变压器原理总结

使用课时：6课时项目二变压器的基本应用2.1变压器的认识及使用定义:变压器是一种静止的电机(电磁装置)，它利用电磁感应原理将一种电压、电流的交流电转换成同频率的另一种或两种以上电压、电流的交流电。换句话说，变压器就是一种实现电能在不同等级之间进行转换的装置。作用:变压器一般只用于交流电路，它的作用是传递电能，而不能产生电能。它只能改变交流电压、电流的大小，而不能改变频率的大小。将发电厂的低电压升为高电压，便于传输。将高电压降为合适的工作电压。起隔离作用，提高电路的抗干扰性能。由于变压器具有变换电压，变换电流和变换阻抗的功能，所以在电力系统和电子线路中得到极为广泛的应用，它是电能的传输、分配和使用的重要电气设备。

电力系统示意图2.1变压器的认识及使用2.1变压器的认识及使用

变压器的分类按用途分：电力变压器、特种变压器、仪用互感器及试验用的高压变压器和调压变压器等。按相数分：单相、三相、多相变压器。按绕组结构分：双绕组、三绕组、多绕组变压器和自耦变压器。按冷却方式分：干式变压器、油浸式变压器和充气式变压器。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。按容量不同分：中小型变压器、大型变压器和特大型变压器。一、电源变压器1、认识电源变压器

电源变压器的功能是功率传送、电压变换和绝缘隔离,作为一种主要的软磁电磁元件,在电源技术中和电力电子技术中得到广泛的应用。

根据传送功率的大小,电源变压器可以分为:

10kVA以上为大功率10kVA~0.5kVA为中功率0.5kVA~25VA为小功率25VA以下为微功率一、电源变压器电源变压器的组成结构（1）磁路-----铁心作用：提供磁路铁心材料：为了提高磁路的导磁性能，减少铁心中的磁滞、涡流损耗，铁心一般用高磁导率的磁性材料——硅钢片叠成。硅钢片有热轧和冷轧两种，其厚度为0.35～0.5mm，两面涂以厚0.02～0.23mm的漆膜，使片与片之间绝缘。一、电源变压器

E型和E1型铁心是目前使用得最多的铁心，它的主要优点是绕组的初、次级可共用一个骨架，有较高的窗口占空系数。铁心可对绕组形成保护外壳，使绕组不易受机械创伤。另外铁心的散热面积也较大，本身磁场发散也较少。但它也有缺点，如磁路中气隙较大，增加磁阻，使磁路性能降低。除此之外，它还存在着铜线多、漏感大和外来磁场干扰大的缺点。铁心型式：一、电源变压器

C型铁心的制造过程是：冷轧硅钢带卷绕成形后，经热处理、漫渍等工艺制成封闭铁心，然后把封闭铁心切开，形成两个C型铁心，将线包套入后，再把一对C型铁心拼在起，并紧固捆扎在一起而构成变压器。C型铁心的气隙可以做得很小，还具有体积小、重量轻、材料利用率高等优点。一、电源变压器（2）电路-----绕组

作用：建立磁场A、高压绕组

匝数多的绕组一般接于高压侧。称为高压绕组。也叫一次绕组、初级绕组、原绕组。B、低压绕组

匝数少、一般接于低压侧的绕组称为低压绕组。也叫二次绕组、次级绕组、副绕组。一、电源变压器一次绕组（原绕组）：输入电能二次绕组（副绕组）：输出电能

他们通常套装在同一个心柱上，一次和二次绕组具有不同的匝数，通过电磁感应作用，一次绕组的电能就可传递到二次绕组，且使一、二次绕组具有不同的电压和电流。一、电源变压器

线圈绕制的顺序通常是初级线圈绕在线包的里面，然后再绕制次级线圈。为了避免干扰电压经变压器窜入无线电设备，在变压器的初、次级间还加有静电屏蔽层，以消除初、次级绕组间的分布电容引人的干扰电压。小功率电源变压器的绕组一般都采用漆包线绕制，因为它有良好的绝缘，占用体积较小，价格也便直对于低压大电流的线圈.有时也采用纱包粗铜线绕制。一、电源变压器为了使变压器有足够的绝缘强度，绕组各层间均垫有薄的绝缘材料，如电容器纸、黄腊绸等。在某些需要高绝缘的场合还可使用聚醋薄膜和聚四氟乙烯薄膜等。为了便于散热，绕组和窗口之间应留有一定空隙，一般为1-3mm，但也不能过大，以免使变压器的损耗增大。绕组的引出线，一般采用多股绝缘软线。对于粗导线绕制的绕组，可使用线圈本身的导线作为引出线，外面再加绝缘套管。一、电源变压器（3）骨架

骨架一般都由塑料压制而成.也可以用胶合板及胶木化纤维板制作。（4）铁心的固定方式

铁心装入绕组后，必须将铁心夹紧井予以固定，常用的方法有夹板条夹紧螺钉固定。对于数瓦的小功率变压器，则可使用夹子固定。一、电源变压器电源变压器环形变压器控制变压器常见的电源变压器一、电源变压器电源变压器的应用实物图一、电源变压器一、电源变压器电路图中的符号变压器符号或一、电源变压器一、电源变压器2、变压器的工作过程（工作原理）（1）变压器在电路中的主要作用：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。

