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1、三绕组变压器26.1.1 变压器的基本概念变压器的基本概念变压器变压器 是一种静止的是一种静止的电磁装置电磁装置，它利用，它利用电感应原理电感应原理，从一个，从一个电路向另一个传递能量或传输信号的一种电气装置。电路向另一个传递能量或传输信号的一种电气装置。常用来将一种常用来将一种交流电压的电能交流电压的电能转换为同频率的另一种交转换为同频率的另一种交流电压的电能。流电压的电能。36.1.2 变压器的用途变压器的用途电力系统中实现电能的远距离高效输送、合理配电、电力系统中实现电能的远距离高效输送、合理配电、安全用电。如：电力变压器、配电变压器。安全用电。如：电力变压器、配电变压器。供给供给特殊电
2、源特殊电源用的专用变压器。如：炼钢炉供电用的专用变压器。如：炼钢炉供电 的电的电炉变压器、大型电解电镀、直流电力机车供电的整流炉变压器、大型电解电镀、直流电力机车供电的整流变压器，变压器，测量用的仪用变压器。测量用的仪用变压器。控制系统实现信号的传输控制系统实现信号的传输控制变压器，直到仅传输控制变压器，直到仅传输信号的非常小的无线电变压器。信号的非常小的无线电变压器。46.1.3 变压器的分类变压器的分类按功能分：按功能分：电力变压器电力变压器、特殊功能变压器（电炉变压、特殊功能变压器（电炉变压器器、整流变压器、整流变压器、电焊变压器）、仪用变压器（电、电焊变压器）、仪用变压器（电压互感器、
3、电流互感器）压互感器、电流互感器）、控制变压器及无线电变压器、控制变压器及无线电变压器 按使用绕组数目按使用绕组数目：双绕组变压器、三绕组变压器、多绕：双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器。组变压器。按铁心结构：按铁心结构：芯式变压器、壳式变压器。芯式变压器、壳式变压器。按冷却方式：按冷却方式：干式变压器、油浸式变压器。干式变压器、油浸式变压器。按调压方式：按调压方式：无载调压变压器、有载调压变压器。无载调压变压器、有载调压变压器。变压器变压器电源变压器电源变压器电力变压器电力变压器环形变压器环形变压器接触调压器接触调压器控制变压器控制变压器三相干式变压器三相干式变压器66.1.4 变压器
4、的基本机构变压器的基本机构由铁心、绕组及附件组成。由铁心、绕组及附件组成。（一）铁心（一）铁心 1、作用：、作用：构成变压器的构成变压器的磁路系统磁路系统，且固定绕组。，且固定绕组。2、构成：、构成：由由0.270.35mm厚的冷轧厚的冷轧硅钢片硅钢片叠成叠成,每片每片硅钢片的两面涂绝缘漆膜，且冲压成一定形状。硅钢片的两面涂绝缘漆膜，且冲压成一定形状。铁心分铁心柱、铁轭两部分铁心分铁心柱、铁轭两部分3、装叠工艺：、装叠工艺：采用交叠式，主要使叠缝相互交叠，以采用交叠式，主要使叠缝相互交叠，以减少接逢间隙，从而减少磁路的磁阻。减少接逢间隙，从而减少磁路的磁阻。三相芯式变压器三相芯式变压器示意图示
5、意图绕组上铁轭铁芯柱下铁轭（二）绕组（二）绕组1、作用：作用：构成变压器的电路系统构成变压器的电路系统。2、构成：构成：绝缘铜线或铝线在绕线模上绕制而成。绝缘铜线或铝线在绕线模上绕制而成。3、结构形式：结构形式：同心式、交叠式。同心式、交叠式。谢谢！106.2变压器的空载运行、变压器的负载运行变压器的空载运行、变压器的负载运行6.2.1 变压器的空载运行变压器的空载运行6.2.2 变压器的负载运行变压器的负载运行116.2.1 变压器的空载运行变压器的空载运行 空载运行时变压器空载运行时变压器实际上就是一个含铁心的电感器线实际上就是一个含铁心的电感器线圈，即非线性电抗器。圈，即非线性电抗器。从
