1、第二章第二章 變壓器變壓器2.1 2.1 變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)2.2 2.2 變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行2.3 2.3 變壓器的負(fù)載運(yùn)行變壓器的負(fù)載運(yùn)行2.4 2.4 變壓器等效電路參數(shù)的測(cè)定變壓器等效電路參數(shù)的測(cè)定2.5 2.5 標(biāo)幺值標(biāo)幺值2.6 2.6 三相變壓器的磁路系統(tǒng)與聯(lián)結(jié)組三相變壓器的磁路系統(tǒng)與聯(lián)結(jié)組2.7 2.7 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性2.8 2.8 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行變壓器的并聯(lián)運(yùn)行2.9 2.9 特種變壓器簡(jiǎn)介特種變壓器簡(jiǎn)介本章主要內(nèi)容變壓器的工作原理、運(yùn)行特性、基本方程式、相量圖、變壓器的工作原理、運(yùn)行特性、基本方程式、相量圖

2、、等效電路、并聯(lián)運(yùn)行及三相變壓器特有問題的研究。等效電路、并聯(lián)運(yùn)行及三相變壓器特有問題的研究。電力變壓器電力變壓器2.1 2.1 變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)一、變壓器的基本工作原理一、變壓器的基本工作原理 變壓器是通過電磁感應(yīng)關(guān)系，或者說利用互感作用從一個(gè)電路變壓器是通過電磁感應(yīng)關(guān)系，或者說利用互感作用從一個(gè)電路向另一個(gè)電路傳遞電能的一種電器。兩個(gè)互相絕緣的繞組套在同一向另一個(gè)電路傳遞電能的一種電器。兩個(gè)互相絕緣的繞組套在同一鐵芯上，它們之間有磁的耦合，沒有電的直接聯(lián)系。鐵芯上，它們之間有磁的耦合，沒有電的直接聯(lián)系。 當(dāng)一次側(cè)接到交流電源時(shí)，在外施電壓作用下，原繞組中

3、有交當(dāng)一次側(cè)接到交流電源時(shí)，在外施電壓作用下，原繞組中有交流電流過，并在鐵心中產(chǎn)生交變磁通，且這一磁通同時(shí)交鏈一、二流電流過，并在鐵心中產(chǎn)生交變磁通，且這一磁通同時(shí)交鏈一、二次繞組，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，一、二次繞組分別感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)次繞組，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，一、二次繞組分別感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)。 二次側(cè)有了電動(dòng)勢(shì)便向負(fù)載供電，二次側(cè)有了電動(dòng)勢(shì)便向負(fù)載供電，實(shí)現(xiàn)了能量傳遞。實(shí)現(xiàn)了能量傳遞。 一、二次繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比就是一、二次繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比就是它們的匝數(shù)之比。改變一、二次側(cè)繞組它們的匝數(shù)之比。改變一、二次側(cè)繞組的匝數(shù)，就可以改變輸出電壓，這就是的匝數(shù)，就可以改變輸出電壓，這就是變壓器的基本工作原理

4、。變壓器的基本工作原理。 變壓器的核心部分是變壓器的核心部分是器身，另外還有由油箱器身，另外還有由油箱、絕緣套管絕緣套管、分接開關(guān)分接開關(guān)、安全氣道、油枕安全氣道、油枕等部件組成。等部件組成。二、變壓器的結(jié)構(gòu)二、變壓器的結(jié)構(gòu) 1、鐵心、鐵心 變壓器的鐵心既是磁路，也是套裝繞組的骨架。變壓器的鐵心既是磁路，也是套裝繞組的骨架。 鐵心鐵心 心柱：心柱上套裝有繞組，截面為階梯圓形。心柱：心柱上套裝有繞組，截面為階梯圓形。 鐵軛：形成閉合磁路鐵軛：形成閉合磁路 為了減少鐵心損耗，通常采用含硅量較高，厚度為為了減少鐵心損耗，通常采用含硅量較高，厚度為0.300.35mm表面涂有絕緣漆的硅鋼片疊裝而成。表

5、面涂有絕緣漆的硅鋼片疊裝而成。 鐵心結(jié)構(gòu)的基本形式分心式和殼式兩種鐵心結(jié)構(gòu)的基本形式分心式和殼式兩種心式：鐵軛靠著繞組的頂面和底面。心式：鐵軛靠著繞組的頂面和底面。 而不包圍繞組側(cè)面，繞組的裝而不包圍繞組側(cè)面，繞組的裝 配及絕緣也較為容易，所以國(guó)配及絕緣也較為容易，所以國(guó) 產(chǎn)變壓器大多采用心式結(jié)構(gòu)。產(chǎn)變壓器大多采用心式結(jié)構(gòu)。 （電力變壓器常采用的結(jié)構(gòu)）（電力變壓器常采用的結(jié)構(gòu)） 殼式：鐵軛不僅包圍頂面和底面，也殼式：鐵軛不僅包圍頂面和底面，也 包圍繞組的側(cè)面。見圖包圍繞組的側(cè)面。見圖2-3，這，這 種結(jié)構(gòu)機(jī)械強(qiáng)度較好，但制造種結(jié)構(gòu)機(jī)械強(qiáng)度較好，但制造 工藝復(fù)雜，用材料較多。工藝復(fù)雜，用材料較多

6、。 2、繞組、繞組 繞組是變壓器的電路部分，用紙包或漆包的絕緣扁繞組是變壓器的電路部分，用紙包或漆包的絕緣扁線或圓線繞成。線或圓線繞成。接入電能的一端稱為接入電能的一端稱為原繞組原繞組（或一次繞組）（或一次繞組）輸出電能的一端稱為輸出電能的一端稱為副繞組副繞組（或二次繞組）（或二次繞組） 一、二次繞組中電壓高的一端稱一、二次繞組中電壓高的一端稱高壓繞組高壓繞組，低的一，低的一端稱端稱低壓繞組低壓繞組。高壓繞組匝數(shù)多，導(dǎo)線細(xì)；低壓繞組匝。高壓繞組匝數(shù)多，導(dǎo)線細(xì)；低壓繞組匝數(shù)少，導(dǎo)線粗。數(shù)少，導(dǎo)線粗。 電壓高的一端電流小所以導(dǎo)線細(xì)。電壓高的一端電流小所以導(dǎo)線細(xì)。若不計(jì)鐵心和繞組的損耗，根據(jù)能量的守

7、恒原理 （S:原、副繞組的視在功率） SIUIU2211同心式同心式：高低壓繞組同心的套在鐵心柱上。為便于絕緣，高低壓繞組同心的套在鐵心柱上。為便于絕緣， 一般低壓繞組在里面，高壓繞組在外面。一般低壓繞組在里面，高壓繞組在外面。交迭式：高低壓繞組互相交迭放置，為便于絕緣，最上、交迭式：高低壓繞組互相交迭放置，為便于絕緣，最上、 最下兩組為低壓繞組最下兩組為低壓繞組 從高低壓繞組的相對(duì)位置來看，變壓器繞組可以分從高低壓繞組的相對(duì)位置來看，變壓器繞組可以分為同心式和交迭式兩類為同心式和交迭式兩類 同心式同心式交迭式交迭式三、變壓器的額定值三、變壓器的額定值 額定值是正確使用變壓器的依據(jù)，在額定狀態(tài)