电压变换、电流变换、阻抗变换变压器能否变换直流电？为什么？如把变压器一次侧接到与交流额定电压相等的直流电源上，将会怎样？答：

1）不能，因直流电流产生的恒定磁通不能在变压器的二次绕组产生感应电动势和电流。

2）因没有感应电动势平衡外加电压，使励磁电流过大，烧毁一次绕组。讨论一、电源变压器一、电源变压器（2）变压器中的能量转换

变压器的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组。

两绕组只有磁耦合没电联系。在一次绕组中加上交变电压，产生交链一、二次绕组的交变磁通，在两绕组中分别感应电动势e1、e2。一、电源变压器（2）变压器中的能量转换变压器的能量转换过程：一次绕组接入电能磁场能二次绕组获得电能

交流铁心线圈电路iNeφu铁心中主磁通的最大值电磁关系一、电源变压器+–+–+–+–一次侧接交流电源，二次侧开路。(1)变压器的空载运行变电压原理i0一、电源变压器变压器一次侧对于二次侧，变压器空载时:式中U20为变压器空载电压。故有（匝数比）K为变比一、电源变压器(2)带负载运行情况i2+–+–i1+–e2+–u2Z结论：改变匝数比，就能改变输出电压。K＞1，是降压变压器；K＜1，是升压变压器。在理想情况下一、电源变压器结论：原、副边电流与匝数成反比

变电流的原理在理想情况下升压变压器降压变压器+–|Z|+–+–+–一、电源变压器1.已知某单相变压器的一次绕组电压为3300v，二次绕组电压为220v，若二次绕组接入一个阻抗为11Ω的电阻（忽略变压器的漏磁和损耗），试求变压器的变压比及一次、二次绕组中电流各为多少？

例题解一、电源变压器变阻抗原理由图可知：结论：变压器一次侧的等效阻抗，为二次侧所带负载的阻抗的K2倍。+–+–+–2.有一电压比为220v/110v的降压变压器，如果在二次绕组接上8Ω的电阻，求变压器的一次绕组的输入阻抗。解例题一、电源变压器磁路部分由高导磁硅钢片叠成厚0.35mm或0.5mm铁心绕组一次绕组二次绕组电路部分小结变压器的基本结构一、电源变压器变电压原理变电流原理变阻抗原理变压器的基本工作原理

一、电源变压器课堂训练2、

升压变压器的变比（）A大于1B小于1C等于1D大于等于13、如图所示电路，变压器的变压比K=10，则电压表的读数为（）A20V B2VC200VD0V1、变压器的工作原理依据（）A欧姆定律 B基尔霍夫定律C电流的磁效应D电磁感应原理VDBD一、电源变压器一、电源变压器3、电源变压器的检测（1）观察变压器的外表（2）绝缘性测试

线圈引线是否断裂、脱焊，绝缘材料是否有烧焦痕迹，铁芯紧固螺杆是否有松动，硅钢片有无锈蚀，绕组线圈是否有外露等。

用万用表R×10k挡分别测量铁芯与初级，初级与各次级、铁芯与各次级、静电屏蔽层与各次级、次级各绕组间的电阻值，万用表指针均应指在无穷大位置不动，否则，说明变压器绝缘性能不良。

（3）绕组通断检测

将万用表置于R×l挡，测试中，若某个绕组的电阻值为无穷大或为零，则说明此绕组有断路性故障或绝缘损坏短路。一、电源变压器3、电源变压器的检测（4）空载电流的检测直接测量法：将次级所有绕组全部开路，把万用表置于交流电流挡(500mA)串入初级绕组。当初级绕组的插头插入220V市电时，万用表所指示的便是空载电流值。此值不应大于变压器满载电流的10％～20％。一般常见电子设备电源变压器的正常空载电流应在100mA左右。如果超出太多，则说明变压器有短路性故障。间接测量法：在变压器的初级绕组中串联一个10Ω／5W的电阻，次级仍空载。加电后，用万用表交流电压挡测出电阻R两端的电压降U，然后用欧姆定律算出空载电流I空，即I空＝U／R。（5）空载电压的检测

初级接220V市电，用万用表交流电压挡依次测出各绕组的空载电压值(U21、U22、U23、U24)应符合要求值，允许误差范围一般为：高压绕组≤±10％，低压绕组≤±5％，带中心抽头的两组对称绕组的电压差应≤±2％。一、电源变压器4、电源变压器短路性故障的检测判别

A、主要症状是发热严重和次级绕组输出电压失常。

B、线圈内部匝间短路点越多，短路电流就越大，而变压器发热就越严重。

C、测量空载电流，存在短路故障的变压器，其空载电流值将远大于满载电流的10％。

D、当短路严重时，变压器在空载加电后几十秒钟之内便会迅速发热，用手触摸铁芯会有烫手的感觉，此时不用测量空载电流便可断定变压器有短路点存在。

二、调压器单相接触式调压器（自耦变压器）的用途：1、认识调压器

一种特殊变压器。在实验室调试线路时或作为一个临时的低压交流电源使用。（1）调节手柄

（2）外壳和接线柱

（3）铁芯和绕组绕组特点：一、二次绕组共用一个绕组。两个绕组间，即有磁联系也有电联系。二、调压器（1）调压器的电气符号2、使用调压器单相调压器三相调压器二、调压器（2）单相调压器的使用A、红色接线柱为输入，黑色接线柱为输出。B、首先空载调节所需电压，然后切断电源。C、接入负载后接通电源。D、使用完毕后，先切断电源，然后将手柄调整到零电压端，最后拆除接线。（3）三相调压器的使用使用方法同单相调压器。接线可以有星形接线和三角形两种。二、调压器的使用主要优缺点：

