第三章变压器..优秀PPT.ppt

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1、第一章 变压器基础1 1.1.1 变压器的基本工作原理和结构变压器的基本工作原理和结构1 1.2.2 单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行 1 1.3.3 单相变压器的负载运行单相变压器的负载运行1 1.4.4 变压器的参数测定变压器的参数测定1 1.5.5 三相变压器三相变压器1 1.6.6 变压器的应变压器的应用用 变压器是一种静止电器,它通过线圈间的电磁感应,将一种电压等级的沟通电能转换成同频率的另一种电压等级的沟通电能.第一章 变压器基础补充：电机理论中常用的物理概念与基本电磁定律电机理论中常用的物理概念与基本电磁定律1.1 1.1 有关磁场的几个物理量有关磁场的几个物理量 1.1

2、.1磁感应强度磁感应强度B（1）描述磁场的强弱、方向和分布状况的物理量。（2）单位T（特斯）（3）B是矢量,即既有大小，又有方向。用磁力线上每点的切线方向规定B的方向 用磁力线的疏密程度表示B的大小第一章 变压器基础磁场是由电流产生的，磁感应线的方向与产磁场是由电流产生的，磁感应线的方向与产生它的电流方向满足右手螺旋关系。生它的电流方向满足右手螺旋关系。第一章 变压器基础垂直穿过某截面积的磁力线总和。称为通过该面积的磁通垂直穿过某截面积的磁力线总和。称为通过该面积的磁通量量(磁通磁通)，符号，符号、单位、单位WbWb 1.1.2磁通量磁通量 设磁场匀整，且磁场与截面垂直时：设磁场匀整，且磁场与

3、截面垂直时：=BS=BS第一章 变压器基础磁场强度磁场强度H H：磁感应强度磁感应强度B B与磁性材料的磁导与磁性材料的磁导率率 的比值，的比值，H=B/H=B/。单位(安/米)磁导率磁导率 ：用来衡量磁性材料导磁性能好坏的一：用来衡量磁性材料导磁性能好坏的一个物理量个物理量 1.1.3 磁场强度磁场强度H H 第一章 变压器基础1.2 1.2 电机全部材料和铁磁材料的特性电机全部材料和铁磁材料的特性1.2.1 1.2.1 电机中全部的材料电机中全部的材料通常电机中全部的材料有四种：通常电机中全部的材料有四种：（1 1）导电材料）导电材料：构成电路构成电路（2 2）导磁材料）导磁材料：构成磁路

4、构成磁路（3 3）绝缘材料）绝缘材料：分开带电部分分开带电部分（4 4）结构材料）结构材料：如机壳和机座如机壳和机座第一章 变压器基础1.2.2 1.2.2 铁磁材料的磁化特性铁磁材料的磁化特性铁磁材料主要如铁、镍、铝及其合金。具有如下磁性能：铁磁材料主要如铁、镍、铝及其合金。具有如下磁性能：（1 1）高磁导性）高磁导性 在同样大小的电流作用下，铁芯线圈的磁通比空在同样大小的电流作用下，铁芯线圈的磁通比空心线圈的磁通大得多心线圈的磁通大得多 。因此，。因此，铁磁材料的这一特性被广铁磁材料的这一特性被广泛应用于各种电机中，如变压器的线圈中装有铁芯，即泛应用于各种电机中，如变压器的线圈中装有铁芯，

5、即为了以较小的激磁电流获得较大的磁通。为了以较小的激磁电流获得较大的磁通。第一章 变压器基础问题：问题：为什么铁磁材料有如此高的磁性？为什么铁磁材料有如此高的磁性？第一章 变压器基础（2 2）磁化曲线呈非线性）磁化曲线呈非线性 在外加磁场强度在外加磁场强度H H的作用下，必有相应的磁感应强度的作用下，必有相应的磁感应强度B B，B B随磁场强度随磁场强度H H变更的曲线，叫磁化曲线。变更的曲线，叫磁化曲线。铁磁材料的磁化曲线铁磁材料的磁化曲线第一章 变压器基础（3 3）存在磁滞现象）存在磁滞现象 铁磁材料在交变外磁场铁磁材料在交变外磁场H H的作用下，的作用下，B-HB-H的变更关系为一闭合的

