《《电机学总复习》PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《电机学总复习》PPT课件.ppt（116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、概论 铁磁材料的性质 磁通密度 B 与磁场强度 H 成饱和曲线关系。磁导率随饱和程度的增加而减小。概论 铁磁材料的性质 存在磁滞损耗和涡流损耗，统称铁耗。单位重量铁磁材料的铁耗 p=p1/50(f/50)B2m 。p1/50，比损耗，也称铁耗系数，是指：Bm1Wb/m2,f=50Hz时1 kg铁磁 材料的铁耗。介于一次和二次方之间。概论 磁导、磁阻 取决于磁路材料的磁导率、磁路的几何尺寸（横截面积、长度）变压器的空载运行变压器的空载运行副边开路，电流为零副边开路，电流为零副边开路，电流为零副边开路，电流为零变压器的空载运行变压器的空载运行主磁通和漏磁通的性质不同，主要表现在：主磁通和漏磁通的性
2、质不同，主要表现在：1 1）由于铁磁材料存在饱和现象，主磁通与建立它的电流由于铁磁材料存在饱和现象，主磁通与建立它的电流 i i0 0之间成非线性关之间成非线性关系；而漏磁通由于主要沿非铁磁材料闭合，它与电流系；而漏磁通由于主要沿非铁磁材料闭合，它与电流i i0 0保持线性关系。保持线性关系。2 2）在电磁关系上，主磁通在原、副绕组内感应电动势，副方如果接上负载，在电磁关系上，主磁通在原、副绕组内感应电动势，副方如果接上负载，则在电动势作用下向负载输出电功率，所以主磁通起传递能量的作用；漏磁则在电动势作用下向负载输出电功率，所以主磁通起传递能量的作用；漏磁通仅在原边感应电动势，只起电压降的作用
3、，不能传递能量。通仅在原边感应电动势，只起电压降的作用，不能传递能量。变压器的空载运行变压器的空载运行 主磁通感应的电动势主磁通感应的电动势主磁通感应的电动势主磁通感应的电动势即：即：即：即：原、副绕组内的感应电动势的有效值与主磁通的幅值、绕组匝数、磁通原、副绕组内的感应电动势的有效值与主磁通的幅值、绕组匝数、磁通原、副绕组内的感应电动势的有效值与主磁通的幅值、绕组匝数、磁通原、副绕组内的感应电动势的有效值与主磁通的幅值、绕组匝数、磁通交变的频率成正比。当变压器接到额定频率的电网上运行时，由于交变的频率成正比。当变压器接到额定频率的电网上运行时，由于交变的频率成正比。当变压器接到额定频率的电网
4、上运行时，由于交变的频率成正比。当变压器接到额定频率的电网上运行时，由于f f和和和和w w w w1 1 1 1（w w w w2 2 2 2 ）均为常值，故电动势均为常值，故电动势均为常值，故电动势均为常值，故电动势E E E E1 1 1 1（E E E E2 2 2 2 ）的大小仅由磁通的大小仅由磁通的大小仅由磁通的大小仅由磁通mm所决定。所决定。所决定。所决定。变压器的空载运行变压器的空载运行 空载电流的波形空载电流的波形 当磁路不饱和时，若不考虑铁耗的影响，当磁通按正弦规律变化为正弦当磁路不饱和时，若不考虑铁耗的影响，当磁通按正弦规律变化为正弦波时，波时，i i0 0也按正弦规律变
5、化为正弦波。也按正弦规律变化为正弦波。当磁路饱和时，若不考虑铁耗的影响，当磁通按正弦规律变化为正弦波当磁路饱和时，若不考虑铁耗的影响，当磁通按正弦规律变化为正弦波时，时，i i0 0的波形畸变成的波形畸变成尖顶波。尖顶波。饱和程度愈高，饱和程度愈高，i i0 0 的波形畸变的愈厉害。的波形畸变的愈厉害。当磁路饱和时，考虑铁耗的影响，当磁通按正弦规律变化为正弦波时，当磁路饱和时，考虑铁耗的影响，当磁通按正弦规律变化为正弦波时，i i0 0的波形畸变成的波形畸变成尖顶波。尖顶波。饱和程度愈高，饱和程度愈高，i i0 0 的波形畸变的愈厉害。的波形畸变的愈厉害。i i0 0 的波形的波形超前于主磁通
6、铁耗角。超前于主磁通铁耗角。变压器的空载运行变压器的空载运行 基本方程式基本方程式变压器的负载运行变压器的负载运行 变压器的归算变压器的归算采用一台副绕组匝数等于原绕组匝数的假想变压器来模拟实际变压器，采用一台副绕组匝数等于原绕组匝数的假想变压器来模拟实际变压器，假想变压器与实际变压器在物理情况上是等效的。假想变压器与实际变压器在物理情况上是等效的。等效条件：等效条件：1)1)原边电路情况不变，即主磁场不变；原边电路情况不变，即主磁场不变；2)2)副边对原边的影响不变，即副边的磁动势不变；副边对原边的影响不变，即副边的磁动势不变；3)3)有功和无功损耗不变。有功和无功损耗不变。当把副边各物理量