A、优点：

由于自耦变压器的绕组容量小于额定容量，当额定容量相同时，自耦变压器与双绕组变压器相比，其单位容量所消耗的材料少、变压器的体积小、造价低，而且铜耗和铁耗也小，因而效率高。这就是自耦变压器的主要优点。B、缺点：

由于自耦变压器原、副绕组之间有直接电的联系，为了防止因高压边单相接地故障而引起低压边的过电压，用在电力系统中的三相自耦变压器中性点必须可靠接地。同样，由于原、副绕组之间有直接电的联系，当高压边遭受过电压时，会引起低压边严重过电压，为避免这种危险，需要在原、副边都装设接地装置。三、三相电力变压器三相电力变压器的用途：

电力变压器主要用于电力输配系统中起功率传送、电压变换和绝缘隔离作用,原边电压为6kV以上的高压,功率最小5kVA,最大超过上万kVA。电力变压器既强调功率传送大,又强调绝缘隔离电压高。1、认识三相电力变压器三相电力变压器的结构组成：油箱及附件、绝缘套管、铁心、绕组

三、三相电力变压器三相电力变压器的结构示意图：三、三相电力变压器三相树脂绝缘干式电力变压器三、三相电力变压器35KV三相油浸式电力变压器三、三相电力变压器2、三相电力变压器的表示方法和工作过程（1）三相电力变压器的图形符号三、三相电力变压器（2）三相电力变压器的工作过程

三相电力变压器可以看成三台完全相同的单相变压器组成。各绕组之间电路上互不相连，通过铁芯中的磁路相连。三相电力变压器的工作过程与单相变压器的工作过程相同。3、三相电力变压器的连接方法（1）一、二次绕组可以分别采用星形和三角形连接形式。（2）绕组接成星形时，首端（或尾端）接成星点，尾端（或首端）接三相电源。（3）绕组接成三角形时，应将不同相绕组始、末端相连，再将绕组首端（或尾端）接三相电源。星形联结

星形联结的三相绕组特点：三个末端连接在一起形成中性点，如果将中性点引出，就形成了三相四线制了，表示为YN或yn。三、三相电力变压器三角形联结

三角形联结的三相绕组接法有两种。三、三相电力变压器四、识别变压器1、变压器的铭牌（1）三相电力变压器的铭牌四、识别变压器（2）电源变压器的铭牌四、识别变压器2、主要技术指标此外，额定值还有额定频率、效率、温升等。指铭牌规定的额定使用条件下所能输出的视在功率。额定容量指长期运行时所能承受的工作电压额定电压

是指一次侧所加的额定电压，是指一次侧加额定电压时二次侧的开路电压。在三相变压器中额定电压为线电压。三者关系：单相：三相：指在额定容量下，允许长期通过的额定电流。在三相变压器中指的是线电流额定电流四、识别变压器温升温升是变压器额定工作条件下，内部绕组允许的最高温度与环境温度之差,它取决于所用绝缘材料的等级。绕组的最高允许温度为额定环境温度加变压器额定温升，如40+65=105℃，为A级绝缘的耐热温度。这时变压器油面的最高温度为40+55=95℃，一般上层油温应工作在85℃以下，以控制油的老化不致太快。2、主要技术指标四、识别变压器3、型号含义

型号表示一台变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方式等内容，表示方法为如OSFPSZ-250000/220表明自耦三相强迫油循环风冷三绕组铜线有载调压，额定容量250000kVA，高压额定电压220kV电力变压器四、识别变压器3、型号含义（1）旧型号SJL—560／10。第一字母S——三相，D——单相；第二字母J——油浸自冷，F——风冷，G——干式，S——水冷；第三字母L——铝线，P——强迫油循环；数字560——额定容量(kVA)，10——高压侧电压(kV)。（2）新型号S7—500／10——三相电力变压器第7设计序号;SN=500kVA，U1N=10kV(高压侧)。S9—80／10——三相电力变压器第9设计序号;SN=80KVA，U1N=10kV。SZ9——代表有载调压三相电力变压器。S9—M——代表全密封三相电力变压器。四、识别变压器3、型号含义我国已生产多种系列电力变压器，多数采用油浸式。除普通三相双线圈变压器外，还生产三相三线圈变压器和三相自耦变压器。目前使用最多的是20~6300kVA之间的中小型三相电力变压器，它们主要包括如下。SJ6系列SJL系列SJL1系列S7与SL7系列S9系列S10-M系列树脂浇注型干式变压器五、变压器的空载运行及负载运行

