第03章變壓器

1、目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 3.1 3.1 變壓器的工作原理、變壓器的工作原理、分類分類和結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu) 3.2 3.2 變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行 3.3 3.3 變壓器的負(fù)載運(yùn)行變壓器的負(fù)載運(yùn)行 3.4 3.4 變壓器的變壓器的等效電路及相量圖等效電路及相量圖 3.5 3.5 變壓器參數(shù)的測(cè)定和變壓器參數(shù)的測(cè)定和標(biāo)么值標(biāo)么值 3.6 3.6 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性 3.7 3.7 三相變壓器三相變壓器 3.8 3.8 其它用途的變壓器其它用途的變壓器 變壓器是一種靜止電器,它通過線圈間的電磁感應(yīng),將一種電壓等級(jí)的交流電能轉(zhuǎn)換成同頻率的另一種電壓等級(jí)的交流電能.目目

2、 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出只要一、二次繞組的匝數(shù)不同，就能達(dá)到改變壓的目的。 變壓器的主要部件是鐵心和套在鐵心上的兩個(gè)繞組。兩繞組只有磁耦合沒電聯(lián)系。在一次繞組中加上交變電壓，產(chǎn)生交鏈一、二次繞組的交變磁通，在兩繞組中分別感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。1u1e2e2u1i2i1U2U1u2uLZ1122deNdtdeNdt 目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出基本的結(jié)構(gòu)：鐵心、繞組基本的結(jié)構(gòu)：鐵心、繞組器身器身目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 變壓器結(jié)構(gòu)上的分類：變壓器結(jié)構(gòu)上的分類：心式變壓器心式變壓器殼式變壓器殼式變壓器目目 錄錄下下 頁頁上上 頁

3、頁退退 出出變壓器的主磁路，為了提高導(dǎo)磁性能和減少鐵損，用0.35mm厚、表面涂有絕緣漆的硅鋼片疊成。 鐵心的分類：鐵心的分類：疊接式鐵心漸開線式鐵心卷式鐵心 疊接疊接式鐵心式鐵心的疊片次序的疊片次序：目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 變壓器的電路，一般用絕緣銅線或鋁線繞制而成。變壓器的電路，一般用絕緣銅線或鋁線繞制而成。 目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 油箱 油浸式變壓器的器身浸在變壓器油的油箱中。油是冷卻介質(zhì)，又是絕緣介質(zhì)。油箱側(cè)壁有冷卻用的管子（散熱器或冷卻器）。 絕緣套管 將線圈的高、低壓引線引到箱外，是引線對(duì)地的絕緣，擔(dān)負(fù)著固定的作用。 此外還有儲(chǔ)油柜、吸濕器、安全

4、氣道、凈油器和氣此外還有儲(chǔ)油柜、吸濕器、安全氣道、凈油器和氣體繼電器。體繼電器。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 指銘牌規(guī)定的額定使用條件下所能輸出的視在功率。 符號(hào)：SN；單位：VA或kVA。 三相變壓器：三相容量之和。 S1N = S2N = SN 額定電壓額定電壓 指長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)所能承受的工作電壓。 符號(hào)：U1N / U2N ；單位：V或kV。 三相變壓器：額定值為線電壓。U1N是指加在一次側(cè)的額定電壓； U2N是指一次側(cè)加額定電壓，二次側(cè)的空載電壓； 額定容量額定容量目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 額定電流額定電流 指在額定容量下，允許長(zhǎng)期通過的額定電流。 符號(hào)：IN1

5、 / IN2 ；單位：A。 三相變壓器：額定值為線電流 其數(shù)值是根據(jù)額定容量和額定電壓計(jì)算出的值。 額定頻率額定頻率此外，額定值還有額定頻率、效率、溫升等。 額定頻率：工頻50Hz。 溫升：電機(jī)某部分溫度和周圍冷卻介質(zhì)的溫度之差。對(duì)單相變壓器對(duì)單相變壓器: :對(duì)單相變壓器對(duì)單相變壓器: :1212;33NNNNNNSSIIUU1212;NNNNNNSSIIUU目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出1u1e2e2u1i2i1U2U1u2uLZ01I R1U0I001FI N1E011E2E目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出性質(zhì)上： 與 成非線性關(guān)系； 與 成線性關(guān)系；數(shù)量上： 占99%以

6、上， 僅占1%以下；作用上： 起傳遞能量的作用， 起漏抗壓降作用。0000I0I111主磁通與漏磁通的區(qū)別主磁通與漏磁通的區(qū)別感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分析析主磁通感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)主電動(dòng)勢(shì)0sinmt 設(shè)00011112sin(90 )sin(90 )mmdeNfNtEtdt 則124.44mEfN有效值114.44mEjfN 相量可見，當(dāng)主磁通按正弦規(guī)律變化時(shí)，所產(chǎn)生的一次主電動(dòng)勢(shì)也按正弦規(guī)律變化，時(shí)間相位上滯后主磁通 。主電動(dòng)勢(shì)的大小與電源頻率、繞組匝數(shù)及主磁通的最大值成正比。090目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 漏磁通感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)漏電動(dòng)勢(shì)漏電動(dòng)勢(shì)也可以用漏抗壓降來表示，即根據(jù)主電動(dòng)勢(shì)的

7、分析方法，同樣有1114.44mEjfN 1114.44EfN11001EjL IjI X 由于漏磁通主要經(jīng)過非鐵磁路徑,磁路不飽和,故磁阻很大且為常數(shù),所以漏電抗 很小且為常數(shù),它不隨電源電壓負(fù)載情況而變.1X空載運(yùn)行的電壓方程空載運(yùn)行的電壓方程100101111202UEI rj I xEI ZUE 目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 作用與組成 性質(zhì)和大小性質(zhì)：由于空載電流的無功分量遠(yuǎn)大于有功分量，所以空載性質(zhì)：由于空載電流的無功分量遠(yuǎn)大于有功分量，所以空載電流主要是感性無功性質(zhì)電流主要是感性無功性質(zhì)也稱勵(lì)磁電流；也稱勵(lì)磁電流；空載電流空載電流 包含兩個(gè)分量，包含兩個(gè)分量，一個(gè)是勵(lì)

8、磁分量，作用是建立磁一個(gè)是勵(lì)磁分量，作用是建立磁場(chǎng)，產(chǎn)生主磁通場(chǎng)，產(chǎn)生主磁通無功分量無功分量 ；另一個(gè)是鐵損耗分量，作；另一個(gè)是鐵損耗分量，作用是供變壓器鐵心損耗用是供變壓器鐵心損耗有功分量有功分量 。0IFeII目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 波形波形由于磁路飽和，空載電由于磁路飽和，空載電流流 與由它產(chǎn)生的主磁與由它產(chǎn)生的主磁通通 呈非線性關(guān)系。呈非線性關(guān)系。0i0t0i1t2t3t3t2t1t0i當(dāng)磁通按正弦規(guī)律變當(dāng)磁通按正弦規(guī)律變化時(shí)，空載電流呈尖化時(shí)，空載電流呈尖頂波形。頂波形。當(dāng)空載電流按正弦規(guī)律變當(dāng)空載電流按正弦規(guī)律變化時(shí)，主磁通呈尖頂波形?；瘯r(shí)，主磁通呈尖頂波形。實(shí)際