6、能量传递看作为电源的负载，空载运行时变压器：从能量传递看作为电源的负载，空载运行时变压器：（1）一方面从电源吸收无功功率，在铁心中建立磁场，）一方面从电源吸收无功功率，在铁心中建立磁场，产生主磁通。产生主磁通。（2）另一方面从电源吸收有功功率，供铁心损耗（磁滞、）另一方面从电源吸收有功功率，供铁心损耗（磁滞、涡流）、绕组铜损使用。由于是不带负载，所以电源输涡流）、绕组铜损使用。由于是不带负载，所以电源输入少量电功率入少量电功率 p0 126.2.1 变压器的空载运行变压器的空载运行一、表示单相变压器空载运行的示意图一、表示单相变压器空载运行的示意图二、变压器空载时各物理量产生的电磁关系为：二、
7、变压器空载时各物理量产生的电磁关系为：1、主磁通产生的感应电动势：、主磁通产生的感应电动势：设主磁通按正弦规律变化，即 =msint 根据电磁感应定律，一次绕组的感应电势的瞬时值为：由此可知，一次绕组感应电势e1滞后主磁通90，且一次绕组感应电势的有效值为一次绕组感应电势与主磁通的相量关系为一次绕组感应电势与主磁通的相量关系为同理*结论结论：，在相位，在相位上滞后上滞后 90。2、漏磁通产生的感应电动势：、漏磁通产生的感应电动势：一次漏磁通 与一次漏电势 之间的关系，可以用一次绕组的漏电感L1来处理。一次绕组的感应电势的瞬时值为：X1=L1为一次绕组的为一次绕组的漏电抗漏电抗，一次漏电势，一次
8、漏电势 可表示为可表示为由于漏磁通所通过的途径是非磁性物质，其磁导率是常数，所以漏磁通的大小与产生此漏磁通的绕组中的电流成正比关系，即另：故漏电感L1为常数，X1=L1亦为常数谢谢！三、电压平衡方程式、变比三、电压平衡方程式、变比变压器空载运行时，各物理量的正方向通常按下图标注：根据KVL定律，一次回路方程为：在正弦稳态下，在正弦稳态下，*结论：影响主磁通大小的因素是：电源电压U1、电源频率f 和一次侧线圈匝数N1，（注意：与铁芯材质及几何尺寸有关。）即即 由于由于 且且 很小，则很小，则二次回路中，由于 ，无二次漏电势，则二次回路方程为变压器的变比变压器的变比：一次绕组电动势 E1 与二次绕
9、组电动势 E2 之比，即又因E1U1，E2=U20，有：u若若N1N2，变压器起降压作用；若，变压器起降压作用；若N1 IFe 四、空载电流四、空载电流空载运行时变压器实际上就是一个含铁心的电感器线圈，空载运行时变压器实际上就是一个含铁心的电感器线圈，即非线性电抗器。即非线性电抗器。从能量传递看作为从能量传递看作为电源的负载电源的负载，空载运行时变压器：，空载运行时变压器：（1）一方面从电源吸收无功功率，在铁心中建立磁场，产）一方面从电源吸收无功功率，在铁心中建立磁场，产生主磁通。生主磁通。（2）另一方面从电源吸收有功功率，供铁心损耗（磁滞、）另一方面从电源吸收有功功率，供铁心损耗（磁滞、涡流
10、）、绕组铜损使用。由于是不带负载，所以电源输入涡流）、绕组铜损使用。由于是不带负载，所以电源输入少量电功率少量电功率 p0 空载电流成分：空载电流成分：空载电流可认为是励磁电流，用空载电流可认为是励磁电流，用 Im表示。表示。Im 中含有有功分量中含有有功分量 IFe(损耗电流）和用以建立磁场损耗电流）和用以建立磁场的无功的无功 Iu 分量分量(磁化电流）磁化电流），Iu IFe 1）空载电流的波形 ImIFeIuE1 ImIFeIuE1 ImIFeIuE1ImIuE1 IFeImIuE1磁通量磁通量与与电电流流Im的关系的关系励磁励磁电电流有功无流有功无功分量的相量功分量的相量图图磁滞作用与