1、变压器的空载运行什么是空载运行？空载运行：变压器一次绕组接额定电压，二次绕组开路时的运行状态，叫空载运行。空载运行时，通过一次绕组的电流叫空载电流，也叫励磁电流。（1）空载运行时的物理现象1、变压器的空载运行变压器空载运行原理图1U1E20UAXamF2E0r1I1U0I100NIE=0F1E2Exi0N1N2一次绕组压降●●●●●●s1F●s1E●s1F●s1E●●●●●●●●五、变压器的空载运行及负载运行

(2)空载运行时的电磁关系及电压平衡方程电磁关系<E与Fm>。根据电磁感应定律，在一次、二次绕组中感应的电动势可表示为：当主磁通F随时间t按正弦规律变化时，设)90sin()90sin(2010111-=-F=F-=tEtfNdtdNemmwwp则)90sin()90sin(2020222-=-F=F-=tEtfNdtdNemmwwp五、变压器的空载运行及负载运行

相量形式：mfNjEF-=●●2244.4电动势的有效值：mfNEF=1144.4mfNEF=2244.4变压器的一次绕组电动势与二次绕组电动势之比称为电压比，用K表示，又因为空载时一次侧电动势与电压近似相等，即E1≈U1，二次电动势等于开路电压，即E2=U20，所以注：测出空载时的一、二次电压，就可计算电压比。对于三相变压器来说，电压比是一、二次相电动势之比，而不是线电动势之比。UUNNEEk2012121==≈

mfNjEF-=1144.4●●五、变压器的空载运行及负载运行

电压平衡方程根据对正方向的规定，可以得到一次侧空载时电压平衡方程式：将漏感电动势写成压降的形式：Z1=r1+jx1~~~~~一次绕组的漏阻抗。00s1s1

IIEjX1Lj-=-=w●●●10s11r1IEEU+--=1011100ZIXjr1EEII+-=++-=●●●●●●●●●五、变压器的空载运行及负载运行

对于电力变压器，空载时原绕组的漏阻抗压降I0Z1很小，其数值不超过U1的1%，可将I0Z1忽略，则上式变成：空载运行时，变压器二次侧开路，感应电动势等于空载电压，即：mfN≈EF=11444.U1mfNj≈-EF=1144.4U1●●●有效值：mfN-j≈EF=2244.4U20●●●五、变压器的空载运行及负载运行

空载运行时的等效电路图。空载运行时的相量图。根据变压器空载运行时的电压平衡方程式绘画变压器空载运行时的相量图。(3)空载运行时的相量图及等效电路U1●I0●E1●E2●U20●0I.1.E-.fm●●●●●●●●由此可见，空载时的变压器相当于两个铁心线圈的串联。五、变压器的空载运行及负载运行

2、变压器的负载运行（1）负载运行时的物理现象2e1eS1efS1fS2s2eZLfmfms1e1e2efs1fs2s2eN1五、变压器的空载运行及负载运行

（2）负载运行时的电磁关系磁势平衡方程式：012211INININ=+●●●用电流形式表示：kN1LIIIIINII10202201)()(+=-+=-+=●●●●●●●（3）负载运行时的电压平衡方程111111111111+-=++-=--=IZEIjXIrEEEIrUs1●●●●●●●●●222222222222-=--=-+=IZEIjXIrEIrEEUs2●●●●●●●●●2、变压器的负载运行五、变压器的空载运行及负载运行

（4）负载运行时的等效电路和相量图

利用上面得出的变压器基本方程式组，便可以对变压器进行定量计算了。但因原、副绕组的匝数不等，原、副边只有磁耦合关系而无直接的电联系，实际求解起来是相当困难的。我们可以构造一个能正确反映变压器的电、磁关系和功率关系的纯电路──等效电路，以便找到一种简便实用的计算方法。折算什么是折算：折算就是在不改变电磁关系和功率关系的原则下，把一次绕组和二次绕组换算成具有相同的匝数。折算的习惯：将二次侧折算到一次侧。折算的目的：寻找一个等效电路代替实际的变压器。折算的原则：①保持二次侧磁动势不变。②保持二次侧各功率或损耗不变。2、变压器的负载运行五、变压器的空载运行及负载运行

（4）负载运行时的等效电路和相量图

即所谓折算，就是假设使原、副绕组的匝数相同，以简化变压器的定量计算过程，但要保证变压器折算前后的电、磁关系和功率关系不变。注：折算后的各量都在符号的右上角加’表示。2、变压器的负载运行五、变压器的空载运行及负载运行

2、变压器的负载运行现以将副绕组折算成原绕组为例，确定副边各物理量的折算值。①副边电动势的折算值折算的目的就是使折算后的副绕组匝数等于原绕组的匝数，即，有②副边电流的折算值为保证折算前后副边磁动势的作用不变，有

五、变压器的空载运行及负载运行

2、变压器的负载运行③副边阻抗的折算值为保证折算前、后的铜损耗不变，有为保证折算前、后的无功功率不变，有

则同理有

五、变压器的空载运行及负载运行

2、变压器的负载运行④副边电压的折算值为保证折算前、后的视在功率不变，有

折算后，变压器负载运行时的基本方程式组可简化为如下的方程式组五、变压器的空载运行及负载运行

（4）负载运行时的等效电路和相量图

等效电路在将变压器副绕组的匝数折算为与原绕组的匝数相等后，原、副绕组中的感应电动势和是相等的。若将分别作用于原、副边电路的,看成是（或）同时作用于原、副边电路，便得到形状像“T”字的等效电路，如下图所示。五、变压器的空载运行及负载运行