9、空載電流為是正弦波，但為了分析、計(jì)算和測(cè)量的方便，實(shí)際空載電流為是正弦波，但為了分析、計(jì)算和測(cè)量的方便，在相量圖和計(jì)算式中常用正弦的電流代替實(shí)際的空載電流。在相量圖和計(jì)算式中常用正弦的電流代替實(shí)際的空載電流。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出對(duì)于已制成變壓器，鐵損與磁通密度幅值的平方成正比，與電對(duì)于已制成變壓器，鐵損與磁通密度幅值的平方成正比，與電流頻率的流頻率的1.31.3次方成正比，即次方成正比，即空載損耗約占額定容量的空載損耗約占額定容量的0.2%1%，而且隨變壓器容量的增，而且隨變壓器容量的增大而下降。大而下降。為減少空載損耗，改進(jìn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的方向是采用優(yōu)為減少空載損耗，改進(jìn)設(shè)計(jì)結(jié)

10、構(gòu)的方向是采用優(yōu)質(zhì)鐵磁材料：優(yōu)質(zhì)硅鋼片、激光化硅鋼片或應(yīng)用非晶態(tài)合金。質(zhì)鐵磁材料：優(yōu)質(zhì)硅鋼片、激光化硅鋼片或應(yīng)用非晶態(tài)合金。變壓器空載時(shí)，一次側(cè)從電源吸收少量的有功功率變壓器空載時(shí)，一次側(cè)從電源吸收少量的有功功率 ，用來，用來供給鐵損供給鐵損 和繞組銅損和繞組銅損 。由于。由于 和和 均很小，所均很小，所以以 ，即空載損耗近似等于鐵損。，即空載損耗近似等于鐵損。0P0FePP0I1RFeP201I R21.3FemPBf目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出根據(jù)前面所學(xué)的方程，可作出變壓器空載時(shí)的相量圖：（1）以 為參考量m（2） 與 同相， 滯后 ，m000raIII0900aI0rI（3

11、） 滯后 ， ；1E090m12,EE1 001,RIjI X（4）1U（5）m0aI0rI0I1E1E2E01jI X1 0RI1U目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出1EmXmR1R1X1U0I102022mF eMmmmEZIPRIXZR一次側(cè)的電動(dòng)勢(shì)平衡方程為11010010100mmUEI ZI ZI ZI ZZI Z由右圖空載時(shí)等效電路可知目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出和特性，所以和特性，所以 不是常數(shù)，隨磁路飽和程度增大而不是常數(shù)，隨磁路飽和程度增大而減小。減小。,mmmRXZ勵(lì)磁電阻、勵(lì)磁電抗、勵(lì)磁阻抗。勵(lì)磁電阻、勵(lì)磁電抗、勵(lì)磁阻抗。由于磁路有飽由于磁路有飽mmm

12、ZRjXmZ由于由于 ，所以有時(shí)忽略漏阻抗，空載等效，所以有時(shí)忽略漏阻抗，空載等效電路只是一個(gè)電路只是一個(gè) 元件的電路。在元件的電路。在 一定的情況下，一定的情況下， 大小取大小取決于決于 的大小。從運(yùn)行角度講，希望的大小。從運(yùn)行角度講，希望 越小越好，所以變壓越小越好，所以變壓器常采用高導(dǎo)磁材料，增大器常采用高導(dǎo)磁材料，增大 ，減小，減小 ，提高運(yùn)行效率和，提高運(yùn)行效率和功率因數(shù)。功率因數(shù)。 11,mmRRXXmZmZ0I0I1U0I目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 一次側(cè)主電動(dòng)勢(shì)與漏阻抗壓降總是與外施電壓平衡一次側(cè)主電動(dòng)勢(shì)與漏阻抗壓降總是與外施電壓平衡, ,若忽若忽略漏阻抗壓降，則

13、一次主電勢(shì)的大小由外施電壓決定略漏阻抗壓降，則一次主電勢(shì)的大小由外施電壓決定. . 主磁通大小由電源電壓、電源頻率和一次線圈匝數(shù)決定，主磁通大小由電源電壓、電源頻率和一次線圈匝數(shù)決定，與磁路所用的材質(zhì)及幾何尺寸基本無關(guān)。與磁路所用的材質(zhì)及幾何尺寸基本無關(guān)。 空載電流大小與主磁通、線圈匝數(shù)及磁路的磁阻有關(guān)，空載電流大小與主磁通、線圈匝數(shù)及磁路的磁阻有關(guān)，鐵心所用材料的導(dǎo)磁性能越好，空載電流越小。鐵心所用材料的導(dǎo)磁性能越好，空載電流越小。 電抗是交變磁通所感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)與產(chǎn)生該磁通的電流的比電抗是交變磁通所感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)與產(chǎn)生該磁通的電流的比值，線性磁路中，電抗為常數(shù)，非線性電路中，電抗的大小隨值，線

14、性磁路中，電抗為常數(shù)，非線性電路中，電抗的大小隨磁路的飽和而減小。磁路的飽和而減小。綜上所述綜上所述目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 3.3.3 3 變壓器的變壓器的負(fù)載運(yùn)行負(fù)載運(yùn)行變壓器一次側(cè)接在額定頻率、額定電壓的交流電源上，二次接變壓器一次側(cè)接在額定頻率、額定電壓的交流電源上，二次接上負(fù)載的運(yùn)行狀態(tài)，稱為負(fù)載運(yùn)行。上負(fù)載的運(yùn)行狀態(tài)，稱為負(fù)載運(yùn)行。1u1e2e2u1i2i1U2U1u2uLZ負(fù)載運(yùn)行示意圖負(fù)載運(yùn)行示意圖目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出1I2I1F2FmF1E2E原邊的電勢(shì)平衡副邊的電勢(shì)平衡忽略了漏阻抗壓降，忽略了漏阻抗壓降， 主磁通主磁通 不變。從空載到負(fù)載

15、，不變。從空載到負(fù)載，初級(jí)繞組電流初級(jí)繞組電流 增加一個(gè)分量增加一個(gè)分量 以平衡次級(jí)繞組的作用，以平衡次級(jí)繞組的作用，11UEm1LI1I112221210 N NLLI NI NII又又112211,UENEEN21 1122 21()()LNUIEIEIN 原邊繞組從電網(wǎng)吸收的功率傳遞給副邊繞組。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。功率也增大或減小。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出空載時(shí),由一次磁動(dòng)勢(shì) 產(chǎn)生主磁通 ,負(fù)載時(shí),產(chǎn)生 的磁動(dòng)