6、变更关系为一闭合曲线，其中上升分支与下降分支并不重合，曲线，其中上升分支与下降分支并不重合，B B的变更总是滞后于的变更总是滞后于H H的变更。的变更。在下降分支，当在下降分支，当H H减小到零时，减小到零时，B B仅下降到某一数值仅下降到某一数值BrBr，称为，称为剩余磁感应强度。剩余磁感应强度。第一章 变压器基础（4 4）存在铁芯损耗（）存在铁芯损耗（P PFeFe)当铁磁材料位于交变磁场中被反复磁化，当铁磁材料位于交变磁场中被反复磁化，B B一一H H曲线呈磁滞回曲线呈磁滞回线。导磁材料中将引起能量损耗，称为铁芯损耗。线。导磁材料中将引起能量损耗，称为铁芯损耗。铁芯损耗分为两部分：铁芯损

7、耗分为两部分：磁滞损耗和涡流损耗磁滞损耗和涡流损耗 磁滞损耗磁滞损耗 铁磁材料在交变磁场中被反复磁化时，内部的磁畴不停铁磁材料在交变磁场中被反复磁化时，内部的磁畴不停的来回倒转而消耗能量，产生损耗（缘由为磁畴变更方向要克服的来回倒转而消耗能量，产生损耗（缘由为磁畴变更方向要克服相互间的摩擦力）。其大小与磁场交变频率及磁滞回线面积成正相互间的摩擦力）。其大小与磁场交变频率及磁滞回线面积成正比。比。涡流损耗涡流损耗 铁磁材料中的磁通交变时，依据电磁感应定律，铁磁铁磁材料中的磁通交变时，依据电磁感应定律，铁磁材料中将有围绕磁通呈涡流状的感应电动势和电流，称为涡流。材料中将有围绕磁通呈涡流状的感应电动

8、势和电流，称为涡流。第一章 变压器基础 铁芯损耗均转化为热能使铁芯温度上升，为防止电机过热，铁芯损耗均转化为热能使铁芯温度上升，为防止电机过热，接受硅钢片以减小铁芯损耗。如电机电枢铁芯常接受接受硅钢片以减小铁芯损耗。如电机电枢铁芯常接受0.5mm0.5mm厚的厚的涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成，以减小磁滞回线面积及材料厚度，涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成，以减小磁滞回线面积及材料厚度，并增加电阻率，从而减小铁芯损耗。并增加电阻率，从而减小铁芯损耗。第一章 变压器基础1.3 1.3 电机理论中常用的基本电磁定律电机理论中常用的基本电磁定律1.3.1 1.3.1 电路定律电路定律（1 1）欧姆定律：）欧姆

9、定律：u=iRu=iR（2)2)基尔霍夫第确定律（电流定律）：在电路中，流入任何基尔霍夫第确定律（电流定律）：在电路中，流入任何节点的电流的代数和为零节点的电流的代数和为零 ，即：，即：i=0 i=0（3)3)基尔霍夫其次定律（电压定律）：在电路中，对任一回基尔霍夫其次定律（电压定律）：在电路中，对任一回路，沿回路环绕一周，回路内全部电动势的代数和等于全部路，沿回路环绕一周，回路内全部电动势的代数和等于全部电压降的代数和，电压降的代数和，即：即：e=u e=u第一章 变压器基础1.3.2 1.3.2 磁路定律磁路定律（1 1）磁路基尔霍夫第确定律）磁路基尔霍夫第确定律 磁路中的任一闭合面内，在