7、归算到原边时，电动势、电压的归算值等于其原来的数当把副边各物理量归算到原边时，电动势、电压的归算值等于其原来的数值乘以值乘以k k；电阻、电抗、阻抗的归算值等于其原来的数值乘以；电阻、电抗、阻抗的归算值等于其原来的数值乘以k k2 2；电流的；电流的归算值等于原来数值乘以归算值等于原来数值乘以1/k1/k 。变压器的负载运行变压器的负载运行 基本方程式基本方程式变压器的负载运行变压器的负载运行 等效电路等效电路变压器的负载运行变压器的负载运行 等效电路等效电路 空载实验空载实验空载实验空载实验实验目的：实验目的：实验目的：实验目的：求出变比求出变比求出变比求出变比 k k k k 、空载损耗、
8、空载损耗、空载损耗、空载损耗 p p0 0 和激磁阻抗和激磁阻抗和激磁阻抗和激磁阻抗 Z Zm m。变压器的参数测定变压器的参数测定实验步骤：实验步骤：实验步骤：实验步骤：进行试验时，高压边开路，低压边加上额定电压进行试验时，高压边开路，低压边加上额定电压进行试验时，高压边开路，低压边加上额定电压进行试验时，高压边开路，低压边加上额定电压U U1N1N，测量副边，测量副边，测量副边，测量副边 电压电压电压电压U U2020 、空载电流、空载电流、空载电流、空载电流I I0 0及空载输入功率及空载输入功率及空载输入功率及空载输入功率p p0 0 。空载实验空载实验空载实验空载实验讨论：讨论：讨论
9、：讨论：1 1）空载试验时，外加电压和感应电动势都达到额定值，铁心磁密以空载试验时，外加电压和感应电动势都达到额定值，铁心磁密以空载试验时，外加电压和感应电动势都达到额定值，铁心磁密以空载试验时，外加电压和感应电动势都达到额定值，铁心磁密以 及铁耗也是正常运行时的数值。由于空载时原边只有激磁电流，及铁耗也是正常运行时的数值。由于空载时原边只有激磁电流，及铁耗也是正常运行时的数值。由于空载时原边只有激磁电流，及铁耗也是正常运行时的数值。由于空载时原边只有激磁电流，它引起的铜耗可以忽略不计。所以输入功率它引起的铜耗可以忽略不计。所以输入功率它引起的铜耗可以忽略不计。所以输入功率它引起的铜耗可以忽略
10、不计。所以输入功率p p0 0几乎全部供给铁耗几乎全部供给铁耗几乎全部供给铁耗几乎全部供给铁耗 p pfefe。于是于是于是于是 p p0 0 p pfefe。2 2）变压器空载时的总阻抗为）变压器空载时的总阻抗为）变压器空载时的总阻抗为）变压器空载时的总阻抗为Z Z0 0=Z Z1 1+Z Zmm，由于，由于，由于，由于Z Zmm Z Z1 1，因此：，因此：，因此：，因此：3 3）如果是三相变压器，在计算激磁阻抗时，采用一相的功率、电如果是三相变压器，在计算激磁阻抗时，采用一相的功率、电如果是三相变压器，在计算激磁阻抗时，采用一相的功率、电如果是三相变压器，在计算激磁阻抗时，采用一相的功率
11、、电 压和电流值来计算。压和电流值来计算。压和电流值来计算。压和电流值来计算。4 4）由于激磁阻抗由于激磁阻抗由于激磁阻抗由于激磁阻抗Z Zmm随外加电压的大小而变化，为了使测出的参数符随外加电压的大小而变化，为了使测出的参数符随外加电压的大小而变化，为了使测出的参数符随外加电压的大小而变化，为了使测出的参数符 合变压器的实际运行情况，空载试验应在额定电压下进行。合变压器的实际运行情况，空载试验应在额定电压下进行。合变压器的实际运行情况，空载试验应在额定电压下进行。合变压器的实际运行情况，空载试验应在额定电压下进行。5 5）由于试验是在低压侧进行的，故测得的参数是归算到低压方的数由于试验是在低
12、压侧进行的，故测得的参数是归算到低压方的数由于试验是在低压侧进行的，故测得的参数是归算到低压方的数由于试验是在低压侧进行的，故测得的参数是归算到低压方的数 值，如果需要归算到高压侧，则必须乘以值，如果需要归算到高压侧，则必须乘以值，如果需要归算到高压侧，则必须乘以值，如果需要归算到高压侧，则必须乘以k k k k2 2 2 2。变压器的参数测定变压器的参数测定 短路实验短路实验短路实验短路实验实验目的：实验目的：实验目的：实验目的：求出负载损耗求出负载损耗求出负载损耗求出负载损耗 p pk k、短路阻抗、短路阻抗、短路阻抗、短路阻抗 Z Zk k 和短路电压和短路电压和短路电压和短路电压 u
