《三绕组变压器.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《三绕组变压器.ppt（121页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、会计学1三绕组三绕组(roz)变压器变压器第一页，共121页。6.1变压器的用途变压器的用途(yngt)、分类和基本结构分类和基本结构n n6.1.1 变压器的基本(jbn)概念n n6.1.2 变压器的用途n n6.1.3 变压器的分类n n6.1.4 变压器的基本(jbn)机构第1页/共120页第二页，共121页。6.1.1 变压器的基本变压器的基本概念概念n n变压器n n 是一种静止的电磁装置，它利用(lyng)电感应原理，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。n n 常用来将一种交流电压的电能转换为同频率的另一种交流电压的电能。第2页/共120页第三页，共121页。6.
2、1.2 变压器的用途变压器的用途(yngt)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。供给特殊电源用的专用变压器。如：炼钢炉供电 的电炉变压器、大型(dxng)电解电镀、直流电力机车供电的整流变压器，测量用的仪用变压器。控制系统实现信号的传输控制变压器，直到仅传输信号的非常小的无线电变压器。第3页/共120页第四页，共121页。6.1.3 变压器的分类变压器的分类(fn li)按功能分：电力变压器按功能分：电力变压器、特殊功能变压器（电、特殊功能变压器（电炉变压器炉变压器、整流变压器、整流变压器、电焊变压器）、仪、电焊变压器）、仪用变压器（电压互感器、
3、电流用变压器（电压互感器、电流(dinli)(dinli)互感器）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：双绕组变压器、三绕组变压器、按使用绕组数目：双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器。多绕组变压器。按铁心结构：芯式变压器、壳式变压器。按铁心结构：芯式变压器、壳式变压器。按冷却方式：干式变压器、油浸式变压器。按冷却方式：干式变压器、油浸式变压器。按调压方式：无载调压变压器、有载调压变压器。按调压方式：无载调压变压器、有载调压变压器。第4页/共120页第五页，共121页。变压器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
4、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第5页/共120页第六页，共121页。6.1.4 变压器的基本变压器的基本(jbn)机构机构n n由铁心、绕组及附件组成。由铁心、绕组及附件组成。n n（一）铁心（一）铁心 n n1 1、作用：构成变压器的磁路系统，且固定绕组。、作用：构成变压器的磁路系统，且固定绕组。n n2 2、构成：由、构成：由0.270.270.35mm0.35mm厚的冷轧硅钢片叠成厚的冷轧硅钢片叠成,每每片硅钢片的两面涂绝缘漆膜，且冲压成一定形状片硅钢片的两面涂绝缘漆膜，且冲压成一定形状(xngzhun)(xngzhun)。n n铁心分铁心柱、铁轭
5、两部分铁心分铁心柱、铁轭两部分n n3 3、装叠工艺：采用交叠式，主要使叠缝相互交叠，、装叠工艺：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。以减少接逢间隙，从而减少磁路的磁阻。第6页/共120页第七页，共121页。三相三相三相三相(sn xin(sn xin)芯式变压器示意图芯式变压器示意图芯式变压器示意图芯式变压器示意图绕组上铁轭铁芯柱下铁轭第7页/共120页第八页，共121页。（二）绕组（二）绕组（二）绕组（二）绕组(roz(roz)n n1 1、作用：构成、作用：构成、作用：构成、作用：构成(guchng)(guchng)变压器的电路系统。变压器的电路系统。变压
6、器的电路系统。变压器的电路系统。n n2 2、构成、构成、构成、构成(guchng)(guchng)：绝缘铜线或铝线在绕线模上：绝缘铜线或铝线在绕线模上：绝缘铜线或铝线在绕线模上：绝缘铜线或铝线在绕线模上绕制而成。绕制而成。绕制而成。绕制而成。3 3、结构形式：同心式、交叠式。、结构形式：同心式、交叠式。、结构形式：同心式、交叠式。、结构形式：同心式、交叠式。第8页/共120页第九页，共121页。谢谢谢谢(xi xie)！第9页/共120页第十页，共121页。6.2变压器的空载变压器的空载(kn zi)运行、变压器的负载运行运行、变压器的负载运行n n6.2.1 变压器的空载(kn zi)运行
