行分析变压器的运行分析第第3 3章章 三相变压器三相变压器 变压器是一种静止电器,它通过线圈间的电磁感应,将一种电压等级的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的交流电能.变压器变压器Transformers变压器变压器Transformers1.1 变压器的用途变压器的用途 1.2 变压器的分类与基本结构变压器的分类与基本结构1.3 变压器的额定值与标么值变压器的额定值与标么值返回变压器变压器Transformers 电力变压器是一个静止的电器，它是由绕在同一个铁芯上的两个或两个以上的绕组组成的，绕组之间通过交变的磁通相互联系着。它

2、的功能是将一种电压等级的电能变成为同频率另一种电压等级的电能。 电力变压器对电能的经济传输，灵活的分配和安全使用，都具有重要意义。1.1 变压器的用途变压器的用途变压器变压器Transformers1.2 变压器的分类与基本结变压器的分类与基本结构构 1.2.1 分类分类按用途分：电力变压器和特种变压器。按用途分：电力变压器和特种变压器。按绕组数目分：单绕组自耦变压器、双绕组变压器、按绕组数目分：单绕组自耦变压器、双绕组变压器、 三绕组变压器和多绕组变压器。三绕组变压器和多绕组变压器。按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压器。按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压器。 按铁心结构分：心

3、式变压器和壳式变压器。按铁心结构分：心式变压器和壳式变压器。 按调压方式分：无励磁调压变压器和有载调压变压器。按调压方式分：无励磁调压变压器和有载调压变压器。 按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变压器按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变压器 和充气式变压器。和充气式变压器。 变压器变压器Transformers器身器身油箱油箱一次绕组一次绕组二次绕组二次绕组心柱心柱铁轭铁轭铁心铁心绕组绕组心式心式壳式壳式同心式同心式交迭式交迭式变压器油变压器油散热器散热器绝缘导管绝缘导管分接开关分接开关变压器变压器Transformers单相心式单相心式单相壳式单相壳式变压器变压器Transf

4、ormers变压器变压器Transformers三相干式变压器接触调压器变压器变压器Transformers电源变压器环形变压器控制变压器变压器变压器Transformers变压器变压器Transformers连接发电机与电网的升压变压器连接发电机与电网的升压变压器连接发电机的连接发电机的封闭母线封闭母线 与电网相连与电网相连的高压出线端的高压出线端返回变压器变压器Transformers1.3.1 额定值额定值额定值又叫铭牌值，是在指定工作条件下，保证额定值又叫铭牌值，是在指定工作条件下，保证设备安全可靠运行且有优良性能时的一组规定量设备安全可靠运行且有优良性能时的一组规定量值。值。额定容量

5、额定容量SNkVA）：额定状态下变压器输出的视）：额定状态下变压器输出的视在功率。在功率。额定电压额定电压UNkV）：一次侧的额定电压指电网）：一次侧的额定电压指电网电源的额定电压；二次侧的额定电压，是当电源的额定电压；二次侧的额定电压，是当一次侧外施额定电压时，二次侧的空载电压。一次侧外施额定电压时，二次侧的空载电压。额定电流额定电流I NkA）：根据额定容量和额定电压计）：根据额定容量和额定电压计算出的电流。算出的电流。额定频率额定频率f NHz）：我国规定的标准工频为）：我国规定的标准工频为50赫。赫。变压器变压器TransformersNNNNNNNNNNIUIUSIUIUS22112

6、21133三相：单相：NNNNNIUIUS221133NNNNIIUU3ABCZXYNNNNIIUU3ABCXYZ变压器变压器Transformersl标幺值的定义标幺值的定义l基值的选取基值的选取l标幺值的优点标幺值的优点l标幺值的缺点标幺值的缺点l基值之间的关系基值之间的关系l单机系统与多机系统单机系统与多机系统变压器变压器Transformers定义：定义：基值的选取：取各物理基值的选取：取各物理量的额定值。量的额定值。基值实际值标幺值相对值相对值变压器变压器Transformers基值基值一次测一次测二次侧二次侧电压电压U1bU1NU2bU2N电流电流I1bI1NI2bI2NNNNNI

7、IIUUUIIIUUU22*222*211*111*1,变压器变压器TransformersNNbNNbIUZIUZ222111二次侧：一次侧：NNbNNbUIZZZZUIZZZZ22222*211111*1NNbNNbUIRZRRUIRZRR22222*211111*1NNbNNbUIXZXXUIXZXX22222*211111*1变压器变压器TransformersNbSS2*22*2*22*12*1*12*22*22*21*11*11*1,QPSQPSSQQSPPSSSSQQSPPSSSNNNNNN变压器变压器Transformers09.002.016.004.0*0*IZk1*2*2

8、*1*1NNNNUIUI各物理量额定值的标么值为各物理量额定值的标么值为1与变压器容量大小无关与变压器容量大小无关变压器变压器Transformerssinsincoscos*NNNNNNNNNNSSSQQSSSPPkxkkrkkNNkbkkuXuRuUIZZZZ*111*，同理：*2*1*1kkkkkkkkNkPIPRUIUZII如果加额定电流：短路实验时，变压器变压器Transformers*22222121212*222/1UUUUUkUUUkUUUUUUbNNNb：例*2222222222221112112212*222/2RZRUIRUIURkUIURUIRkZRRRRbNNNNNN

