變壓器原理運(yùn)行及設(shè)計(jì)

1、變壓器,變壓器是一種靜止的電氣設(shè)備， 根據(jù)電磁感應(yīng)原理，將一種形態(tài)（電壓、電流、相數(shù)）的交流電能， 轉(zhuǎn)換成另一種形態(tài)的交流電能。,按用途,電力變壓器（升壓、降壓、配電）,特種變壓器（電爐、整流）,儀用互感器（電壓、電流互感器、脈沖變壓器，阻抗匹配變壓器）,實(shí)驗(yàn)用變壓器（高壓、調(diào)壓）,也可按線圈數(shù)目、鐵心結(jié)構(gòu)、相數(shù)或變壓器冷卻方式劃分,,變壓器,電力變壓器,電源變壓器,環(huán)形變壓器,接觸調(diào)壓器,控制變壓器,三相干式變壓器,簡(jiǎn)單的單相變壓器：

2、兩個(gè)線圈沒(méi)有電的直接聯(lián)系， 只有磁的耦合。,原繞組（一次繞或初級(jí)繞組）：兩個(gè)線圈中接交流電源的線圈， 其匝數(shù)為N1,副繞組（二次繞組或次級(jí)繞組）： 接到用電設(shè)備上的線圈，其匝數(shù)為N2,交變磁通同時(shí)與原、副繞組交鏈，在原、副繞組內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。,變壓器原、副邊電勢(shì)之比及電壓之比等于原、副邊匝數(shù)之比。,單相變壓器的基本工作原理,單相變壓器的基本結(jié)構(gòu),變壓器的主要結(jié)構(gòu)：鐵心和繞組。鐵心是變壓器的磁路部分；繞組是變壓器的電路部分。,鐵心通常用0.

3、35mm厚表面涂有絕緣漆的硅鋼片沖成一定的形狀疊制而成。,鐵心結(jié)構(gòu),單相殼式變壓器,心式變壓器迭片,心式冷軋硅鋼片迭片,繞組,繞組是變壓器的電路部分， 一般用銅或鋁的絕緣導(dǎo)線繞成。,繞組有同心式和交疊式兩種。,變壓器其它附件,溫度計(jì)；吸濕器，儲(chǔ)油柜；油表；安全氣道；氣體繼電器‘高壓套管；低壓套管；分接開(kāi)關(guān)’油箱等等,額定數(shù)據(jù),1 額定容量SN：額定工作狀態(tài)下的視在功率，用伏安（VA）等表示。2 額定電壓U1N/U2N:U1N是電源加到

4、原繞組上的額定電壓，U2N是原邊繞組加上額定電壓后副邊開(kāi)路即空載時(shí)副繞組的端電壓。3 額定電流I1N、I2N：變壓器額定容量分別除以原、副邊額定電壓所計(jì)算出來(lái)的線電流值。4 額定頻率：按我國(guó)規(guī)定，工業(yè)用電50Hz。,單相：三相：,單相變壓器的空載運(yùn)行,變壓器的原繞組加上額定電壓，副繞組開(kāi)路，變壓器空載運(yùn)行。,幾個(gè)概念：空載電流、磁勢(shì)、主磁通、漏磁通、正方向確定,A,X,a,x,空載運(yùn)行的電動(dòng)勢(shì)和電壓平衡式,根據(jù)電磁感應(yīng)定律，主磁通

5、?和漏磁通?1?在繞組內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：,e1：主磁通?在原繞組內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值e2：主磁通?在副繞組內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值；e1?：漏磁通? 1?在原繞組內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值,主磁通按正弦規(guī)律，,?m：主磁通的幅值；E1m：原繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的幅值。,電勢(shì)分析,當(dāng)主磁通按正弦規(guī)律變化時(shí)，原繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也按正弦規(guī)律變化， 但相位比主磁通落后900。,,原邊電動(dòng)勢(shì)幅值：,有效值：,,相量表示：,空載分析,副邊繞組鏈接同一磁鏈，副邊電