11、涡流现象磁滞作用与涡流现象使使 (t)=fi(t)(t)=fi(t)的关系复杂化的关系复杂化i im m=i=iu u+i+iFeFe2）激磁电流）激磁电流产生主磁通所需要的电流产生主磁通所需要的电流 3）激磁阻抗）激磁阻抗 由于主磁路是由铁磁材料构成，且主磁通会引起铁耗，所以，主磁通与一次电势之间的关系，除用励磁电感Lm以外，还应用励磁电阻Rm来处理，Xm=Lm为励磁电抗。激磁电阻激磁电阻激磁电抗激磁电抗E1ifei0iuRfeRmXm由上分析可知一次侧主电动势可由上分析可知一次侧主电动势可表示如下：表示如下：式中，式中，Zm=Rm+jXm称为变压器的激磁称为变压器的激磁阻抗，它是表征铁心磁
12、化性能和铁阻抗，它是表征铁心磁化性能和铁心损耗的一个综合参数。心损耗的一个综合参数。五、空载运行时等值电路五、空载运行时等值电路变压器空载运行时原边电动势平衡方变压器空载运行时原边电动势平衡方程式如下程式如下 其中原边漏电抗其中原边漏电抗Z1=r1+jx1 变压器空载等值电路变压器空载等值电路应注意的问题应注意的问题 注意注意 r1、x1 是常量是常量 而励磁阻抗的大小和而励磁阻抗的大小和变压器工作点有关，变压器工作点有关，因铁心中存在饱和现因铁心中存在饱和现象，象，rm、xm 随着饱和随着饱和程度的增加而减小，程度的增加而减小，但当电源电压的变化但当电源电压的变化范围不大，对应铁心范围不大，
13、对应铁心中磁通的变化为也不中磁通的变化为也不是很大时，是很大时，Zm 的值基的值基本上可视为不变。本上可视为不变。谢谢！变压器的一次绕组接到交流电源，二次绕变压器的一次绕组接到交流电源，二次绕组接到负载阻抗时，二次绕组中便有电流流组接到负载阻抗时，二次绕组中便有电流流过，这种情况称为变压器的负载运行，如图过，这种情况称为变压器的负载运行，如图所示。所示。6.2.2 变压器的负载运行一、磁动势平衡方程式和能量传递一、磁动势平衡方程式和能量传递变压器空载时，因二次电流为0，主磁路的总磁动势为：变压器负载时，主磁路的总磁动势为：从空载到负载时，主磁通基本不变。即磁动势平衡关系为：二、漏磁通和漏磁电抗
14、二、漏磁通和漏磁电抗漏磁通漏磁通 在实际变压器中，除了通过铁心、并与一次在实际变压器中，除了通过铁心、并与一次和二次绕组相交链的主磁通和二次绕组相交链的主磁通之外，还有少量之外，还有少量仅与一个绕组交链且主要通过空气或油而闭仅与一个绕组交链且主要通过空气或油而闭合的漏磁通。合的漏磁通。X1和和X2分别称为一次和二次绕组的漏磁电抗，简分别称为一次和二次绕组的漏磁电抗，简称漏抗称漏抗X1=L1,X2=L2漏抗是表征绕组漏磁效应的一个参数。漏抗是表征绕组漏磁效应的一个参数。漏磁电抗漏磁电抗三、变压器的基本方程三、变压器的基本方程变压器负载运行时的电磁关系如下：相应的复数形式相应的复数形式 根据基尔霍
15、夫第二定律，即可写出一次根据基尔霍夫第二定律，即可写出一次和二次侧的电压方程为和二次侧的电压方程为 变压器的基本方程为变压器的基本方程为(3-21)四、变压器的绕组归算四、变压器的绕组归算在研究变压器的运行问题时，希望有一个既能正确反映变压在研究变压器的运行问题时，希望有一个既能正确反映变压器内部电磁关系，又便于工程计算的等效电路，来代替具有器内部电磁关系，又便于工程计算的等效电路，来代替具有电路、磁路和电磁感应联系的实际变压器。下面从变压器的电路、磁路和电磁感应联系的实际变压器。下面从变压器的基本方程出发，导出此等效电路。基本方程出发，导出此等效电路。当当k k较大时，较大时，变压器原、副边