10、任一瞬间，穿过该闭合面磁路中的任一闭合面内，在任一瞬间，穿过该闭合面的各分支磁路磁通的代数和等于零，即：的各分支磁路磁通的代数和等于零，即：=0=0第一章 变压器基础（2 2）安培环路定律）安培环路定律(全电流定律全电流定律)：磁路基尔霍夫其次定律：磁路基尔霍夫其次定律 磁场中沿任一闭和回路磁场强度的线积分等于穿过该回磁场中沿任一闭和回路磁场强度的线积分等于穿过该回路全部电流的代数和，即其中电流的正方向与闭合回路的正路全部电流的代数和，即其中电流的正方向与闭合回路的正方向满足右手定则。方向满足右手定则。第一章 变压器基础1.3.3 1.3.3 电磁感应定律电磁感应定律(法拉第定律法拉第定律)电

11、磁感应定律就是变更的电场旁边会产生变更的磁电磁感应定律就是变更的电场旁边会产生变更的磁场，而变更的磁场旁边会产生变更的电场，产生感应场，而变更的磁场旁边会产生变更的电场，产生感应电动势。电动势。电磁感应现象就是变更的磁场会产生变更的电场，电磁感应现象就是变更的磁场会产生变更的电场，使导体中产生感应电动势。使导体中产生感应电动势。第一章 变压器基础依据缘由的不同，感应电动势可分为以下：依据缘由的不同，感应电动势可分为以下：（1 1）切割（运动）电动势：）切割（运动）电动势：导线（或线圈）在磁导线（或线圈）在磁场中发生相对运动，导线场中发生相对运动，导线切割磁力线时产生的感应切割磁力线时产生的感应

12、电动势称为切割电动势。电动势称为切割电动势。即即e=Blve=Blv,方向由右手定则判定，方向由右手定则判定，第一章 变压器基础（2）变压器电动势：）变压器电动势：指线圈不变，穿过线圈的指线圈不变，穿过线圈的磁通磁通发生变更，这样在线圈发生变更，这样在线圈内将产生感应电动势，其大小内将产生感应电动势，其大小与线圈的匝数和磁通变更率成与线圈的匝数和磁通变更率成正比，方向由楞次定律确定。正比，方向由楞次定律确定。若感应电动势的正方向与磁通若感应电动势的正方向与磁通的正方向符合右螺旋关系时，则感的正方向符合右螺旋关系时，则感应电动势应电动势e e的表达式为：的表达式为：第一章 变压器基础1.3.4

13、1.3.4 电磁感力定律（毕奥电磁感力定律（毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律 ）载流导体在磁场中要受到力的作用，方向用左手定则判定载流导体在磁场中要受到力的作用，方向用左手定则判定 F=BLI左手定则第一章 变压器基础3.1 变压器的基本工作原理和结构3.1.1 3.1.1 基本工作原理和分类基本工作原理和分类一、基本工作原理 变压器的主要部件是铁心和套在铁心上的变压器的主要部件是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。组的

14、交变磁通，在两绕组中分别感应电动势。只要(1)磁通有变更量;(2)一、二次绕组的匝数不同，就能达到变更压的目的。第一章 变压器基础二、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。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

15、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、油浸式变压器和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。充气式变压器。第一章 变压器基础 基本结构基本结构一、铁心 变压器的主磁路，为了提高导磁性能和削减铁损，用厚为0.35-0.5mm、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成。变压器的电路，一般用绝缘铜线或铝线绕制而成。变压器的电路，一般用绝缘铜线或铝线绕制而成。油浸式变压器的器身浸在变压器油的油箱中。油是冷却介质，油浸式变压器的器身浸在变压器油的油箱中。油是冷却介质，又是绝缘介质。油箱侧壁有冷却用的管子（散热器或冷却器）。又是绝缘介质。油箱侧壁有冷却用的管子（散热器或冷却

16、器）。将线圈的高、低压引线引到箱外，是引线对地的绝缘，担负将线圈的高、低压引线引到箱外，是引线对地的绝缘，担负着固定的作用。着固定的作用。二、绕组四、油箱三、绝缘套管此外，还有储油柜、吸湿器、平安气道、净油器和气体继电器。此外，还有储油柜、吸湿器、平安气道、净油器和气体继电器。第一章 变压器基础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第一章 变压器基础三相干式变压器接触调压器第一章 变压器基础电源变压器环形变压器控制变压器第一章 变压器基础 型号与额定值型号与额定值一、型号 型号表示一台变