16、勢(shì)為一、二次的合成磁動(dòng)勢(shì) 。由于 的大小取決于 ，只要 保持不變，由空載到負(fù)載， 基本不變，因此有磁動(dòng)勢(shì)磁動(dòng)勢(shì)平衡方程平衡方程：0012FF01U1U00F用電流形式表示2210201()()NIIIIINR表明表明:變壓器的負(fù)載電流分成兩個(gè)分量,一個(gè)是勵(lì)磁電流 ,用來產(chǎn)生主磁通,另一個(gè)是負(fù)載分量 ,用來抵消二次磁動(dòng)勢(shì)的作用。電磁關(guān)系將一、二次聯(lián)系起來,二次電流增加或減少必然引起一次電流的增加或減少.0I2IR120FFF1 1221 0N IN IN I目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出根據(jù)基爾霍夫電壓定律可寫出一二次側(cè)電動(dòng)勢(shì)平衡方程根據(jù)基爾霍夫電壓定律可寫出一二次側(cè)電動(dòng)勢(shì)平衡方程11

17、1111111UEI RjI XEI Z 222222222UEI RjI XEI Z22LUI Z11E22E11 1FN I22 2FN I001FI N1E1E在一次繞組內(nèi)在一次繞組內(nèi)在二次繞組內(nèi)在二次繞組內(nèi)目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 可得出變壓器負(fù)載運(yùn)行的基本方程式可得出變壓器負(fù)載運(yùn)行的基本方程式10mEI Z1 1221 0N IN IN I1111UEI Z 2222UEI Z12EKE目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出3 3. .4 4. .1 1 繞組折算繞組折算折折 算：算：將變壓器的二次（或一次）繞組用另一個(gè)繞組來等效，同時(shí)對(duì)該繞組的電磁量作相應(yīng)的變換，

18、以保持兩側(cè)的電磁關(guān)系不變。目目 的：的：用一個(gè)等效的電路代替實(shí)際的變壓器。折算原則折算原則：保持二次側(cè)磁動(dòng)勢(shì)不變； 保持二次側(cè)各功率或損耗不變。方方 法：法：（將二次側(cè)折算到一次側(cè))22122EkEEUkU 22IIk 222222222LRk ZXRk RZk Z 目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出折算后折算后 變壓器變壓器的的負(fù)載運(yùn)行基本負(fù)載運(yùn)行基本方程式方程式為為1111UEI Z 2222UEI Z120III120mEEI Z 22LUI Z 目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出T型等效電路型等效電路根據(jù)折算后的方程，可以作出變壓器的等效電路。根據(jù)折算后的方程，可以作出變壓

19、器的等效電路。近似等效電路近似等效電路目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出簡(jiǎn)化等效電路：簡(jiǎn)化等效電路：其中其中121212,kkKkkZ ZZR jXR R R XXX 分別為短路電阻、短路電分別為短路電阻、短路電抗和短路阻抗?？购投搪纷杩?。 由簡(jiǎn)化等效電路可知，短路阻抗起限制短路電流的作用，由簡(jiǎn)化等效電路可知，短路阻抗起限制短路電流的作用，由于短路阻抗值很小，所以變壓器的短路電流值較大，一般由于短路阻抗值很小，所以變壓器的短路電流值較大，一般可達(dá)額定電流的可達(dá)額定電流的10201020倍。倍。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 作相量圖的步作相量圖的步 驟驟-對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)T T型等型等

20、 效電路效電路, ,假定變壓假定變壓 器帶感性負(fù)載器帶感性負(fù)載224) jX I 016)90mE超前07)I1028)()III 1111)jI X112)U22)I223)I R215)EE 19)E21)U 1110)I R目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出作相量圖的步驟（假定變壓器帶感性負(fù)載）作相量圖的步驟（假定變壓器帶感性負(fù)載）-對(duì)應(yīng)簡(jiǎn)化等效電路對(duì)應(yīng)簡(jiǎn)化等效電路由等效電路可知1212II2U1KI R1KjI X1U2U2I 2coskRkX目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出一、目的一、目的：通過測(cè)量空載電流和一、二次電壓及空載功率來計(jì)算變比、空載電流百分?jǐn)?shù)、鐵損和勵(lì)磁阻

21、抗。二、接線圖二、接線圖三、要求及分析三、要求及分析1 1）低壓側(cè)加電壓，高壓側(cè)開路）低壓側(cè)加電壓，高壓側(cè)開路；1103),FeRXPp忽略和即V1020001012)01.2,()()NUUUIPIf UPf U電壓在范圍內(nèi)單方向調(diào)節(jié) 測(cè)出和畫出和曲線WAV目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出5 5）空載電流和空載功率必須是額定電壓時(shí)的值，并以此求）空載電流和空載功率必須是額定電壓時(shí)的值，并以此求取勵(lì)磁參數(shù)；取勵(lì)磁參數(shù)；6 6）若要得到高壓側(cè)參數(shù)，須折算；）若要得到高壓側(cè)參數(shù)，須折算；7 7）對(duì)三相變壓器，各公式中的電壓、電流和功率均為相值；）對(duì)三相變壓器，各公式中的電壓、電流和功率均為

22、相值；20211100202200NUKNUUIPIZRm0n10m0高壓電壓比 低壓勵(lì)磁阻抗 ZZ勵(lì)磁電阻 RR勵(lì)磁電抗 XX4 4）求出參數(shù)）求出參數(shù)目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出一、目的一、目的：通過測(cè)量短路電流、短路電壓及短路功率來計(jì)算變壓器的短路電壓百分?jǐn)?shù)、銅損和短路阻抗。二、接線圖二、接線圖三、要求及分析三、要求及分析1）高壓側(cè)加電壓，低壓側(cè)短路；2),0 1.3,()();kNkkkssssIIIUPIf UPf U通 過 調(diào) 節(jié) 電 壓 讓 電 流在范 圍 內(nèi) 變 化測(cè) 出 對(duì) 應(yīng) 的和畫 出和曲 線3）同時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)室的室溫；4）由于外加電壓很小，主磁通很少，鐵損耗很

23、少，忽略鐵損，認(rèn)為 。kC uPPWAV目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出5）參數(shù)計(jì)算:12122kkNkkNkkkUZIPRIXZR短路阻抗 短路電阻 短路電抗 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。8）對(duì)三相變壓器，各公式中的電壓、電流和功率均為相值；7）若要得到低壓側(cè)參數(shù)，須折算；四、短路電壓：四、短路電壓：短路時(shí)，當(dāng)短路電流為額定值時(shí)一次所加的電壓，稱為短路電壓短路電壓也稱為阻抗電壓。阻抗電壓。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出短路電壓常用百分值表示短路電壓常用百分值表示001*7575k7511:U100%100%NKCKCCNNUI ZUU短路電壓百分值001

24、75*75kp7511(): U100%100%NKpCKCCNNUI ZUU短路電壓電阻 有功 分量百分值*1kQ1():U100%100%KQNKNNUIXUU短路電壓電抗 無功 分量百分值短路電壓的大小直短路電壓的大小直接反映短路阻抗的接反映短路阻抗的大小大小, ,而短路阻抗又而短路阻抗又直接影響變壓器的直接影響變壓器的運(yùn)行性能。運(yùn)行性能。 從正常運(yùn)行角度看從正常運(yùn)行角度看, ,希望它小些希望它小些, ,這樣可使這樣可使副邊電壓隨負(fù)載波動(dòng)副邊電壓隨負(fù)載波動(dòng)小些小些; ;從限制短路電流從限制短路電流角度角度, ,希望它大些希望它大些, ,相相應(yīng)的短路電流就小些應(yīng)的短路電流就小些. .目目