13、uk k 。变压器的参数测定变压器的参数测定实实实实验验验验步步步步骤骤骤骤：进进进进行行行行试试试试验验验验时时时时，低低低低压压压压边边边边短短短短路路路路，高高高高压压压压边边边边边边边边通通通通过过过过调调调调压压压压器器器器接接接接到到到到电电电电源源源源试试试试验验验验时时时时所所所所加加加加电电电电压压压压必必必必须须须须比比比比额额额额定定定定电电电电压压压压低低低低得得得得多多多多，以以以以原原原原边边边边电电电电流流流流达达达达到到到到或或或或接接接接近近近近额额额额定定定定值值值值为为为为止止止止。测量这时的电压测量这时的电压测量这时的电压测量这时的电压 U Uk k，原
14、边电流，原边电流，原边电流，原边电流 I Ik k，和输入功率，和输入功率，和输入功率，和输入功率 p pk k。短路实验短路实验短路实验短路实验讨论：讨论：讨论：讨论：1 1）稳态短路试验时，当原绕组电流达额定值，副绕组里电流也几乎）稳态短路试验时，当原绕组电流达额定值，副绕组里电流也几乎）稳态短路试验时，当原绕组电流达额定值，副绕组里电流也几乎）稳态短路试验时，当原绕组电流达额定值，副绕组里电流也几乎 同时达额定值，这时绕组中的铜损耗相当于额定负载时的铜耗，同时达额定值，这时绕组中的铜损耗相当于额定负载时的铜耗，同时达额定值，这时绕组中的铜损耗相当于额定负载时的铜耗，同时达额定值，这时绕组
15、中的铜损耗相当于额定负载时的铜耗，从简化等效电路看出，当副边短路而原边电流为额定值时，原边从简化等效电路看出，当副边短路而原边电流为额定值时，原边从简化等效电路看出，当副边短路而原边电流为额定值时，原边从简化等效电路看出，当副边短路而原边电流为额定值时，原边 电压的大小等于变压器漏阻抗上的压降，因此电压的大小等于变压器漏阻抗上的压降，因此电压的大小等于变压器漏阻抗上的压降，因此电压的大小等于变压器漏阻抗上的压降，因此U Uk kI I1N1Nz zk k很小。由很小。由很小。由很小。由 于外加电压很低，铁心里的主磁通很小，激磁电流以及铁耗可于外加电压很低，铁心里的主磁通很小，激磁电流以及铁耗可
16、于外加电压很低，铁心里的主磁通很小，激磁电流以及铁耗可于外加电压很低，铁心里的主磁通很小，激磁电流以及铁耗可 以忽略，这时输入功率以忽略，这时输入功率以忽略，这时输入功率以忽略，这时输入功率p pk k几乎全部供给了绕组的铜耗，因此稳态几乎全部供给了绕组的铜耗，因此稳态几乎全部供给了绕组的铜耗，因此稳态几乎全部供给了绕组的铜耗，因此稳态 短路测出的损耗称为负载损耗。短路测出的损耗称为负载损耗。短路测出的损耗称为负载损耗。短路测出的损耗称为负载损耗。2 2）由于绕组的电阻随温度而变化，而短路试验一般在室温下进行，由于绕组的电阻随温度而变化，而短路试验一般在室温下进行，由于绕组的电阻随温度而变化，
17、而短路试验一般在室温下进行，由于绕组的电阻随温度而变化，而短路试验一般在室温下进行，所以测得的电阻必须换算到基准工作温度时的数值，根据国家标所以测得的电阻必须换算到基准工作温度时的数值，根据国家标所以测得的电阻必须换算到基准工作温度时的数值，根据国家标所以测得的电阻必须换算到基准工作温度时的数值，根据国家标 准规定，油浸电力变压器和电机的绕组应换算由准规定，油浸电力变压器和电机的绕组应换算由准规定，油浸电力变压器和电机的绕组应换算由准规定，油浸电力变压器和电机的绕组应换算由7575的数值。的数值。的数值。的数值。3 3）如果是三相变压器，在计算激磁阻抗时，采用一相的功率、电）如果是三相变压器，
18、在计算激磁阻抗时，采用一相的功率、电）如果是三相变压器，在计算激磁阻抗时，采用一相的功率、电）如果是三相变压器，在计算激磁阻抗时，采用一相的功率、电 压和电流值来计算。压和电流值来计算。压和电流值来计算。压和电流值来计算。变压器的参数测定变压器的参数测定 阻抗电压阻抗电压阻抗电压阻抗电压所所所所谓谓谓谓阻阻阻阻抗抗抗抗电电电电压压压压是是是是短短短短路路路路阻阻阻阻抗抗抗抗与与与与原原原原边边边边额额额额定定定定电电电电流流流流的的的的乘乘乘乘积积积积用用用用原原原原边边边边额额额额定定定定电电电电压压压压的的的的百百百百分分分分数数数数表表表表示，即示，即示，即示，即 ：上式表明，阻抗电压就