6、動(dòng)勢(shì)幅值：,有效值：,相量表示：,原邊漏電勢(shì)由原邊繞組鏈接漏磁鏈得到，,相量表示：,,漏電勢(shì),漏磁通?1?通過(guò)的磁路是線性的，漏磁鏈?1 ?與產(chǎn)生漏磁鏈的電流i0呈線性關(guān)系，,若勵(lì)磁電流i0按正弦規(guī)律變化， 即,（1）L1為原繞組的漏感系數(shù)；x1是原繞組的漏電抗。表征漏磁通對(duì)電流的電磁效應(yīng)。兩者與匝數(shù)和幾何尺寸有關(guān)，均為常數(shù)。（2）漏電感電動(dòng)勢(shì)與電流同頻率，相位上落后I0 900。（3）空載時(shí)，漏阻抗壓降小，（4）主磁通大小， 取

7、決于電網(wǎng)電壓、頻率和匝數(shù)。,結(jié)論：,變壓器中，原、副繞組電動(dòng)勢(shì)E1和E2之比稱為變壓器的變比k.,由于.,國(guó)對(duì)于三相變壓器，變比指相電勢(shì)之比。,考慮漏磁通， 變壓器空載運(yùn)行時(shí)相量形式表示的電壓平衡方程式：,r1：原繞組電阻；Z1＝r1＋jx1為原繞組漏阻抗,電壓平衡式,空載電流（1）,空載運(yùn)行時(shí)， 原邊繞組中流過(guò)的電流i0， 稱為空載電流。,空載電流,Iu 建立空載運(yùn)行時(shí)的磁場(chǎng),iFe 引起損耗,變壓器中磁性材料的磁化曲線為非線性， 在

8、一定電壓下， 空載電流大小、波形取決于飽和度。,忽略空載損耗：（1）當(dāng)主磁通為正弦波時(shí)， 磁路越飽和， 電流波形畸變嚴(yán)重。（2）空載電流與主磁通同相位。,,空載電流（2）,考慮空載損耗時(shí)：,（1）考慮鐵耗（包含磁滯、渦流）， 將磁化曲線改為磁滯回線。（2）激磁電流不再與主磁通同相， 而是導(dǎo)前一個(gè)磁滯角,因此， 將激磁電流分解為兩個(gè)分量：（1）與?同相的磁化電流iu；（2）導(dǎo)前?900有功分量ife,根據(jù)相量形式的電壓平衡式，畫

9、出相應(yīng)的空載運(yùn)行時(shí)的相量圖和等值電路。,空載運(yùn)行的相量圖和等效電路,（1） 作為參考相量， 和 落后 900。（2）考慮磁滯現(xiàn)象，等值正弦空載電流 超前 一個(gè)很小的 角， 稱為損耗角 。（3）把 和 之間的關(guān)系直接用參數(shù)形式反映， 可把 寫出 流過(guò)一個(gè)阻抗引起的阻抗壓

10、降。,rm：變壓器的勵(lì)磁電阻，反映鐵耗；xm:變壓器的勵(lì)磁電抗，反映勵(lì)磁過(guò)程；Zm：變壓器的勵(lì)磁阻抗。,等值電路,等值電路綜合了空載時(shí)變壓器內(nèi)部的物理情況， 在等值電路中r1、x1是常量；rm、xm是變量， 它們隨鐵心磁路飽和程度的增加而減少。,電壓方程：,單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行,變壓器原邊接在電源上， 副邊接上負(fù)載的運(yùn)行情況，稱為負(fù)載運(yùn)行。,單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行,負(fù)載運(yùn)行時(shí)，電路、磁路的工作情況,忽略了漏阻抗壓降，

11、 主磁通 不變。從空載到負(fù)載，初級(jí)繞組電流 增加一個(gè)分量 以平衡次級(jí)繞組的作用，,原邊繞組從電網(wǎng)吸收的功率傳遞給副邊繞組。 副邊繞組電流增加或減小的同時(shí)，引起原邊電流的增加或減小，吸收的功率也增大或減小。,負(fù)載運(yùn)行時(shí)的基本方程,1. 磁勢(shì)平衡,Im是激磁電流， 固定不變的量。,IL負(fù)載分量隨負(fù)載不同而變化。,在額定負(fù)載是， I1L比Im大很多， 負(fù)載分量是I1中的主要部分.,2.電動(dòng)勢(shì)平衡式:,除