9、NNNNb：例同一物理量，同一物理量，归算前后标幺值相等。归算前后标幺值相等。变压器变压器Transformers*1*331UUUUUUUUUUYNNNlll接，：例*332IIIIIIIIIINNNlll接，：例*cos3cos333PSPIUIUIUIUSPPPPNNNNNN：三相对称系统，例变压器变压器TransformersI*20：空载运行：空载运行 (No Load)I*21：满载运行：满载运行 (Full Load)I*20.5：半载运行：半载运行 (Half Load)I*20.7：轻载运行：轻载运行 (Under Load)I*21.2：过载运行：过载运行 (Over Lo

10、ad)变压器变压器Transformersl没有量纲，物理概念模糊；没有量纲，物理概念模糊；l物理意义完全不同的量，标物理意义完全不同的量，标幺值可能相等。幺值可能相等。变压器变压器Transformers共有共有4类基值：类基值：Ub、Ib、Zb、Sb，其中，其中只有两类独立的基值，其它基值可以导出。只有两类独立的基值，其它基值可以导出。NNbbbNNbbbbbbIUIUZIUIUZIUZ2222211111，NNNNbbbbbbbIUIUIUIUIUS22112211NNNNNbIUIUSS1133对三相系统：变压器变压器Transformers知：变压器的知：变压器的SN、UN、S、Z。

11、求：单机与多机系统中求：单机与多机系统中S、Z的标幺值。的标幺值。2*12*1/bbbbbbbbbbNUSZZZZSUUSUIUZSSSb，单机：。，容量基值取为多机：设额定电压一样多bS多多多则：bbSSSSSSN*1*bbSSZUSSUZZZZbbbbb多多多多多*122*1*Sb多多=SN多多SSb=SN变压器变压器Transformers2.1 变压器的空载运行变压器的空载运行 2.2 变压器的负载运行变压器的负载运行2.3 变压器的参数测定变压器的参数测定返回2.4 变压器运行时的特性指标变压器运行时的特性指标2.5 特种变压器的运行分析特种变压器的运行分析变压器变压器Transfo

12、rmersl电磁关系电磁关系l感应电动势感应电动势l电压比电压比l主磁通主磁通l激磁电流难点、重点）激磁电流难点、重点）l激磁阻抗难点、重点）激磁阻抗难点、重点）l等效电路等效电路一次绕组接交流电源，二次绕组开路的运行状态。一次绕组接交流电源，二次绕组开路的运行状态。变压器变压器Transformersi10N1i10e1、e2lu1与与i10符合电动机惯例符合电动机惯例li10与与符合右手螺旋定则符合右手螺旋定则le1、e2与与符合右手螺旋定则符合右手螺旋定则l不计漏磁通不计漏磁通1dtdNedtdNe2211变压器变压器Transformers1U1EE120U0I2(I )11U2U1u

13、2u02E10RI1U0I100NIF1E011E2E变压器变压器Transformers各电磁量参考方向的规定各电磁量参考方向的规定主磁通与漏磁通的区别主磁通与漏磁通的区别一次侧遵循电动机惯例，二次侧遵循发电机惯例。强调：磁通与产生它的电流之间符合右手螺旋定强调：磁通与产生它的电流之间符合右手螺旋定则；电动势与感应它的磁通之间符合右手螺旋定则；电动势与感应它的磁通之间符合右手螺旋定则。则。1 1性质上：性质上： 与与 成非线性关系；成非线性关系； 与与 成线性关系；成线性关系；2 2数量上：数量上： 占占99%99%以上，以上， 仅占仅占1%1%以下；以下；3 3作用上：作用上： 起传递能量

14、的作用，起传递能量的作用， 起漏抗压降作用。起漏抗压降作用。0000I0I111变压器变压器TransformersdtdNedtdNe2211，dtdNeudtdNdtdNRieRiu22201111011101电压平衡方程式电压平衡方程式kNNeeuu2121201变比变比匝比匝比电势比电势比电压比电压比变压器变压器TransformerstdttENdteNtEemcossin211sin2111111故：则：设：电源电压为正弦波mmfNEfNUfNENE1111111144.444.4222或者：其中：主磁通的大小与波形主磁通的大小与波形主要取决于电源电压主要取决于电源电压的大小与波形

15、。的大小与波形。变压器变压器Transformers漏电动势也可以用漏抗压降来表示，即根据主电动势的分析方法，同样有1114.44mEjfN 1114.44EfN 11001EjL IjI X由于漏磁通主要经过非铁磁路径由于漏磁通主要经过非铁磁路径, ,磁路不饱和磁路不饱和, ,故磁阻很大且为故磁阻很大且为常数常数, ,所以漏电抗所以漏电抗 很小且为常数很小且为常数, ,它不随电源电压负载情况它不随电源电压负载情况而变而变. .1X变压器变压器TransformersmfNEU11144. 4当当U1=C 时：时：f 或或 N1 m 饱和度饱和度 Fe 当当 f=C 时：时：U1 m 饱和度饱