16、电压相差很大，为计算和作变压器原、副边电压相差很大，为计算和作图带来不便。图带来不便。变压器原边和副边没有直接电路的联系，只有磁路的联变压器原边和副边没有直接电路的联系，只有磁路的联系。副边的负载通过磁势影响原边。系。副边的负载通过磁势影响原边。因此只有副边的磁因此只有副边的磁势不变，势不变，原边的物理量没有改变。原边的物理量没有改变。这为折算提供了依据。这为折算提供了依据。这种保持磁势不变而假想改变它的匝数与电流的方法，称这种保持磁势不变而假想改变它的匝数与电流的方法，称折合算法折合算法。通常是把二次绕组归算到一次绕组，也就是假想把二次绕通常是把二次绕组归算到一次绕组，也就是假想把二次绕组的
17、匝数变换成一次绕组的匝数，而不改变一次和二次绕组的匝数变换成一次绕组的匝数，而不改变一次和二次绕组原有的电磁关系。组原有的电磁关系。（A）方法）方法 建立等效电路，除了需要把一次和二次侧磁通的效果作建立等效电路，除了需要把一次和二次侧磁通的效果作为漏抗压降，主磁通和铁心线的效果作为激磁阻抗来处为漏抗压降，主磁通和铁心线的效果作为激磁阻抗来处理外，还需要进行绕组归算。理外，还需要进行绕组归算。绕组归算绕组归算（B）原则）原则 归算前后二次绕组的磁动势保持不变，则一次绕组将从归算前后二次绕组的磁动势保持不变，则一次绕组将从电网吸收同样大小的功率和电流，并有同样大小的功率电网吸收同样大小的功率和电流
18、，并有同样大小的功率传递给二次绕组。传递给二次绕组。.(1)(1)电流的归算电流的归算:(2)电势的归算电势的归算:（3）阻抗的折算：）阻抗的折算：将二次侧电压方程式乘将二次侧电压方程式乘K得：得：或利用功率平衡或利用功率平衡也可以得到：也可以得到：注意：注意：1）折算前后阻抗角、功率因素）折算前后阻抗角、功率因素不变不变2）折算前后二次侧铜耗不变）折算前后二次侧铜耗不变3）折算前后的输出功率不变）折算前后的输出功率不变归算后，变压器的基本方程变为归算后，变压器的基本方程变为:（3-30）由此可得其相量图如下：由此可得其相量图如下：折算法只是一种折算法只是一种分析的方法分析的方法。凡是单位为。
19、凡是单位为伏伏的物理量（电动的物理量（电动势、电压）的折算值等于原来数值势、电压）的折算值等于原来数值乘乘k；单位为；单位为欧欧的物理量的物理量（电阻、电抗、阻抗）的折算值等于原来数值（电阻、电抗、阻抗）的折算值等于原来数值乘乘k2；电流电流的的折算值等于原来的数值折算值等于原来的数值乘以乘以1/k.(已没有变比k)副边绕组经折算后，副边绕组经折算后，原来的基本方程成为：原来的基本方程成为：小结小结谢谢！变压器的变压器的运行特性运行特性主要有外特性（副边电压变化率）和效主要有外特性（副边电压变化率）和效率率特性特性1.外特性外特性 当原绕组外施电压和负载功率因数不变时，当原绕组外施电压和负载功
20、率因数不变时，副边端副边端电压随负载电流变化的规律。电压随负载电流变化的规律。U2f（I2）2.效率特性效率特性 当原绕组外施电压当原绕组外施电压 和副绕组的负载功率因数不变时，和副绕组的负载功率因数不变时，变压器效率随负载电流变化的规律。变压器效率随负载电流变化的规律。f(I2).6.3变压器的外特性、损耗和效率6.3.1 外特性1 外特性定义2 外特性表达式的推导3 外特性图形4 外特性的指标-电压调整率1、变压器负载时二次侧端电压的变化、变压器负载时二次侧端电压的变化(电压调整电压调整率率)1.什么是变压器的外特性？什么是变压器的外特性？当当U1=U1N、cos2=C（常数）时，（常数）