12、了主磁通在原、副邊繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1和E2外， 原、副邊還有對(duì)應(yīng)于漏磁通產(chǎn)生的漏電勢(shì)。,原邊：,副邊：,3.變壓器的基本方程,綜合分析， 變壓器穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的六個(gè)基本方程式,,各電磁量之間同時(shí)滿足這六個(gè)方程,利用 ，k，Z1，Z2，Zm，ZL求解出 ， ， 。,變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的物理過(guò)程和方程式：,三、變壓器的折算法,當(dāng)k較大時(shí)， 變壓器原、副邊電壓相差很大，為計(jì)算和作圖帶來(lái)不便。

13、,變壓器原邊和副邊沒(méi)有直接電路的聯(lián)系，只有磁路的聯(lián)系。副邊的負(fù)載通過(guò)磁勢(shì)影響原邊。 因此只有副邊的磁勢(shì)不變， 原邊的物理量沒(méi)有改變。 這為折算提供了依據(jù)。,這種保持磁勢(shì)不變而假想改變它的匝數(shù)與電流的方法，稱折合算法。,實(shí)際繞組的各個(gè)量，稱為實(shí)際值；假想繞組的各個(gè)量，稱為折算值；保持副邊繞組的磁勢(shì)不變進(jìn)行折算， 稱為副邊向原邊折算；保持原邊繞組的磁勢(shì)不變進(jìn)行折算， 稱為原邊向副邊折算。,1. 副邊電流的折算值,保持折算前后

14、不變，則,2. 副邊電動(dòng)勢(shì)的折算值,折算前后主磁場(chǎng)、漏磁場(chǎng)不變。,,同理，,即,3. 副邊漏電抗的折算值,折算前后漏磁場(chǎng)不變， 副邊繞組匝數(shù)從N2折算為N1。,漏抗與匝數(shù)平方成正比，所以,4. 副邊電阻的折算值,副邊繞組匝數(shù)從N2折算為N1， 占用原來(lái)副繞組同樣的空間位置和幾何尺寸，銅損耗不變， 繞組長(zhǎng)度為N1/N2倍，面積小N2/N1倍，所以,所以，,5. 副邊電壓的折算值,6. 副邊阻抗的折算值,能量是否改變？,銅耗：有功輸出：

15、無(wú)功輸出：,折算法只是一種分析的方法。凡是單位為伏的物理量（電動(dòng)勢(shì)、電壓）的折算值等于原來(lái)數(shù)值乘k；單位為歐的物理量（電阻、電抗、阻抗）的折算值等于原來(lái)數(shù)值乘k2；電流的折算值等于原來(lái)的數(shù)值乘以1/k.,已沒(méi)有變比k,副邊繞組經(jīng)折算后，原來(lái)的基本方程成為：,,四、等效電路,,單相變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系用等值電路的形式表示，作用變壓器模擬仿真的電路模型。,T型等值電路,（1）電路中全部的量和參數(shù)都是每一相的值。原邊為實(shí)際值，副邊為折算

16、值。（2）等效的是穩(wěn)態(tài)對(duì)稱運(yùn)行狀態(tài)。,2.近似的?型等值電路,T型電路包含有串聯(lián)、并聯(lián)回路。復(fù)數(shù)運(yùn)算復(fù)雜。,實(shí)際變壓器中， 很小。負(fù)載變化時(shí) 變化不大。因此假定ImZ1 不隨負(fù)載變化，則將T型等效電路中的激磁支路移出，并聯(lián)在電源端口,得到?型等值電路。,3.簡(jiǎn)化的等值電路,負(fù)載運(yùn)行時(shí)， Im在I1N中所占的比例很小。在工程實(shí)

17、際計(jì)算中，忽略Im，將激磁回路去掉， 得到更簡(jiǎn)單的阻抗串聯(lián)電路。,,rk稱為短路電阻；xk稱為短路電抗；Zk為短路阻抗。,空載運(yùn)行時(shí)， 不能用簡(jiǎn)化的等值電路。,五、相量圖,變壓器接感性負(fù)載， 負(fù)載阻抗由電阻和電感組成。 為落后； 接容性負(fù)載， 負(fù)載阻抗由電阻和電容組成， 為超前。,相量圖的畫法，視變壓器給定的和求解的具體條件。 給定量和求解量不同， 畫圖步驟也不一樣。,基本方程組可以用相量圖來(lái)表示。

18、,相量圖的畫法,（1）畫出 ；,假定給定U2、I2、cos?2及各個(gè)參數(shù),（2）在 相量上加上 得到 ；,（3）,（6）畫出 與 的相量和 ；,（7）畫出 ，加 得到,,,,,,,,,,,,,,,,（4）畫出領(lǐng)先 的主磁通 ；,