17、压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方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，表示方法为式等内容，表示方法为如如OSFPSZ-250000/220OSFPSZ-250000/220表明自耦三相强迫油循环风冷三绕组铜线有表明自耦三相强迫油循环风冷三绕组铜线有载调压，额定容量载调压，额定容量250000kVA250000kVA，高压额定电压，高压额定电压220kV220kV电力变压器电力变压器第一章 变压器基础二、额定值此外，额定值还有此外，额定值还有额定频率额定频率、效率、温升效率、温升等。等。指铭牌规定的额定使用条件指铭牌规定的额定使用条件下所能输出的视在功率。下所能输出

18、的视在功率。额定容量额定容量指长期运行时所能承受的工作电压指长期运行时所能承受的工作电压额定电压额定电压 是指一次侧所加的额定电压，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。次侧的开路电压。在三相变压器中额定电压为线电压。三者关系三者关系：单相：单相：三相：三相：指在额定容量下，允许长期通过的额定指在额定容量下，允许长期通过的额定电流。在三相变压器中指的是线电流电流。在三相变压器中指的是线电流额定电流额定电流第一章 变压器基础3.2 单相变压器的空载运行 电磁关系一、物理状况第一章 变压器基础二、各电磁量参考方向的

19、规定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。主磁通与漏磁通的区分主磁通与漏磁通的区分一次侧遵循电动机惯例，二次侧遵循发电机惯例。一次侧遵循电动机惯例，二次侧遵循发电机惯例。强调强调：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。应它的磁通之间符合右手螺旋定则。第一章 变压器基础三、感应电动势

20、分析 1.主磁通感应的电动势主磁通感应的电动势主电动势主电动势设则有效值相量同理，二次主电动势也有同样的结论。同理，二次主电动势也有同样的结论。可见，当主磁通按正弦规律变化时，所产生的一次主电动可见，当主磁通按正弦规律变化时，所产生的一次主电动势也按正弦规律变化，时间相位上滞后主磁通势也按正弦规律变化，时间相位上滞后主磁通 。主电动势的。主电动势的大小与电源频率、绕组匝数及主磁通的最大值成正比。大小与电源频率、绕组匝数及主磁通的最大值成正比。第一章 变压器基础2.漏磁通感应的电动势漏磁通感应的电动势漏电动势漏电动势漏电动势也可以用漏抗压降来表示，即漏电动势也可以用漏抗压降来表示，即依据主电动势

21、的分析方法，同样有依据主电动势的分析方法，同样有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.第一章 变压器基础3.2.2 3.2.2 空载电流和空载损耗空载电流和空载损耗一、空载电流1.作用与组成2、性质和大小 性质：由于空载电流的无功重量远大于有功重量，所以空载电性质：由于空载电流的无功重量远大于有功重量，所以空载电流主要是感性无功性质流主要是感性无功性质也称励磁电流；也称励磁电流；大小大小：与电源电压和频率、线圈匝数

22、、磁路材质及几何尺寸有与电源电压和频率、线圈匝数、磁路材质及几何尺寸有关，用空载电流百分数关，用空载电流百分数I I0 0%来表示来表示：空载电流空载电流 包含两个分量，一个是励磁分量包含两个分量，一个是励磁分量 ，作用是建立磁，作用是建立磁场，另一个是铁损耗分量场，另一个是铁损耗分量 ，主要作用是供铁损耗。，主要作用是供铁损耗。第一章 变压器基础3、空载电流波形由于磁路饱和，空载电流由于磁路饱和，空载电流与由它产生的主磁通与由它产生的主磁通呈非呈非线性关系。线性关系。当磁通按正弦规律变更时，空载电流呈尖顶波形。当空载电流按正弦规律变更时，主磁通呈尖顶波形。实际空载电流为非正弦波，但为了分析、