7、n n6.2.2 变压器的负载运行第10页/共120页第十一页，共121页。6.2.1 变压器的空载变压器的空载(kn zi)运行运行n n 空载运行时变压器实际上就是一个含铁心的空载运行时变压器实际上就是一个含铁心的电感器线圈电感器线圈(xinqun)(xinqun)，即非线性电抗器。，即非线性电抗器。n n从能量传递看作为电源的负载，空载运行时变压从能量传递看作为电源的负载，空载运行时变压器：器：n n（1 1）一方面从电源吸收无功功率，在铁心中建）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。立磁场，产生主磁通。n n（2 2）另一方面从电源吸收有功功率，供铁心损）另一方面从电
8、源吸收有功功率，供铁心损耗（磁滞、涡流）、绕组铜损使用。由于是不带耗（磁滞、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负载，所以电源输入少量电功率 p0 p0 第11页/共120页第十二页，共121页。6.2.1 变压器的空载变压器的空载(kn zi)运行运行n n一、表示一、表示(biosh)(biosh)单相变压器空载运行的示意图单相变压器空载运行的示意图第12页/共120页第十三页，共121页。二、变压器空载时各物理量产生的电磁二、变压器空载时各物理量产生的电磁二、变压器空载时各物理量产生的电磁二、变压器空载时各物理量产生的电磁(dinc)(dinc)关系为：关系为：关
9、系为：关系为：第13页/共120页第十四页，共121页。n n1、主磁通产生的感应电动势：、主磁通产生的感应电动势：n n设主磁通按正弦设主磁通按正弦(zhngxin)规律规律变化，即变化，即n n =msint n n根据电磁感应定律，一次绕组的根据电磁感应定律，一次绕组的感应电势的瞬时值为：感应电势的瞬时值为：第14页/共120页第十五页，共121页。由 此 可 知，一 次 绕 组 感 应(gnyng)电势e1滞后主磁通90，且一次绕组感应(gnyng)电势的有效值为一次绕组感应电势一次绕组感应电势(dinsh)与主磁通的相量关系为与主磁通的相量关系为第15页/共120页第十六页，共121
10、页。同理*结论：结论：，在相位，在相位上滞后上滞后 90。第16页/共120页第十七页，共121页。n n2、漏磁通产生的感应电动势：、漏磁通产生的感应电动势：n n一次漏磁通一次漏磁通 与一次漏电势与一次漏电势 之间的关系，可以用一次绕组之间的关系，可以用一次绕组(roz)的漏电感的漏电感L1来处理。一来处理。一次绕组次绕组(roz)的感应电势的瞬时的感应电势的瞬时值为：值为：X1=L1为一次绕组为一次绕组(roz)的漏电抗，一次的漏电抗，一次漏电势漏电势 可表示为可表示为第17页/共120页第十八页，共121页。n n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
11、生(chnshng)此漏磁通的绕组中的电流成正比关系，即n n另：n n故漏电感L1为常数，X1=L1亦为常数第18页/共120页第十九页，共121页。谢谢谢谢(xi xie)！第19页/共120页第二十页，共121页。n n三、电压平衡方程式、变比三、电压平衡方程式、变比n n变压器空载运行时，各物理量的变压器空载运行时，各物理量的正方向正方向(fngxing)通常按下图通常按下图标注：标注：第20页/共120页第二十一页，共121页。n n根据KVL定律(dngl)，一次回路方程为：在正弦在正弦(zhngxin)稳态下，稳态下，第21页/共120页第二十二页，共121页。*结结论论：影影响
12、响主主磁磁通通大大小小的的因因素素是是：电电源源电电压压U1U1、电电源源频频率率f f 和和一一次次侧侧线线圈圈匝匝数数N1N1，（注注意意(zh(zh y)y)：与与铁芯材质及几何尺寸有关。）铁芯材质及几何尺寸有关。）即即 由于由于(yuy)且且 很小，很小，则则第22页/共120页第二十三页，共121页。n n二次回路中，由于二次回路中，由于 ，无二次漏电，无二次漏电(lu(lu din)din)势，则二次回路方程为势，则二次回路方程为n n变压器的变比：一次绕组电动势变压器的变比：一次绕组电动势 E1 E1 与二次与二次绕组电动势绕组电动势 E2 E2 之比，即之比，即第23页/共12