19、（5）根據(jù) 畫出 ， 領(lǐng)先 一個(gè)鐵耗角了；,,,從相量圖可以看出， 變壓器原邊電壓 與電流 的夾角為 ， 稱為變壓器負(fù)載運(yùn)行的功率因數(shù)角， 稱為變壓器的功率因數(shù)。,對(duì)于運(yùn)行的變壓器，負(fù)載的性質(zhì)和大小直接影響了變壓器功率因數(shù)的性質(zhì)。,對(duì)應(yīng)于簡(jiǎn)化相量圖， 其等效電路為,單相變壓器基本方法總結(jié)

20、,分析計(jì)算變壓器負(fù)載運(yùn)行方法有基本公式、等值電路和相量圖。,基本方程式：是變壓器的電磁關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式；等值電路： 是基本方程式的模擬電路；相量圖： 是基本方程的圖示表示；,三者是統(tǒng)一的， 一般定量計(jì)算用等效電路，討論各物理量之間的相位關(guān)系用相量圖。,變壓器參數(shù)的試驗(yàn)測(cè)定,變壓器的電路參數(shù)在銘牌和產(chǎn)品目錄上大都沒(méi)有標(biāo)出， 可通過(guò)試驗(yàn)的方法測(cè)定。 等值電路是分析和計(jì)算變壓器的有效工具。 勵(lì)磁參數(shù)和短路參數(shù)可通過(guò)

21、空載試驗(yàn)和短路試驗(yàn)測(cè)出。,一、空載試驗(yàn),空載試驗(yàn)可以測(cè)出變壓器的勵(lì)磁參數(shù)。為了便于測(cè)試和安全， 空載試驗(yàn)在低壓側(cè)施加電壓。,在不同的電壓下， 分別記錄I和P。,空載運(yùn)行時(shí)，總阻抗,所以,這樣激磁參數(shù)：,注意：激磁參數(shù)與磁路的飽和度有關(guān)， 為使測(cè)出的參數(shù)符合變壓器實(shí)際運(yùn)行， 額定電壓點(diǎn)必測(cè)。 同時(shí)注意折算。,二、短路試驗(yàn),為了便于測(cè)試， 短路試驗(yàn)常在高壓側(cè)加電源電壓，低壓側(cè)直接短路。,試驗(yàn)電壓從零開(kāi)始逐漸增加， 短路電流在0～1.3倍額定

22、電流范圍內(nèi)變化。,短路試驗(yàn)時(shí)， 外施電壓低，相應(yīng)主磁通銅小， 鐵耗、激磁電流不計(jì)， 用簡(jiǎn)化的等效電路來(lái)分析。,參數(shù)計(jì)算：,參數(shù)與溫度有關(guān)，短路試驗(yàn)時(shí)溫度與實(shí)際運(yùn)行時(shí)不同， 需折算。,銅線：,三、變壓器的阻抗電壓,短路試驗(yàn)時(shí)， 繞組電流達(dá)到額定值時(shí)， 加于原繞組的電壓為Uk＝I1NZk， 此電壓稱為變壓器的阻抗電壓或短路電壓。,阻抗電壓的大小用百分比來(lái)表示：,阻抗電壓的大小反映了變壓器在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)漏阻抗壓降的大小。從運(yùn)行觀點(diǎn)來(lái)看，

23、 阻抗電壓小， 代表輸出電壓受負(fù)載變化的影響小。 一般為4％～10.5%.,$ 變壓器的標(biāo)么值,在工程計(jì)算中， 各物理量（電壓、電流、功率等）除采用實(shí)際值來(lái)表示和計(jì)算外， 有時(shí)用這些物理量與所選定的同單位的基值之比，即所謂的標(biāo)么值表示。用“*”表示。,標(biāo)么值的認(rèn)識(shí)：,（1）標(biāo)么值是兩個(gè)具有相同單位的物理量（實(shí)際值和選定的固定值）之比， 沒(méi)有量綱。,（2）選定基值時(shí)， 對(duì)于電路計(jì)算U、I、Z和S中， 兩個(gè)量的基值是任意選定， 其余兩個(gè)量