25、錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出*121212*121212;NNNNUUUUUUIIIIII 標(biāo)么值,就是指某一物理量的實(shí)際值與選定的同一單位的基準(zhǔn)值的比值,即 實(shí)際值標(biāo)么值基準(zhǔn)值通常以各物理量的額定值作為基準(zhǔn)值當(dāng)以額定值為基值時(shí)，一、二次電壓、電流的標(biāo)么值為目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出一、二次繞組阻抗的標(biāo)么一、二次繞組阻抗的標(biāo)么值值為為*111111*222222NNNNNNZIZZZUZIZZZU75*75757575*7575757575kpCkCNkCkCkpcNNNkQkNkkkQNNNkCNkCkCkCkcNNNURI RRUZUUUXI XXUZUUZI ZUZU

26、ZUU目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 不論變壓器的容量大小和電壓高低，用標(biāo)么值表示時(shí)，所有電力變壓器的性能數(shù)據(jù)變化范圍很小，這就便于對(duì)不同容量的變壓器進(jìn)行分析和比較。 用標(biāo)么值表示時(shí)，無論從高壓側(cè)或低壓看進(jìn)去的阻抗標(biāo)么值都是相等的，故不必進(jìn)行折算，使運(yùn)算大為簡(jiǎn)便。以上各式中，電壓、電流及阻抗均為一相的數(shù)值。以上各式中，電壓、電流及阻抗均為一相的數(shù)值。由上式可見，短路阻抗的標(biāo)么值 就是短路電壓的標(biāo)么值 ，短路電阻的標(biāo)么值 就是短路電壓有功分量的標(biāo)么值 ，短路電抗的標(biāo)么值 就是短路電壓無功分量的標(biāo)么值 。*75kcZ*75kcU*75kpcU*kX*75CkR*75kpcU目目 錄錄下下

27、 頁頁上上 頁頁退退 出出 由于變壓器內(nèi)部存在電阻和漏電抗，因此負(fù)載運(yùn)行時(shí)，當(dāng)負(fù)載電流流過二次側(cè)時(shí)，變壓器內(nèi)部將產(chǎn)生阻抗壓降，使二次側(cè)端電壓隨負(fù)載電流的變化而變化，這種變化關(guān)系可用變壓器的外特性來描述。 變壓器的外特性變壓器的外特性：指一次側(cè)的電源電壓和二次側(cè)負(fù)載的功率因數(shù)均為常數(shù)時(shí)，二次側(cè)端電壓隨負(fù)載電流變化的規(guī)律，即 U2 = f ( I2 ) 。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 變壓器帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)，二次側(cè)端電壓的變化程度通常用電壓調(diào)整率來表示。 電壓調(diào)整率電壓調(diào)整率：指當(dāng)一次側(cè)接在額定頻率額定電壓的電網(wǎng)上，負(fù)載功率因數(shù)為常值時(shí)，空載與負(fù)載時(shí)二次側(cè)端電壓變化的相對(duì)值，用U*表示，即

28、*0221221*121100%NNNNNUUUUUUUUUUU或或2*2*22*1221221cossincossin100%2KkKkUIRRIRR若需要精細(xì)計(jì)算，則電壓的調(diào)整率為：若需要精細(xì)計(jì)算，則電壓的調(diào)整率為：目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 一般情況下，在 （感性）時(shí)，額定負(fù)載的電壓調(diào)整率約為（4-5.5）%左右。 當(dāng) 二次側(cè)端電壓隨負(fù)載電流變化的規(guī)律U2=f(I2)，稱為變壓器的外特性，如圖所示。變壓器在純電阻和感性負(fù)載時(shí)，外特性是下降的而容性負(fù)載時(shí)，外特性可能上翹。2cos0.8112,cosNUU常值常值時(shí),電壓調(diào)整率與變壓器的參數(shù)、負(fù)載的性質(zhì)和大小有關(guān)，可由簡(jiǎn)化相量

29、圖求出，下圖重繪了變壓器感性負(fù)載時(shí)簡(jiǎn)化相量圖變壓器感性負(fù)載時(shí)簡(jiǎn)化相量圖。1NUABO121KjI X22CFDP1KI R2U 12II目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 變壓器在能量傳遞過程中會(huì)產(chǎn)生損耗。變壓器的損耗分為銅損耗銅損耗和鐵損耗鐵損耗兩大類，每一類損耗中又包括基本損耗基本損耗和附加損耗附加損耗兩種。 基本銅耗基本銅耗是電流在繞組中產(chǎn)生的直流電阻損耗。 附加損耗附加損耗包括因集膚效應(yīng)、導(dǎo)體中電流分布不均勻而使電阻變大所增加的銅耗以及漏磁通在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗等。 基本鐵耗基本鐵耗是變壓器鐵心中的磁滯和渦流損耗。磁滯損耗與硅鋼片材料的性質(zhì)、磁通密度的最大值以及頻率有關(guān)。

30、附加鐵損耗附加鐵損耗包括鐵心疊片間由于絕緣損傷而引起的局部渦流損 耗以及主磁通在結(jié)構(gòu)部件中所引起的渦流損耗等。附加鐵損耗難以準(zhǔn)確計(jì)算，一般取基本損耗的（15-20）%。 目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出21100%PP 變壓器效率變壓器效率是指變壓器的輸出功率P2與輸入功率P1之比，用百分?jǐn)?shù)表示，即 由于變壓器效率很高，用直接負(fù)載法測(cè)量輸出功率P2和輸入功率P1來確定效率，很難得到準(zhǔn)確的結(jié)果，工程上常用間接法計(jì)算效率，即通過空載試驗(yàn)和短路試驗(yàn)，求出變壓器的鐵心損耗PFe和銅耗Pcu，然后按下式計(jì)算效率121100%1100%FecuFecupppPPpp 式中：P=PFe+Pcu目目

31、錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 在用在用上式上式計(jì)算效率時(shí)，采取下列幾個(gè)假定：計(jì)算效率時(shí)，采取下列幾個(gè)假定： 以額定電壓下的空載損耗P0作為鐵心損耗PFe，并認(rèn)為鐵心損耗不隨負(fù)載而變化，即PFe=P0=常值。 由于變壓器的電壓調(diào)整率很小，負(fù)載時(shí)U2的變化可不予考慮（即認(rèn)為U2UN2）于是輸出功率 2222*22cos22cos2cos2NNNNPmUII mUII S2*2222cukNkNNIppII 以額定電流時(shí)的短路損耗PkN作為額定電流時(shí)的銅耗PcuN，且認(rèn)為銅耗與負(fù)載電流的平方成正比，即2*202*22cos021100%kNNkNpIpI SpIp于是上式可寫成目目 錄錄下下