13、0页第二十四页，共121页。又因又因E E1 1 U U1 1，E E2 2=U U2020 ，有：，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 第25页/共120页第二十六页，共121页。四、空载四、空载(kn zi)电电流流n n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。线性电抗器。线性电抗器。线性电抗器。n n从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
14、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：从能量传递看作为电源的负载，空载运行时变压器：n n（1 1）一方面从电源吸收无功功率，在铁心中建立磁场，产生主）一方面从电源吸收无功功率，在铁心中建立磁场，产生主）一方面从电源吸收无功功率，在铁心中建立磁场，产生主）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。磁通。磁通。磁通。n n（2 2）另一方面从电源吸收有功功率，供铁心损耗（磁滞、涡流）另一方面从电源吸收有功功率，供铁心损耗（磁滞、涡流）另一方面从电源吸收有功功率，供铁心损耗（磁滞、涡流）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
15、使用。由于是不带负载，所以电源输入少量电功率、绕组铜损使用。由于是不带负载，所以电源输入少量电功率、绕组铜损使用。由于是不带负载，所以电源输入少量电功率、绕组铜损使用。由于是不带负载，所以电源输入少量电功率 p0 p0 n n空载电流成分：空载电流可认为是励磁空载电流成分：空载电流可认为是励磁空载电流成分：空载电流可认为是励磁空载电流成分：空载电流可认为是励磁(l c)(l c)电流，用电流，用电流，用电流，用 Im Im表示。表示。表示。表示。n n Im Im 中含有有功分量中含有有功分量中含有有功分量中含有有功分量 IFe(IFe(损耗电流）和用以建立磁场的无功损耗电流）和用以建立磁场的
16、无功损耗电流）和用以建立磁场的无功损耗电流）和用以建立磁场的无功 Iu Iu 分量分量分量分量(磁化电流）磁化电流）磁化电流）磁化电流），Iu IFe Iu IFe 第26页/共120页第二十七页，共121页。1）空载(kn zi)电流的波形第27页/共120页第二十八页，共121页。ImIFeIuE1 ImIFeIuE1 ImIFeIuE1ImIuE1 IFeImIuE1磁通量磁通量 与与电电流流(dinli)Im(dinli)Im的关的关系系励磁励磁(l c)(l c)电电流有功无功分量的相量流有功无功分量的相量图图磁滞作用与涡流磁滞作用与涡流(wli)(wli)现象使现象使 (t)=fi
17、(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第28页/共120页第二十九页，共121页。3）激磁）激磁(jc)阻抗阻抗 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(dinz)Rm来处理，Xm=Lm为励磁电抗。第29页/共120页第三十页，共121页。激磁激磁(jc)(jc)电阻电阻激磁激磁(jc)(jc)电电抗抗E1ifei0iuRfeRmXm第30页/共120页第三十一页，共121页。由上分析可知一次侧主电
18、动势可由上分析可知一次侧主电动势可表示表示(biosh)如下：如下：式中，式中，Zm=Rm+jXm称为称为(chn wi)变压器的激磁阻抗，它是表征铁心磁化变压器的激磁阻抗，它是表征铁心磁化性能和铁心损耗的一个综合参数。性能和铁心损耗的一个综合参数。第31页/共120页第三十二页，共121页。五、空载运行五、空载运行五、空载运行五、空载运行(ynxng)(ynxng)时等值电路时等值电路时等值电路时等值电路变压器空载变压器空载(kn zi)运行时原边电运行时原边电动势平衡方程式如下动势平衡方程式如下 其中原边漏电抗其中原边漏电抗Z1=r1+jx1 变压器空载变压器空载(kn zi)等值电路等值