16、和度 Fe 变压器变压器Transformersl励磁电流励磁电流im：产生主磁通所需要的电流。：产生主磁通所需要的电流。im=i10l励磁电流励磁电流im磁化电流磁化电流i铁耗电流铁耗电流iFel磁化电流磁化电流i：对应于主磁通，是励磁电流的无功分量：对应于主磁通，是励磁电流的无功分量l铁耗电流铁耗电流iFe：对应于铁心损耗，是励磁电流的有功分量：对应于铁心损耗，是励磁电流的有功分量变压器变压器TransformersOiOHB特点：特点：磁化曲线有两种表示形式：磁化曲线有两种表示形式：B-H、-i磁化电流的大小与波形取决于主磁通的大小与磁化曲线的形状磁化电流的大小与波形取决于主磁通的大小与

17、磁化曲线的形状变压器变压器TransformersOiOHB设主磁通为正弦波随时间按正弦波变化）：设主磁通为正弦波随时间按正弦波变化）：当磁路不饱和时，磁化电流为正弦波；当磁路不饱和时，磁化电流为正弦波；当磁路饱和时，磁化电流为尖顶波。当磁路饱和时，磁化电流为尖顶波。变压器变压器Transformersti ,O1t90180i1i1饱和程度越大，磁化饱和程度越大，磁化电流畸变越厉害。电流畸变越厉害。变压器变压器Transformers空载电流波形空载电流波形 由于磁路饱和，空载电流与由它产生的主磁通由于磁路饱和，空载电流与由它产生的主磁通呈非线性关系。呈非线性关系。 当磁通按正弦规律变化时，

18、空载电流呈尖顶波当磁通按正弦规律变化时，空载电流呈尖顶波形。形。 当空载电流按正弦规律变化时，主磁通呈尖顶波当空载电流按正弦规律变化时，主磁通呈尖顶波形。形。 实际空载电流为非正弦波，但为了分析、计算和实际空载电流为非正弦波，但为了分析、计算和测量的方便，在相量图和计算式中常用正弦的电流测量的方便，在相量图和计算式中常用正弦的电流代替实际的空载电流。代替实际的空载电流。变压器变压器Transformerst0i3211230i变压器变压器TransformersFemIIIII010FeII 磁化磁化电流电流铁耗铁耗电流电流等效原则：电流的有效值相等。等效原则：电流的有效值相等。mmFeFeI

19、iIiIi， IIm变压器变压器TransformersmmiNRF1因为：dtdiLdtdiNdtdNem12111所以：IjXILjE11也即：FeFeIRE1另外：FeFeFeRIp2铁耗：)(211FemfNL其中：mfNX212磁化电感磁化电感变压器变压器TransformersFeFeREIjXEI11，mFeFemZEjXREIII1111mmmmmjXRIZIE1变压器变压器Transformers励磁电阻励磁电阻Rm：表征铁心损耗大小的一个等效参数：表征铁心损耗大小的一个等效参数励磁电抗励磁电抗Xm：表征铁心磁化性能高低的一个等效参数：表征铁心磁化性能高低的一个等效参数Rm

20、= pFe/Im2 = f(Fe)， Xm = f(Fe)其中：其中：pFe Cfe f1.3 Bm2 GmmmjXRZ注意：不是磁阻！注意：不是磁阻！当当f=C、U1 时：时：m Bm Fe Xm pFe Im2 Rm Oi变压器变压器Transformers电动势平衡方程和变比电动势平衡方程和变比1 1、电动势平衡平衡方程、电动势平衡平衡方程（1 1一次侧电动势平衡方程一次侧电动势平衡方程1110110101110UEEI REI RjI XEZ I 1114.44mUEfN 忽略很小的漏阻抗压降，并写成有效值形式，有忽略很小的漏阻抗压降，并写成有效值形式，有11114.444.44mEU

21、fNfN那么 可见，影响主磁通大小的因素有电源电压和频率，以及可见，影响主磁通大小的因素有电源电压和频率，以及一次线圈的匝数。一次线圈的匝数。重要公式变压器变压器Transformers（2 2二次侧电动势平衡方程二次侧电动势平衡方程220EU2 2、变比、变比定义定义112112022NNUUENkENUU 对三相变压器，变比为一、二次侧的相电动势之比，近似对三相变压器，变比为一、二次侧的相电动势之比，近似为额定相电压之比，具体为为额定相电压之比，具体为Y，d接线NNU3Uk21 NNUU3k21D，y接线变压器变压器Transformers空载时的等效电路空载时的等效电路100mmmEI

22、(RjX)I Z 一次侧的电动势平衡方程为一次侧的电动势平衡方程为01101011I)jX(RI)jX(RZIEUmm空载时等效电路为空载时等效电路为即即等等效效用用电电阻阻所所以以还还要要引引入入一一个个在在铁铁心心中中引引起起铁铁损损由由于于降降表表示示也也用用电电抗抗压压感感应应的的电电动动势势表表示示法法基基于于,PRI,R,P,E,XI jEFemmFe201101 变压器变压器TransformersmmmZ,X,R励磁电阻、励磁电抗、励磁阻抗。由于磁路具有饱励磁电阻、励磁电抗、励磁阻抗。由于磁路具有饱和特性，所以和特性，所以 不是常数，随磁路饱和程度增大而减不是常数，随磁路饱和程