24、的基值根據(jù)電路的基本定律計(jì)算。,（3）功率的基值是指視在功率的基值， 同時(shí)也是有功和無(wú)功功率的基值。 阻抗基值也是電阻和電抗的基值。,（4）計(jì)算單臺(tái)變壓器時(shí)， 通常以變壓器的額定值作為基值。,標(biāo)么值的優(yōu)點(diǎn),（1）不論變壓器的容量大小， 標(biāo)么值表示的各參數(shù)和典型的性能數(shù)據(jù)， 通常都在一定的范圍， 便于比較和分析； 如,（2）用標(biāo)么值表示，歸算到原邊和副邊的變壓器參數(shù)恒相等。 換言之，用標(biāo)么值計(jì)算時(shí)不需要折算。,（3）某些

25、物理量的標(biāo)么值具有相同的數(shù)值， 簡(jiǎn)化了計(jì)算,（4）可通過(guò)標(biāo)么值判斷運(yùn)行情況。,$變壓器的運(yùn)行性能,變壓器的運(yùn)行特性主要有外特性（副邊電壓變化率）和效率,1.外特性 當(dāng)原繞組外施電壓和負(fù)載功率因數(shù)不變時(shí)， 副邊端電壓隨負(fù)載電流變化的規(guī)律。 U2＝f（I2）,2. 效率特性 當(dāng)原繞組外施電壓 和副繞組的負(fù)載功率因數(shù)不變時(shí)， 變壓器效率隨負(fù)載電流變化的規(guī)律。 ?＝f(I2).,一、外特性,變壓器的原、副邊繞組都具有漏阻抗，負(fù)

26、載電流流過(guò)漏阻抗， 在變壓器內(nèi)部就引起電壓降落。 變化曲線即為變壓器的外特性曲線。,利用電壓變化率來(lái)表示輸出額定電流時(shí)電壓的變化。,用標(biāo)么值表示：,電壓變化率,負(fù)載時(shí)電壓變化率可用簡(jiǎn)化的等效電路和相量圖來(lái)分析。,電路方程用標(biāo)么值表示：,通過(guò)相量圖求出 。在相量圖上,忽略 ，有,電壓變化率,用參數(shù)表達(dá)的電壓變化率,可以看出：（1）感性負(fù)載時(shí)， ?2>0，?U為正；容性負(fù)載， ?2

27、<0，?U可正可負(fù)。實(shí)際運(yùn)行中一般是感性負(fù)載， 端電壓下降5~8%。（2）如果不在額定負(fù)載時(shí)運(yùn)行， 計(jì)算?U， 乘上電流系數(shù)。,二、效率特性,變壓器在能量傳遞過(guò)程中， 將產(chǎn)生銅耗和鐵耗，它們又各自包含有基本損耗和附加損耗。,基本銅耗：原、副邊繞組中電流引起的直流電阻的損耗。,附加銅耗：導(dǎo)體在交變漏磁場(chǎng)作用下引起集膚效應(yīng)，有效電阻增大而增加的銅耗。,基本鐵耗：鐵心中的磁滯和渦流損耗。,附加鐵耗：結(jié)構(gòu)件中的渦流損耗,額定電壓下， 磁

28、密基本不變，,總損耗：,1.損耗,2。效率,?U較小，,可見(jiàn)， 一定功率因數(shù)下， ?隨負(fù)載電流的不同而改變。,時(shí)， 效率達(dá)到最高。,一般設(shè)計(jì)， I2*＝0.5~0.6范圍內(nèi)，平均效率大。,§ 3-7 三相變壓器,電力系統(tǒng)普遍采用三相供電制， 電力系統(tǒng)用的最多的是三相變壓器。,當(dāng)三相變壓器的原邊和副邊繞組均以一定的接法現(xiàn)接， 帶上三相對(duì)稱負(fù)載， 原邊加上對(duì)稱的三相電壓時(shí) ，因?yàn)槿鄬?duì)稱電壓本身大小相等、相位互差1200，因此