21、时，U2=f(I2)的关系曲线的关系曲线。变压器的外特性变压器的外特性 一般用一般用电压调整率电压调整率表示表示6.3.1变压器的外特性和电压变化率外特性外特性的定义的定义（反映变压器对负载供电质量情况反映变压器对负载供电质量情况）在在额定电源电压额定电源电压和和一定负载功率因数一定负载功率因数的条件下，变压器二次侧的端电压与二的条件下，变压器二次侧的端电压与二次侧负载电流之间的关系曲线。次侧负载电流之间的关系曲线。各类性质的负各类性质的负载下变压器的载下变压器的典型外特性典型外特性1 外特性定义定义-在电源电压额定额定、负载功因恒定恒定的条件下，副边电压随电流变化的规律称为外特性，记为U2f
22、(I2)。若用标幺值表示，则为：U1*1，cos2=常值时，U2*f(I2*)。2 外特性表达式的推导Step 1 画简化电路图-副边电压、电流之正向与以前不同。Step 2 采用标幺值Step 3 画标幺值形式的简化电路图。Step 4 画简化相量图（感性负载）注意：1）副边压、流正向已变。2）所有量（变量、参数）都已采用标幺值。Step 5 用几何关系求求解解Step 5 续1：略去二次项，得到外特性表达式可见，外特性是一条直线，其斜率为（Rk*cos2+Xk*sin2）,它可能为正，可能为负，亦可能为零。图形见下。-推导完毕。3 外特性图形4 外特性的指标-电压调整率定义：电压调整率，也
23、叫电压变化率 -原边加额定电压时，副边从空载到额定负载电压变化与副边额定电压的比率。常用百分比表示。记为u。据定义，并据前面推导的外特性表达式U2*=f(I*)，有：电压变化率电压变化率的定义：的定义：在在额定电源电压额定电源电压和和一定负载功率因数一定负载功率因数的条件下，由空载到额定负载时二的条件下，由空载到额定负载时二次侧端电压变化的百分比，即：次侧端电压变化的百分比，即：2、电压调整率、电压调整率 当负载为额定负载当负载为额定负载(I*1)、功率因数为指定值、功率因数为指定值(通通常为常为o.8滞后滞后)时的电压调整率，称为时的电压调整率，称为额定电压调额定电压调整率整率。用标么值表示
24、：用标么值表示：4 续1：电压调整率的三个决定因素电压调整率表达式：三个决定因素：1）负载程度，=I*。2）负载性质2。3）变压器的内部阻抗：短路电阻Rk*、短路电抗Xk*。当负载为感性时，2正，u正，ULU20。当负载为阻性时，2正，u正，ULU20。4 续2：五种典型负载下的电压变化率1）当负载为感性时，2正，u正，ULU20 。2）当负载为阻性时，2正，u正，ULU20 。4）当负载为容性，且容到一定程度时，2足够负，u变负，ULU20 。5）当负载为容性，且容到刚好使Rk*cos2+Xk*sin2 =0 时，2负，u=0，ULU20 。4 续3：电压调整率的图形24 续4：什么叫额定电
25、压调整率？-额定负载时的电压调整率。额定负载时I*=1。额定电压调整率是变压器的主要性能指标之一。通常uN约为5%左右。所以，一般电力变压器的高压绕组均有5%的抽头，以便进行电压调节。讨论：讨论：u对于纯阻性负载，对于纯阻性负载，故，故 较小；较小；u对于感性负载，对于感性负载，故，故 ，即随着负载，即随着负载 电流的增加，二次侧的电压下降较大；电流的增加，二次侧的电压下降较大；u对于容性负载，对于容性负载，若，若 ，则则 ，说明随着负载电流，说明随着负载电流 的增加，二次侧的电压的增加，二次侧的电压有可有可 能能升高。升高。容性负载对变压器二次端电压影响的应用：容性负载对变压器二次端电压影响