8、下運(yùn)行，額定值是正確使用變壓器的依據(jù)，在額定狀態(tài)下運(yùn)行，可保證變壓器長(zhǎng)期安全有效的工作?？杀ＷC變壓器長(zhǎng)期安全有效的工作。 1）額定容量）額定容量 ：指變壓器的視在功率。對(duì)三相變壓器指指變壓器的視在功率。對(duì)三相變壓器指 三相容量之和。單位三相容量之和。單位VA、KVA ；NS2）額定電壓）額定電壓 ：指線電壓，單位：指線電壓，單位V、kV； 指電源加到原繞組上的電壓；指電源加到原繞組上的電壓； 是副繞組開路（空載）時(shí)副繞組的端電壓；是副繞組開路（空載）時(shí)副繞組的端電壓； NUNU1NU2此外，額定工作狀態(tài)下變壓器的效率、溫升等數(shù)據(jù)均屬額定值此外，額定工作狀態(tài)下變壓器的效率、溫升等數(shù)據(jù)均屬額定值4

9、）額定頻率額定頻率 : 我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)工頻為我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)工頻為50 HzNfNNNUSI113NNNUSI223 3）額定電流）額定電流 ：由：由 和和 計(jì)算出來的電流，即額定電流計(jì)算出來的電流，即額定電流 對(duì)單相變壓器：對(duì)單相變壓器： 對(duì)三相變壓器：對(duì)三相變壓器： NUNINSNNNUSI11NNNUSI222.2 2.2 變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行 變壓器一次繞組接電源，二次繞組開路，負(fù)載電流變壓器一次繞組接電源，二次繞組開路，負(fù)載電流 i2 為零，這種情況即為變壓器的空載運(yùn)行。為零，這種情況即為變壓器的空載運(yùn)行。 dtdNedtdNeiNFiu22111010101i10很小（為什么）變

10、壓器空載運(yùn)行時(shí)各物理量正方向規(guī)定：變壓器空載運(yùn)行時(shí)各物理量正方向規(guī)定：先確定電壓先確定電壓u1的參考方向，的參考方向，i10的正方向與電壓的正方向與電壓u1的正方向一致的正方向一致磁通磁通的正方向與電流的正方向與電流i10的正方向符合的正方向符合磁動(dòng)勢(shì)磁動(dòng)勢(shì)右手螺旋關(guān)系。右手螺旋關(guān)系。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e1、e2的正方向與磁通的正方向成右手螺旋關(guān)系。的正方向與磁通的正方向成右手螺旋關(guān)系。一、電壓方程和電壓比一、電壓方程和電壓比 若不計(jì)漏磁通，按所規(guī)定各量的正方向，由基爾霍夫若不計(jì)漏磁通，按所規(guī)定各量的正方向，由基爾霍夫第二定律可列出一、二次繞組的電壓平衡方程式第二定律可列出一、二次繞組的電壓

11、平衡方程式 ，可得，可得式中，式中，R1為一次繞組的電阻，為一次繞組的電阻，u20為二次側(cè)空載電壓，即為二次側(cè)空載電壓，即開路電壓，一般開路電壓，一般i10R1很小，忽略不計(jì)時(shí)很小，忽略不計(jì)時(shí) 。11euKNNeeuu2121201由此可見，由此可見，要使一、二次側(cè)具有不同的電壓，只要一、二要使一、二次側(cè)具有不同的電壓，只要一、二次側(cè)具有不同的匝數(shù)即可次側(cè)具有不同的匝數(shù)即可，這就是變壓器，這就是變壓器“變壓變壓”的原理。的原理。 dtdNRieRiu111011101dtdNeu2202變壓器的變比變壓器的變比若若 為正弦波為正弦波,由由 , 也是正弦波。也是正弦波。 二、主磁通和激磁電流二、

12、主磁通和激磁電流 通過鐵心并與一、二次繞組交鏈的磁通通過鐵心并與一、二次繞組交鏈的磁通叫主磁通，用叫主磁通，用 表示。表示。 由由: 得得 dtdNe11dteNdtNe1111111eu1etdtEeesin2111 可以表示為：ttNEtdtENmcoscos2sin211111112NEm11111144. 422NfNfNEmmm 時(shí)間相量時(shí)間相量 隨時(shí)間正弦變化的量隨時(shí)間正弦變化的量 可用時(shí)間相量來表示；可用時(shí)間相量來表示； 時(shí)間軸；時(shí)間軸； 相量的旋轉(zhuǎn)；相量的旋轉(zhuǎn)； 相量在時(shí)間軸上的分相量在時(shí)間軸上的分 量即為變量的瞬時(shí)值；量即為變量的瞬時(shí)值； 時(shí)間相量的表示。時(shí)間相量的表示。1E

13、m同樣,90o滯后2E滯后mo901u產(chǎn)生主磁通所需的電流叫激磁電流，用產(chǎn)生主磁通所需的電流叫激磁電流，用 表示，空載時(shí)表示，空載時(shí)i10全部用以產(chǎn)生主磁通即：全部用以產(chǎn)生主磁通即：mi10iim若不計(jì)鐵心損耗，電源向若不計(jì)鐵心損耗，電源向激激磁線圈輸入的平均功率為零。此磁線圈輸入的平均功率為零。此時(shí)激磁電流是一個(gè)純無功電流用時(shí)激磁電流是一個(gè)純無功電流用 表示，與表示，與 同相位。同相位。 i)(BAB)(NHliHi曲線曲線即為)f(iHB如果磁路不飽和（工作于如果磁路不飽和（工作于磁化曲線磁化曲線線性段），則電流線性段），則電流 iu與與磁通磁通 波形相同。波形相同。如果磁路飽和（工作于如

14、果磁路飽和（工作于磁化曲線磁化曲線非線性段），則電流非線性段），則電流 iu與與磁通磁通 波形不相同。波形不相同。激磁電流激磁電流勵(lì)磁電流勵(lì)磁電流當(dāng)磁路飽和時(shí)：當(dāng)磁路飽和時(shí)：由于磁路的飽和關(guān)系由于磁路的飽和關(guān)系 當(dāng)當(dāng) 為正弦為正弦 時(shí)時(shí), 為尖頂波為尖頂波 當(dāng)當(dāng) 為正弦為正弦 時(shí)，時(shí)， 為平頂波為平頂波 ii由于磁路的飽和關(guān)系由于磁路的飽和關(guān)系 當(dāng)當(dāng) 為正弦為正弦 時(shí)時(shí), 為尖頂波為尖頂波 當(dāng)當(dāng) 為正弦為正弦 時(shí)，時(shí)， 為平頂波為平頂波 ii 與與i不同時(shí)為正弦的原因是由于鐵磁材料的飽和，即不同時(shí)為正弦的原因是由于鐵磁材料的飽和，即B-H曲線為非線性引起的，導(dǎo)致了電流、磁通和電動(dòng)勢(shì)波形的曲線為

15、非線性引起的，導(dǎo)致了電流、磁通和電動(dòng)勢(shì)波形的畸變，這是交流磁路的特點(diǎn)之一?；?，這是交流磁路的特點(diǎn)之一。盡管電流盡管電流i 與磁與磁通通 波形不同波形不同，但但相位一致。相位一致。原因原因:沒有考慮沒有考慮磁滯效應(yīng)。磁滯效應(yīng)。磁路飽和時(shí)正弦激磁電流產(chǎn)生的主磁通波形 a) 磁化曲線磁化曲線 b) 磁通和磁化曲線磁通和磁化曲線不計(jì)鐵耗時(shí)磁化電流的確定不計(jì)鐵耗時(shí)磁化電流的確定i當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， , 對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于Hc 00mi當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， ， 對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于Br0mi0如考慮磁滯因素，磁化曲線為磁滯回線如考慮磁滯因素，磁化曲線為磁滯回線B滯后滯后H，即磁通，即磁通 滯滯后于激磁電流后于激磁電流im。此時(shí)