29、求得一相的電壓、電流， 其它兩相按對(duì)稱關(guān)系求出。,特殊問(wèn)題：,（1）三相變壓器的磁路系統(tǒng)；（2）三相繞組的聯(lián)接，即電路問(wèn)題；（3）不同磁路下的感應(yīng)電勢(shì)的波形；,一、三相變壓器的磁路系統(tǒng),1、三相組式變壓器,三個(gè)相分別是三個(gè)單相變壓器， 僅僅在電路上互相聯(lián)接，三相磁路互相完全獨(dú)立。 各相主磁通有各自的鐵心磁路， 互不影響。,2、三相心式變壓器,三相的電路有聯(lián)接， 三相磁路也有聯(lián)接。 心式三鐵心柱鐵心結(jié)構(gòu)， 從三個(gè)單相變壓器演變而來(lái)。,

30、每一鐵心柱的主磁通為三相主磁通的總和。,,磁路長(zhǎng)短不一， 勵(lì)磁電流占很小比例， 影響不大。,二、三相變壓器繞組的聯(lián)接法和聯(lián)接組,1、三相變壓器連接法,高壓繞組首端由A、B、C表示， 末端由X、Y、Z表示；低壓繞組首端由a、b、c表示，末端由x、y、z表示。,末端連在一起， 首端引出， 為星形連接“Y”， 中點(diǎn)引出Yo；,一相繞組末端與另一相繞組首端相連， 依次得到一閉合回路， 為三角形連接“?”， 有順、逆之分。,2、連接組,（1）高

31、、低壓繞組中電動(dòng)勢(shì)相位關(guān)系（單相繞組）,單相變壓器中， 高壓繞組首端為“A”、末端為“X”；低壓繞組首端為“a”、末端為“x”。,A,A,X,a,x,X,a,x,原、副繞組被同一主磁通?交鏈， 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在任一瞬間原邊繞組一端點(diǎn)為高電位，副邊繞組也有一端點(diǎn)為高電位。 這兩個(gè)端點(diǎn)為“同名端”,時(shí)鐘表示法,對(duì)于任意標(biāo)定的a、x， 感應(yīng)電勢(shì) 和 的相位關(guān)系有兩種結(jié)果， 即 與 同

32、相或反相。,時(shí)鐘表示法：標(biāo)志變壓器高、低壓繞組的相位關(guān)系。,時(shí)鐘表示法：高壓繞組電勢(shì) 從A到X， 記為 ，作為時(shí)鐘的長(zhǎng)針，指向12點(diǎn)；低壓繞組電勢(shì) 從a到x， 記為 ，作為時(shí)鐘的短針， 根據(jù)相位關(guān)系， 指向針面上哪個(gè)數(shù)字， 改數(shù)字為變壓器的聯(lián)接組別的標(biāo)號(hào)。,單相變壓器：I/I－12； I/I－6；,（2）三相變壓器繞組的聯(lián)接組,,A,B,C,X,Y,Z,,,,三相變壓器的聯(lián)接組

33、是用副邊線電動(dòng)勢(shì)與原邊線電動(dòng)勢(shì)的相位差來(lái)決定。 與原、邊三相繞組的聯(lián)接方法、繞組的繞向和繞組的首末端的標(biāo)法有關(guān)。 確定三相變壓器的聯(lián)接組號(hào)需通過(guò)畫相量位形圖來(lái)判別。,A,B,C,X,Y,Z,,,,以Y/Y聯(lián)機(jī)的三相變壓器為例說(shuō)明聯(lián)接組的判別,（1）在接線圖上標(biāo)出各相電動(dòng)勢(shì)相量；,（2）畫出原繞組電動(dòng)勢(shì)相量位形圖；,（3）根據(jù)同一鐵心柱上原、副繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的相位關(guān)系， 畫出副邊繞組電動(dòng)勢(shì)位形圖。將“a”點(diǎn)與“A”點(diǎn)重合，使相位關(guān)系更直觀

34、。,（4）比較原、副繞組線電動(dòng)勢(shì) 與 的相位關(guān)系。 根據(jù)鐘點(diǎn)法確定聯(lián)接組別。,可以判斷得到， 改聯(lián)接組為Y/Y－12,三相變壓器繞組的聯(lián)接組,,,,,,,,,,,A,B,C,,,,,Y/Y－6,,A,B,C,X,Y,Z,,,,,,,,,a,b,c,x,y,z,,,,,,,,,,,,,A,B,C,,,,,Y/Y－4,同一鐵心柱上繞組的是c－a－b,改變同名端,三相變壓器繞組的聯(lián)接組,,,A,B,C,X,Y,Z,,,,