23、度增大而减小。小。mmmjXRZ11XX,RRmm由于由于 ，所以有时忽略漏阻抗，空载等效电路只，所以有时忽略漏阻抗，空载等效电路只是一个是一个 元件的电路。在元件的电路。在 一定的情况下，一定的情况下， 大小取决于大小取决于 的大小。从运行角度讲，希望的大小。从运行角度讲，希望 越小越好，所以变压器常采用越小越好，所以变压器常采用高导磁材料，增大高导磁材料，增大 ，减小，减小 ，提高运行效率和功率因数。，提高运行效率和功率因数。 mZmZ0I0ImZ1U0I变压器变压器Transformers参数非线性：参数非线性：Rm = f(Fe) Xm = f(Fe) Zm = f(Fe)E与与Im没

24、有正比关系；没有正比关系；实际中，实际中，UC，ZmC，近似作线性电路处理。，近似作线性电路处理。变压器变压器Transformers相量图相量图根据前面所学的方程，可作根据前面所学的方程，可作出变压器空载时的相量图：出变压器空载时的相量图：（1以 为参考相量m（2） 与 同相， 滞后 ，1E（3） 滞后 ， ；090m21E,E1001XI j,IR（4）1U（5）maI0rI00I1E1E2E10XI j01IR1Umar0III00090aI0rI0m变压器变压器Transformers空载运行小结空载运行小结（1 1一次侧主电动势与漏阻抗压降总是与外施电压平衡一次侧主电动势与漏阻抗压降

25、总是与外施电压平衡, ,若若忽略漏阻抗压降，则一次主电势的大小由外施电压决定忽略漏阻抗压降，则一次主电势的大小由外施电压决定. .（2 2主磁通大小由电源电压、电源频率和一次线圈匝数决定，主磁通大小由电源电压、电源频率和一次线圈匝数决定，与磁路所用的材质及几何尺寸基本无关。与磁路所用的材质及几何尺寸基本无关。（3 3空载电流大小与主磁通、线圈匝数及磁路的磁阻有关，空载电流大小与主磁通、线圈匝数及磁路的磁阻有关，铁心所用材料的导磁性能越好，空载电流越小。铁心所用材料的导磁性能越好，空载电流越小。（4 4电抗是交变磁通所感应的电动势与产生该磁通的电流的电抗是交变磁通所感应的电动势与产生该磁通的电流

26、的比值，线性磁路中，电抗为常数，非线性电路中，电抗的大小比值，线性磁路中，电抗为常数，非线性电路中，电抗的大小随磁路的饱和而减小。随磁路的饱和而减小。返回变压器变压器Transformersl电磁关系电磁关系l正方向规定正方向规定l磁动势平衡关系磁动势平衡关系l能量传递能量传递l漏磁通与漏磁电抗漏磁通与漏磁电抗一次绕组接交流电源，二次绕组接负载的运行状态。一次绕组接交流电源，二次绕组接负载的运行状态。变压器变压器Transformersi1N1i1e1、e2i2i1Lu2与与i2的参考方向符合发电机惯例的参考方向符合发电机惯例1U1E1E2U1I2I1m2EAXaxLZ22E变压器变压器Tra

27、nsformers11IR11E22IR22E1U1I2I2U11 1FN I22 2FN I01 0FN I01E2E用图示负载运行时的电磁过程用图示负载运行时的电磁过程变压器变压器Transformers22220iNii：变不变？变不变？CCUm1Lmiiiii11101：02211iNiNL变压器变压器TransformersLmiii1102211iNiNLLmiNiNiN11111miNiNiN12211mINININ122112121iNNiL2121NNee2211ieieL变压器变压器TransformersdtdNedtdNe222111变压器变压器Transformers

28、dtdiLdtdNedtdiLdtdNe222221111122221111iNiN，2222211211CNLCNL，漏磁电感：222111IjXEIjXE变压器变压器Transformers)(2)(；电抗：电感：fLLXHL2222211211211CNLCNLfNLFem，漏磁电感：磁化电感：222022111011111ClARClARflARFeFeFeFemm，其中：变压器变压器Transformerse在线圈中感应电动势穿过磁路交变磁通N，线圈有匝数磁路有磁导dtdNeNi，电动势磁通LXNL在交流电路中形成电抗，线圈存在电感2IjXINjEdtdiLdtdiNe22，变压器变

29、压器Transformers感应电动势感应电动势磁通磁通磁动势磁动势dtdiLe111N1i11dtdiLe2222N2i2dtdNe11dtdNe22N1im一次绕组一次绕组二次绕组二次绕组变压器变压器Transformers20211101ueeRiu空载：222222111111udtdiLRieedtdiLRiu负载：变压器变压器Transformers21211221112222222211111111/ NNkEkEINININZIjXRIEUZIUjXRIEEZIEjXRIUmmmmmm，数学模型数学模型变压器变压器TransformersWhy：绕组折算的目的：绕组折算的目的W