16、產(chǎn)生磁通的電流不但包括純無功電流此時(shí)產(chǎn)生磁通的電流不但包括純無功電流i , 還包括有功電流還包括有功電流 iFe 電動(dòng)勢(shì)滯后磁通電動(dòng)勢(shì)滯后磁通90 ,磁通與電流不同相位磁通與電流不同相位,因此電流與電動(dòng)勢(shì)相因此電流與電動(dòng)勢(shì)相位差不是位差不是90 。此時(shí)此時(shí) 變?yōu)樽優(yōu)?，且，且 與與 不同相位，不同相位， 超前超前 一一 角度，角度，即前一章所述的磁通要滯后電流。即前一章所述的磁通要滯后電流。imimimiFe 與與u1同相位同相位 。Fei用相量表示時(shí)有用相量表示時(shí)有:IIIFem此時(shí)輸入的有功功率為磁滯和此時(shí)輸入的有功功率為磁滯和渦流損耗。渦流損耗。一般來說，激磁電流是非正弦波，一般來說，激

17、磁電流是非正弦波，可用等效的正弦電流表示。可用等效的正弦電流表示。三、激磁電抗三、激磁電抗 1101101)(EINIIUm希望得到電動(dòng)勢(shì)希望得到電動(dòng)勢(shì)E1與電流與電流I10之間的直接數(shù)學(xué)關(guān)系。之間的直接數(shù)學(xué)關(guān)系。12mmmmFFI NR:主磁通的磁導(dǎo)。主磁通的磁導(dǎo)。mmfNE112用相量表示為用相量表示為: 同相位）與INImm(21)90(20m111滯后EfNjEmIjXIfLjIfNjNIfNjEmm12111122)2(2:1L:XmNL2111LX 式中式中: 鐵心線圈磁化電感鐵心線圈磁化電感 鐵心線圈磁化電抗鐵心線圈磁化電抗 結(jié)論：結(jié)論： 不僅是不僅是E與與 的比值的比值,本質(zhì)上

18、是磁場(chǎng)對(duì)電路響應(yīng)的本質(zhì)上是磁場(chǎng)對(duì)電路響應(yīng)的一種表征。任何交變磁場(chǎng)對(duì)電路的響應(yīng)總可以用一個(gè)電抗一種表征。任何交變磁場(chǎng)對(duì)電路的響應(yīng)總可以用一個(gè)電抗來表征。來表征。 XI電抗與磁導(dǎo)的關(guān)系：電抗與磁導(dǎo)的關(guān)系： mfNX212 為鐵心磁阻）mmmRRX(1）（隨飽和度XRcRmmm另外，考慮鐵心損耗，激磁電流是磁化電流和鐵耗電流另外，考慮鐵心損耗，激磁電流是磁化電流和鐵耗電流的相量和，于是的相量和，于是)90(0111EIXEjjXEI超前FeR:鐵耗電阻鐵耗電阻)(11反向與EIREIFeFeFe2FeFeFeIPR )11(1FeFemRjXEIII Rm:激磁電阻激磁電阻,表征鐵心損耗的一個(gè)等效參

19、數(shù)表征鐵心損耗的一個(gè)等效參數(shù)(注注:不同于前述的磁路磁阻不同于前述的磁路磁阻)； Xm:激磁電抗激磁電抗,表征鐵心磁化性能的一個(gè)等效參數(shù)；表征鐵心磁化性能的一個(gè)等效參數(shù)； Zm:激磁阻抗激磁阻抗,表征鐵心損耗和磁化性能的一個(gè)等效參數(shù)。表征鐵心損耗和磁化性能的一個(gè)等效參數(shù)。 式中式中: 222XRXRRFeFem222XRRXXFeFem)11(1FeFemRjXEIII222222)()()()(XRRjxXRXRjXRjXRjXRjXRjxRjxRZFeFeFeFeFeFeFeFeFeFem是等效阻抗是等效阻抗, mZmmmjXRZmmjXR )(1mmmmmjXRIZIE注：注：以上三值隨

20、飽和度變化而變化，都不是常數(shù)，以上三值隨飽和度變化而變化，都不是常數(shù)，但當(dāng)外加電壓變化不大但當(dāng)外加電壓變化不大時(shí)，鐵心內(nèi)的磁通幅值變化不大，飽和度變化不大，可認(rèn)為時(shí)，鐵心內(nèi)的磁通幅值變化不大，飽和度變化不大，可認(rèn)為Zm為常值。為常值。 2.3 2.3 變壓器的負(fù)載運(yùn)行變壓器的負(fù)載運(yùn)行 一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)接負(fù)載一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)接負(fù)載 ，二次側(cè)中便有負(fù)載電流流，二次側(cè)中便有負(fù)載電流流過，這種情況稱為負(fù)載運(yùn)行。過，這種情況稱為負(fù)載運(yùn)行。LZ 正方向規(guī)定：正方向規(guī)定：二次側(cè)：二次側(cè)：（1）二次繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正方向與產(chǎn)生該電動(dòng)勢(shì)的磁通的正方向符合右）二次繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正方向與產(chǎn)生該電動(dòng)

21、勢(shì)的磁通的正方向符合右手螺旋關(guān)系；手螺旋關(guān)系；（2）二次繞組內(nèi)電流的正方向與二次繞組電動(dòng)勢(shì)的正方向一致；）二次繞組內(nèi)電流的正方向與二次繞組電動(dòng)勢(shì)的正方向一致；（3）二次繞組端電壓的正方向與電流正方向一致。）二次繞組端電壓的正方向與電流正方向一致。一次側(cè)一次側(cè)：（1）一次繞組內(nèi)電流的正方向與電）一次繞組內(nèi)電流的正方向與電源電壓的正方向一致；源電壓的正方向一致；（2）按右手螺旋關(guān)系，正方向的電）按右手螺旋關(guān)系，正方向的電流產(chǎn)生正方向的磁通；流產(chǎn)生正方向的磁通；（3）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正方向與產(chǎn)生該電動(dòng)勢(shì)的磁通正方向之間符合右手螺旋）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正方向與產(chǎn)生該電動(dòng)勢(shì)的磁通正方向之間符合右手螺旋關(guān)系，所以感

22、應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正方向與電流正方向一致。關(guān)系，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正方向與電流正方向一致。一、負(fù)載時(shí)的磁動(dòng)勢(shì)平衡和能量傳遞一、負(fù)載時(shí)的磁動(dòng)勢(shì)平衡和能量傳遞 當(dāng)接入當(dāng)接入 也將作用于主磁路上。也將作用于主磁路上。F2的出現(xiàn)，的出現(xiàn)，使使 趨于改變。趨于改變。2222FiNiZLm.11常數(shù)EU相應(yīng)的相應(yīng)的 為常數(shù)為常數(shù) m因此要達(dá)到新的平衡條件是：一次側(cè)繞組中電流增加一個(gè)因此要達(dá)到新的平衡條件是：一次側(cè)繞組中電流增加一個(gè)分量分量 ，與二次側(cè)繞組中由，與二次側(cè)繞組中由 產(chǎn)生的磁勢(shì)相抵消。產(chǎn)生的磁勢(shì)相抵消。以維持以維持 不變，即：不變，即：mLiii112im02211iNiNL2121iNNiL 這一關(guān)系式