19、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 而励而励磁阻抗的大小磁阻抗的大小(dxio)和变压器工作点有关，因和变压器工作点有关，因铁心中存在饱和现象，铁心中存在饱和现象，rm、xm 随着饱和程度的随着饱和程度的增加而减小，但当电源电增加而减小，但当电源电压的变化范围不大，对应压的变化范围不大，对应铁心中磁通的变化为也不铁心中磁通的变化为也不是很大时，是很大时，Zm 的值基本的值基本上可视为不变。上可视为不变。第32页/共120页第三十三页，共121页。谢谢谢谢(xi xie)！第33页/共120页第三十四页，共121页。变压器的一次绕组接到交流电源，二次绕组接到变压器的
20、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过，这种情况负载阻抗时，二次绕组中便有电流流过，这种情况(qngkung)称为变压器的负载运行，如图所示。称为变压器的负载运行，如图所示。6.2.2 变压器的负变压器的负载载(fzi)运行运行第34页/共120页第三十五页，共121页。一、磁动势平衡方程式和能量一、磁动势平衡方程式和能量一、磁动势平衡方程式和能量一、磁动势平衡方程式和能量(nngling)(nngling)传递传递传递传递变压器空载时，因二次电流为变压器空载时，因二次电流为变压器空载时，因二次电流为变压器空载时，因二次电流为0 0，主磁路的总磁动势，主磁路的总磁
21、动势，主磁路的总磁动势，主磁路的总磁动势为：为：为：为：变压器负载时，主磁路的总磁动势为：变压器负载时，主磁路的总磁动势为：变压器负载时，主磁路的总磁动势为：变压器负载时，主磁路的总磁动势为：第35页/共120页第三十六页，共121页。n n从空载到负载从空载到负载(fzi)(fzi)时，主磁通基本不变。时，主磁通基本不变。即磁动势平衡关系为：即磁动势平衡关系为：第36页/共120页第三十七页，共121页。二、漏磁通和漏磁电抗二、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、并与一次和二次在实际变压器中，除了通过铁心、并与一次和二次绕组绕组(roz)相交链的主磁通相交链的主磁通之
22、外，还有少量仅与之外，还有少量仅与一个绕组一个绕组(roz)交链且主要通过空气或油而闭合的交链且主要通过空气或油而闭合的漏磁通。漏磁通。第37页/共120页第三十八页，共121页。X1和和X2分别称为一次和二次绕组的漏磁电抗，分别称为一次和二次绕组的漏磁电抗，简称漏抗简称漏抗X1=L1,X2=L2漏抗是表征漏抗是表征(bio zhn)绕组漏磁效应的一个参数。绕组漏磁效应的一个参数。漏磁电抗漏磁电抗第38页/共120页第三十九页，共121页。三、变压器的基本三、变压器的基本(jbn)方程方程n n变压器负载运行时的电磁关系变压器负载运行时的电磁关系(gun x)(gun x)如下：如下：第39页
23、/共120页第四十页，共121页。相应的复数相应的复数(fsh)形式形式 根据根据(gnj)基尔霍夫第二定律，即可写出基尔霍夫第二定律，即可写出一次和二次侧的电压方程为一次和二次侧的电压方程为 第40页/共120页第四十一页，共121页。变压器的基本变压器的基本变压器的基本变压器的基本(jbn)(jbn)方方方方程为程为程为程为 (3-21)第41页/共120页第四十二页，共121页。四、变压器的绕组四、变压器的绕组(roz)归归算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器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，来代替具有电路
24、、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、磁路磁路(c l)和电磁感应联系的实际变压器。下面从变压器的基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。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、副边电压相差很大，为计算变压器原、副边电压相差很大，为计算(j(j sun)sun)和作图带来不便。和作图带来不便。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