35、a,b,c,x,y,z,,,,,,,,,,,,,,,,A,B,C,,,,Y/?－11,,A,B,C,X,Y,Z,,,,,,,,,a,b,c,x,y,z,,,,,,,,,,,,,,,,A,B,C,,,,Y/?－1,三相變壓器繞組的聯(lián)接組,聯(lián)機(jī)組的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：,（1）當(dāng)變壓器的繞組標(biāo)志（同名端或首末端）改變時(shí)， 變壓器的聯(lián)接組號(hào)也隨著改變。,（2）Y/Y聯(lián)接的三相變壓器， 其聯(lián)接組號(hào)都是偶數(shù)；,（3） Y/?聯(lián)接的三相變壓器，其聯(lián)接組號(hào)都是奇

36、數(shù)；,（4） ? /?聯(lián)接可以得到與Y/Y聯(lián)接相同的組號(hào)； ? /Y聯(lián)接也可以得到與Y/?聯(lián)接相同的組號(hào)；,（5）最常用的聯(lián)接組是Y/Y－12 和 Y/?－11；,,,繞組聯(lián)接和磁路系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)勢(shì)波形的影響,單相變壓器,外施電壓U1感應(yīng)電勢(shì)E主磁通?,,,空載電流,,,,電流存在許多諧波。,在三相變壓器中，諧波磁通的路徑與繞組的聯(lián)接方式和結(jié)構(gòu)有關(guān)。,Y/Y聯(lián)接的三相變壓器,三相三次諧波電流：,三次諧波分量同相位、同大小。三次諧波電流在

37、Y聯(lián)接的原邊繞組中無(wú)法流通， 空載電流接近正弦波， 主磁通為一平頂波。,主磁通除基本磁通外， 還包含三次諧波磁通?3,三相組式結(jié)構(gòu)：,?3與?1沿同一磁路閉合， ?3大，感應(yīng)得到的E3可達(dá)45~60%. 感應(yīng)電勢(shì)稱為尖頂波， 最大值升高， 影響絕緣。 線電勢(shì)中， 三次諧波電動(dòng)勢(shì)互相抵消， 線電勢(shì)仍為正弦波。,三相心式結(jié)構(gòu)：,磁路彼此相關(guān)， 各相三次諧波磁通不能與?1沿相同鐵心磁路閉合， 借助油箱等輔助磁路。 磁阻大、 ?3小。主磁

38、通、感應(yīng)電勢(shì)接近正弦波，箱壁易引起渦流，有附加損耗。線電勢(shì)仍為正弦波。,?/Y和Y/ ?聯(lián)接的三相變壓器,?/Y聯(lián)接,原邊繞組中空載電流的三次諧波分量可以流通。 磁通為正弦波， 相電勢(shì)為正弦波，線電勢(shì)為正弦波。,Y/?聯(lián)接,原邊繞組Y聯(lián)接， 空載電流三次諧波不能流通， 主磁通和原、副邊繞組相電勢(shì)中出現(xiàn)三次諧波分量。副邊繞組?聯(lián)接，三次諧波同相位、同大小，形成三次諧波電流。副邊三次諧波電流作為激磁電流，與原邊繞組中的基波電流共同建

39、立主磁場(chǎng)。主磁通接近正弦波。相電勢(shì)為正弦波，線電勢(shì)也為正弦波。,結(jié)論：在三相變壓器中， 希望在原邊或副邊繞組中有一個(gè)接成三角形， 保證相電動(dòng)勢(shì)接近正弦波， 避免畸變。,,,§ 3－8 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行,變壓器并聯(lián)運(yùn)行：原、副繞組分別并聯(lián)到原邊和副邊的公共母線上。,變壓器并聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)：,（1）能提高供電的可靠性；（2）提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率；（3）減少初投資；,并聯(lián)運(yùn)行的理想情況：,（1）空載時(shí)各變壓器之間無(wú)環(huán)流， 避免

40、環(huán)流損耗。（2）負(fù)載時(shí)各變壓器合理分擔(dān)負(fù)載， 負(fù)載與變壓器容量大小成比例分配。,變壓器并聯(lián)運(yùn)行滿足的條件：,（1）各變壓器的原、副邊額定電壓分別相等， 即變比k相等。（2）各變壓器的聯(lián)接組號(hào)相同；（3）各變壓器短路電壓或短路阻抗的相對(duì)值相等。,（1）變比不相等：,并聯(lián)后， 在副邊繞組中產(chǎn)生的環(huán)流為：,短路阻抗很小， 即使變比差值很小， 也能產(chǎn)生較大的環(huán)流。 空載環(huán)流小于10%的額定電流。,（2）聯(lián)接組號(hào)不同,聯(lián)接組號(hào)不同的變壓器，