19、是变压器短路电流达额定值时原边所加电压用原边额上式表明，阻抗电压就是变压器短路电流达额定值时原边所加电压用原边额上式表明，阻抗电压就是变压器短路电流达额定值时原边所加电压用原边额上式表明，阻抗电压就是变压器短路电流达额定值时原边所加电压用原边额定电压百分数表示，故又称短路电压。它的有功分量定电压百分数表示，故又称短路电压。它的有功分量定电压百分数表示，故又称短路电压。它的有功分量定电压百分数表示，故又称短路电压。它的有功分量u ukrkr无功分量无功分量无功分量无功分量u ukxkx分别为分别为分别为分别为:变压器的参数测定变压器的参数测定 变压器的电压调整率变压器的电压调整率变压器的电压调整
20、率变压器的电压调整率所谓电压调整率是指：当原边接在额定频率和额定电压的电网上，空载时副所谓电压调整率是指：当原边接在额定频率和额定电压的电网上，空载时副所谓电压调整率是指：当原边接在额定频率和额定电压的电网上，空载时副所谓电压调整率是指：当原边接在额定频率和额定电压的电网上，空载时副边电压边电压边电压边电压 U U20 20 与在给定负载功率因数下副边电压与在给定负载功率因数下副边电压与在给定负载功率因数下副边电压与在给定负载功率因数下副边电压 U U2 2 的算术差，用副边额定电的算术差，用副边额定电的算术差，用副边额定电的算术差，用副边额定电压的百分数表示的数值，即压的百分数表示的数值，即
21、压的百分数表示的数值，即压的百分数表示的数值，即:变压器的运行性能变压器的运行性能 变压器的电压调整率变压器的电压调整率变压器的电压调整率变压器的电压调整率变压器的运行性能变压器的运行性能 变压器的损耗与效率变压器的损耗与效率变压器的损耗与效率变压器的损耗与效率变压器的效率：输出功率和输入功率之比就是效率，即：变压器的效率：输出功率和输入功率之比就是效率，即：变压器的效率：输出功率和输入功率之比就是效率，即：变压器的效率：输出功率和输入功率之比就是效率，即：变压器的运行性能变压器的运行性能 变压器的损耗与效率变压器的损耗与效率变压器的损耗与效率变压器的损耗与效率则产生最大效率的条件为：则产生最
22、大效率的条件为：则产生最大效率的条件为：则产生最大效率的条件为：即当不变损耗等于可变损耗时，效率达到最大值。即当不变损耗等于可变损耗时，效率达到最大值。即当不变损耗等于可变损耗时，效率达到最大值。即当不变损耗等于可变损耗时，效率达到最大值。变压器的运行性能变压器的运行性能三相变压器的磁路系统三相变压器的磁路系统三相变压器的磁路系统三相变压器的磁路系统各相磁路彼此相关三相心式变压器各相磁路彼此相关三相心式变压器各相磁路彼此无关三相变压器组各相磁路彼此无关三相变压器组三相变压器的磁路系统三相变压器的磁路系统三相变压器的电路系统三相变压器的电路系统三相变压器的电路系统三相变压器的电路系统绕组的联结和
23、联结组 联接组：形象地体现变压器原、副边线电动势之间的相位关系。联接组：形象地体现变压器原、副边线电动势之间的相位关系。单相变压器的联结组单相变压器的联结组同名端同名端：单相变压器的原、副绕组链着同一个主磁通单相变压器的原、副绕组链着同一个主磁通m，当主磁通交变时，当主磁通交变时，在两个绕组所对应的电动势之间会有对应的极性关系，即任一瞬间，一个在两个绕组所对应的电动势之间会有对应的极性关系，即任一瞬间，一个绕组的某一端的电位为正时，另一绕组必有一个端点的电位也为正，这两绕组的某一端的电位为正时，另一绕组必有一个端点的电位也为正，这两个对应的端点称为同极性端或同名端。一般在对应的两端个对应的端点
24、称为同极性端或同名端。一般在对应的两端点旁加一黑点来点旁加一黑点来表示。表示。同名端的确定方法：当电流都从同名端流入时，它们产生的磁通应该是方同名端的确定方法：当电流都从同名端流入时，它们产生的磁通应该是方向一致的。向一致的。三相变压器的电路系统三相变压器的电路系统单相变压器的联结组单相变压器的联结组同名端标记为首端：同名端标记为首端：I,I0I,I0联结组；非同名端标记为首端：联结组；非同名端标记为首端：I,I6I,I6联结组联结组规定正方向：为了比较两个绕组感应电动势的相位，规定电动势的正方向规定正方向：为了比较两个绕组感应电动势的相位，规定电动势的正方向为由末端指向首端。为由末端指向首端
25、。三相变压器的电路系统三相变压器的电路系统三相变压器的联结组三相变压器的联结组三相变压器的联结组的确定方法三相变压器的联结组的确定方法：线电动势三角形重心重合法：线电动势三角形重心重合法 将低压边将低压边三相线电动势位形图平移到高压边三相线电动势位形图内，并使两个三角形三相线电动势位形图平移到高压边三相线电动势位形图内，并使两个三角形的重心置合，然后以重心的重心置合，然后以重心O O到顶点到顶点A A的线段作为时钟的长针，并指向的线段作为时钟的长针，并指向0 0点点,以以o o到到a a的线段所指钟时序数作为联结组的标号。该标号即表示了绕组间的线电的线段所指钟时序数作为联结组的标号。该标号即表