25、。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，称折合算折合算法法。第42页/共120页第四十三页，共121页。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匝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匝数变换成一次绕组的匝数，而不改变数变换成一次绕组的匝数，而不改变(g(g ibin)ibin)一次和二次绕组原一次和二次绕组原有的电磁关系。有的电磁关系。（A）方法）方法(fngf)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建立等效电路，除了需要把一
26、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理外，还需要压降，主磁通和铁心线的效果作为激磁阻抗来处理外，还需要进行进行(jnxng)绕组归算。绕组归算。绕组归算绕组归算第43页/共120页第四十四页，共121页。（B）原则）原则(yunz)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同样(tngyng)大小的功率和电流，并有同样大小的功率和电流，并有同样(tngyng)大小的大小的功率传递给二次绕组。功率传递给二次绕组。.(1)(1)电流电流(dinli)(dinli)的归算的归算:(2)电势的归
27、算电势的归算:第44页/共120页第四十五页，共121页。（3 3）阻抗的折算）阻抗的折算）阻抗的折算）阻抗的折算(sh sun)(sh sun)：将二次侧电压方程式乘将二次侧电压方程式乘将二次侧电压方程式乘将二次侧电压方程式乘K K得：得：得：得：或利用功率或利用功率(gngl)平衡也平衡也可以得到：可以得到：第45页/共120页第四十六页，共121页。n n注意：注意：n n1）折算前后阻抗角、）折算前后阻抗角、功率功率(gngl)因素因素不变不变n n2）折算前后二次侧）折算前后二次侧铜耗不变铜耗不变n n3）折算前后的输出）折算前后的输出功率功率(gngl)不变不变第46页/共120页
28、第四十七页，共121页。归算后，变压器的基本归算后，变压器的基本归算后，变压器的基本归算后，变压器的基本(jbn)(jbn)方程变为方程变为方程变为方程变为:（3-30）由此可得其相量图如下由此可得其相量图如下(rxi)：第47页/共120页第四十八页，共121页。第48页/共120页第四十九页，共121页。折算法只是一种分析的方法。凡是单位为伏的物理量（电动折算法只是一种分析的方法。凡是单位为伏的物理量（电动势、电压）的折算值等于原来势、电压）的折算值等于原来(yunli)数值乘数值乘k；单位为；单位为欧的物理量（电阻、电抗、阻抗）的折算值等于原来欧的物理量（电阻、电抗、阻抗）的折算值等于原
29、来(yunli)数值乘数值乘k2；电流的折算值等于原来；电流的折算值等于原来(yunli)的的数值乘以数值乘以1/k.(已没有(mi yu)变比k)副边绕组经折算后，原来副边绕组经折算后，原来(yunli)的基本方程成为：的基本方程成为：小结小结第49页/共120页第五十页，共121页。谢谢谢谢(xi xie)！第50页/共120页第五十一页，共121页。变压器的运行特性主要变压器的运行特性主要(zhyo)有外特性（副边电压变化率）和效率有外特性（副边电压变化率）和效率特性特性1.外特性外特性(txng)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率因数不变时，副边端电压随副
30、边端电压随负载电流变化的规律。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 和副绕组的负载和副绕组的负载(fzi)功率因数不功率因数不变时，变时，变压器效率随负载变压器效率随负载(fzi)电流变化的规律。电流变化的规律。f(I2).6.3变压器的外特性、损变压器的外特性、损耗和效率耗和效率第51页/共120页第五十二页，共121页。6.3.1 外特性外特性(txng)1 外特性(txng)定义2 外特性(txng)表达式的推导3 外特性(txng)图形4 外特性(txng)的指标-电压调整率第52页/共120页第五十三页，共121页。1、变压器负载时