23、稱為磁勢(shì)平衡關(guān)系，當(dāng)負(fù)載電流增加時(shí)，這一關(guān)系式稱為磁勢(shì)平衡關(guān)系，當(dāng)負(fù)載電流增加時(shí)，原繞組的電流也隨之增加，從而使變壓器的功率從原方傳原繞組的電流也隨之增加，從而使變壓器的功率從原方傳遞到副方。遞到副方。L122121iiNNee2211eieiL說明二次側(cè)輸出功率（說明二次側(cè)輸出功率（ ）由一次側(cè)提供（）由一次側(cè)提供（ ），），正號(hào)表示輸出功率，負(fù)號(hào)表示輸入功率。正號(hào)表示輸出功率，負(fù)號(hào)表示輸入功率。22ei11eiL即產(chǎn)生這一磁通的磁動(dòng)勢(shì)不變，仍為即產(chǎn)生這一磁通的磁動(dòng)勢(shì)不變，仍為imN1二次繞組的漏磁通，由電流二次繞組的漏磁通，由電流 產(chǎn)生且僅與二次繞組交產(chǎn)生且僅與二次繞組交鏈的磁通。鏈的磁通

24、。一次繞組的漏磁通，由電流一次繞組的漏磁通，由電流 產(chǎn)生且僅與一次繞組交產(chǎn)生且僅與一次繞組交鏈的磁通。鏈的磁通。二、漏磁通和漏電抗二、漏磁通和漏電抗 在實(shí)際變壓器中，除交鏈一、二次繞組的主磁通外，在實(shí)際變壓器中，除交鏈一、二次繞組的主磁通外，還有一部分僅與一個(gè)繞組交鏈通過空氣閉合的漏磁通。還有一部分僅與一個(gè)繞組交鏈通過空氣閉合的漏磁通。 1 :2 :1i2idtdiLdtdiNdtiNdNdtdNei111121111111111)(dtdiLdtdiNdtiNdNdtdNei222222222222222)(用相量表示用相量表示: 111IjXE222IjXE漏電抗是表征漏磁效應(yīng)的一個(gè)參數(shù)，

25、漏磁路可以認(rèn)為是漏電抗是表征漏磁效應(yīng)的一個(gè)參數(shù)，漏磁路可以認(rèn)為是線性的，所以線性的，所以 和和 為常數(shù)。為常數(shù)。1X2X2222212111NLXNLX其中：其中：L1 、L2 2 分別為一此繞組和二次繞組的漏電感；分別為一此繞組和二次繞組的漏電感； X 1 、X 22分別為一此繞組和二次繞組的漏電抗。分別為一此繞組和二次繞組的漏電抗。注：注：空載運(yùn)行時(shí)空載運(yùn)行時(shí) , ,所以所以 02i02emIjXE11)(111111mmmmmmjXRIXI jRIEERIU（引入了（引入了 和和 后，就將電磁場(chǎng)問題簡(jiǎn)化成電路形式，將磁通感后，就將電磁場(chǎng)問題簡(jiǎn)化成電路形式，將磁通感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)用一電抗表征，主

26、磁通經(jīng)鐵心引起鐵耗，故引入阻抗應(yīng)電動(dòng)勢(shì)用一電抗表征，主磁通經(jīng)鐵心引起鐵耗，故引入阻抗 而漏磁通引入而漏磁通引入 )1XmZmZ1X三、三、變壓器的基本方程式變壓器的基本方程式 1、磁動(dòng)勢(shì)方程、磁動(dòng)勢(shì)方程 負(fù)載后作用于主磁路上的磁勢(shì)有兩個(gè)：負(fù)載后作用于主磁路上的磁勢(shì)有兩個(gè)： 和和11iN22iN 負(fù)載時(shí)，作用于鐵心上的磁動(dòng)勢(shì)是一、二次繞組的合負(fù)載時(shí)，作用于鐵心上的磁動(dòng)勢(shì)是一、二次繞組的合 成磁動(dòng)勢(shì)，且為空載時(shí)的磁動(dòng)勢(shì)，即激磁磁動(dòng)勢(shì)。成磁動(dòng)勢(shì)，且為空載時(shí)的磁動(dòng)勢(shì)，即激磁磁動(dòng)勢(shì)。正常負(fù)載時(shí)，電流正常負(fù)載時(shí)，電流i1、i2都隨時(shí)間正弦變化，因此磁動(dòng)勢(shì)方程都隨時(shí)間正弦變化，因此磁動(dòng)勢(shì)方程式可用相量表示式

27、可用相量表示mINININ12211負(fù)載運(yùn)行時(shí)：負(fù)載運(yùn)行時(shí)：Lmiii11兩邊同時(shí)乘以兩邊同時(shí)乘以N1得：得：LmiNiNiN11111考慮到考慮到2211iNiNLmiNiNiN12211 磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式 上式表明：負(fù)載后，一次側(cè)電流由兩部分組成，一上式表明：負(fù)載后，一次側(cè)電流由兩部分組成，一部分維持主磁通的部分維持主磁通的Im，另一部分用來抵消二次側(cè)的負(fù)載，另一部分用來抵消二次側(cè)的負(fù)載分量分量 能量由一次側(cè)傳到二次側(cè)。能量由一次側(cè)傳到二次側(cè)。 mINININ122112211ININL1122121,IIIINNILL1L1IIIm 變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)磁動(dòng)勢(shì)、磁通、電動(dòng)勢(shì)之

28、間的關(guān)系。變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)磁動(dòng)勢(shì)、磁通、電動(dòng)勢(shì)之間的關(guān)系。dtdiLe222dtdNedtdNe22112211iNiNmiN112dtdiLe111磁動(dòng)勢(shì)磁動(dòng)勢(shì)磁通磁通電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)一次繞組二次繞組 考慮到一、二次繞組的電阻壓降考慮到一、二次繞組的電阻壓降i1R1、i2R2得一、二次得一、二次繞組的電壓方程式為：繞組的電壓方程式為：2、電壓方程式、電壓方程式 11111eeRiu22222ueRie11111eeRiu22222uRiee式中式中 ： 一、二次側(cè)繞組漏阻抗；一、二次側(cè)繞組漏阻抗； 一、二次側(cè)繞組電阻；一、二次側(cè)繞組電阻； 一、二次側(cè)繞組漏電抗。一、二次側(cè)繞組漏電抗。 21, Z

29、Z21, RR21, XX 按磁通性質(zhì)不同，分為主磁通和漏磁通兩部分。并分別按磁通性質(zhì)不同，分為主磁通和漏磁通兩部分。并分別用不同的電路參數(shù)表征，漏磁通的作用用用不同的電路參數(shù)表征，漏磁通的作用用 和和 表征。表征。主磁通作用用主磁通作用用 表征。表征。 和和 為常數(shù)，為常數(shù)， 不為常數(shù)。不為常數(shù)。1XmZ2XmZ歸納起來變壓器的基本方程式為：歸納起來變壓器的基本方程式為：1111EZIU2222UZIEKEE21mINININ12211mmZIE1111111111111)(EZIEjXRIERIEU222222222222)(UZIUjXRIURIEE1X2X四、變壓器的四、變壓器的等效電

30、路等效電路 變壓器的基本方程式綜合了變壓器內(nèi)部的電磁過程，利用這組方程變壓器的基本方程式綜合了變壓器內(nèi)部的電磁過程，利用這組方程可以分析計(jì)算變壓器的運(yùn)行情況。但解聯(lián)立方程相當(dāng)復(fù)雜，且由于可以分析計(jì)算變壓器的運(yùn)行情況。但解聯(lián)立方程相當(dāng)復(fù)雜，且由于K很大，很大，使原副方電壓電流相差很大，計(jì)算精確度很差，所以一般不直接計(jì)算，使原副方電壓電流相差很大，計(jì)算精確度很差，所以一般不直接計(jì)算，常常采用歸算的方法，其目的是為了簡(jiǎn)化定量計(jì)算和得出變壓器一、二常常采用歸算的方法，其目的是為了簡(jiǎn)化定量計(jì)算和得出變壓器一、二次側(cè)有電的聯(lián)系的等效電路。次側(cè)有電的聯(lián)系的等效電路。 目前變壓器一、二次繞組的電壓方程式是獨(dú)立