23、计算和测量的便利，在实际空载电流为非正弦波，但为了分析、计算和测量的便利，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。相量图和计算式中常用正弦的电流代替实际的空载电流。第一章 变压器基础二、空载损耗 对于已制成变压器，铁损与磁通密度幅值的平方成正比，对于已制成变压器，铁损与磁通密度幅值的平方成正比，与电流频率的与电流频率的1.31.3次方成正比，即次方成正比，即 空载损耗约占额定容量的空载损耗约占额定容量的0.2%1%0.2%1%，而且随变压器容量的，而且随变压器容量的增大而下降。为削减空载损耗，改进设计结构的方向是接受优增大而下降。为削减空载损耗，改进设计结构的方向是接受优质铁磁材料

24、：优质硅钢片、激光化硅钢片或应用非晶态合金。质铁磁材料：优质硅钢片、激光化硅钢片或应用非晶态合金。第一章 变压器基础3.2.3 3.2.3 空载时的电动势方程、等效电路和相量图空载时的电动势方程、等效电路和相量图一、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忽视很小的漏阻抗压降，并写成有效值形式，有忽视很小的漏阻抗压降，并写成有效值形式，有则 可见，影响主磁通大小的因素有可见，影响主磁通大小的因素有电源电压电源电压和和频率频率，以及，以及一次线圈的匝数一次线圈的匝数。重要公式第一章 变压器基础（2 2）二次侧电动势平衡

25、方程）二次侧电动势平衡方程2 2、变比、变比定义定义 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接线接线D，y接线接线第一章 变压器基础二、空载时的等效电路和相量图二、空载时的等效电路和相量图1 1、等效电路、等效电路一次侧的电动势平衡方程为一次侧的电动势平衡方程为空载时等效电路为空载时等效电路为第一章 变压器基础励磁电阻、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小。不是常数，随磁路饱和程

26、度增大而减小。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。第一章 变压器基础2 2、相量图、相量图依据前面所学的方程，可作依据前面所学的方程，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（2）与 同相，超前 ，（3）滞后 ，；（4）（

27、5）第一章 变压器基础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总是与外施电压平衡,若忽若忽视漏阻抗压降，则一次主电势的大小由外施电压确定视漏阻抗压降，则一次主电势的大小由外施电压确定.（2 2）主磁通大小由电源电压、电源频率和一次线圈匝数确定，）主磁通大小由电源电压、电源频率和一次线圈匝数确定，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，铁）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。心所用材料的导

28、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比）电抗是交变磁通所感应的电动势与产生该磁通的电流的比值，线性磁路中，电抗为常数，非线性电路中，电抗的大小随值，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。磁路的饱和而减小。第一章 变压器基础3.3 单相变压器的负载运行 负载运行时的电磁关系负载运行时的电磁关系变压器一次侧接在额定频率、额定电压的沟通电源上，二次接变压器一次侧接在额定频率、额定电压的沟通电源上，二次接上负载的运行状态，称为负载运行。上负载的运行状态，称为负载运行。第一章 变压器基础用图示负载运行时的电磁过程用图示负载运行

29、时的电磁过程第一章 变压器基础 基本方程基本方程一、磁动势平衡方程或 电磁关系将一、二次联系起来电磁关系将一、二次联系起来,二次电流增加或削减必定引起二次电流增加或削减必定引起一次电流的增加或削减一次电流的增加或削减.用电流形式表示用电流形式表示。,I;,I:L作用作用它起平衡二次磁动势的它起平衡二次磁动势的另一个是负载分量另一个是负载分量产生主磁通产生主磁通它用来它用来一个是励磁电流一个是励磁电流两个分量两个分量变压器的负载电流包括变压器的负载电流包括表明表明10&第一章 变压器基础二、电动势平衡方程依据基尔霍夫电压定律可写出一、二次侧电动势平衡方程依据基尔霍夫电压定律可写出一、二次侧电动势