32、頁頁上上 頁頁退退 出出 由上式算出的效率稱為慣例效率。對(duì)已制成的變壓器，P0和PkN是一定的，所以效率與負(fù)載的大小及功率因數(shù)有關(guān)。 在 =常值下，效率隨負(fù)載電流變化的曲線 稱為效率曲線，如圖所示。2cos *2f I 將此式代入 式即可求出變壓器的最大效率。 從效率曲線上可以看出， 當(dāng)負(fù)載變化到某一數(shù)值時(shí)將出現(xiàn)最大效率max。與分析直流電機(jī)的最大效率一樣，當(dāng)變壓器的可變損耗等于不變損耗時(shí)，效率達(dá)最大值，即2*20kNIPP*2I變壓器的變壓器的效率曲線效率曲線0max目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出電力系統(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

33、繞組均以一定的接法現(xiàn)接， 帶上三相對(duì)稱對(duì)稱負(fù)載， 原邊加上對(duì)稱對(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。 特殊問題： 三相繞組的聯(lián)接，即電路問題； 三相變壓器的磁路系統(tǒng)； 不同磁路下的感應(yīng)電勢(shì)的波形；目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出特點(diǎn)：特點(diǎn)：三相磁路彼此無關(guān)聯(lián)。特點(diǎn)：特點(diǎn)：三相磁路彼此有關(guān)聯(lián)。1W2Ww1V2Vv1U2UuUVW目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出三相變壓器中，不論一次繞組或二次繞組，我國(guó)主要采用星星形和三角形兩種聯(lián)結(jié)形和三角形兩種聯(lián)結(jié)。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出W2W1U

34、1V1U2V2UEVEWE星形聯(lián)結(jié)U1V1W1U2V2W2UEVEWE三角形聯(lián)結(jié)把三相繞組的三個(gè)末端U2、V2、W2聯(lián)接在一起，而把它們的首端U1、V1、W1引出，便是星形聯(lián)結(jié)（Y接法）用字母Y或y表示把一相繞組的末端和另一相繞組的首端連在一起，順次聯(lián)接成一閉合回路，然后從首端U1、V1、W1引出，如圖所示，便是三角形聯(lián)結(jié)，用字母D或d表示。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出一、二次繞組的同極性端一、二次繞組的同極性端同標(biāo)志時(shí)，一、二次繞組同標(biāo)志時(shí)，一、二次繞組的電動(dòng)勢(shì)同相位。的電動(dòng)勢(shì)同相位。一、二次繞組的同極性端一、二次繞組的同極性端異標(biāo)志時(shí)，一、二次繞組異標(biāo)志時(shí)，一、二次繞組的電動(dòng)勢(shì)

35、反相位。的電動(dòng)勢(shì)反相位。1U2U1u2uUEuEUEuE同相位同相位1u2u1U2UUEuEUEuE反相位反相位目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出連接組連接組號(hào)號(hào)：反映三相變壓器連接方式及一、二次線電動(dòng)勢(shì)（或線電壓）的相位關(guān)系。三相變壓器的連接組號(hào)不僅與繞組的繞向和首末端標(biāo)志有關(guān)，而且還與三相繞組的連接方式有關(guān)。理論和實(shí)踐證明理論和實(shí)踐證明：無論采用怎樣的連接方式，一、二次側(cè)線電動(dòng)勢(shì)（可電壓）的相位差總是300的整數(shù)倍。因此可以采用時(shí)鐘表示法 作為時(shí)鐘的分針，指向12點(diǎn)， 作為時(shí)鐘的時(shí)針，其指向的數(shù)字就是三相變壓器的組別號(hào)。組別號(hào)的數(shù)字乘以300，就是二次繞組的線電動(dòng)勢(shì)滯后于一次側(cè)電動(dòng)勢(shì)

36、的相位角。UVEuvE目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出1 1、Y Y，y y連接連接將一、二次繞組的同名端將一、二次繞組的同名端標(biāo)記首端。這時(shí)一、二次標(biāo)記首端。這時(shí)一、二次側(cè)對(duì)應(yīng)的相電動(dòng)勢(shì)同相位，側(cè)對(duì)應(yīng)的相電動(dòng)勢(shì)同相位，同時(shí)一、二次側(cè)的電動(dòng)勢(shì)同時(shí)一、二次側(cè)的電動(dòng)勢(shì) 也同相位，如也同相位，如右右圖圖b b所示。所示。這時(shí)如把這時(shí)如把 指向鐘面的指向鐘面的1212，則，則 也指向也指向1212，是為零點(diǎn)，故，是為零點(diǎn)，故其組號(hào)為其組號(hào)為“0”“0”用用Y Y，y0y0表表示。示。 EuvUV與ETVEUVEY Y，y y0 0聯(lián)結(jié)時(shí)的接線圖聯(lián)結(jié)時(shí)的接線圖相位相位圖圖目目 錄錄下下 頁頁上上

37、 頁頁退退 出出Y Y，y6y6聯(lián)結(jié)時(shí)的接線圖聯(lián)結(jié)時(shí)的接線圖 相位相位圖圖如將上例中一、二次如將上例中一、二次繞組的非同名端作為繞組的非同名端作為首端，如首端，如右右圖所示，圖所示，這時(shí)一、二次側(cè)對(duì)應(yīng)這時(shí)一、二次側(cè)對(duì)應(yīng)相的相電動(dòng)勢(shì)反向，相的相電動(dòng)勢(shì)反向，則線電動(dòng)勢(shì)則線電動(dòng)勢(shì) 的的相位相差相位相差180180，如圖，如圖b b所示，因而就得到了所示，因而就得到了Y Y，y6y6聯(lián)結(jié)組。聯(lián)結(jié)組。EuvUV與 E目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出2 2、Y Y，d d連接連接第一、二次繞組的同名第一、二次繞組的同名端標(biāo)為首端。二次繞按端標(biāo)為首端。二次繞按u1v2v1w2w1uu1v2v1w2w

38、1u2u12u1的順序依次聯(lián)接成的順序依次聯(lián)接成三角形聯(lián)結(jié)。這時(shí)一、三角形聯(lián)結(jié)。這時(shí)一、二次側(cè)對(duì)應(yīng)相的相電動(dòng)二次側(cè)對(duì)應(yīng)相的相電動(dòng)勢(shì)也同相位線電動(dòng)勢(shì)勢(shì)也同相位線電動(dòng)勢(shì) 的相位差為的相位差為330330如圖如圖b b所示。當(dāng)所示。當(dāng) 指向鐘面的指向鐘面的1212時(shí)，則時(shí)，則 指向指向1111，故其組號(hào)為，故其組號(hào)為1111，用用Y Y，d11d11表示。表示。EuvUV與EU vEu vEY Y，d d1111聯(lián)結(jié)時(shí)的接線聯(lián)結(jié)時(shí)的接線圖圖相位相位圖圖目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出Y Y，d d1 1聯(lián)結(jié)時(shí)的接線圖聯(lián)結(jié)時(shí)的接線圖 相位相位圖圖如下如下圖所示。這時(shí)一、圖所示。這時(shí)一、二次繞組