31、的，沒有電的聯(lián)系，如目前變壓器一、二次繞組的電壓方程式是獨(dú)立的，沒有電的聯(lián)系，如何將這兩個(gè)電壓方程式聯(lián)立在一起組成一個(gè)方程式，這樣就可以把兩個(gè)獨(dú)何將這兩個(gè)電壓方程式聯(lián)立在一起組成一個(gè)方程式，這樣就可以把兩個(gè)獨(dú)立的電路聯(lián)系在一起組成一個(gè)電路。立的電路聯(lián)系在一起組成一個(gè)電路。1111EZIU2222UZIE 顯然，只要想辦法將兩個(gè)繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變?yōu)橄嗟燃纯娠@然，只要想辦法將兩個(gè)繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變?yōu)橄嗟燃纯?。顯然，只要將二次繞組匝數(shù)變?yōu)橐淮卫@組匝數(shù)即可。顯然，只要將二次繞組匝數(shù)變?yōu)橐淮卫@組匝數(shù)即可。1、繞組的歸算繞組的歸算 歸算是把二次側(cè)繞組匝數(shù)變換成一次側(cè)繞組的匝數(shù)歸算是把二次側(cè)繞組匝數(shù)變換成一

32、次側(cè)繞組的匝數(shù)，而而不改變一不改變一、二次側(cè)繞組的電磁關(guān)系二次側(cè)繞組的電磁關(guān)系 2212222222221IKINNINNIININ1） 二次繞組電流的歸算二次繞組電流的歸算 根據(jù)歸算前后磁勢(shì)不變的原則根據(jù)歸算前后磁勢(shì)不變的原則，歸算后的量斜上角打歸算后的量斜上角打“/” 2） 二次繞組電動(dòng)勢(shì)和電壓的歸算及二次側(cè)阻抗的歸算二次繞組電動(dòng)勢(shì)和電壓的歸算及二次側(cè)阻抗的歸算KNNNNEE212222找到了一、二次電路的等電位點(diǎn)找到了一、二次電路的等電位點(diǎn)，可將兩個(gè)電路合并可將兩個(gè)電路合并 221EKEE 將式將式 兩端同乘變比兩端同乘變比K 得：得： 2222UZIE12NN 2N注意注意：二次繞組匝

33、數(shù)變化后，二次繞組的電流必須調(diào)整，否則改變了變壓器：二次繞組匝數(shù)變化后，二次繞組的電流必須調(diào)整，否則改變了變壓器的電磁關(guān)系。的電磁關(guān)系。根據(jù)電動(dòng)勢(shì)與匝數(shù)成正比的關(guān)系得：根據(jù)電動(dòng)勢(shì)與匝數(shù)成正比的關(guān)系得：即即22222222222)()(UKXjKRKKIUKjXRIKEK22222222222)()(UXjRIUKjXKRKIE結(jié)論：結(jié)論：二次側(cè)折算到一次側(cè)：二次側(cè)折算到一次側(cè)：電壓、電動(dòng)勢(shì)變?yōu)樵瓉淼碾妷?、電?dòng)勢(shì)變?yōu)樵瓉淼腒倍；電流變?yōu)樵瓉淼谋?；電流變?yōu)樵瓉淼?/K；阻抗變?yōu)樵瓉淼淖杩棺優(yōu)樵瓉淼腒 2倍（包括二次繞組電阻、二次繞倍（包括二次繞組電阻、二次繞組漏抗、負(fù)載阻抗組漏抗、負(fù)載阻抗 ）。)

34、(2LLZKZ 折算折算前后二前后二次繞組次繞組內(nèi)的功內(nèi)的功率和損率和損耗不變耗不變傳遞到二次側(cè)繞組的復(fù)功率為：傳遞到二次側(cè)繞組的復(fù)功率為：222222)(IEKIEKIE二次繞組的電阻損耗：二次繞組的電阻損耗：2222222222)()1(RIRKIKRI二次繞組漏磁場(chǎng)內(nèi)的無功二次繞組漏磁場(chǎng)內(nèi)的無功功率：功率：2222222222)()1(XIXKIKXI可見可見:KUU22222KRR 222KXX22/IIk 歸算后的基本方程式為歸算后的基本方程式為: 1111EZIU2222UZIEmIII21mmZIEE21得變壓器得變壓器T形等效電路圖形等效電路圖mIII21mmZIEE213）歸

35、算后磁動(dòng)勢(shì)方程式）歸算后磁動(dòng)勢(shì)方程式mINININ12211mINININ12211mIII21 因右圖的因右圖的6個(gè)參數(shù)分布在個(gè)參數(shù)分布在T上上,所以稱所以稱T型等效電路。型等效電路。2、T型等效電路型等效電路 注注:利用歸算到一次側(cè)的等利用歸算到一次側(cè)的等效電路算出的一次側(cè)各量均效電路算出的一次側(cè)各量均為變壓器的實(shí)際值為變壓器的實(shí)際值,算出的算出的二次側(cè)的各量均為歸算值。二次側(cè)的各量均為歸算值。要求實(shí)際值應(yīng)要求實(shí)際值應(yīng): KUUKII2222,222KRR222KXX 上述是將二次歸算到一次側(cè)，同理也可以將一次側(cè)歸算上述是將二次歸算到一次側(cè)，同理也可以將一次側(cè)歸算到二次側(cè)。得到歸算到二次側(cè)

36、的變壓器到二次側(cè)。得到歸算到二次側(cè)的變壓器T型等效電路。型等效電路。 課后推導(dǎo)歸算到一次時(shí)，歸算前后各物理量間的關(guān)系。課后推導(dǎo)歸算到一次時(shí)，歸算前后各物理量間的關(guān)系。3、近似和簡(jiǎn)化等效電路、近似和簡(jiǎn)化等效電路 “ “T”型等效電路雖然能正確的反映變壓器內(nèi)部的型等效電路雖然能正確的反映變壓器內(nèi)部的電磁關(guān)系電磁關(guān)系,但它是一種復(fù)聯(lián)電路要進(jìn)行復(fù)數(shù)運(yùn)算比較繁瑣。但它是一種復(fù)聯(lián)電路要進(jìn)行復(fù)數(shù)運(yùn)算比較繁瑣。1ZZm可略去可略去I1Z1 在電壓在電壓E1中的影響中的影響變壓器的近似等效電路變壓器的近似等效電路簡(jiǎn)簡(jiǎn)化化等等效效電電路路ImI1 從簡(jiǎn)化等效電路中看出從簡(jiǎn)化等效電路中看出,當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí),變壓器的輸入

37、變壓器的輸入阻抗為阻抗為 ，稱為短路阻抗。，稱為短路阻抗。0LZ-短路電阻；短路電阻；-短路電抗；短路電抗；21RRRK21xxXk 以上參數(shù)通稱短路參數(shù)以上參數(shù)通稱短路參數(shù),可由短路實(shí)驗(yàn)求得?？捎啥搪穼?shí)驗(yàn)求得。 使用簡(jiǎn)化等效電路計(jì)算實(shí)際問題十分簡(jiǎn)便使用簡(jiǎn)化等效電路計(jì)算實(shí)際問題十分簡(jiǎn)便,在大多數(shù)情在大多數(shù)情況下其精度可以能滿足工程要求。況下其精度可以能滿足工程要求。 KKKjXRZ 五、相量圖五、相量圖 根據(jù)基本方程式可畫出相應(yīng)的相量圖根據(jù)基本方程式可畫出相應(yīng)的相量圖,通過相量圖我們可以較直觀地通過相量圖我們可以較直觀地 看出看出 變壓器各物理量的大小和相位關(guān)系變壓器各物理量的大小和相位關(guān)系,