（4）负载运行时的等效电路和相量图

变压器负载运行时的T型等效电路是与实际变压器的电、磁关系和功率关系是完全等效的。但此T形等效电路属于混联电路，要对其进行复数运算是比较麻烦的。在工程上，可根据要分析、计算的具体问题，对T型等效电路做进一步的简化，得到如下图所示的简化等效电路。叫短路电阻

叫短路电抗

叫短路阻抗

可由变压器的短路试验得出五、变压器的空载运行及负载运行

六、变压器参数的测定1、变压器的空载试验一台变压器在出厂之前，或在检修之后，一般都要做两项基本试验，这就是变压器的空载试验和短路试验。空载试验：变压器在空载状态下进行的试验。空载试验的目的：(1)测定电压比K；(2)空载电流I0;(3)空载损耗（铁损）P0；(4)励磁阻抗Zm（rm和Xm）。WAVV~**低压侧高压侧1、变压器的空载试验单相变压器空载试验的接线如下图所示。单相变压器空载试验接线图五、变压器的空载运行及负载运行

1、变压器的空载试验根据试验数据，可以计算出变压器的参数：注意事项从试验电源、测量仪表和设备、人身安全因素考虑，一般都在低压侧进行。数据计算出的励磁参数是低压侧的，折算到高压仍需乘以k2

Zm的大小与铁心饱和程度有关，电压超过额定值越多，铁心越饱和，Zm就越小。

五、变压器的空载运行及负载运行

变压器短路试验的接线图短路试验目的

通过测量短路电流、短路电压及短路功率来计算变压器的短路电压百分数、铜损和短路阻抗。2、变压器的短路试验五、变压器的空载运行及负载运行

（1）要求及分析1）高压侧加电压，低压侧短路；3）同时记录实验室的室温；4）由于外加电压很小，主磁通很少，铁损耗很少，忽略铁损，认为2、变压器的短路试验五、变压器的空载运行及负载运行

5）参数计算对T型等效电路：6）温度折算：电阻应换算到基准工作温度时的数值。2、变压器的短路试验五、变压器的空载运行及负载运行

短路时，当短路电流为额定值时一次所加的电压，称为短路电压，记作短路电压也称为阻抗电压。（2）短路电压：短路电压常用百分值表示。2、变压器的短路试验五、变压器的空载运行及负载运行

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，希望它小些，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。2、变压器的短路试验五、变压器的空载运行及负载运行

七、标幺值

在电力工程的计算中，电压、电流、阻抗、功率等通常不用它们的实际值表示，而用其实际值与某一选定的同单位的基值之比来表示。此选定的值称为基值，此比值称为该物理量的标幺值或相对值。1.定义：标幺值,就是指某一物理量的实际值与选定的同一单位的基准值的比值,即

2.基准值的确定通常以额定值为基准值。

各侧的物理量以各自侧的额定值为基准；线值以额定线值为基准值，相值以额定相值为基准值；单相值以额定单相值为基准值，三相值以额定三相值为基准值。电压基准值：电流基准值：阻抗基准值：标幺值：电压标幺值：电流标幺值：阻抗标幺值：3、优点：用标幺值表示概念明确，说明问题清楚。比如两台变压器，第一台的电流为50A，第二台的电流为500A，但难以表示两台变压器的负荷情况。如果采用标幺值，第一台变压器电流的标幺值为0.7，第二台变压器电流的标幺值为0.5，则说明第一台变压器接近满负载。折算前、后的标幺值相等，因此使用标幺值起到了折算的作用。缺点标幺值没有单位，物理意义不明确。八、变压器的工作特性1、电压变化率和变压器的外特性电压变化率是指一次侧加50Hz额定电压、二次侧的空载电压与带负载后在某功率因数下的二次电压之差，与二次额定电压的比值，即电压变化率是表征变压器运行性能的重要指标之一,它反映了供电电压的稳定性。用相量图可以推导出电压变化率的表达式：称为负载系数

由表达式可知，电压变化率的大小与负载大小、性质及变压器的本身参数有关。式中1、电压变化率和变压器的外特性八、变压器的工作特性1、电压变化率和变压器的外特性1.001.0八、变压器的工作特性*电压调整1、电压变化率和变压器的外特性

分接开关有两种形式：一种只能在断电情况下进行调节，称为无载分接开关-----这种调压方式称为无励磁调压；另一种可以在带负荷的情况下进行调节，称为有载分接开关-----这种调压方式称为有载调压。

中、小型电力变压器一般有三个分接头，大型电力变压器采用五个或多个分接头。

为了保证二次端电压在允许范围之内,通常在变压器的高压侧设置抽头,并装设分接开关,调节变压器高压绕组的工作匝数,来调节变压器的二次电压。八、变压器的工作特性2、变压器的损耗和效率特性