30、hat：绕组折算的原则：绕组折算的原则How：绕组折算的方法：绕组折算的方法变压器变压器Transformersl将物理模型简化为数学模型；将物理模型简化为数学模型；l将复杂的电磁耦合问题简化为将复杂的电磁耦合问题简化为单纯的电路问题；单纯的电路问题；l化难为易，便于分析与求解。化难为易，便于分析与求解。变压器变压器Transformersl不改变变压器的物理本质；不改变变压器的物理本质；l不改变能量传递关系与大小；不改变能量传递关系与大小；l不改变电动势平衡关系、磁动势不改变电动势平衡关系、磁动势平衡关系、能量平衡关系平衡关系、能量平衡关系变压器变压器Transformersl数学方法；数学

31、方法；l物理概念。物理概念。变压器变压器Transformers22222222UZIUjXRIE方程两端乘以方程两端乘以k22222222222UkZkkIUkXjkRkkIEk变压器变压器Transformers2222,UkUEkE令：222222222ZkZXkXRkR，kII22变压器变压器Transformers变换为变换为22222222222UkZkkIUkXjkRkkIEk22222222UZIUjXRIE变压器变压器Transformers212121122221111, 1,NNkEEIIIZIEUZIEEZIUmmm212112211122221111/,NNkEkEI

32、NININZIEUZIEEZIUmmm变换为变换为变压器变压器Transformers在二次侧，用一个匝数为在二次侧，用一个匝数为N1的等效绕组，来代替匝数为的等效绕组，来代替匝数为N2的实际绕组。的实际绕组。变压器变压器TransformersI2I2I2=I2/2I2物理本质物理本质变不变？变不变？变压器变压器Transformers*2222IUIU负载复功率不变负载复功率不变*2222IEIE电磁复功率不变电磁复功率不变222222RIRI电阻损耗不变电阻损耗不变222222XIXI无功损耗不变无功损耗不变归算：在功率与磁动势保持不变的情况下，对二次归算：在功率与磁动势保持不变的情况下

33、，对二次绕组电压、电流、阻抗进行的一种线性变换。绕组电压、电流、阻抗进行的一种线性变换。当然，也可以把一次绕组归算为二次绕组。当然，也可以把一次绕组归算为二次绕组。变压器变压器Transformers归算值归算值实际值实际值2222222221ZkZIkIUkUEkE变压器变压器TransformersR1X1I1ImR2X2I2ZLU1U2E1 =E2RmXm212121122221111, 1,NNkEEIIIZIEUZIEEZIUmmmEquivalent Circuits变压器变压器Transformers变压器变压器Transformers2222222211111111222212

34、121222212121sincossincosIUQIUPIUQIUPXIXIXIQQRIRIRIPPmmmm，其中：无功：有功：pcu1pcu2pFeR1X1I1ImR2X2I2ZLU1U2E1 =E2RmXm变压器变压器TransformersR1+R2R1X1I1ImR2X2I2ZLU1U2E1 =E2RmXmI1ImZLU1-U2E1 =E2RmXm-I2X1+X2T型型型型简简化化近似近似变压器变压器Transformers型型简简化化RkXkZLU1-U2I1 =-I2一型一型Zk=Rk+jXkRk= R1+R2Xk=X1+X2简化简化R1+R2I1ImZLU1-U2E1 =E2

35、RmXm-I2X1+X2变压器变压器Transformers变压器变压器Transformers90RkXkZLU1-U2I1 =-I2简化等效电路简化等效电路211UjXRIUkkkRI121II2U21kXIj11U变压器变压器Transformers90kRI22 I型等效电路型等效电路21221211IIIZIUUZIEEUmkmm2UkXIj2mmZIU1mI2RkI1ImZLU1-U2E1 =E2RmXm-I2Xk1I1变压器变压器Transformers2U2I222I R22jI X12EE0I1I2I1E11I R11jI X1U11111UEI Z 2222EUI Z 22

36、LUI Z 12EE01/mIEZ 102III m知：知： 、 、 、求：求：T型等效电路的相量图型等效电路的相量图2U2I2cosk32变压器变压器Transformers作相量图的步骤作相量图的步骤对对应应T T型等效电路，型等效电路， 假定假定变压器带感性负载。变压器带感性负载。0190)6Em超前0)7 I)() 8201III11)11IjX1)12 U22 I ) 223RI )224IXj )12) 5EE1)9E21 U)11)10RI变压器变压器Transformers作相量图的步骤假定带感性负载）作相量图的步骤假定带感性负载）对应简化等效电路对应简化等效电路2121122

37、12SSUI ZIIUUI RjX I 由等效电路可知由等效电路可知根据方程可作出简化相量图根据方程可作出简化相量图21II2USRI1SXI j11U2思考思考题题 作出变压器带上不同性质负载时的作出变压器带上不同性质负载时的简化相量图简化相量图? ?返回变压器变压器Transformersl空载试验空载试验l短路试验短路试验变压器变压器Transformersl试验目的试验目的l确定短路阻抗确定短路阻抗Zk 等参数。等参数。l试验方法试验方法l高压侧加电压，低压侧短路。高压侧加电压，低压侧短路。变压器变压器Transformers丈量：丈量： U1k、I1k、Pk计算：计算：5 .2347