38、下圖為感性負(fù)載時(shí)的相量圖下圖為感性負(fù)載時(shí)的相量圖。mIII211111EZIU2222ZIUEmmZIEE21注意：功率、損耗、功率角不需要?dú)w算注意：功率、損耗、功率角不需要?dú)w算 可以看出：變壓器二次側(cè)接感性負(fù)載時(shí)，從一次側(cè)看可以看出：變壓器二次側(cè)接感性負(fù)載時(shí)，從一次側(cè)看變壓器也是感性的。變壓器也是感性的。二次側(cè)接電阻負(fù)載時(shí)，情況如何？二次側(cè)接電阻負(fù)載時(shí)，情況如何？例例2-1 一臺(tái)單相變壓器一臺(tái)單相變壓器， 121380 / 220V0.1410kVA/, NNNSUUR1220.035 ,0.22 ,0.055 ,30 ,310mmXXRRX。一次側(cè)外加電壓為額定電壓并保持不變，負(fù)載阻抗一次

39、側(cè)外加電壓為額定電壓并保持不變，負(fù)載阻抗 43LZj試分別用試分別用T型、近似和簡(jiǎn)化等效電路計(jì)算下列各項(xiàng)：型、近似和簡(jiǎn)化等效電路計(jì)算下列各項(xiàng)： (1) 額定電流和變比額定電流和變比(2) 原、副方電流及副方電壓；原、副方電流及副方電壓；(3) 原、副方功率因數(shù)及輸入功率、輸出功率和效率；原、副方功率因數(shù)及輸入功率、輸出功率和效率；(4) 激磁電流、鐵耗和銅耗。激磁電流、鐵耗和銅耗。解解: （1）31110 1026.32 (A)380NNNSIU32N10 1045.45 (A)220N2NSIU3801.7272201N2NUkU 22222222221.7270.0350.1044()1.

40、7270.0550.164()1.7274311.938.95()LLRk RXk XZk Zjj 用用T形等效電路計(jì)算形等效電路計(jì)算（2）電流、電壓）電流、電壓LmLmLmdZZZZZZZZZZZZ22121)(111o110U =U 選 ，則11d380 025.5939.4314.85 39.4319.77j16.25 UIZ。10.14+j0.22=0.26 57.53Z 1111380 025.5939.430.26 57.53UEI Z。24.7637.47 373.68 j2.067 373.70.317。22()24.76 142.53II 221.727 24.7642.76

41、(A)IkI22224.76 142.531.7275 36.87369.24 179.4LUI Z 22369.24213.8(V)1.727UUk114. 9 j03.12317. 07 .373212LZZEI（3）功率因數(shù)、功率及效率功率因數(shù)、功率及效率139.4 1coscos( 39.4 )0.77287.361LLLRXtg2coscos36.870.8()滯后1111=380 25.59 0.772 7507.1( )cos UPIW2222=213.8 42.76 0.8 7313.7cos ( )UPIW217313.70.97427507.1PP （4）損耗）損耗1373

42、.70.3171.284.7930j310mmEIZ。221.23043.2(W)FemmpI R2211125.590.1491.7(W)cupI R2222242.760.03564(W)cupI R 同樣可以采用近似和簡(jiǎn)化等效電路進(jìn)行計(jì)算，三種等效電路計(jì)同樣可以采用近似和簡(jiǎn)化等效電路進(jìn)行計(jì)算，三種等效電路計(jì)算的結(jié)果列于下表，可以看出三種等效電路的計(jì)算結(jié)果相差很小。算的結(jié)果列于下表，可以看出三種等效電路的計(jì)算結(jié)果相差很小。計(jì)算結(jié)果計(jì)算結(jié)果 cos cos T型電路型電路近似近似 型電路型電路簡(jiǎn)化電路簡(jiǎn)化電路25.5925.6224.7742.7642.7842.78213.8213.921

43、3.90.7720.7720.7940.80.80.87507.17515.97473.61(A)I2(A)I2(V)U(W)Fep1(W)P計(jì)算結(jié)果計(jì)算結(jié)果T型電路型電路近似近似 型電路型電路簡(jiǎn)化電路簡(jiǎn)化電路7313.77320.57320.543.244.65091.785.984.936464.0564.051.21.22097.4297.4097.952(W)P1(W)cup2(W)cup(A)mI(%)122.4 2.4 變壓器等效電路參數(shù)的測(cè)定變壓器等效電路參數(shù)的測(cè)定 變壓器中的參數(shù)變壓器中的參數(shù)Zm 、Zk ，對(duì)變壓器的運(yùn)行性能有直接影響，知道了，對(duì)變壓器的運(yùn)行性能有直接影響，知

44、道了變壓器的參數(shù)，就可繪出等效電路，然后可以運(yùn)用等效電路分析計(jì)算?？勺儔浩鞯膮?shù)，就可繪出等效電路，然后可以運(yùn)用等效電路分析計(jì)算。可以通過以通過空載試驗(yàn)來確定空載試驗(yàn)來確定Zm，可以通過，可以通過短路試驗(yàn)確定短路試驗(yàn)確定Zk，這兩個(gè)試驗(yàn)是變壓，這兩個(gè)試驗(yàn)是變壓器的主要試驗(yàn)項(xiàng)目。器的主要試驗(yàn)項(xiàng)目。 一、空載試驗(yàn)測(cè)激磁參數(shù)一、空載試驗(yàn)測(cè)激磁參數(shù) 注：注：空載試驗(yàn)可在任一邊做，但考慮到空載試驗(yàn)所加電壓較高，其電流空載試驗(yàn)可在任一邊做，但考慮到空載試驗(yàn)所加電壓較高，其電流較小較小,為試驗(yàn)的安全和儀器儀表方便為試驗(yàn)的安全和儀器儀表方便, 一般在一般在低壓側(cè)低壓側(cè)作空載試驗(yàn)。作空載試驗(yàn)。測(cè)定方法測(cè)定方法:

45、在低壓方加在低壓方加U1高壓側(cè)開路。讀取高壓側(cè)開路。讀取 Im,P0,U20由空載試驗(yàn)等效電路可知由空載試驗(yàn)等效電路可知:2）Zm與飽和程度有關(guān)與飽和程度有關(guān)，電壓越高電壓越高，磁路越飽和磁路越飽和，Zm越小越小。所以所以應(yīng)以額定電壓應(yīng)以額定電壓下測(cè)讀的數(shù)據(jù)計(jì)算勵(lì)磁參數(shù)。下測(cè)讀的數(shù)據(jù)計(jì)算勵(lì)磁參數(shù)。.注：注：1）此時(shí)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)，各參數(shù)應(yīng)乘）此時(shí)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)，各參數(shù)應(yīng)乘以以k2，k=N高壓高壓/N低壓低壓3）在三相變壓器中，）在三相變壓器中，U1 、U20 為線電壓，為線電壓，Im為線電流為線電流 ，P0三相空載損耗。三相空載損