31、二次侧端电压的变化、变压器负载时二次侧端电压的变化(电压调电压调整率整率)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）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 一般一般(ybn)用电压调整率表示用电压调整率表示第53页/共120页第五十四页，共121页。6.3.1变压器的外特性(txng)和电压变化率外特性的定义（反映变压器对负载供电质量外特性的定义（反映变压器对负载供电质量(zhling)(zhling)情情况）况）在额定电源电压和一定负载功率因数的条件下，变压器在额定电源电压和一定负载功率因数的条件下，变压
32、器二次侧的端电压与二次侧负载电流之间的关系曲线。二次侧的端电压与二次侧负载电流之间的关系曲线。各类性质的负载各类性质的负载各类性质的负载各类性质的负载下变压器的典型下变压器的典型下变压器的典型下变压器的典型(dinxng)(dinxng)(dinxng)(dinxng)外特外特外特外特性性性性第54页/共120页第五十五页，共121页。1 外特性外特性(txng)定定义义定义(dngy)-在电源电压额定、负载功因恒定的条件下，副边电压随电流变化的规律称为外特性，记为U2f(I2)。若用标幺值表示，则为：U1*1，cos2=常值时，U2*f(I2*)。第55页/共120页第五十六页，共121页。
33、2 外特性外特性(txng)表达式的推表达式的推导导Step 1 画简化电路图-副边电压(diny)、电流之正向与以前不同。第56页/共120页第五十七页，共121页。Step 2 Step 2 采用采用(c(c iyng)iyng)标幺值标幺值第57页/共120页第五十八页，共121页。Step 3 Step 3 画标幺值形式画标幺值形式(xngsh)(xngsh)的的简化电路图。简化电路图。第58页/共120页第五十九页，共121页。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(binling)、参数）都已采用标幺值。第59页/共120页第六十页，共
34、121页。Step 5 Step 5 用用几几何何(j(j h)h)关关系系求求解解第60页/共120页第六十一页，共121页。Step 5 续1：略去(l q)二次项，得到外特性表达式可见(kjin)，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。第61页/共120页第六十二页，共121页。3 外特性(txng)图形第62页/共120页第六十三页，共121页。4 4 外特性外特性外特性外特性(txng)(txng)的指标的指标的指标的指标-电压电压电压电压调整率调整率调整率调整率定义：电压(diny)调整率，也叫电压(d
35、iny)变化率 -原边加额定电压(diny)时，副边从空载到额定负载电压(diny)变化与副边额定电压(diny)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：第63页/共120页第六十四页，共121页。电压变化率的定义：电压变化率的定义：在额定电源电压和一定负载功率因数的条件在额定电源电压和一定负载功率因数的条件(tiojin)(tiojin)下，由空载到额定负载时二次侧端电压下，由空载到额定负载时二次侧端电压变化的百分比，即：变化的百分比，即：第64页/共120页第六十五页，共121页。2、电压、电压(diny)调整率调整率 当负载当负载(fzi
36、)为额定负载为额定负载(fzi)(I*1)、功、功率因数为指定值率因数为指定值(通常为通常为o.8滞后滞后)时的电压调整时的电压调整率，称为额定电压调整率。率，称为额定电压调整率。用标么值表示：用标么值表示：第65页/共120页第六十六页，共121页。4 4 续续续续1 1：电压调整率的三个决定：电压调整率的三个决定：电压调整率的三个决定：电压调整率的三个决定(judng)(judng)因素因素因素因素电压调整率表达式：电压调整率表达式：电压调整率表达式：电压调整率表达式：三个决定因素：1）负载(fzi)程度，=I*。2）负载(fzi)性质2。3）变压器的内部阻抗：短路电阻Rk*、短路电抗Xk
37、*。当负载(fzi)为感性时，2正，u正，ULU20。当负载(fzi)为阻性时，2正，u正，ULU20。第66页/共120页第六十七页，共121页。4 4 续续续续2 2：五种典型负载：五种典型负载：五种典型负载：五种典型负载(fzi)(fzi)下的电压变化下的电压变化下的电压变化下的电压变化率率率率1 1）当负载）当负载(fzi)(fzi)为感性时，为感性时，22正，正，uu正，正，ULU20 ULU20 。2 2）当负载）当负载(fzi)(fzi)为阻性时，为阻性时，22正，正，uu正，正，ULU20 ULU20 U20 。4 4）当负载）当负载(fzi)(fzi)为容性，且容到一定程度时