38、55 .234,/,/)75(222111kkkkkkkkCukkkkRRRZXIPRpPIUZ变压器变压器Transformersl缓慢增加短路电压，使短路电缓慢增加短路电压，使短路电流不超过一次测的额定电流；流不超过一次测的额定电流；l短路试验的特点：电压低、电短路试验的特点：电压低、电流大；铁耗小、铜耗大；流大；铁耗小、铜耗大；l短路电阻需要进行温度换算。短路电阻需要进行温度换算。变压器变压器Transformers定义：在短路试验中，使短路电流达到额定电定义：在短路试验中，使短路电流达到额定电流时，一次测加的电压。流时，一次测加的电压。记为：记为：UkN=I1N Zk(75)22kxk

39、rkuuu关系：变压器变压器Transformers阻抗电压通常以百分值表示，阻抗电压通常以百分值表示，即：即：%100)(%100)(%100)(1117511751NkNkxNkNkrNkNkUXIuURIuUZIu：无功分量电抗电压：有功分量电阻电压：短路电压阻抗电压 短路电压的大小直接反映短路阻抗的大小，而短路阻抗又直接影响变压器的运行性能。 从正常运行角度看，希望短路电压小些，这样可使副边电压随负载波动小些；从限制短路电流角度，希望它大些，相应的短路电流就小些。变压器变压器Transformersl试验目的试验目的l确定变比确定变比k、激磁阻抗、激磁阻抗Zm等等参数。参数。l试验方法

40、试验方法l低压侧加电压，高压侧开路。低压侧加电压，高压侧开路。变压器变压器Transformers丈量：丈量： U10、U20、I20、P0计算：计算：222200020202010/,/mmmmFemRZXIPRPpIUZUUk，变压器变压器Transformersl空载电流和空载功率必须是额定电空载电流和空载功率必须是额定电压时的值，并以此求取激磁参数；压时的值，并以此求取激磁参数；l空载试验的特点：电压高、电流小；空载试验的特点：电压高、电流小；铁耗大、铜耗小；铁耗大、铜耗小；l若要得到高压侧参数，须归算。若要得到高压侧参数，须归算。l对三相变压器，各公式中的电压、对三相变压器，各公式中

41、的电压、电流和功率均为相值；电流和功率均为相值；mmmmmmXkXRkRZkZ222)(（高压）（高压）高压变压器变压器Transformersl外特性：外特性： U2f(I2)l效率特性：效率特性：f(I2)变压器变压器Transformers定义：变压器对外的伏安特性。定义：变压器对外的伏安特性。我们的希望：我们的希望：U2I2OU2N工程实际：工程实际：U2I2OU2I2NU20*222201%100UUUUuN 为了反映负载电为了反映负载电压随负载电流大压随负载电流大小的变化，引入小的变化，引入电压调整率。电压调整率。为了供电稳定，为了供电稳定，希望希望u越小越小越好。越好。变压器变压

42、器Transformers通过简化等效电路对应的相量通过简化等效电路对应的相量图，容易推导出：图，容易推导出：为负载系数，*22*2*2*2*21sincossincosUuXRuXRIukkkk22U2I变压器变压器Transformersl与负载的大小有关；与负载的大小有关；l与变压器的内部参数有关；与变压器的内部参数有关；l与负载的性质有关。与负载的性质有关。%5u要求：2U2I2=0:阻性O=I2*U2*11阻性阻性感性感性容性容性2*2*sincoskkXRu2U2I20:感性2U2I2N2N1N2原理原理把高电压变换为把高电压变换为低电压，便于测量。低电压，便于测量。把大电流变换为

43、把大电流变换为小电流，便于测量。小电流，便于测量。注意事项注意事项二次侧不能短路二次侧不能短路二次侧不能开路二次侧不能开路变压器变压器Transformers第第3 3章章 三相变压器三相变压器3.1 三相变压器的磁路系统三相变压器的磁路系统 3.2 三相变压器的电路系统三相变压器的电路系统3.3 三相变压器的空载电动势波形分析三相变压器的空载电动势波形分析3.4 3.4 三相变压器的并联运行三相变压器的并联运行变压器变压器Transformers3.1 磁路系统1、三相变压器组2、三相芯式变压器特点是：三相磁特点是：三相磁路彼此无关联。路彼此无关联。特点是：三相磁路特点是：三相磁路彼此有关联

44、。彼此有关联。1W2Ww1V2Vv1U2Uu1U2U1u2u1V2V1v2v1W2W1w2wuvw返回变压器变压器Transformers一、变压器的端头标号绕组绕组名称名称单相变压器三相变压器中性点首端首端末端末端首端首端末端末端高压高压绕组绕组U1U2U1、V2、W1U2、V2、W2N低压低压绕组绕组u1u2u1、v1、w1u2、v2、w2n中压中压绕组绕组U1mU2mU1m、V1m、W1mU2m、V2m、W2mNm3.2 电路系统变压器变压器Transformers二、单相变压器的极性*1U2U1u2u*1U2U1u2u1U2U1u2u)I , I(I/I012连接组别为)I,I(I/I