46、耗。 推導(dǎo)三相變壓器的參數(shù)計(jì)算公式。推導(dǎo)三相變壓器的參數(shù)計(jì)算公式。 可近似認(rèn)為可近似認(rèn)為Z0=ZmmZZZIU10011ZZm可算出激磁參數(shù)為可算出激磁參數(shù)為1002022mmmmmUZIpRIXZR二、短路試驗(yàn)測(cè)短路參數(shù)二、短路試驗(yàn)測(cè)短路參數(shù) 從簡(jiǎn)化等效電路可見從簡(jiǎn)化等效電路可見，在做短路試驗(yàn)時(shí)，在做短路試驗(yàn)時(shí)，外加電壓僅外加電壓僅用來克服變壓器本身的漏阻抗壓降。所以當(dāng)用來克服變壓器本身的漏阻抗壓降。所以當(dāng)Uk很低時(shí)，電很低時(shí)，電流即可以到達(dá)額定，該電壓一般為為流即可以到達(dá)額定，該電壓一般為為(510%)UN。 因短路實(shí)驗(yàn)時(shí)要加到額定電流，試驗(yàn)電流大因短路實(shí)驗(yàn)時(shí)要加到額定電流，試驗(yàn)電流大，但

47、，但電電壓低壓低，一般在高壓側(cè)做短路試驗(yàn)。一般在高壓側(cè)做短路試驗(yàn)。注意注意: 1） ,讀取讀取Pk, Uk計(jì)算短路參數(shù)。計(jì)算短路參數(shù)。 2）由于繞組的電阻隨溫度升高，而短路試驗(yàn)一般在室溫下進(jìn)行）由于繞組的電阻隨溫度升高，而短路試驗(yàn)一般在室溫下進(jìn)行,所以計(jì)所以計(jì) 算的電阻必須換算到額定工作時(shí)的數(shù)據(jù)算的電阻必須換算到額定工作時(shí)的數(shù)據(jù),按國(guó)際規(guī)定換算到按國(guó)際規(guī)定換算到 的的 數(shù)值。數(shù)值。NKII75 C00)C75(75TTRRKK2)C75(2)C75(KKKXRZ。，鋁線銅線室溫；2285 .234:0T ,且電壓很低且電壓很低,所以所以 很小很小,Zm大，絕大部分電大，絕大部分電流流經(jīng)流流經(jīng)

48、,可忽略激磁支路不計(jì)?？珊雎约ご胖凡挥?jì)。 此時(shí)由電源輸入的功率此時(shí)由電源輸入的功率Pk完全消耗在一、二次繞組完全消耗在一、二次繞組銅耗上，即銅耗上，即: 2ZZm2ZKKKRIRIRIP2222121KKKIUZ2KKKIPR22KKKRZX可按可按221KRRR221KXXX 短路試驗(yàn)時(shí)，使電流達(dá)到額定值時(shí)所加電壓短路試驗(yàn)時(shí)，使電流達(dá)到額定值時(shí)所加電壓 稱為阻稱為阻抗電壓或短路電壓。抗電壓或短路電壓。 阻抗電壓用額定電壓百分比表示時(shí)有阻抗電壓用額定電壓百分比表示時(shí)有: 阻抗電壓百分比是銘牌數(shù)據(jù)之一阻抗電壓百分比是銘牌數(shù)據(jù)之一,是變壓器的主要參數(shù)是變壓器的主要參數(shù)。 阻抗電壓的大小反映變壓器

49、在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)阻抗電壓的大小反映變壓器在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，漏阻漏阻抗壓降的大小抗壓降的大小。 Uk對(duì)變壓器性能的影響？對(duì)變壓器性能的影響？ 從運(yùn)行性能考慮：希望從運(yùn)行性能考慮：希望Uk小，使負(fù)載時(shí)端電壓隨負(fù)載變小，使負(fù)載時(shí)端電壓隨負(fù)載變化波動(dòng)小。從限制短路電流考慮：希望化波動(dòng)小。從限制短路電流考慮：希望Uk大，可以限制短路大，可以限制短路電流。電流。KU1%100%1001111NKNNkkUZIUUU【例例2-2】 一臺(tái)單相變壓器，一臺(tái)單相變壓器， , , f=50Hz?？蛰d和短路試驗(yàn)結(jié)果如下：?？蛰d和短路試驗(yàn)結(jié)果如下： 1000kVANS12/60/6.3kVNNUU試計(jì)算折算到高壓側(cè)

50、及低壓側(cè)的激磁參數(shù)和等效漏阻抗參數(shù)，假定：試計(jì)算折算到高壓側(cè)及低壓側(cè)的激磁參數(shù)和等效漏阻抗參數(shù)，假定： 試驗(yàn)名稱試驗(yàn)名稱電壓（電壓（V）電流（電流（A）功率（功率（W）備注備注空載試驗(yàn)空載試驗(yàn)630019.15000電源加在低壓側(cè)電源加在低壓側(cè)短路試驗(yàn)短路試驗(yàn)324015.1514000電源加在高壓側(cè)電源加在高壓側(cè)1212/2,/2kkRRRXXX解：一次及二次側(cè)的額定電流為解：一次及二次側(cè)的額定電流為31311000 1016.7(A)60 10NNNSIU32321000 10158.7(A)6.3 10NNNSIU12609.526.3NNUkU電壓變比電壓變比（1）由空載試驗(yàn)可以得到歸

51、算到低壓側(cè)的激磁阻抗參數(shù)由空載試驗(yàn)可以得到歸算到低壓側(cè)的激磁阻抗參數(shù)2222329.813.7329.5()mmmXZR歸算到高壓側(cè)的激磁阻抗參數(shù)為歸算到高壓側(cè)的激磁阻抗參數(shù)為229.52329.829889.9()mmZkZ 229.5213.71241.6()mmRk R 229.52329.529862.7()mmXk X （2）由短路試驗(yàn)可以得到歸算到高壓側(cè)的等效漏阻抗參數(shù)由短路試驗(yàn)可以得到歸算到高壓側(cè)的等效漏阻抗參數(shù)113240213.86()15.15kkkUZI 2222213.8661205()kkkXZR歸算到低壓側(cè)的等效漏阻抗參數(shù)歸算到低壓側(cè)的等效漏阻抗參數(shù)22/329.8

52、/9.522.36()kkZZk22/61/9.520.67()kkRRk22/205/9.522.26()kkXXk2206300329.8()19.1mUZI2.5 2.5 標(biāo)幺值標(biāo)幺值 在工程計(jì)算中各物理量除了采用實(shí)際值來表示和計(jì)算在工程計(jì)算中各物理量除了采用實(shí)際值來表示和計(jì)算外，有時(shí)也用標(biāo)幺值來表示和計(jì)算。外，有時(shí)也用標(biāo)幺值來表示和計(jì)算。 標(biāo)幺值就是某一物理量的實(shí)際值與選定對(duì)應(yīng)物理量標(biāo)幺值就是某一物理量的實(shí)際值與選定對(duì)應(yīng)物理量的基值之比。的基值之比。某一物理量某一物理量A，基值用，基值用Ab，則標(biāo)幺值用，則標(biāo)幺值用A*：A*= A/Ab標(biāo)幺值為相對(duì)值，沒有量綱。標(biāo)幺值為相對(duì)值，沒有量綱

53、?；祵?shí)際值標(biāo)么值一、標(biāo)幺值的定義一、標(biāo)幺值的定義用標(biāo)幺值表示時(shí)，應(yīng)先選定基值。用標(biāo)幺值表示時(shí)，應(yīng)先選定基值。 對(duì)電路計(jì)算而言，四個(gè)基本的物理量對(duì)電路計(jì)算而言，四個(gè)基本的物理量U，I，S，Z中，其中兩個(gè)基值任選，另外兩個(gè)按電路理論計(jì)算。中，其中兩個(gè)基值任選，另外兩個(gè)按電路理論計(jì)算。一般選取電壓和電流的基值一般選取電壓和電流的基值Ub，Ib，其他兩個(gè)量的基值由，其他兩個(gè)量的基值由Ub，Ib計(jì)算而得。計(jì)算而得。對(duì)單相系統(tǒng)，功率和阻抗的基值分別為：對(duì)單相系統(tǒng)，功率和阻抗的基值分別為：bbbbbbIUZIUS; 功率基值既是有功功率的基值，又是無功功率的基值，功率基值既是有功功率的基值，又是無功功率的