26、示了绕组间的线电动势相对相位移。动势相对相位移。根据电动根据电动势位形图来作出三相绕组的联结。势位形图来作出三相绕组的联结。三相变压器空载运行时的电动势波形三相变压器空载运行时的电动势波形 Y,yY,y联结的三相变压器联结的三相变压器三相变压器组：三相变压器组：分析：分析：1）三相变压器组中，三相磁路彼此无关，三次谐波磁通三相变压器组中，三相磁路彼此无关，三次谐波磁通 和基波磁通和基波磁通 沿同一磁路闭合，由于磁路的磁阻小，故三次谐波磁通较大沿同一磁路闭合，由于磁路的磁阻小，故三次谐波磁通较大。2）三次谐波的频率三次谐波的频率f为基波频率为基波频率f的三倍，所以由它所感应的三次谐波的三倍，所以
27、由它所感应的三次谐波 相电动势就相当大，其幅值可达基波幅值的相电动势就相当大，其幅值可达基波幅值的4560，甚至更大，甚至更大，使相电动势的波形畸变，最大值升高很多，可能将线圈绝缘击穿。使相电动势的波形畸变，最大值升高很多，可能将线圈绝缘击穿。3）在三相线电动势中，三次谐波电动势相互相抵消，因此线电动势）在三相线电动势中，三次谐波电动势相互相抵消，因此线电动势 的波形仍为正弦波。的波形仍为正弦波。Y,yY,y联结的三相变压器联结的三相变压器三相心式变压器：三相心式变压器：分析：分析：1）三相心式变压器磁路彼此互相联系，三相的三次谐波磁通又彼）三相心式变压器磁路彼此互相联系，三相的三次谐波磁通又
28、彼此同相位同大小，不能沿铁心闭合，只能借油、油箱壁等形成闭路，如图此同相位同大小，不能沿铁心闭合，只能借油、油箱壁等形成闭路，如图3-233-23所示，由于这些磁路的磁阻很大，故三次谐波磁通很小。因此主磁通所示，由于这些磁路的磁阻很大，故三次谐波磁通很小。因此主磁通仍接近于正弦波，相电动势波形也接近于正弦波。仍接近于正弦波，相电动势波形也接近于正弦波。三相变压器空载运行时的电动势波形三相变压器空载运行时的电动势波形 D,yD,y和和Y,dY,d联结的三相变压器联结的三相变压器D,y联结：联结：Y,d联结：联结：三相变压器空载运行时的电动势波形三相变压器空载运行时的电动势波形 三相变压器的各序等
29、效电路三相变压器的各序等效电路正序、负序等效电路：正序、负序等效电路：变压器的负序阻抗和等效电路与正序相同。变压器的负序阻抗和等效电路与正序相同。三相变压器的不对称运行三相变压器的不对称运行零等效电路：零等效电路：等效电路中的原、副绕组的漏阻抗与正序漏阻抗等效电路中的原、副绕组的漏阻抗与正序漏阻抗 Z1、Z2，完全相，完全相同，但零序激磁阻抗可能与正序不同，故用同，但零序激磁阻抗可能与正序不同，故用 Zm0 表示表示。三相变压器的各序等效电路三相变压器的各序等效电路 变压器的零序阻抗与绕变压器的零序阻抗与绕组的联结和磁路系统密切相关。组的联结和磁路系统密切相关。磁路系统的影响：磁路系统的影响：
30、三相变压器组：三相变压器组：Zm0=Zm三相心式变压器：三相心式变压器：Zm0 Zm三相变压器的不对称运行三相变压器的不对称运行 三相变压器的各序等效电路三相变压器的各序等效电路绕组联结的影响：绕组联结的影响：星形联结：零序电流不能流通，此时等效电路在这一边应断开。星形联结：零序电流不能流通，此时等效电路在这一边应断开。三角形联结：零序电流仅能在三角形内部形成环流，而不能流到外电路去，三角形联结：零序电流仅能在三角形内部形成环流，而不能流到外电路去，即在零序等效电路里，相当于变压器内部短接，但从外部看进去即在零序等效电路里，相当于变压器内部短接，但从外部看进去.应该是开应该是开路的，因此接法不
31、同，对外电路表现的零序阻抗不同。路的，因此接法不同，对外电路表现的零序阻抗不同。三相变压器的不对称运行三相变压器的不对称运行自耦变压器的容量关系自耦变压器的容量关系自耦变压器自耦变压器额定容量额定容量(又叫通过容量又叫通过容量)SaN，指自耦变压器总的输入或输出容量，针对端，指自耦变压器总的输入或输出容量，针对端口而言。口而言。电磁容量电磁容量(又叫绕组容量又叫绕组容量):):指绕组电压与电流的乘积，针对绕组而言。指绕组电压与电流的乘积，针对绕组而言。自耦变压器的短路阻抗自耦变压器的短路阻抗自耦变压器自耦变压器自耦变压器的短路阻抗自耦变压器的短路阻抗自耦变压器自耦变压器变压器并联运行的理想条件