45、66 连连接接组组别别为为一、二次绕组的同极性端一、二次绕组的同极性端同标志时，一、二次绕组同标志时，一、二次绕组的电动势同相位。的电动势同相位。*1u2u1U2U1u2u*1U2U*1U2U1u2u一、二次绕组的同极性端一、二次绕组的同极性端异标志时，一、二次绕组异标志时，一、二次绕组的电动势反相位。的电动势反相位。变压器变压器Transformers三、三相变压器的联接组别联接组别：反映三相变压器连接方式及一、二次线电动势联接组别：反映三相变压器连接方式及一、二次线电动势或线电压的相位关系。或线电压的相位关系。三相变压器的联接组别不仅与绕组的绕向和首末端标志有三相变压器的联接组别不仅与绕组

46、的绕向和首末端标志有关，而且还与三相绕组的连接方式有关。关，而且还与三相绕组的连接方式有关。理论和实践证明，无论采用怎样的连接方式，一、二次侧理论和实践证明，无论采用怎样的连接方式，一、二次侧线电动势可电压的相位差总是线电动势可电压的相位差总是300300的整数倍。因此可以的整数倍。因此可以采用时钟表示法采用时钟表示法 作为时钟的分针，指向作为时钟的分针，指向1212点，点， 作为时钟的时针，其指向的数字就是三相变压器的组别号。作为时钟的时针，其指向的数字就是三相变压器的组别号。组别号的数字乘以组别号的数字乘以300300，就是二次绕组的线电动势滞后于一，就是二次绕组的线电动势滞后于一次侧电动

47、势的相位角。次侧电动势的相位角。UVEuvE变压器变压器Transformers联接组别可以用相量图来判断：联接组别可以用相量图来判断：若高压绕组三相标志不变，低若高压绕组三相标志不变，低压绕组三相标志依次后移，可压绕组三相标志依次后移，可以得到以得到Y,y4Y,y4、Y,y8Y,y8连接组别。连接组别。1 1、Y Y，y y连接连接UVEuvE 同名端在对应端，对应的同名端在对应端，对应的相电动势同相位，线电动势相电动势同相位，线电动势 和和 也同相位，连接组别为也同相位，连接组别为Y Y，y0y0。同理，若异名端在对应端，可同理，若异名端在对应端，可得到得到Y Y，y6y6、Y,y10Y,

48、y10和和Y,y2Y,y2连接连接组别。组别。变压器变压器Transformers若高压绕组三相标志不变，低若高压绕组三相标志不变，低压绕组三相标志依次后移，可压绕组三相标志依次后移，可以得到以得到Y,d3Y,d3、Y,d7Y,d7连接组别。连接组别。2 2、Y Y，d d连接连接-11-11UVEuvE 同名端在对应端，对应的相电动势同相位，线电动势 和 相差3300，连接组别为Y，d11。同理，若异名端在对应端，可同理，若异名端在对应端，可得到得到Y Y，d5d5、Y,d9Y,d9和和Y,d1Y,d1连接连接组别。组别。变压器变压器Transformers若高压绕组三相标志不变，若高压绕组

49、三相标志不变，低压绕组三相标志依次后移，低压绕组三相标志依次后移，可以得到可以得到Y,d5Y,d5、Y,d9Y,d9连接组连接组别。别。3 3、Y Y，d d连接连接-1-1UVEuvE同名端在对应端，对应的同名端在对应端，对应的相电动势同相位，线电动相电动势同相位，线电动势势 和和 相差相差300300，连接，连接组别为组别为Y Y，d1d1。同理，若异名端在对应端，同理，若异名端在对应端，可得到可得到Y Y，d7d7、Y,d11Y,d11和和Y,d3Y,d3连接组别。连接组别。变压器变压器Transformers 总之，对于Y，y或D，d连接，可以得到0、2、4、6、8、10等六个偶数组别

50、；而Y，d或D，y连接，可以得到1、3、5、7、9、11等六个奇数组别。 变压器的联接组别很多，为了便于制造和并联运行，国家标准规定，Y，yn0、Y，d11、YN，d11、YN，y0和Y，y0连接组为三相双绕组电力变压器的标准联接组别。 其中前三种最为常用：Y,yn0 连接的二次绕组可以引出中线，成为三相四线制，用作配电变压器时可兼供动力和照明负载。Y,d11连接用于低压侧电压超过400V的线路中。YN,d11连接主要用于高压输电线路中，使电力系统的高压侧可以接地。返回变压器变压器Transformers3.3 空载电动势波形分析 单相变压器，当磁路饱和时，u1为正弦波，和e1也是正弦波，而i

51、0为尖顶波分解为基波i01和三次谐波i03忽略其它高效次谐波）。 对三相变压器，由于绕组的连接方式不同，i0 中可能i03 ，使和e1为非正弦波同样可分解为基波和三次谐波忽略其它高效次谐波） 。变压器变压器Transformers3.3 空载电动势波形分析 i0中有无i03 ,看电路连接中有无i03通路，Y连接中，无i03通路,i0为正弦波;YN或D连接,i03可以在绕组中流过，i0为尖顶波。 中有无3 ，看磁路结构，三相组式变压器， 3可以在铁心中流过， 为平顶波；三相心式变压器， 3不能在铁心中流过，只能借助油和油箱壁等形成回路，磁路磁阻很大， 3很小， 基本为正弦波。变压器变压器Tran