54、基值，也是視在功率的基值；阻抗基值既是電阻基值又是電抗基也是視在功率的基值；阻抗基值既是電阻基值又是電抗基值，也是阻抗基值。值，也是阻抗基值。二、基值的選取二、基值的選取在變壓器和電機(jī)中通常選在變壓器和電機(jī)中通常選額定電壓額定電壓和和額定電流額定電流作為基值。作為基值。 此時(shí)額定電壓、額定電流和額定視在功率的標(biāo)幺值均此時(shí)額定電壓、額定電流和額定視在功率的標(biāo)幺值均為為1，這樣較用實(shí)際值表示時(shí)更能說明問題。，這樣較用實(shí)際值表示時(shí)更能說明問題。 在三相系統(tǒng)中，以額定相電壓在三相系統(tǒng)中，以額定相電壓UN 和額定相電流和額定相電流IN 作作為相電壓和相電流的基值時(shí)為相電壓和相電流的基值時(shí)一次和二次側(cè)相電

55、壓的標(biāo)幺值：一次和二次側(cè)相電壓的標(biāo)幺值：NbUUUUU11111NbUUUUU22222NbIIIII11111NbIIIII22222一次和二次側(cè)相電壓的標(biāo)幺值一次和二次側(cè)相電壓的標(biāo)幺值：一次和二次阻抗的標(biāo)幺值：一次和二次阻抗的標(biāo)幺值：NNbUZIZZZ111111NNbUZIZZZ222222功率的基值：功率的基值：?jiǎn)蜗嘞到y(tǒng)：?jiǎn)蜗嘞到y(tǒng)：三相系統(tǒng)：三相系統(tǒng)：NbbNNNNbbbSSSIUIUIUS22211111333對(duì)功率來說，一、二次側(cè)具有相同的基值對(duì)功率來說，一、二次側(cè)具有相同的基值 在三相系統(tǒng)中，除了相電壓、相電流可以用標(biāo)幺值在三相系統(tǒng)中，除了相電壓、相電流可以用標(biāo)幺值表示外，線電壓

56、和線電流也可以用標(biāo)幺值表示。通常線表示外，線電壓和線電流也可以用標(biāo)幺值表示。通常線電壓和線電流的基值也取它們的額定值。于是，三相功電壓和線電流的基值也取它們的額定值。于是，三相功率的基值率的基值Sb為：為：線電壓、線電流的標(biāo)幺值線電壓、線電流的標(biāo)幺值NNNNNbSIUIUS221133 對(duì)稱三相電路任一處，相電壓和線電壓的標(biāo)幺值恒對(duì)稱三相電路任一處，相電壓和線電壓的標(biāo)幺值恒相等，相電流和線電流的標(biāo)幺值恒相等。相等，相電流和線電流的標(biāo)幺值恒相等。NbbNNNNbbbSSSIUIUIUS22211111 三、標(biāo)幺值的優(yōu)點(diǎn)：三、標(biāo)幺值的優(yōu)點(diǎn)：1）不論變壓器或電機(jī)的容量大小，用標(biāo)幺值表示，各參數(shù)和）不

57、論變壓器或電機(jī)的容量大小，用標(biāo)幺值表示，各參數(shù)和 典型的性能數(shù)據(jù)都在一定的范圍內(nèi)，便于比較。典型的性能數(shù)據(jù)都在一定的范圍內(nèi)，便于比較。2）用標(biāo)幺值時(shí)）用標(biāo)幺值時(shí),各量不必再進(jìn)行歸算。各量不必再進(jìn)行歸算。(歸算到高壓側(cè)或低壓歸算到高壓側(cè)或低壓 側(cè)的參數(shù)相等側(cè)的參數(shù)相等)3）簡(jiǎn)化計(jì)算，提高計(jì)算精度。）簡(jiǎn)化計(jì)算，提高計(jì)算精度。4）另外某些物理量還具有相同的數(shù)值。）另外某些物理量還具有相同的數(shù)值。 額定值的標(biāo)么值為100.03 0.1,0.006 0.028kZI例如電力變壓器的漏阻抗和空載電流例如短路阻抗標(biāo)幺值等于阻抗電壓的標(biāo)幺值NkkkkkbNNIZZUZUZUU例例2-3 對(duì)于例2-2的單相變壓

58、器，計(jì)算用標(biāo)么值表示的激磁阻抗和漏阻抗【例例2-2】 一臺(tái)單相變壓器， , , f=50Hz?？蛰d和短路試驗(yàn)結(jié)果如下： 1000kVANS12/60/6.3kVNNUU試計(jì)算折算到高壓側(cè)及低壓側(cè)的激磁參數(shù)和等效漏阻抗參數(shù)，假定 試驗(yàn)名稱電壓（V）電流（A）功率（W）備注空載試驗(yàn)630019.15000電源加在低壓側(cè)短路試驗(yàn)324015.1514000電源加在高壓側(cè)11600003592.816.7NbNUZI 29889.98.323592.8mmbZZZ解： 高壓側(cè)阻抗基值 因此，激磁阻抗的標(biāo)么值 1212/2,/2kkRRRXXX1241.60.3463592.8mmbRRZ激磁電阻的標(biāo)么

59、值 29862.78.313592.8mmbXXZ213.860.05953592.8kkbZZZ610.0173592.8kkbRRZ激磁電抗的標(biāo)么值 等效漏阻抗的標(biāo)么值 等效漏電阻的標(biāo)么值 等效漏電抗的標(biāo)么值 2.6 2.6 三相變壓器三相變壓器的磁路系統(tǒng)與聯(lián)接組的磁路系統(tǒng)與聯(lián)接組 變換三相交流電壓的變壓器為三相變壓器變換三相交流電壓的變壓器為三相變壓器，目前電目前電力系統(tǒng)均采用三相系統(tǒng)力系統(tǒng)均采用三相系統(tǒng)，因而三相變壓器的應(yīng)用極為廣泛。因而三相變壓器的應(yīng)用極為廣泛。在三相變壓器對(duì)稱運(yùn)行時(shí)在三相變壓器對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，各相電流各相電流、電壓大小相等電壓大小相等，相相位差位差120度度，因此對(duì)于運(yùn)

60、行原理的分析計(jì)算因此對(duì)于運(yùn)行原理的分析計(jì)算，可采用三相可采用三相中任一相進(jìn)行研究中任一相進(jìn)行研究，于是前面導(dǎo)出的基本方程式于是前面導(dǎo)出的基本方程式、相量圖相量圖、等效電路等效電路、參數(shù)測(cè)定等可直接運(yùn)用于三相的任一相參數(shù)測(cè)定等可直接運(yùn)用于三相的任一相。求出求出一相的量一相的量，其他兩相根據(jù)對(duì)稱關(guān)系其他兩相根據(jù)對(duì)稱關(guān)系，直接寫出直接寫出。一、三相變壓器的磁路系統(tǒng)一、三相變壓器的磁路系統(tǒng) 三相變壓器的磁路系統(tǒng)有兩種彼此無關(guān)彼此無關(guān) 彼此相關(guān)彼此相關(guān)本節(jié)研究三相變壓器和單相變壓器的不同之處： 磁路系統(tǒng)、三相繞組的聯(lián)結(jié)方法及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形。 三相變壓器組是由三臺(tái)單相變壓器組成的，每相三相變壓器組是由三臺(tái)