30、平衡方程负载运行时负载运行时,忽略空载电流有忽略空载电流有:表明，一、二次电流比近似与匝数成反比。可见，匝数不表明，一、二次电流比近似与匝数成反比。可见，匝数不同，不仅能变更电压，同时也能变更电流。同，不仅能变更电压，同时也能变更电流。第一章 变压器基础 等效电路及相量图等效电路及相量图一、折算折算原则折算原则：1 1）保持二次侧磁动势不变；保持二次侧磁动势不变；2 2）保持二次侧各功率）保持二次侧各功率或损耗不变。或损耗不变。方法方法：（将二次侧折算到一次侧（将二次侧折算到一次侧)折算：折算：将变压器的二次（或一次）绕组用另一个绕组将变压器的二次（或一次）绕组用另一个绕组(N(N2 2=N=

31、N1 1)来等来等效，同时对该绕组的电磁量作相应的变换，以保持两侧的电磁关效，同时对该绕组的电磁量作相应的变换，以保持两侧的电磁关系不变系不变,用一个等效的电路代替实际的变压器。用一个等效的电路代替实际的变压器。第一章 变压器基础折算后的方程式为折算后的方程式为第一章 变压器基础二、等效电路依据折算后的方程，可以作出变压器的等效电路。依据折算后的方程，可以作出变压器的等效电路。T T型等效电路型等效电路：近似等效电路近似等效电路第一章 变压器基础简化等效电路：简化等效电路：其中分别称为分别称为短路电阻短路电阻、短路短路电抗电抗和和短路阻抗短路阻抗。由简化等效电路可知，短路阻抗起限制短路电流的作

32、用，由简化等效电路可知，短路阻抗起限制短路电流的作用，由于短路阻抗值很小，所以变压器的短路电流值较大，一般由于短路阻抗值很小，所以变压器的短路电流值较大，一般可达额定电流的可达额定电流的1010 2020倍。倍。第一章 变压器基础三、相量图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。第一章 变压器基础作相量图的步骤（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由等效电路可知由等效电路可知依据方程可作出简化相量图依据方程可作出简化相量图思索思索题题 作出变压器带上不同性质作出变压器带上不同性质负载

33、时的简化相量图负载时的简化相量图?第一章 变压器基础3.4 变压器的参数测定3.4.1 3.4.1 空载试验空载试验一、目的：通过测量空载电流和一、二次电压及空载功率来计算通过测量空载电流和一、二次电压及空载功率来计算变比、空载电流百分数、铁损和励磁阻抗变比、空载电流百分数、铁损和励磁阻抗。二、接线图二、接线图三、要求及分析WAVV*1 1）低压侧加电压，高压侧开路；）低压侧加电压，高压侧开路；第一章 变压器基础4 4）求出参数）求出参数5 5）空载电流和空载功率必需是额定电压时的值，并以此求取）空载电流和空载功率必需是额定电压时的值，并以此求取励磁参数；励磁参数；6 6）若要得到高压侧参数，

34、须折算）若要得到高压侧参数，须折算；7 7）对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为相值；）对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为相值；第一章 变压器基础3.4.2 3.4.2 短路试验短路试验1.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。的短路电压百分数、铜损和短路阻抗。2.接线图3.要求及分析1 1）高压侧加电压，低压侧）高压侧加电压，低压侧短路；短路；WAV*3 3）同时记录试验室的室温；）同时记录试验室的室温；4 4）由于外加电压很小，主磁通很少，）由于外加电压很小，主磁通很少，铁损

35、耗很少，忽略铁损，认为铁损耗很少，忽略铁损，认为 。第一章 变压器基础5 5）参数计算）参数计算对对T T型等效电路：型等效电路：四、短路电压短路时，当短路电流为额定值时一次所加的短路时，当短路电流为额定值时一次所加的电压，称为短路电压，记作电压，称为短路电压，记作短路电压也称为阻抗电压短路电压也称为阻抗电压。6 6）温度折算：电阻应换算到基准工作温度）温度折算：电阻应换算到基准工作温度时的数值。时的数值。8 8）对三相变压器，各公式中的电压、电流对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为相值；和功率均为相值；7 7）若要得到低压侧参数，须折算；）若要得到低压侧参数，须折算；第一章 变压器基