52、sformers三三相相励励磁磁电电流流t0( )i t返回变压器变压器Transformers磁磁通通与与电电势势的的相相位位关关系系t0e返回变压器变压器Transformers一、一、Y Y，y y连接的三相变压器连接的三相变压器一次侧一次侧Y Y接线，接线，i03=0i03=0，i0i0为正弦波，磁通为正弦波，磁通应为平顶波。应为平顶波。（2 2对三相芯式变压器，对三相芯式变压器，33不能在铁心中流过，只能借助油不能在铁心中流过，只能借助油和油箱壁等形成回路，磁路磁阻很大，和油箱壁等形成回路，磁路磁阻很大， 3 3很小，很小， 基本为正基本为正弦波，感应电动势弦波，感应电动势 e e

53、也基本为正弦波也基本为正弦波 。但通过油箱壁时将产。但通过油箱壁时将产生涡流损耗，造成局部过热，降低变压器的效率，因而，容量生涡流损耗，造成局部过热，降低变压器的效率，因而，容量大于大于1800kVA1800kVA时，不宜采用心式时，不宜采用心式Y Y，y y连接。连接。（1 1对三相组式变压器，对三相组式变压器，33可以在铁心中存在，所以可以在铁心中存在，所以为平为平顶波，感应电动势顶波，感应电动势e e 为尖顶波，其中的三次谐波幅值可达基波为尖顶波，其中的三次谐波幅值可达基波幅值的幅值的45%60%45%60%，使相电动势的最大值升高很多，可能击穿绕组，使相电动势的最大值升高很多，可能击穿

54、绕组绝缘，因而，三相组式变压器不采用绝缘，因而，三相组式变压器不采用Y Y，y y连接。连接。变压器变压器Transformers二、二、YNYN，y y连接的三相变压器连接的三相变压器 一次侧一次侧YNYN接线，接线，i03i03可以流过，可以流过，i0i0为尖顶波，磁通为尖顶波，磁通应应为为正弦波，感应电动势正弦波，感应电动势 e e 也为正弦波也为正弦波 。三、三、D D，y y连接的三相变压器连接的三相变压器 一次侧一次侧D D接线，接线，i03i03可以流过，可以流过，i0i0为尖顶波，磁通为尖顶波，磁通应为应为正正弦波，感应电动势弦波，感应电动势 e e 也为正弦波也为正弦波 。变

55、压器变压器Transformers五、五、Y Y，ynyn连接的三相变压器连接的三相变压器 二次侧 yn 接线，负载时可以为三次谐波提供通路，使相电动势波形得到改善。但是由于负载的影响，产生i23不能很大，所以相电动势波形不能得到很好改善，这种情况基本与Y，y连接一样，只适用于容量较小的三相心式变压器，而组式变压器仍然不采用。四、四、Y Y，d d连接的三相变压器连接的三相变压器 一次绕组一次绕组Y Y连接，连接， i03=0 i03=0， i0 i0为正弦波，为正弦波，应为平顶波，应为平顶波，其其中的中的33在二次绕组中感应电动势在二次绕组中感应电动势e23e23，并在，并在D D内产生内产

56、生i23i23。i23i23建建立立的磁通的磁通2323大大削弱大大削弱33的作用，因此合成磁通和电动势均接近的作用，因此合成磁通和电动势均接近正弦波。正弦波。变压器变压器Transformers结论：结论：（1 1变压器一次侧是变压器一次侧是YNYN连接时，电动势波为正弦。连接时，电动势波为正弦。（2 2变压器有一侧是变压器有一侧是D D连接时，电动势波为正弦。连接时，电动势波为正弦。（3 3无论相电动势是否为正弦波，但线电动势一定是正弦波。无论相电动势是否为正弦波，但线电动势一定是正弦波。（4 4若一定需要若一定需要Y Y，y y连接，则可以增加第三绕组，采用连接，则可以增加第三绕组，采用

57、D D接线接线. .变压器变压器Transformers励磁电流励磁电流三次谐波三次谐波主磁通主磁通三次谐波三次谐波相电动势相电动势应用应用Y, y心式心式无无弱弱(走漏磁路走漏磁路)正弦正弦1800KVA以上不用以上不用Y, y组式组式无无 强强(走主磁路走主磁路)尖峰尖峰不用不用Y N, y有有(经中线经中线)无无正弦正弦可用可用Y, y n有有(经中线经中线)无无正弦正弦可用可用Y, d (D, y)有有(中有中有)可略去可略去接近正弦接近正弦可用可用不同磁路、联结组别对相电动势波形影响不同磁路、联结组别对相电动势波形影响返回变压器变压器Transformers变压器变压器Transformersl为什么要并联运行？为什么要并联运行？l理想并联运行的条件理想并联运行的条件l并联运行的负载分配并联运行的负载分配变压器变压器Transformersl提高供电可靠性提高供电可靠性l减少备用容量减少备用容量l提高运行效率提高运行效率变压器变压器Transformersl空载时，并联的各变压器二次空载时，并联的各变压器二次侧之间无环流；侧之间无环流；l负载时，并联的各变压器按容负载时，并联的各变压器按容量合理分担负载；量合理分担负载；l负载