铁损耗与外加电压大小有关，而与负载大小基本无关，故也称为不变损耗。（1）变压器的损耗变压器的损耗主要是铁损耗和铜损耗两种。

铁损耗包括基本铁损耗和附加铁损耗。基本铁损耗为磁滞损耗和涡流损耗。附加损耗包括由铁心叠片间绝缘损伤引起的局部涡流损耗、主磁通在结构部件中引起的涡流损耗等。八、变压器的工作特性

铜损耗也分基本铜损耗和附加铜损耗。基本铜损耗是在电流在一、二次绕组直流电阻上的损耗；附加损耗包括因集肤效应引起的损耗以及漏磁场在结构部件中引起的涡流损耗等。2、变压器的损耗和效率特性（1）变压器的损耗

铜损耗大小与负载电流平方成正比，故也称为可变损耗。八、变压器的工作特性2、变压器的损耗和效率特性效率大小反映变压器运行的经济性能的好坏，是表征变压器运行性能的重要指标之一。（2）变压器的效率效率是指变压器的输出功率与输入功率的比值。其中八、变压器的工作特性2、变压器的损耗和效率特性（3）变压器的效率特性变压器效率的大小与负载的大小、功率因数及变压器本身参数有关。效率特性：在功率因数一定时，变压器的效率与负载电流之间的关系η=f(β),称为变压器的效率特性。八、变压器的工作特性2、变压器的损耗和效率特性（3）变压器的效率特性即当铜损耗等于铁损耗(可变损耗等于不变损耗)时,变压器效率最大：或

为了提高变压器的运行效益，设计时应使变压器的铁损耗小些。八、变压器的工作特性九、变压器的联结组别变压器的联结组别:指变压器高、低压绕组中感应电动势之间的相位关系。变压器高、低压绕组标号单相变压器的高压绕组首端用A表示，末端用X表示；低压绕组的首端用a表示，末端用x表示。三相变压器的高压绕组首端用A，B，C表示，末端用X，Y，Z表示；低压绕组的首端用a，b，c表示，末端用x，y，z表示。如果变压器有中点引出，则高、低压绕组的中点分别以N或n来标志。时钟法

即把高压绕组的线电动势相量作为时钟的长针，且固定指向12的位置，对应的低压绕组的线电动势相量作为时钟的短针，其所指的钟点数就是变压器联结组的标号。单相变压器的联结组：对于单相变压器，只有两种联结组：I/I-12和I/I-6。当高、低压绕组电动势相位相同时，联结组为I，I-12，其中I，I表示高、低压绕组都是单相绕组。当高、低压绕组电动势相位相反时，其联结组为I，I-6。九、变压器的联结组别*AXax***axAX一、二次绕组的首端为同名端时，一、二次绕组的电动势同相位。)I,I(I/I012-连接组别为一、二次绕组的首端不是同名端时，一、二次绕组的电动势相位相反。)I,I(I/I66-连接组别为*AXxa***xaAX九、变压器的联结组别变压器的联结组与绕组的绕向相关。下图是原、副边绕组绕向相反的情况。图(a)标志为I,I6，图(b)标志为I,I0。图(a)标志为I,I6，图(b)标志为I,I0。九、变压器的联结组别

单相变压器的极性测定：对于一台已制好的单相变压器，可以用试验方法找出它的联结组别。按图接线，联结Xx，在AX端加一低电压，测出UAa、UAX和Uax，若UAa=UAX－Uax，则为I,I0，称为减极性，若UAa=UAX＋Uax则为I,I6，称为加极性。减极性和加极性是可以改变的。如一台加极性变压器只要改变副边标号即变为减极性变压器。九、变压器的联结组别2.三相变压器绕组的极性

对于三相变压器，不论是高压绕组还是低压绕组，我国主要采用星形连接（Y连接）和三角形连接（D连接）两种。三相绕组的联结法a)b)c)九、变压器的联结组别

星形联结方式：把三相绕组的三个末端连结在一起作为中点，如图a)所示，当Y联结有中点引出线时，用YN表示。星形接法的优点：1）与三角型接法相比，相电压低，可节省绝缘材料，对高电压特别有利；2）有中性点可引出，适合于三相四线制，可提供两种电压；3）中点附近电压低，有利于装分接开关；4）相电流大，导线粗，强度大，匝间电容大，能承受较高的电压冲击。九、变压器的联结组别a)b)c)

星形接法的缺点：1）存在谐波，造成损耗增加，1800kVA以上的变压器不能采用此种接法2)中性点要直接接地，否则当三相负载不平衡时，中点电位会严重偏移，对安全不利3）当某相发生故障时，只好整机停用。九、变压器的联结组别