32、变压器并联运行的理想条件 1 1）各变压器的额定电压应相等，若为单相变压器，则各变压器的）各变压器的额定电压应相等，若为单相变压器，则各变压器的变比应相等；变比应相等；2 2）各变压器的联结组相同；）各变压器的联结组相同；3 3）各变压器的短路阻抗标么值）各变压器的短路阻抗标么值(或短路电压或短路电压)应相等，而且短路电应相等，而且短路电抗和短路电阻之比也应相等。抗和短路电阻之比也应相等。变比相同而短路阻抗标么值不相等的变压器并联运变比相同而短路阻抗标么值不相等的变压器并联运行时的负载分配行时的负载分配1 1）若若短短路路阻阻抗抗标标么么值值相相等等，则则一一台台变变压压器器达达到到满满载载时
33、时，与与它它并并联的其他变压器同时达到满载。这是理想的负联的其他变压器同时达到满载。这是理想的负载分配情况。载分配情况。2 2）短路阻抗标幺值小者先达到满载。）短路阻抗标幺值小者先达到满载。同步电机的基本知识及结构同步电机的基本知识及结构什么是同步电机什么是同步电机同步电机：是一种旋转的交流电机，它的转子转速同步电机：是一种旋转的交流电机，它的转子转速n与电动势频率与电动势频率f之间保持之间保持严格不变的关系。严格不变的关系。对同步发电机，发出的电动势频率对同步发电机，发出的电动势频率f满足满足对同步电动机，转子转速满足对同步电动机，转子转速满足 对三相交流发电机对三相交流发电机 对三相交流电
34、动机对三相交流电动机 同步电机的基本知识及结构同步电机的基本知识及结构交流绕组的基本概念交流绕组的基本概念交流绕组的基本概念交流绕组的基本概念电角度、每极每相槽数、槽间角、相带、极距、节距；电角度、每极每相槽数、槽间角、相带、极距、节距；集中绕组、分布绕组；集中绕组、分布绕组；整距绕组、短距绕组整距绕组、短距绕组三相单层绕组三相单层绕组说明：说明：对于单层绕组，每对极对于单层绕组，每对极下每相有下每相有1 1个线圈组，每个线圈个线圈组，每个线圈由由 q q 个线圈串联组成；个线圈串联组成；p p 对极电机每相共有对极电机每相共有 p p 个线圈个线圈组。组。整距绕组整距绕组三相双层绕组三相双层
35、绕组说明：说明：对于双层绕组，每对极对于双层绕组，每对极下每相有下每相有2 2个线圈组，每个线圈个线圈组，每个线圈由由 q q 个线圈串联组成；个线圈串联组成；p p 对极电机每相共有对极电机每相共有 2p 2p 个线个线圈组。圈组。交流绕组的感应电动势交流绕组的感应电动势导体电动势导体电动势线圈电动势线圈电动势交流绕组的感应电动势交流绕组的感应电动势线圈组电动势线圈组电动势交流绕组的感应电动势交流绕组的感应电动势绕组电动势绕组电动势交流绕组的感应电动势交流绕组的感应电动势交流绕组的磁动势交流绕组的磁动势一相绕组的磁动势一相绕组的磁动势交流绕组的磁动势交流绕组的磁动势一相绕组的磁动势一相绕组的
36、磁动势交流绕组的磁动势交流绕组的磁动势脉振磁动势的分解脉振磁动势的分解交流绕组的磁动势交流绕组的磁动势结论结论(1)(1)一相绕组的磁动势为一空间位置固定、幅值随时间一相绕组的磁动势为一空间位置固定、幅值随时间变化的脉振磁动势，脉振的频率等于电流的频率，脉振变化的脉振磁动势，脉振的频率等于电流的频率，脉振磁动势的幅值位于相绕组的轴线上。磁动势的幅值位于相绕组的轴线上。(2)(2)一相绕组的基波一相绕组的基波(或谐波或谐波)脉振磁动势可以分解成两脉振磁动势可以分解成两个幅值相等。转速相同个幅值相等。转速相同，转向相反的旋转磁动势。，转向相反的旋转磁动势。1）三相对称绕组通入三相对称电流产生的基波
37、合成磁三相对称绕组通入三相对称电流产生的基波合成磁动势为一幅值不变的旋转磁动势动势为一幅值不变的旋转磁动势。由于基波磁动势矢量由于基波磁动势矢量的端点轨迹是一个圆形，故又称为圆形旋转磁动势。的端点轨迹是一个圆形，故又称为圆形旋转磁动势。2）三相基波合成磁动势的幅值为一相基波脉振磁动势三相基波合成磁动势的幅值为一相基波脉振磁动势最大幅值的最大幅值的 3/2 倍，即倍，即 交流绕组的磁动势交流绕组的磁动势三相绕组的基波磁动势三相绕组的基波磁动势3）三相基波合成磁动势的转向取决于电流的相序和三三相基波合成磁动势的转向取决于电流的相序和三相绕组在空间上的排列次序。基波合成磁动势总是从电相绕组在空间上的