38、，为容性，且容到一定程度时，22足够负，足够负，uu变负，变负，ULU20 ULU20 。5 5）当负载）当负载(fzi)(fzi)为容性，且容到刚好使为容性，且容到刚好使Rk*cos2+Xk*sin2 =0 Rk*cos2+Xk*sin2 =0 时，时，22负，负，u=0u=0，ULU20 ULU20 。第67页/共120页第六十八页，共121页。4 4 续续续续3 3：电压调整：电压调整：电压调整：电压调整(tiozhng)(tiozhng)率的图形率的图形率的图形率的图形2第68页/共120页第六十九页，共121页。4 4 续续续续4 4：什么叫额定电压：什么叫额定电压：什么叫额定电压：
39、什么叫额定电压(diny)(diny)调整率？调整率？调整率？调整率？-额定负载时的电压额定负载时的电压额定负载时的电压额定负载时的电压(diny)(diny)调调调调整率。整率。整率。整率。额定负载时额定负载时额定负载时额定负载时I*=1I*=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(roz)均有5%的抽头，以便进行电压调节。第69页/共120页第七十页，共121页。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
40、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）提升工厂电网电压，解决工厂负荷大，电网电压下降网电压下降(xijing)(xijing)的问题的问题第70页/共120页第七十一页，共121页。4、变压器的电压、变压器的电压(diny)调节调节通过改变高压(goy)侧
41、分接头（即改变高压(goy)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第71页/共120页第七十二页，共121页。谢谢谢谢(xi xie)！第72页/共120页第七十三页，共121页。6.3.2、效率、效率(xio l)和效率和效率(xio l)特性特性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(txng)6 最大效率7 额定效率第73页/共120页第七十四页，共121页。1、效率、效率(xio l)和效率和效率(xio l)特特性性 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运行时将产生损耗，变压
42、器的损耗分为铜耗和铁耗两类。每一类铁耗两类。每一类(y li)又包括基本损耗和杂散损耗。又包括基本损耗和杂散损耗。基本铜耗是指电流流过绕组时所产生的直流电阻损耗。基本铜耗是指电流流过绕组时所产生的直流电阻损耗。杂散铜耗主要指漏磁场引起电流集肤效应，使绕组的有杂散铜耗主要指漏磁场引起电流集肤效应，使绕组的有效效(yuxio)电阻增大而增加的铜耗，以及漏磁场在结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。铜耗与负载电流的平方成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。正比。定义-变压器输出功率P2与输入功率P1之比。第74页/共120页第七十五页，共121页。2 效率
43、效率(xio l)之伴之伴侣侣-损耗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(dinz)，该电阻(dinz)上的损耗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。第75页/共120页第七十六页，共121页。基本基本(jbn)铁耗铁耗 基本铁耗是变压器铁心中的磁滞和涡流损耗。杂散铁基本铁耗是变压器铁心中的磁滞和涡流损耗。杂
44、散铁耗包括叠片耗包括叠片(di pin)之间的局部涡流损耗和主磁通在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。结构部件中引起的涡流损耗等。(3-51)式式(351)表示，效率表示，效率是负载电流的函数是负载电流的函数(hnsh)，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 第76页/共120页第七十七页，共121页。间接间接间接间接(jin ji)(jin ji)法测定变压器的效率法测定变压器的效率法测定变压器的效率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 p0 p0 作为铁耗作为铁耗 pFe pFe并认为铁耗不随负