26、的应用：（1 1）补偿无功，改善功率因数，降低线损）补偿无功，改善功率因数，降低线损 （2 2）提升工厂电网电压，解决工厂负荷大，电网电压）提升工厂电网电压，解决工厂负荷大，电网电压下降的问题下降的问题4、变压器的电压调节通过改变高压侧分接头（即改变高压侧线圈的匝数）来调压。分接头：调压方法：无激磁调压和有载调压谢谢！6.3.2、效率和效率特性1 变压器效率之定义2 效率的伴侣-损耗3 变压器效率特性之定义4 变压器效率特性表达式的推导5 效率特性图形6 最大效率7 额定效率1、效率和效率特性、效率和效率特性 变压器运行时将产生损耗，变压器运行时将产生损耗，变压器的损耗分为铜耗和变压器的损耗分
27、为铜耗和铁耗两类铁耗两类。每一类又包括基本损耗和杂散损耗。每一类又包括基本损耗和杂散损耗。基本铜耗基本铜耗是指电流流过绕组时所产生的直流电阻损是指电流流过绕组时所产生的直流电阻损耗。耗。杂散铜耗杂散铜耗主要指漏磁场引起电流集肤效应，使主要指漏磁场引起电流集肤效应，使绕组的有效电阻增大而增加的铜耗，以及漏磁场在绕组的有效电阻增大而增加的铜耗，以及漏磁场在结构部件中引起的涡流损耗等。铜耗与负载电流的结构部件中引起的涡流损耗等。铜耗与负载电流的平方成正比。平方成正比。定义-变压器输出功率P2与输入功率P1之比。2 效率之伴侣-损耗变压器损耗分类按物理标准分-铜耗、铁耗：原副边绕组均有电阻，该电阻上的
28、损耗pcu1=I12R1、pcu2=I22R2即为铜耗。因为绕组一般由铜线制成，故有此谓。变压器铁芯处于交变磁场中，会产生磁滞损耗、涡流损耗，此二者合成铁芯损耗，简称铁耗。按数学标准分-可变损耗、不变损耗：铜耗随电流大小而变，是可变损耗；铁耗随电压大小而变，而变压器工作时电压基本不变，故称铁耗为不变损耗。基本铁耗基本铁耗 基本铁耗基本铁耗是变压器铁心中的磁滞和涡流损耗。是变压器铁心中的磁滞和涡流损耗。杂散铁耗包括叠片之间的局部涡流损耗和主磁杂散铁耗包括叠片之间的局部涡流损耗和主磁通在结构部件中引起的涡流损耗等。通在结构部件中引起的涡流损耗等。(3-51)式式(351)表示，效率表示，效率是负载
29、电流的函数，是负载电流的函数，f(I2)就称为效率特性，如图就称为效率特性，如图229所示所示 间接法测定变压器的效率间接法测定变压器的效率假设假设(1)(1)以额定电压下的空载损耗以额定电压下的空载损耗 p p0 0 作为铁耗作为铁耗 p pFeFe并认为铁耗不随负载而变。并认为铁耗不随负载而变。(2)(2)以额定电流时的负载损耗以额定电流时的负载损耗 p pLNLN 作为额定电流时之铜耗作为额定电流时之铜耗 p pcucu并认为负载系数并认为负载系数?的平方成正比的平方成正比,有有p pcucu=b b2 2p pLNLN(3)(3)计算计算 P P2 2 时时,忽略负载运行时的二次侧电压
30、的变化忽略负载运行时的二次侧电压的变化即认为即认为:P:P2 2=m=mU U2N2NI I2 2 coscosj j2 2=b bm mU U2N2NI I2N 2N coscosj j2 2=b bS SN N coscosj j2 2这样就可以得到这样就可以得到变压器效率计算公式变压器效率计算公式：=1-(p1-(p0 0+b b2 2p pLNLN)/()/(b bS SN N coscosj j2 2+p+p0 0+b b2 2p pLNLN)最大效率分析最大效率分析:用求导法求取。用求导法求取。3 变压器效率特性之定义定义-变压器效率特性是指原边加额定电压、副边功因不变时，变压器效