36、础短路电压常用百分值表示短路电压常用百分值表示 短路电压的大小干脆反映短路阻抗的大小，而短路阻抗又干脆影响变压器的运行性能。从正常运行角度看，从正常运行角度看，希望短路电压小些，这样希望短路电压小些，这样可使副边电压随负载波动可使副边电压随负载波动小些；从限制短路电流角小些；从限制短路电流角度，希望它大些，相应的度，希望它大些，相应的短路电流就小些。短路电流就小些。第一章 变压器基础3.5 标么值 标么值标么值,就是指某一物理量的实际值与选定的同一单位的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基准值的比值,即即一、定义二、基准值的确定1 1、通常以额定值为基准值。、通常以额定值为

37、基准值。2 2、各侧的物理量以各自侧的额定值为基准；、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；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；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；3 3、标么值标么值=实际值实际值基准值基准值第一章 变压器基础三、优点四、缺点标么值没有单位，物理意义不明确。标么值没有单位，物理意义不明确。3 3、折算前、后的标么值相等。线值的标么值、折算前、后的标么值相等。线值的标么值=相值的标么值；相值的标么值；单相值的标么值单相值的标么值=三相值的标么值；

38、三相值的标么值；1 1、额定值的标么值为、额定值的标么值为1 1。2 2、百分值、百分值=标么值标么值100%100%；4 4、某些意义不同的物理量标么值相等、某些意义不同的物理量标么值相等第一章 变压器基础3.6 变压器的运行特性3.6.1 3.6.1 电压变更率电压变更率用相量图可以推导出电压变更率的表达式：用相量图可以推导出电压变更率的表达式：定义：是指一次侧加定义：是指一次侧加50Hz50Hz额定电压、二次空载电压与带负载后额定电压、二次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 电压变更率是表征变压器

39、运行性能的重要指标之一,它大小反映了供电电压的稳定性。式中式中称为负载系数称为负载系数 由表达式可知，电压变更率的大小与负载大小、性质及变压器的本身参数有关。第一章 变压器基础1.001.0第一章 变压器基础 电压调整 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,调整变压器高压绕组的工作匝数,来调整变压器的二次电压。分接开关有两种形式：一种只能在断电状况下进行调整，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状况下进行调整，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，记作UN 5%。大型电力变压器接受

40、五个或多个分接头,例UN 2x2.5%或UN 8x1.5%。第一章 变压器基础 损耗、效率及效率特性损耗、效率及效率特性 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。称为不变损耗。一、变压器的损耗 铜损耗铜损耗分基本铜损耗和附加铜损耗。基本铜损耗是在电流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。引起的损耗以及漏磁场在结构部件中引起的涡流损耗等。变压器的损耗主要是变

41、压器的损耗主要是铁损耗铁损耗和和铜损耗铜损耗两种。两种。铁损耗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。涡流损耗、主磁通在结构部件中引起的涡流损耗等。铜损耗大小与负载电流平方成正比，故也称为可变损耗。铜损耗大小与负载电流平方成正比，故也称为可变损耗。第一章 变压器基础 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

42、要指标之一。运行性能的重要指标之一。二、效率及效率特性效率是指变压器的输出功率与输入功率的比值。效率是指变压器的输出功率与输入功率的比值。其中第一章 变压器基础效率表达式效率表达式 变压器效率的大小与负载的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大小、功率因数及变压器本身参数有关。有关。效率特性：在功率因数确定时，变效率特性：在功率因数确定时，变压器的效率与负载电流之间的关系压器的效率与负载电流之间的关系=f(),=f(),称为变压器的效率特性。称为变压器的效率特性。第一章 变压器基础 即当即当铜损耗等于铁损耗铜损耗等于铁损耗(可变损耗等于不变损耗可变损耗等于不变损耗)时时,变压