41、 副邊電壓相量之間的相位至少相差300，,聯(lián)接組號(hào)不同的變壓器并聯(lián)， 將產(chǎn)生很大的空載環(huán)流， 數(shù)值會(huì)超過(guò)額定電流很多倍， 嚴(yán)禁并聯(lián)。,（3）短路阻抗相對(duì)值不等：,環(huán)流不存在但 短路阻抗不同時(shí)， 各變壓器的負(fù)載電流為：,各變壓器負(fù)載電流的標(biāo)么值與各自的短路阻抗的標(biāo)么值成反比。,變壓器的短路阻抗標(biāo)么值隨者容量的大小而變化， 故并聯(lián)運(yùn)行的變壓器容量之比不超過(guò)3:1。,§ 3－9 其它用途變壓器,一、自耦變壓器,原副邊共用一部分繞

42、組的變壓器。,1、電壓、電流關(guān)系,電壓比：,磁勢(shì)方程：,A,X,a,,,,,,,,,合成電流：,,,2 容量關(guān)系,實(shí)際電流的有效值關(guān)系,輸出功率：,Pax：電磁容量， 通過(guò)Aa段和ax段的電磁感應(yīng)作用傳到副邊再送到負(fù)載的容量， 也是ax段的繞組容量；,Ptransfer：傳導(dǎo)容量， 由電流I1直接傳到負(fù)載。,自耦變壓器總結(jié),優(yōu)點(diǎn)：（1）繞組容量小于額定容量， 與額定容量相同的普通變壓器比， 消耗的材料少、體積小、造價(jià)低， 同時(shí)效率高

43、。缺點(diǎn)： 原、副邊電路有直接的聯(lián)系， 變壓器內(nèi)部絕緣和防過(guò)電壓的措施要加強(qiáng)。,儀用互感器,測(cè)高電壓、大電流時(shí)使用的一種變壓器。,1、電流互感器,原邊由1匝和幾匝截面較大的導(dǎo)線構(gòu)成。利用原、副邊匝數(shù)不同， 變成副邊的小電流， 送儀表電流線圈測(cè)量或控制。,副邊的額定電流規(guī)定為5A或1A。,電流互感器,電流互感器時(shí)一個(gè)近似短路運(yùn)行的單相變壓器。,,I0很小,誤差,,電流誤差,相位誤差,根據(jù)誤差大小， 電流互感器分級(jí)，0.2,

44、0.5, 1.0, 3.0, 10,電流互感器注意事項(xiàng),注意事項(xiàng)：,（1） 副邊絕對(duì)不允許開(kāi)路。 開(kāi)路時(shí)， 原邊電流將成為勵(lì)磁電流， 造成鐵損耗急劇上升， 過(guò)熱， 燒毀絕緣， 并在副邊出現(xiàn)極高的電壓。,（2）副邊可靠接地；,（3）串入阻抗值不能超過(guò)規(guī)定值；副邊阻抗大后， 副邊電流減小， 勵(lì)磁電流增大， 誤差增加。,電壓互感器,2、電壓互感器,原邊由多匝導(dǎo)線構(gòu)成， 接到被測(cè)的高電壓上。 利用原、副邊匝數(shù)不

45、同，把原邊高電壓 變成副邊的低電壓， 送儀表電流線圈測(cè)量或控制。,電壓互感器,電壓互感器線圈阻抗大， 近似開(kāi)路，近似一個(gè)開(kāi)路運(yùn)行的單相變壓器。,,阻抗壓降小,誤差,,電壓誤差,相位誤差,根據(jù)誤差大小， 電壓互感器分級(jí)，0.2, 0.5, 1.0, 3.0,電壓互感器注意事項(xiàng),注意事項(xiàng)：,（1） 副邊絕對(duì)不允許短路。 正常運(yùn)行時(shí)，接近空載。短路時(shí)， 電流將變得很大， 引起繞組 過(guò)熱而燒毀。,（2）副邊可靠接地