45、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 pLN pLN 作为额定电流时之铜耗作为额定电流时之铜耗 pcupcu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pcu=b2pLNpcu=b2pLN(3)(3)计算计算 P2 P2 时时,忽略负载运行时的二次侧电压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:P2=mU2NI2 cosj2=bmU2NI2N cosj2:P2=mU2NI2 cosj2=bmU2NI2N cosj2=bSN cosj2=bSN cosj2这样这样(zhyng)(zhyng)就可以得到变压器效率计算公式
46、：就可以得到变压器效率计算公式：h=1-(p0+b2pLN)/(bSN cosj2+p0+b2pLN)h=1-(p0+b2pLN)/(bSN cosj2+p0+b2pLN)第77页/共120页第七十八页，共121页。最大效率最大效率(xio l)分析分析:用求导用求导法求取。法求取。第78页/共120页第七十九页，共121页。3 变压器效率变压器效率(xio l)特性之定义特性之定义定义-变压器效率特性(txng)是指原边加额定电压、副边功因不变时，变压器效率随负载电流变化的规律，即f(I2)。第79页/共120页第八十页，共121页。4 效率效率(xio l)特性表达式特性表达式的推导的推导
47、Step 1 基于(jy)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：第80页/共120页第八十一页，共121页。5 效率特性效率特性(txng)的图形的图形第81页/共120页第八十二页，共121页。6 变压器的最大效率变压器的最大效率(xio l)将效率特性(txng)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(snho)=不变损耗(snho)。考虑到：铁耗基本等于空载损耗(snho)，铜耗基本等于短路损耗(
48、snho)，并且负载电流采用标幺值，我们有：第82页/共120页第八十三页，共121页。6 最大效率最大效率(xio l)：续续1考虑到：铁耗基本等于(dngy)空载损耗，铜耗基本等于(dngy)短路损耗，并且负载电流采用标幺值，我们有：右边pkN代表副边电流达额定值I2N时的短路损耗。第83页/共120页第八十四页，共121页。6 最大效率最大效率(xio l)：续续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(hngdng)存在。故常设计成
49、较小铁耗。这对提高总体效率有利。第84页/共120页第八十五页，共121页。7 额定额定(dng)效效率率第85页/共120页第八十六页，共121页。7 续续1第86页/共120页第八十七页，共121页。7 续续2额定效率N是变压器的另一个(y)主要性能指标。前一个(y)是什么？-电压调整率。通常电力变压器的额定效率N 95%99%。第87页/共120页第八十八页，共121页。6.3.2变压器的效率(xio l)特性变压器的效率变压器的效率(xio l)定义定义为：为：有功有功有功有功(yu n)(yu n)功率功率功率功率额定短路损耗，例5-1第88页/共120页第八十九页，共121页。求解
50、求解(qi ji)变压器的最高效变压器的最高效率：率：效率特性定义为：效率特性定义为：效率特性定义为：效率特性定义为：在额定电压和一定负载功率因数条件下，在额定电压和一定负载功率因数条件下，在额定电压和一定负载功率因数条件下，在额定电压和一定负载功率因数条件下，（或（或（或（或 )的关系的关系的关系的关系(gun x)(gun x)(gun x)(gun x)曲线曲线曲线曲线.变压器的额定效率变压器的额定效率一般一般(ybn)较高，较高，大多在大多在95%以上，以上，大型变压器能达到大型变压器能达到99%。交流电机有转动部交流电机有转动部分，效率要低些分，效率要低些设计时，确保变压器全年平均运