43、变压器效率最大：器效率最大：或或 为了提高变压器的运行效益，设计时应使变压器的铁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。损耗小些。令令 ,则则 第一章 变压器基础3.7 三相变压器3.7.1 3.7.1 磁路系统磁路系统一、组式磁路变压器二、心式磁路变压器特点是：三相磁路特点是：三相磁路彼此无关联。彼此无关联。特点是：三相磁路特点是：三相磁路彼此有关联。彼此有关联。第一章 变压器基础 电路系统电路系统一、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、V1、W1U2、V2、W2N低压低压绕组绕组u1u2u1

44、、v1、w1u2、v2、w2n中压中压绕组绕组U1mU2mU1m、V1m、W1mU2m、V2m、W2mNm第一章 变压器基础二、单相变压器的极性*一、二次绕组的同极性端一、二次绕组的同极性端同标记时，一、二次绕组同标记时，一、二次绕组的电动势同相位。的电动势同相位。*一、二次绕组的同极性端一、二次绕组的同极性端异标记时，一、二次绕组异标记时，一、二次绕组的电动势反相位。的电动势反相位。第一章 变压器基础三、三相变压器的连接组别连接组别连接组别：反映三相变压器连接方式及一、二次线电动势（或：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。线电压）的相位关系。三相变压器的连接组别不

45、仅与绕组的绕向和首末端标记有三相变压器的连接组别不仅与绕组的绕向和首末端标记有关，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、二次侧线电动理论和实践证明，无论采用怎样的连接方式，一、二次侧线电动势（可电压）的相位差总是势（可电压）的相位差总是30300 0的整数倍。因此可以采用时钟表的整数倍。因此可以采用时钟表示法示法 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，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30300 0，就

46、是二次绕组的线电动势滞后于一次侧电动势的相位角。，就是二次绕组的线电动势滞后于一次侧电动势的相位角。第一章 变压器基础连接组别可以用相量图来推断：连接组别可以用相量图来推断：若高压绕组三相标记不变，低若高压绕组三相标记不变，低压绕组三相标记依次后移，可压绕组三相标记依次后移，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 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

47、，y6y6、Y,y10Y,y10和和Y,y2Y,y2连接连接组别。组别。第一章 变压器基础若高压绕组三相标记不变，低若高压绕组三相标记不变，低压绕组三相标记依次后移，可压绕组三相标记依次后移，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-11-11 同名端在对应端，对应的相同名端在对应端，对应的相电动势同相位，线电动势电动势同相位，线电动势 和和 相差相差3303300 0，连接组别，连接组别为为Y Y，d11d11。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

48、别。组别。第一章 变压器基础若高压绕组三相标记不变，若高压绕组三相标记不变，低压绕组三相标记依次后移，低压绕组三相标记依次后移，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-1-1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30300 0，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。第一章 变压器基础 总之，对于总之，对于Y Y，y y（或（或

49、D D，d d）连接，可以得到）连接，可以得到0 0、2 2、4 4、6 6、8 8、1010等六个偶数组别；而等六个偶数组别；而Y Y，d d（或（或D D，y y）连接，可以得到）连接，可以得到1 1、3 3、5 5、7 7、9 9、1111等六个奇数组别。等六个奇数组别。变压器的连接组别很多，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连接组别。其中前三种最为常用：其中前三种最为常用：Y,yn0Y,yn0 连接的二次绕组可以引出中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

50、明负线，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。载。Y,d11Y,d11连接用于低压侧电压超过连接用于低压侧电压超过400V400V的线路中。的线路中。YN,d11YN,d11连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。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。第一章 变压器基础3.7.3 3.7.3 磁路系统和绕组连接方式对电动势波形的影响磁路系统和绕组连接方式对电动势波形的影响 i i0 0中有无中有无i i0303,看电路连接中有无看电路连接中有无i i0303通路，通路，Y Y连接中，无连接中，无i i0303通路通路,i,i0 0为正弦波为正弦