31、率随负载电流变化的规律，即f(I2)。4 效率特性表达式的推导Step 1 基于定义得到初始表达式，如右：Step 2 假设：副边电流变化时，副边电压不变，即忽略副边电压变化对效率特性的影响。再考虑输出、损耗与副边电流的关系，得最终表达式，如右：5 效率特性的图形6 变压器的最大效率将效率特性两边对I2求导，并令之等于零，得最大效率条件：上式表明：当变压器取得最大效率时，铜耗=铁耗，即，可变损耗=不变损耗。考虑到：铁耗基本等于空载损耗，铜耗基本等于短路损耗，并且负载电流采用标幺值，我们有：6 最大效率：续1考虑到：铁耗基本等于空载损耗，铜耗基本等于短路损耗，并且负载电流采用标幺值，我们有：右边
32、pkN代表副边电流达额定值I2N时的短路损耗。6 最大效率：续2一般电力变压器的p0/pkN=1/4 1/3，相应的最大效率发生在I2*=0.50.6左右。不将变压器设计成满载（I2*=1）时达到最大效率，是因为变压器并非经常满载运行。铜耗随时变化，铁耗恒定存在。故常设计成较小铁耗。这对提高总体效率有利。7 额定效率7 续17 续2额定效率N是变压器的另一个主要性能指标。前一个是什么？-电压调整率。通常电力变压器的额定效率N 95%99%。6.3.2变压器的效率特性变压器的效率定义为：变压器的效率定义为：有功功率额定短路损耗，例5-1求解变压器的最高效率：求解变压器的最高效率：效率特性定义为：
33、效率特性定义为：在在额定电压额定电压和和一定负载功率因数一定负载功率因数条件下，条件下，（或或 )的关系曲线的关系曲线.变压器的额定变压器的额定效率一般较高，效率一般较高，大多在大多在95%以以上，大型变压上，大型变压器能达到器能达到99%。交流电机有转交流电机有转动部分，效率动部分，效率要低些要低些设计时，确保变压器全年平均运行效率较高谢谢!6.4变压器的等效电路、理想变压器6.4.1 变压器的等效电路6.4.2 理想变压器6.4.1 6.4.1 等效电路图及其简化等效电路图及其简化1）二次侧电流的折算值:折算的原则折算的原则:二次侧产生的磁动势不变。2）二次侧电动势的折算值：）二次侧电动势
34、的折算值：由于折算前后主磁通和漏磁通均未改变，根据由于折算前后主磁通和漏磁通均未改变，根据电动势与匝数成正比的关系可得电动势与匝数成正比的关系可得3）二次侧漏阻抗的折算值：）二次侧漏阻抗的折算值：根据折算前后二次侧绕组的铜损耗不变的原则，根据折算前后二次侧绕组的铜损耗不变的原则，则：则：4）二次侧电压的折算值:折算的原则折算的原则:负载上消耗的有功和无功不变。5）负载阻抗的折算值:电流的折算：除以变比k电压、电动势的折算：乘以变比k 阻抗类的折算：乘以变比k的平方基本方程式、等效电路基本方程式、等效电路 1 1.基本方程式基本方程式折算前折算后由于激磁阻抗较大，直接左移，得到“”型等效电路。等
35、效电路的简化忽略激磁电流（激磁阻抗）简化等效电路谢谢!6.4变压器的等效电路、理想变压器6.4.1 变压器的等效电路6.4.2 理想变压器空载特性用途：求励磁阻抗Zm原边漏阻抗比励磁阻抗小得多，可忽略不计。励磁阻抗为：原边电阻较励磁电阻小得多，可忽略不计。励磁电阻为：于是，励磁电抗为：励磁阻抗的归算由于空载试验在低压侧进行，故测得的数据为归算到低压侧的值。如果低压侧为副方，则需把计算结果归算到高压侧，各参数应乘以电压比的平方，即k2。如果低压侧为原方，则计算结果无须归算。空载试验接线原则：被测阻抗、邻接仪表阻抗尽量拉开距离续：为什么空载试验在低压侧加电源？答：电源电压U1的变化范围是【0，1.