三角形联结方式：把一相的末端和另一相首端顺次联结起来，称为正相序联结，如图b)；有时还会遇到另一种联结顺序，如图c)所示，称为反相序联结。三角形接法的优点：1)输出电流比星形接法大，可以省铜，对大电流变压器很合适，2)当一相有故障时，另外两相可接成V形运行。三角形接法的缺点：是没有中性点，没有接地点，不能接成三相四线制。九、变压器的联结组别a)b)c)联结组别：根据不同的需要，一次侧、二次侧有各种不同接法，形成了不同的连接组别，也反映出不同的一次侧、二次侧的线电压之间的相位关系。两台三相变压器并联，如果它们的一次侧、二次侧电压大小一样，但相位不同，不能并联，要求它们的连接组别一样才能并联，从而说明连接组别判别的重要性。九、变压器的联结组别三相变压器的联结组仍用时钟法表示。可以看出，三相变压器的联结组将不仅与绕组的同名端和端子标号有关系，还将与三相绕组的联结方式有关系。联结组别的书写形式用大、小写的英文字母分别表示高、低压绕组的联结方式。星形用Y或y表示，有中线引出用YN或yn表示，三角形用D或d表示。在英文字母后面写出标号数字，表示高、低压绕组的相应线电势间相位关系，用时钟法确定即可。九、变压器的联结组别确定联结组的步骤根据绕组联结方法画出绕组联结图，标明一次侧各相绕组的同名端，根据一次侧的同名端标明同一铁心柱上的二次侧的同名端；标明一次相电势的正方向和低压侧相电势的正方向；作高压侧相电势的相量图；再根据同名端和端子标号来确定低压侧相电势的相量位置。对于不同的联结方式画出高压侧任一线电势和其相对应的低压侧线电势的相量位置，再根据它们的相位差，按时钟法确定联结组别。九、变压器的联结组别在用相量图判断变压器的联结组时应注意以下几点：1）绕组的极性只表示绕组的绕法，与绕组首末端的标志无关；2）高、低压绕组的相电动势均从末端指向首端，线电动势从A指向B；3）同一铁心柱上的绕组（在连接图中为上下对应的绕组），首端为同极性时相电动势相位相同，首端为异极性时相电动势相位相反；4）相量图中A、B、C与a、b、c的排列顺序必须同为顺时针排列，即原、副方同为正相序。九、变压器的联结组别

5)对于Y,y连接而言,可得0,2,4,6,8,10六个偶数的联结组号。相对于Y,d而言,可得1,3,5,7,9,11六个奇数的联结组号。

为了使用和制造上的方便，我国国家标准规定只生产下列5种标准联结组别的电力变压器，即Y，yn0；Y，d11；YN，d11；YN，y0；Y，y0。其中以前3种最为常用。对于单相变压器，标准联结组为I，I0。九、变压器的联结组别三相绕组的星形联结九、变压器的联结组别

Y,y联结联接组别：Y,y-12VUWvuw第一步第二步长针短针九、变压器的联结组别一种是按A—Y、B—Z、C—X正相序联结一种按A—Z、B—X、C—Y反相序联结

九、变压器的联结组别三相绕组的三角形联结线电动势三角形重心重合法：将低压边三相线电动势位形图平移到高压边三相线电动势位形图内，并使两个三角形的重心置合，重心O到顶点A的线段作为时钟的长针，并指向0点,线段所指钟时序数即为联结组的标号Y,y0联结：九、变压器的联结组别Y,y6联结：九、变压器的联结组别Y,y4联结：把Y,y0标志的副边标号顺移一个铁心柱，即把原来的b相，现标为a相：把c相作为b相；把a相作为c相。原边的A相绕组实际上和副边的c相绕组同套在一个铁心柱上。讨论：用类似的方法，可以得到Y,y8，Y,y10和Y,y2联结组。总之，Y,y联结方式，可得到0、2、4、6、8、10偶数组号的六种联结组。

九、变压器的联结组别Y,d11联结：九、变压器的联结组别Y,d5联结九、变压器的联结组别根据电动势位形图来作出三相绕组的联结：已知一变压器的三相绕组如图试画出Y,d3的绕组联结图九、变压器的联结组别说明：联结组的数目很多，为了制造和并联运行方便．我国国家标准规定只生产Y,yn0；Y,d11；YN,d11；YN,y0；Y,y0等五种，其中前三种最常用。Y,yn0联结组副边可以引出中线成为三相四线制，用作配电变压器时可兼带照明负载和动力负载。Y,d11联结组用在副边电压超过400伏的线路中。这时变压器的一边接成三角形，对运行有利。YN,d11联结组主要用于高压输电线路中，使电力系统的高压边有可能接地。九、变压器的联结组别十、变压器的并联运行1、并联运行的定义：是指将两台或多台变压器的原方和副方分别接在公共母线上，同时向负载供电的运行方式，如图所示。

2、并联运行的优点：1）可以提高供电的可靠性。2）可以根据负荷的大小调整投入并联运行变压器的台数，以提高运行效率；3）可以减少备用容量，并可随着用电量的增加，分期分批地安装新的变压器，以减少初投资。当然，并联变压器的台数也不宜太多，因为在总容量相同的情况下，一台大容量变压器要比几台小容量变压器造价低、基建设投资少、占地面积小。十、变压器的并联运行