39、對(duì)應(yīng)相的相二次繞組對(duì)應(yīng)相的相電動(dòng)勢(shì)也同相，但線電動(dòng)勢(shì)也同相，但線電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì) 的相的相位差為位差為3030，如圖，如圖b b所所示，故其組號(hào)為示，故其組號(hào)為1 1，則，則得到了得到了Y Y，d1d1聯(lián)結(jié)組聯(lián)結(jié)組。EuvUV與E目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 不論是Y，y聯(lián)結(jié)組還是Y，d聯(lián)結(jié)組，如果一次繞組的三相標(biāo)記不變，把二次繞組的三相標(biāo)記u、v、w順序改為w、u、v(相序不能變)，則二次側(cè)的各線電動(dòng)勢(shì)相量將分別轉(zhuǎn)過120，相當(dāng)于轉(zhuǎn)過4個(gè)鐘點(diǎn)；若改標(biāo)記為v、w、u，則相當(dāng)于轉(zhuǎn)過8個(gè)鐘點(diǎn) 對(duì)Y,y聯(lián)結(jié)而言，可得0、4、8、6、10、2等六個(gè)偶數(shù)組號(hào)； 對(duì)Y,d聯(lián)結(jié)而言，可得11、3、7

40、、5、9、1等六個(gè)奇數(shù)組號(hào)。變壓器聯(lián)結(jié)組的種類很多，為了制造和并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的方便，我國(guó)規(guī)定國(guó)規(guī)定Y Y，yn0yn0；Y Y，d11d11；YNYN，d11d11；YNYN，y0y0和和Y Y，y0y0等五種作為等五種作為三相雙繞組電力變壓器的標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組。三相雙繞組電力變壓器的標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組。其中以前三種最為常用。 Y，Yn0聯(lián)結(jié)組的二次側(cè)可引出中性線，成為三相四線制，用作配電變電器時(shí)可兼供動(dòng)力和照明負(fù)載。 Y，d11聯(lián)結(jié)組用于二次側(cè)電壓超過400V的線路中，這時(shí)二次側(cè)接成三角形，對(duì)運(yùn)行有利。 YN，d11聯(lián)結(jié)組主要用于高壓輸電線路中，使電力系統(tǒng)的高壓側(cè)有可能接地。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退

41、 出出 單相變壓器，當(dāng)外加電壓u1是正弦波時(shí)，電動(dòng)勢(shì)e1及產(chǎn)生e1的主磁通 也應(yīng)是正弦波，但由于磁路飽和的關(guān)系，空載電流i0將是尖頂波，其中除基波外，還含有較強(qiáng)的3次諧波和其它高次諧波 對(duì)三相變壓器中，由于一、二次繞組的聯(lián)接方法不同，空載電流中不一定能含有3次諧波分量，這就將影響到主磁通和相電動(dòng)勢(shì)的波形，并且這種影響還與變壓器的磁路系統(tǒng)有關(guān)。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 電路理論中已分析過，3次諧波電流因構(gòu)成零序?qū)ΨQ組，而不能存在于無中性線星形聯(lián)結(jié)的對(duì)稱三相電路中。因而當(dāng)一次繞組采用星形聯(lián)結(jié)且無中性線引出時(shí)，空載電流中不可能含有三次諧波分量，空載電流就呈正弦波形（5次及其以上的高次

42、諧波，由于其值不大，可不計(jì)）。由于變壓器磁路的飽和特性，正弦波形的空載電流，激勵(lì)出呈平頂波的主磁通，如下圖所示。平頂波主磁通中除基波磁通 外，還含有3次諧波磁通 。3次諧波磁通多大，影響如何，這取決于磁路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，現(xiàn)分三相變壓器組三相變壓器組和三三相心式變壓器相心式變壓器兩種情況來討論。130t0i0t130i正弦空載電流產(chǎn)生的主磁通波形正弦空載電流產(chǎn)生的主磁通波形目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 三相心式變壓器三相心式變壓器3不能在鐵心中流過，只能借助油和油箱壁等形成回路，如右圖，磁路磁阻很大， 3很小， 基本為正弦波，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e 也基本為正弦波 。但通過油箱壁時(shí)將產(chǎn)生渦流損耗

43、，造成局部過熱，降低變壓器的效率，因此，容量大于1600kVA時(shí)，不宜采用心式Y(jié)，y連接。 三相組式變壓器三相組式變壓器et0e1e3eY Y，y y聯(lián)接三相變壓器的相電動(dòng)勢(shì)波形聯(lián)接三相變壓器的相電動(dòng)勢(shì)波形心式變壓器心式變壓器中中3 3次諧波磁路的路徑次諧波磁路的路徑 3可以在鐵心中存在，所以為平頂波，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e 為尖頂波，其中的三次諧波幅值可達(dá)基波幅值的45%60%，如右圖，使相電動(dòng)勢(shì)的最大值升高很多，可能擊穿繞組絕緣，因此，三相組式變壓器不采用Y，y連接。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 當(dāng)三相變壓器采用D,y接法時(shí)，一次側(cè)空載電流以的三次諧波分量可以流通，于是主磁通和由它感應(yīng)的

44、相電動(dòng)勢(shì)e1和e2都是正弦波。 當(dāng)三相變壓器采用Y，d聯(lián)結(jié)時(shí)，如下圖所示。 Y，d聯(lián)結(jié)三相變壓器聯(lián)結(jié)三相變壓器目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出一次側(cè)空載電流中不存在一次側(cè)空載電流中不存在3次諧波分量，因次諧波分量，因此主磁通和一、二次側(cè)相電動(dòng)勢(shì)中都會(huì)有此主磁通和一、二次側(cè)相電動(dòng)勢(shì)中都會(huì)有3次諧波分量。但因二次側(cè)是三角形聯(lián)結(jié)，三次諧波分量。但因二次側(cè)是三角形聯(lián)結(jié)，三次諧波相電動(dòng)勢(shì)次諧波相電動(dòng)勢(shì) 也是零序?qū)ΨQ組，沿三角也是零序?qū)ΨQ組，沿三角形聯(lián)結(jié)回路之和不等于零，于是在二次繞組形聯(lián)結(jié)回路之和不等于零，于是在二次繞組中產(chǎn)生三次諧波電流中產(chǎn)生三次諧波電流 。由于二次繞組的電。由于二次繞組的電阻

45、遠(yuǎn)小于繞組對(duì)阻遠(yuǎn)小于繞組對(duì)3次諧波的電抗，所以次諧波的電抗，所以 接接近滯后近滯后 90， 建立的磁通建立的磁通 在相位上在相位上接近相反，其結(jié)果幾乎完全抵消了接近相反，其結(jié)果幾乎完全抵消了 的作用，的作用，如如右右圖所示。因此合成磁通及其感應(yīng)的電動(dòng)圖所示。因此合成磁通及其感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)都接近正弦波形。勢(shì)都接近正弦波形。23E23I23I23E23I233與33233 23E23I230Y，d聯(lián)接變壓器聯(lián)接變壓器3次次諧波電流的去磁作用諧波電流的去磁作用目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 三相變壓器的相電動(dòng)勢(shì)波形與繞組接法及磁路系統(tǒng)有密切關(guān)系。 只要變壓器有一側(cè)是三角形聯(lián)結(jié)，就能保證主磁通