36、15 U1N】，即电源电压要加到超过额定电压。高压侧额定电压高，不安全，也不便于选择仪表。从电流角度看：励磁阻抗较大，导致空载电流较小。一般只占额定电流的百分之十左右。所以，空载试验选在低压侧加电源。5 短路特性用途：求短路阻抗Zk短路时所加电压只有额定电压的百分之十左右，故主磁通较小，励磁电流很小，可采用简化等效电路计算。短路阻抗为：短路电阻为：短路电抗为：续1：短路电阻的分离上式中Rk是已折算到原边的短路电阻；R1和R2是待分离的原、副边绕组的电阻，是交流电阻；r1和r2是原、副边绕组的直流电阻，可用电桥测量。解上述联立方程，即可分离短路电阻。续2：短路电抗的分离短路电抗无法用实验方法分离
37、。只好近似按上式处理。5 续3：短路阻抗的归算由于短路试验在高压侧进行，故测得的数据为归算到高压侧的值。如果高压侧为副方，则需把计算结果归算到原方-低压侧-因为短路特性是在原方定义的。归算方法：各参数应乘以电压比的平方，即k2。短路试验接线原则：被测阻抗、邻接仪表阻抗尽量拉开距离为什么短路试验在高压侧加电压？答：短路试验所测电流最大值为额定电流额定电流I1N的1.2倍。降压变原边（高压侧）的额定值：压高流小；升压变副边（高压侧）的额定值：压高流小。所以，从电流角度看，短路试验应在高压侧加电压进行。如果选择在低压侧做短路试验，则由于低压侧额定电流大，选择仪表不便。定义短路特性时已说明：短路试验时
38、所加电压不高。只是短路压降的1.2倍。所以，无论从电流还是从电流角度，短路特性都应在高压侧加电压。短路电压的概念短路电压短路电压-通以额定电流时，短路阻抗短路阻抗上的电压电压，也叫阻抗电压阻抗电压。它是变压器的一个很重要的性能指标。从正常角度，希望它小些-降低电压调整率；从故障角度，希望它大些-限制短路电流。上式表明：短路电压=短路阻抗的标幺值。谢谢!6.4.2 理想变压器 理想变压器是根据铁心变压器的电气特性抽象出来的一种理想电路元件。在铁心变压器一次侧(初级)加上交流电压信号时，二次侧(次级)可以得到不同电压的交流信号。理想变压器的电压电流关系为：理想变压器的电压电流关系为：参数参数n n
39、称为称为变比变比。“”:同名端同名端，当，当u u1 1和和u u2 2的的 +端均选在标有端均选在标有 点的端钮上时，表示点的端钮上时，表示u u1 1和和u u2 2极性相同。极性相同。理想变压器的符号如图所示理想变压器的符号如图所示当变压器的极性改变时当变压器的极性改变时 表征理想变压器端口特性的表征理想变压器端口特性的VCRVCR方程是两个线性代数方方程是两个线性代数方程，因而理想变压器是一种程，因而理想变压器是一种线性双口电阻元件线性双口电阻元件。它既可工。它既可工作于交流又可工作于直流，对电压、电流的频率和波形没作于交流又可工作于直流，对电压、电流的频率和波形没有任何限制。与实际变
40、压器不同。有任何限制。与实际变压器不同。1 1理想变压器既不消耗能量，也不储存能量，在任理想变压器既不消耗能量，也不储存能量，在任一时刻进入理想变压器的功率等于零，即一时刻进入理想变压器的功率等于零，即理想变压器的基本性质：理想变压器的基本性质：从初级进入理想变压器的功率，全部传输到次级的从初级进入理想变压器的功率，全部传输到次级的负载中，它本身既不消耗，也不储存能量。负载中，它本身既不消耗，也不储存能量。注意：与同名端位置注意：与同名端位置无关无关，与电压电流的关联方向，与电压电流的关联方向有有关关用外加电源法求得图示单口网络的输入电阻为用外加电源法求得图示单口网络的输入电阻为 2 2电阻变换特性电阻变换特性 谢谢!此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