38、排列次序。基波合成磁动势总是从电流超前的相绕组向电流滞后的相绕组方向转动，例如电流超前的相绕组向电流滞后的相绕组方向转动，例如电流相序为流相序为A AB BC C，则基波合成磁动势按，则基波合成磁动势按A A轴轴B B轴轴C C轴轴方向旋转，改变三相绕组中电流相序可以改变旋转磁动方向旋转，改变三相绕组中电流相序可以改变旋转磁动势的转向。势的转向。4）三相基波合成磁动势的转速与电流频率保持严格不）三相基波合成磁动势的转速与电流频率保持严格不变的关系，即变的关系，即该转速即为同步速。该转速即为同步速。交流绕组的磁动势交流绕组的磁动势三相绕组的基波磁动势三相绕组的基波磁动势5）当某相电流达到最大值时
39、，基波合成磁动势的波幅）当某相电流达到最大值时，基波合成磁动势的波幅刚好转到该相绕组的轴线上，磁动势的方向与绕组中电刚好转到该相绕组的轴线上，磁动势的方向与绕组中电流的方向符合右手螺旋定则。流的方向符合右手螺旋定则。交流绕组的磁动势交流绕组的磁动势三相绕组的基波磁动势三相绕组的基波磁动势 三相绕组的三的倍数次谐波合成磁动势等于零，三相绕组的三的倍数次谐波合成磁动势等于零，即三相对称绕组通入三相对称电流时，不存在即三相对称绕组通入三相对称电流时，不存在3、9、1515次谐波合成磁动势。次谐波合成磁动势。三相绕组的谐波磁动势三相绕组的谐波磁动势交流绕组的磁动势交流绕组的磁动势 三相绕组的三次谐波合
40、成磁动势等于零。三相绕组的三次谐波合成磁动势等于零。三相五次谐波合成磁动势是一幅值恒定的旋转磁动势。三相五次谐波合成磁动势是一幅值恒定的旋转磁动势。旋转磁动势的幅值等于一相脉振磁动势五次谐波最大旋转磁动势的幅值等于一相脉振磁动势五次谐波最大幅值的幅值的 3/2 3/2 倍，如用基波磁动势表示，则倍，如用基波磁动势表示，则 三相绕组的谐波磁动势三相绕组的谐波磁动势交流绕组的磁动势交流绕组的磁动势五次谐波合成磁动势的转速为基波的五次谐波合成磁动势的转速为基波的 1/5 ，转向与基转向与基波的相反。波的相反。(k为正整数为正整数)次谐波合成磁动势都为旋次谐波合成磁动势都为旋转磁动势，旋转方转磁动势，
41、旋转方向与基波的相反，转速为基波的向与基波的相反，转速为基波的 。三相绕组的谐波磁动势三相绕组的谐波磁动势交流绕组的磁动势交流绕组的磁动势三相七次谐波合成磁动势是一幅值恒定的旋转磁动势。三相七次谐波合成磁动势是一幅值恒定的旋转磁动势。旋转磁动势的幅值等于一相脉振磁动势七次谐波最大旋转磁动势的幅值等于一相脉振磁动势七次谐波最大幅值的幅值的 3/2 3/2 倍，如用基波磁动势表示，则倍，如用基波磁动势表示，则 三相绕组的谐波磁动势三相绕组的谐波磁动势交流绕组的磁动势交流绕组的磁动势七次谐波合成磁动势的转速为基波的七次谐波合成磁动势的转速为基波的 1/7 ，转向与基转向与基波的相同。波的相同。(k为
42、正整数为正整数)次谐波合成磁动势都为旋次谐波合成磁动势都为旋转磁动势，旋转方转磁动势，旋转方向与基波的相反，转速为基波的向与基波的相反，转速为基波的 。三相绕组的谐波磁动势三相绕组的谐波磁动势交流绕组的磁动势交流绕组的磁动势交流绕组的磁动势交流绕组的磁动势椭圆形旋转磁动势椭圆形旋转磁动势实际上，只要两相以上绕组在空间上有相位差，通入时实际上，只要两相以上绕组在空间上有相位差，通入时间上有相位差的电流，就可以产生旋转磁动势。间上有相位差的电流，就可以产生旋转磁动势。一般而言，一般而言，中有一个为零，即为圆形旋转磁动势；中有一个为零，即为圆形旋转磁动势；都不为零，且彼此不相等，即为椭圆形旋转磁都不
43、为零，且彼此不相等，即为椭圆形旋转磁动势；只有当动势；只有当 不为零，但二者相等时，才为脉不为零，但二者相等时，才为脉振磁动势。振磁动势。交流绕组的磁动势交流绕组的磁动势电电电电枢枢枢枢反反反反应应应应：负负负负载载载载时时时时电电电电枢枢枢枢磁磁磁磁动动动动势势势势的的的的基基基基波波波波对对对对主主主主极极极极磁磁磁磁通通通通基基基基波波波波的的的的影影影影响响响响，就就就就称称称称为为为为电电电电枢枢枢枢反反反反应应应应，因因因因此此此此，电电电电枢枢枢枢磁磁磁磁动动动动势势势势又又又又称称称称为为为为电电电电枢枢枢枢反应磁动势。反应磁动势。反应磁动势。反应磁动势。三相同步发电机的电枢反
44、应三相同步发电机的电枢反应同步电机的基波电枢磁动势与励磁磁动势转速相同，转同步电机的基波电枢磁动势与励磁磁动势转速相同，转同步电机的基波电枢磁动势与励磁磁动势转速相同，转同步电机的基波电枢磁动势与励磁磁动势转速相同，转向一致，因此它们在空间保持相对静止。因此，二者之向一致，因此它们在空间保持相对静止。因此，二者之向一致，因此它们在空间保持相对静止。因此，二者之向一致，因此它们在空间保持相对静止。因此，二者之间的相互关系保持不变，保证建立稳定的气隙磁场、产间的相互关系保持不变，保证建立稳定的气隙磁场、产间的相互关系保持不变，保证建立稳定的气隙磁场、产间的相互关系保持不变，保证建立稳定的气隙磁场、