46、和電動(dòng)勢(shì)為正弦波形，這是因鐵心中的磁通取決于一、二次繞組中總磁動(dòng)勢(shì)，所以三角形聯(lián)結(jié)的繞組在一次側(cè)或在二次側(cè)，其作用是一樣的。因此一般三相變壓器常采用Y，d或D，y聯(lián)結(jié)。 在大容量高壓變壓器中，當(dāng)需要一、二次側(cè)都是星形聯(lián)結(jié)時(shí)，可另加一個(gè)接成三角形的小容量的第三繞組，兼供改善電動(dòng)勢(shì)波形之用。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出并聯(lián)運(yùn)行并聯(lián)運(yùn)行是指將幾臺(tái)變壓器的一、二次繞組分別接在一、二次側(cè)的公共母線上，共同向負(fù)載供電的運(yùn)行方式。并聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)：并聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)：提高供電的可靠性提高供電的可靠性。并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，如果某臺(tái)變壓器發(fā)生故障，可以把它從電網(wǎng)切除檢修，而電網(wǎng)仍能繼續(xù)供電。可以根據(jù)負(fù)載的大小調(diào)整

47、投入并聯(lián)運(yùn)行變壓器的臺(tái)數(shù)，以提高運(yùn)行效率。提高運(yùn)行效率?？梢詼p少總的備用容量可以減少總的備用容量，并可隨著用電量的增加分批增加新的變壓器。并聯(lián)的臺(tái)數(shù)過多也是不經(jīng)濟(jì)的，因?yàn)橐慌_(tái)大容量變壓器的造價(jià)要比總?cè)萘肯嗤膸着_(tái)小變壓器的造價(jià)低，占地面積也小。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出空載時(shí)并聯(lián)的各變壓器之間沒有環(huán)流，以避免環(huán)流銅耗。負(fù)載時(shí)，各變壓器所承擔(dān)的負(fù)載電流應(yīng)按其容量的大小成正比例分配，防止其中某臺(tái)過載或欠載，使并聯(lián)組的容量得到充分利用。負(fù)載后，各變壓器所分擔(dān)的電流應(yīng)與總的負(fù)載電流同相位。 這樣在總的負(fù)載電流一定時(shí)，各變壓器所分擔(dān)的電流最小。 如果各變壓器的二次電流一定，則共同承擔(dān)的負(fù)載

48、電流為最大。 要達(dá)到上述理想并聯(lián)運(yùn)行的要求，需滿足下列諸條件：要達(dá)到上述理想并聯(lián)運(yùn)行的要求，需滿足下列諸條件：各臺(tái)變壓器的額定電壓應(yīng)相等，并且各臺(tái)變壓器的電壓比 應(yīng)相等。各臺(tái)變壓器的聯(lián)結(jié)組別必須相同。各臺(tái)變壓器的短路阻抗（或短路電壓）的標(biāo)么值應(yīng)相等。 變壓器并聯(lián)運(yùn)行的理想情況：變壓器并聯(lián)運(yùn)行的理想情況：目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 兩臺(tái)變壓器的電壓比和短路阻抗標(biāo)么值均相等，但是聯(lián)結(jié)組別不同，并聯(lián)運(yùn)行時(shí)其后果更為嚴(yán)重。因?yàn)槁?lián)結(jié)組別不同，兩臺(tái)變壓器二次側(cè)線電壓的相位就不同，至少相差30，因此會(huì)產(chǎn)生很大的電壓差。 由于變壓器的短路阻抗很小，這樣大的電壓差將在兩臺(tái)變壓器的二次繞組中產(chǎn)生很大

49、的環(huán)流，其數(shù)值會(huì)超過額定電流的很多倍，可能使變壓器的繞組燒毀，所以聯(lián)結(jié)組聯(lián)結(jié)組別不同的變壓器是絕對(duì)不允許并聯(lián)運(yùn)行別不同的變壓器是絕對(duì)不允許并聯(lián)運(yùn)行的。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 假設(shè)有兩臺(tái)電壓比相等，聯(lián)結(jié)組別也相同的變壓器并聯(lián)運(yùn)行?，F(xiàn)在來研究這個(gè)并聯(lián)組在負(fù)載時(shí)，如何達(dá)到負(fù)載的合理分配。 由于兩臺(tái)變壓器的一、二次側(cè)分別并聯(lián)在公共母線上，其電壓比、組別又相同，故可得所示的簡(jiǎn)化等效電路。由圖可知 此外兩臺(tái)變壓器內(nèi)部的阻抗壓降應(yīng)相等，即 從上式知，并聯(lián)運(yùn)行各臺(tái)變壓器所分擔(dān)的電流與其短路阻抗成反比，即短路阻抗大的分擔(dān)的是電流小，短路阻抗小的分擔(dān)電流大。 ( )()IIIIII1( )2()

50、k Ik III ZI Z并聯(lián)運(yùn)行的簡(jiǎn)化等效電路并聯(lián)運(yùn)行的簡(jiǎn)化等效電路目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 把式 表示為相對(duì)值可得1( )2()k Ik III ZI Z( )( )()()( )( )()()Ik IIIk IIN IN IN IIN IIIZIZIZIZ*( )( )( )( )Ik IIIk III ZI Z*()()*()()IkIIIIkIIZIZ即即或或上上式說明式說明：各變壓器負(fù)載電流的標(biāo)么值與其短路阻抗（或短路電壓）的標(biāo)么值成反比分配。合理的分配是，各臺(tái)變壓器應(yīng)根據(jù)其本身的能力（容量）來分擔(dān)負(fù)載，即 。這就要求各臺(tái)變壓器短路阻抗標(biāo)么值相等，即 。*( )(

51、)k Ik IIZZ*( )()IIIII( )()N IN IIUU( )( )( )( ),N IN IN IIN IIIZIZ其 中( )( )( )( )( )( ),N IN IIN IN IIN IN IIUUZZII 由于并聯(lián)運(yùn)行的變壓器容量不一定相等，故負(fù)載的分配是否合理，不能直接從電流的安培值來判斷，而應(yīng)從相對(duì)值（即負(fù)載電流與額定電流之比，也就是標(biāo)么值）的大小來判斷。由于 即 目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 從從上上式可知，要使各臺(tái)變壓器所分擔(dān)的電流均為同相，式可知，要使各臺(tái)變壓器所分擔(dān)的電流均為同相，則各臺(tái)變壓器的短路阻抗的幅角均應(yīng)相等。根據(jù)實(shí)際計(jì)則各臺(tái)變壓器的短

52、路阻抗的幅角均應(yīng)相等。根據(jù)實(shí)際計(jì)算得知，即使各變壓器的阻抗角相差算得知，即使各變壓器的阻抗角相差1010 3030，影響，影響也不大，故在實(shí)際計(jì)算中，一般都不考慮阻抗角的差別，也不大，故在實(shí)際計(jì)算中，一般都不考慮阻抗角的差別，故認(rèn)為總的負(fù)載電流是各變壓器二次電流的代數(shù)和。故認(rèn)為總的負(fù)載電流是各變壓器二次電流的代數(shù)和。 實(shí)際并聯(lián)時(shí)，希望各變壓器的電流標(biāo)么值相差不超過實(shí)際并聯(lián)時(shí)，希望各變壓器的電流標(biāo)么值相差不超過10%10%，所以要求各變壓器的短路阻抗標(biāo)么值相差不大于，所以要求各變壓器的短路阻抗標(biāo)么值相差不大于10%10%。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 普通雙繞組變壓器的一、二次繞組之