3、变压器的理想并联运行条件：

1）空载时并联的各变压器副绕组之间没有环流。2）带负载后各变压器的负载系数相等。3）负载时各变压器对应相的电流相位相同。

4、并联运行的变压器必须满足以下三个条件：1）各变压器高、低压方的额定电压分别相等，即各变压器的变比相等；

2）各变压器的联结组别相同；3）各变压器短路阻抗的标幺值相等，且短路电抗与短路电阻之比相等。上述三个条件中，条件2﹚必须严格保证。

十、变压器的并联运行5、条件不满足时的情况：

1）如果各变压器的联结组不同：将会在变压器的副绕组所构成的回路上产生一个很大的电压差，这样的电压差作用在变压器必然产生很大的环流（几倍于额定电流），它将烧坏变压器的绕组，因此联结组不同的变压器绝对不能并联运行。2）变比不相等时：在并联运行的变压器之间也会产生环流。3）当并联运行的变压器阻抗标么值不相等时：各并联变压器承担的负载系数将不会相等。十、变压器的并联运行2.2特殊变压器的应用定义：电力系统中高电压和大电流不便于测量，通常用特殊变压器把大电流变成小电流，把高电压变成低电压再进行测量。这种用途的变压器就称为互感器。利用互感器进行测量的优点：1.使测量电路与仪表同高压隔离，保证测量仪表和人身的安全；2.便于使测量仪表标准化，可用不同的互感器来扩大仪表的量程；3.可以减少测量中的能量损耗，提高测量准确度。互感器的分类：电压互感器、电流互感器一、互感器（一）电流互感器用途：1、测量电流时，将大电流变换为小电流。2、在电力系统中用于继电保护。电流互感器原理2.2特殊变压器的应用（一）电流互感器1、电流互感器型号含义3、电流互感器一、二次电流关系2.2特殊变压器的应用（一）电流互感器电流互感器精密电流互感器2.2特殊变压器的应用A主线路接地用法:

工作时，一次侧与被测电流的线路串联(有的只有一匝)，二次侧接电流表或瓦特表的电流线圈。注意事项:(1)电流互感器工作时，二次侧不允许开路。因为开路时,I2=0,失去二次侧的去磁作用,一次磁势I1N2成为励磁磁势,将使铁心中磁通密度剧增,这样,一方面使铁心损耗剧增,铁心严重过热,甚至烧坏;另一方面还会在二次绕组产生很高的电压,有时可达数千伏以上,将绕组线圈击穿,还将危及测量人员的安全。(2)二次侧绕组回路串入的阻抗值不得超过允许值，否则将影响电流互感器的精确度。(3)二次绕组的一端和铁心必须牢固接地，以免当互感器绝缘损伤时一次高压进入二次侧发生危险。a)原理接线图b)符号图（一）电流互感器2.2特殊变压器的应用（一）电流互感器3、电流互感器使用注意事项A、在运行过程中绝对不允许副边开路。

B、副边应可靠接地。

C、副边回路阻抗不应超过规定值，以免增大误差。

2.2特殊变压器的应用（二）电压互感器用途：（1）测量电压时，将大电压变换为小电压。（2）在电力系统中用于线路电压保护。2.2特殊变压器的应用FW1W2I1V1、电压互感器型号含义2、电压互感器一、二次电压关系式（二）电压互感器2.2特殊变压器的应用（二）电压互感器2.2特殊变压器的应用电压互感器V主线路接地用法：工作时，一次侧并接在需测电压的电路上，二次侧接在电压表或功率表的电压线圈上。注意事项：(1)电压互感器不能短路，否则将产生很大的电流，导致绕组过热而烧坏。(2)电压互感器的额定容量是对应精确度确定的，在使用时二次侧所接的阻抗值不能小于规定值，即不能多带电压表或电压线圈。否则电流过大，会降低电压互感器的精确度等级。(3)铁心和二次侧线圈的一端应牢固接地，以防止因绝缘损坏时二次侧出现高压，危及操作人员的人身安全。

a)原理接线图b)符号图（二）电压互感器2.2特殊变压器的应用3、电压互感器使用注意事项A、原、副边不允许短路，否则会产生很大的短路电流，烧坏互感器的绕组。

B、副边应可靠接地。

C、副边回路阻抗不应超过规定值，以免增大误差。

（二）电压互感器2.2特殊变压器的应用

交流弧焊机由于结构简单、成本低、制造容易和维护方便而得到广泛应用。电焊变压器是交流弧焊机的主要组成部分，它实质上是一个特殊性能的降压变压器。二、电焊变压器

2.2特殊变压器的应用用途：电焊变压器是作电焊电源用的变压器。

分类：按焊接方式可分为弧焊变压器和阻焊变压器两类。

二、电焊变压器2.2特殊变压器的应用

在焊接中，为了保证焊接质量和电弧的稳定燃烧，对电焊变压器有如下要求：

（1）电焊变压器应具有60～75的空载电压，以保证容易起弧，为了操作者的安全，电压一般不超过85V。（2）电焊变压器应具有迅速下降的外特性，以适应电弧特性的要求。（3）为了适应不同的焊件和不同的焊条，还要求能够调节焊接电流的大小。（4）短路电流不应过大，一般不超过额定电流的两倍，在工作中电流要比较稳定，以免损坏电焊机。2.2特殊变压器的应用根据形成漏抗和调节方法的不同，下面介绍几种不同的电焊变压器。带可调电抗器的电焊变压器有外加电抗器式和共轭式两种结构形式。

（一）带可调电抗器的电焊变压器2.2特殊变压器的应用

1．外加电抗器式外加电抗器式电焊变压器是在一台降压变压器的二次侧输出端再串接一台可调电抗器组合而成。为了调节二次侧空载电压U，在一次侧绕组中备有分接头。电焊变压器输出电流的调节主要通过改变电抗器的气