45、产生平均电磁转距，实现机电能量转换。实际上，定转子生平均电磁转距，实现机电能量转换。实际上，定转子生平均电磁转距，实现机电能量转换。实际上，定转子生平均电磁转距，实现机电能量转换。实际上，定转子磁动势相对静止是一切电磁感应型旋转电机正常运行的磁动势相对静止是一切电磁感应型旋转电机正常运行的磁动势相对静止是一切电磁感应型旋转电机正常运行的磁动势相对静止是一切电磁感应型旋转电机正常运行的基本条件。基本条件。基本条件。基本条件。时空相矢图时空相矢图时空相矢图时空相矢图分析电枢反应时采用时间相量和空间矢分析电枢反应时采用时间相量和空间矢分析电枢反应时采用时间相量和空间矢分析电枢反应时采用时间相量和空间
46、矢量统一图，简称为量统一图，简称为量统一图，简称为量统一图，简称为“时空相矢图时空相矢图时空相矢图时空相矢图”。基波励磁磁动势基波励磁磁动势基波励磁磁动势基波励磁磁动势 及其磁密及其磁密及其磁密及其磁密 。该矢量位于转子的极。该矢量位于转子的极。该矢量位于转子的极。该矢量位于转子的极轴线上，方向为轴线上，方向为轴线上，方向为轴线上，方向为N N N N极指向，以同步速旋转，如图所示。极指向，以同步速旋转，如图所示。极指向，以同步速旋转，如图所示。极指向，以同步速旋转，如图所示。三相同步发电机的电枢反应三相同步发电机的电枢反应电枢磁动势电枢磁动势电枢磁动势电枢磁动势 位置：当某相电流达到最大值时
47、，电枢磁动势位置：当某相电流达到最大值时，电枢磁动势位置：当某相电流达到最大值时，电枢磁动势位置：当某相电流达到最大值时，电枢磁动势 刚好转到该相绕组的轴线上，它的指向与绕组中的电刚好转到该相绕组的轴线上，它的指向与绕组中的电刚好转到该相绕组的轴线上，它的指向与绕组中的电刚好转到该相绕组的轴线上，它的指向与绕组中的电流方向（实际）符合右手螺旋定则，而且转向与转子流方向（实际）符合右手螺旋定则，而且转向与转子流方向（实际）符合右手螺旋定则，而且转向与转子流方向（实际）符合右手螺旋定则，而且转向与转子转向一致，并以同步速旋转。转向一致，并以同步速旋转。转向一致，并以同步速旋转。转向一致，并以同步速
48、旋转。三相同步发电机的电枢反应三相同步发电机的电枢反应如图所示。图中如图所示。图中A相电流最大，所以相电流最大，所以 刚好转到刚好转到A相相轴线上。轴线上。(电流的规定正方向仍由末端流向首端电流的规定正方向仍由末端流向首端)。同步电机的空载电动势同步电机的空载电动势同步电机的空载电动势同步电机的空载电动势(励磁电动势）励磁电动势）励磁电动势）励磁电动势）是时间向量，是时间向量，是时间向量，是时间向量，该相量的相位由转子的位置决定，如转子处于图该相量的相位由转子的位置决定，如转子处于图该相量的相位由转子的位置决定，如转子处于图该相量的相位由转子的位置决定，如转子处于图示示示示位位位位置，当电动势
49、规定正方向与电流规定正方向一致时，置，当电动势规定正方向与电流规定正方向一致时，置，当电动势规定正方向与电流规定正方向一致时，置，当电动势规定正方向与电流规定正方向一致时，A A相感电动势为正的最大，所以相感电动势为正的最大，所以相感电动势为正的最大，所以相感电动势为正的最大，所以 位于时间轴线上。位于时间轴线上。位于时间轴线上。位于时间轴线上。如图所示。电动势相量的角频率与转子旋转的角速度如图所示。电动势相量的角频率与转子旋转的角速度如图所示。电动势相量的角频率与转子旋转的角速度如图所示。电动势相量的角频率与转子旋转的角速度都是都是都是都是。三相同步发电机的电枢反应三相同步发电机的电枢反应电
50、动势、电流规定正方向。电动势、电流规定正方向。电动势、电流规定正方向。电动势、电流规定正方向。同步电机的电枢电流同步电机的电枢电流同步电机的电枢电流同步电机的电枢电流 也是时间相量，它的相位决定也是时间相量，它的相位决定也是时间相量，它的相位决定也是时间相量，它的相位决定于电机内部的阻抗和负载的性质。于电机内部的阻抗和负载的性质。于电机内部的阻抗和负载的性质。于电机内部的阻抗和负载的性质。电机内部的阻抗和负载的性质决定了电枢电流和空载电机内部的阻抗和负载的性质决定了电枢电流和空载电机内部的阻抗和负载的性质决定了电枢电流和空载电机内部的阻抗和负载的性质决定了电枢电流和空载电动势之间的相位差角电动