53、間互相絕緣，它們之間只有磁的耦合，沒有電的聯(lián)系。自耦變壓器的特點(diǎn)在于一、二次繞組之間不僅有磁的耦合，而且還有電的直接聯(lián)系。 保持一臺(tái)雙繞組單相變壓器兩個(gè)繞組的額定電壓和額定電流不變，把一、二次繞組串聯(lián)起來作為新的一次繞組，而二次繞組還同時(shí)作為二次側(cè)，它的兩個(gè)端點(diǎn)接到負(fù)載阻抗ZL上，便得到一臺(tái)降壓自耦變壓器。如下圖：目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出對(duì)于降壓自耦變壓器，由圖可見，一、二次電壓為 從原理上看，自耦變壓器屬于單繞組變壓器，當(dāng)作為降壓變壓器使用時(shí)，一次繞組的一部分兼作二次繞組用；當(dāng)作為升壓變壓器使用時(shí)，二次繞組的一部分兼作一次繞組用。把同時(shí)屬于一次側(cè)和于一次側(cè)和二次側(cè)的一部分線匝

54、稱作二次側(cè)的一部分線匝稱作公共線圈，其余的部分公共線圈，其余的部分串聯(lián)線圈。無論用作降壓或升壓，其基本原理是相同的。降壓自耦變壓器降壓自耦變壓器接線圖接線圖原理圖原理圖自耦變壓器的電壓比自耦變壓器的電壓比： 1221aN NkkN 式中， ，是雙繞組變壓器的電 壓比。211211122111aaUUU UUUUkUU 1122NNUNkN U 目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出一次電流為一次電流為 對(duì)于接點(diǎn)對(duì)于接點(diǎn)u u，利用基爾霍夫定律，可得自耦變壓器的二次電，利用基爾霍夫定律，可得自耦變壓器的二次電流為流為 在忽略勵(lì)磁電流的情況下，根據(jù)磁動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系得在忽略勵(lì)磁電流的情況下，根據(jù)磁動(dòng)

55、勢(shì)平衡關(guān)系得 即即 將將上上式代入式式代入式 便得便得 上式表明，當(dāng)忽略勵(lì)磁電流時(shí)，上式表明，當(dāng)忽略勵(lì)磁電流時(shí)， 同相位，并同相位，并 且且 ，就有效值來說，就有效值來說 。 11aII221aIII1122221210I NI NNIIINk 221aIII221211aIIIIk 22aII與22aII大于2211aIIk目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出1122112221111111aNa N a Na N a NNNNNNNNNNNNNSUIUIU IkUISkkSSSU IkSS 于是，從式可求得自耦變壓器的額定容量為于是，從式可求得自耦變壓器的額定容量為 目目 錄錄下下 頁

56、頁上上 頁頁退退 出出 上述可見上述可見：當(dāng)把額定容量為當(dāng)把額定容量為S SN N、電壓比為、電壓比為k k的普通雙繞組變的普通雙繞組變壓器改接成自耦變壓器后，自耦變壓器的額定容量增加壓器改接成自耦變壓器后，自耦變壓器的額定容量增加到到 ，而電壓比為（，而電壓比為（1+k1+k）。這時(shí)自耦變壓器的額定）。這時(shí)自耦變壓器的額定容量容量SaNSaN可以分成兩部分，第一部為可以分成兩部分，第一部為 ，與，與這一部分容量對(duì)應(yīng)的功率是公共線圈和串聯(lián)線圈之間通過這一部分容量對(duì)應(yīng)的功率是公共線圈和串聯(lián)線圈之間通過電磁感應(yīng)關(guān)系傳遞給負(fù)載的，即通常所說的電磁功率。這電磁感應(yīng)關(guān)系傳遞給負(fù)載的，即通常所說的電磁功率

57、。這一部分容量決定了變壓器的主要尺寸和材料消耗，是變壓一部分容量決定了變壓器的主要尺寸和材料消耗，是變壓器的設(shè)計(jì)依據(jù)，稱為自耦變壓器的計(jì)算容量。第二部分器的設(shè)計(jì)依據(jù)，稱為自耦變壓器的計(jì)算容量。第二部分為為 ，與此對(duì)應(yīng)的功率是一次電流，與此對(duì)應(yīng)的功率是一次電流I IN1N1通過傳導(dǎo)關(guān)系直通過傳導(dǎo)關(guān)系直接傳遞給負(fù)載的，稱為傳導(dǎo)功率。傳導(dǎo)功率不影響變壓器接傳遞給負(fù)載的，稱為傳導(dǎo)功率。傳導(dǎo)功率不影響變壓器的計(jì)算容量。的計(jì)算容量。11NSk221 1NN NN NS U IU I21NNNSU I目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 可得自耦變壓器計(jì)算容量自耦變壓器計(jì)算容量S SN N與額定容量與額

58、定容量S SaNaN的關(guān)系為的關(guān)系為 1111aNNaNaSSSkk由上式可見，自耦變壓器的計(jì)算容量比額定容量小，當(dāng)ka越接近1時(shí)，計(jì)算容量越小，自耦變壓器的優(yōu)點(diǎn)就越顯著。因此自耦變壓器適用于變壓比ka不大的場(chǎng)合，一般ka2。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 繞組容量小于額定容量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。 短路電流較大。短路電流較大。為了提高自耦變壓承受突然短路的能力，設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)自耦變壓器的機(jī)械結(jié)構(gòu)應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)，必要時(shí)可適當(dāng)增大短路阻抗以限制短路電流。 由于自耦變壓器一、二次之間有電的直接聯(lián)系，當(dāng)高壓側(cè)過電壓時(shí)，會(huì)引

59、起低壓側(cè)產(chǎn)生嚴(yán)重的過電壓。為避免這種危險(xiǎn)，一、二次側(cè)都需裝設(shè)避雷器一、二次側(cè)都需裝設(shè)避雷器。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 互感器互感器是一種測(cè)量用的設(shè)備，有電流互感器和電壓互感是一種測(cè)量用的設(shè)備，有電流互感器和電壓互感 器兩種，它們的作用原理與變壓器相同。器兩種，它們的作用原理與變壓器相同。 使用互感器目的使用互感器目的： 為了工作人員的安全，使測(cè)量回路與高壓電網(wǎng)隔離為了工作人員的安全，使測(cè)量回路與高壓電網(wǎng)隔離 可以使用小量程的電流表測(cè)量大電流，用低量程的電可以使用小量程的電流表測(cè)量大電流，用低量程的電 壓表測(cè)量高電壓。壓表測(cè)量高電壓。 互感器互感器除了用于測(cè)量電流和電壓用于測(cè)量電流和電壓外，還用于各種外，還用于各種繼電繼電保保 護(hù)裝置的測(cè)量系統(tǒng)護(hù)裝置的測(cè)量系統(tǒng)，因此它的應(yīng)用很廣泛。，因此它的應(yīng)用很廣泛。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 由于電流互感器要求誤差較小，由于電流互感器要求誤差較小，