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1、LFChun 制作 大连理工大学电气工程系第第 2 章章 变变 压压 器器2.1 变压器的工作原理变压器的工作原理2.2 变压器的基本结构变压器的基本结构2.3 变压器的运行分析变压器的运行分析2.4 变压器的参数测定变压器的参数测定2.5 变压器的运行特性变压器的运行特性2.6 三相变压器的联结组三相变压器的联结组2.7 三相变压器的并联运行三相变压器的并联运行2.8 自耦变压器自耦变压器2.9 三绕组变压器三绕组变压器2.10 仪用互感器仪用互感器第第 2 章章 变变 压压 器器2.1 变压器的工作原理变压器的工作原理2.2 变压器的基本结构变压器的基本结构2.3 变压器的运行分析变压器的
2、运行分析2.4 变压器的参数测定变压器的参数测定2.5 变压器的运行特性变压器的运行特性2.6 三相变压器的联结组三相变压器的联结组2.7 三相变压器的并联运行三相变压器的并联运行2.8 自耦变压器自耦变压器2.9 三绕组变压器三绕组变压器2.10 仪用互感器仪用互感器电机与拖动电机与拖动返回主页返回主页大连理工大学电气工程系2.1 变压器的工作原理变压器的工作原理一、一、单相变压器单相变压器 u2u1i1i2 1 2一次一次绕组绕组二次二次绕组绕组 施加：施加：u1i1 N1 i1 1 e 1e1e2u2i2 N2 i2 2 e 2 L 1 L 2 ZL第第 2 章章 变压器变压器e2e 2
3、e1e 1大连理工大学电气工程系1.电压变换电压变换 一次侧电路一次侧电路U1=E1+(R1+jX1)I1=E1+Z1I1 R1：一次绕组一次绕组电阻。电阻。X1：一次绕组一次绕组漏电抗。漏电抗。Z1：一次绕组一次绕组漏阻抗。漏阻抗。忽略忽略 Z1，则，则U1E1 图形符号表示的电路图图形符号表示的电路图e1 e2i1+u1i20 u202.1 变压器的工作原理变压器的工作原理E1=j4.44 N1f m大连理工大学电气工程系 二次侧电路二次侧电路E20=j4.44 N2f m U2=E20 一、二次绕组的电动势之比称为一、二次绕组的电动势之比称为电压比电压比 U1 U2k=E1E20=N1N
4、22.1 变压器的工作原理变压器的工作原理 主磁通主磁通m：通过铁心并与一次、二次绕组相交链的磁通通过铁心并与一次、二次绕组相交链的磁通 U1N4.44 N1f m=常数常数 励磁电流：励磁电流：产生主磁通所需要的电流，空载运行时，产生主磁通所需要的电流，空载运行时，空载电流就是励磁电流，即空载电流就是励磁电流，即I0。大连理工大学电气工程系图形符号表示的电路图图形符号表示的电路图ZLe1 e2i1+u1i2 u22.1 变压器的工作原理变压器的工作原理2.电流变换电流变换 二次侧电路二次侧电路E2=j4.44 N2f m=E2Z2I2 U2=E2(R2+jX2)I2 U2=ZLI2 U2E2
5、 R2、X2、Z2：二次绕组的二次绕组的电阻、漏电抗、漏阻抗。电阻、漏电抗、漏阻抗。忽略忽略 Z2，则，则天津商业大学信息工程学院 空载时空载时I20=0，磁路中主磁通主要由，磁路中主磁通主要由F0m产生产生 F0m=N1I0m 负载时磁路中的主磁通实际为一次侧和二次侧的负载时磁路中的主磁通实际为一次侧和二次侧的磁通势所产生的合成磁通。磁通势所产生的合成磁通。*当变压器二次侧空载时，一次侧仅流过主磁通的电流当变压器二次侧空载时，一次侧仅流过主磁通的电流I I0 0，这个电流称为，这个电流称为励励磁电流磁电流。当二次侧加负载流过负载电流当二次侧加负载流过负载电流I I2 2时，二次侧电流也在铁芯
6、中产生磁通势，时，二次侧电流也在铁芯中产生磁通势，并作用在铁芯磁路上改变主磁通。这时原有的磁势平衡状态改变，但一次电压并作用在铁芯磁路上改变主磁通。这时原有的磁势平衡状态改变，但一次电压不变时，主磁通是不会改变的，因此为了平衡二次侧的磁通势一次侧就要流过不变时，主磁通是不会改变的，因此为了平衡二次侧的磁通势一次侧就要流过两部分电流，一部分为励磁电流两部分电流，一部分为励磁电流I I0 0 ，一部分为用来平衡，一部分为用来平衡I I2 2，而这部分电流随，而这部分电流随着着I I2 2变化而变化。当电流乘以匝数时，就是新的磁通势，并导致电势也随之改变化而变化。当电流乘以匝数时，就是新的磁通势，并
7、导致电势也随之改变。电势的改变又破坏已建立的电压平衡，迫使原电流随之改变，直到电路和变。电势的改变又破坏已建立的电压平衡，迫使原电流随之改变，直到电路和磁路又达到新的平衡为止。磁路又达到新的平衡为止。*2.1 变压器的工作原理变压器的工作原理天津商业大学信息工程学院N1i1N2i2N1i0 磁通势平衡方程：磁通势平衡方程：2.1 变压器的工作原理变压器的工作原理F1m+F2m=F0m N1I1m+N2I2m=N1I0m N1I1+N2I2=N1I0 两边除以两边除以 得得当：当：I2=I2N，I1=I1N（满载）（满载）在满载或接近满载时，在满载或接近满载时，I0 可忽略不计。可忽略不计。I1
8、=N2N1 I2 N1I1+N2I2=0 大连理工大学电气工程系 I2 具有去磁性质：具有去磁性质：I2 削弱削弱m m 不变不变 I1 增加增加 以维持以维持m 不变。不变。因此因此 I2I1。e2e 2e1e 1u1i1ZLi2 1 2 u22.1 变压器的工作原理变压器的工作原理 i2 的大小由什么决定？的大小由什么决定？i1 的大小由什么决定？的大小由什么决定？I2 由由|ZL|决定；决定；I1 取决于取决于 I2。I1I2 N2N1=1k=大小关系：大小关系：相位关系：相位关系：I1与与 I2 相位相反。相位相反。电流变换。电流变换。大连理工大学电气工程系3.阻抗变换阻抗变换|ZL|
9、N1 N2I1+U1I2 U2忽略忽略 Z1、Z2、I0，则，则 =U1U2I2I1=kN1N2|Ze|=U1I1=kU2I2/kU2I2=k2|Ze|=k2|ZL|变压器的阻抗变换变压器的阻抗变换I1k2|ZL|+U1 2.1 变压器的工作原理变压器的工作原理 等等 效效大连理工大学电气工程系 【例例 2.1.1】某半导体收音机的输出需接一某半导体收音机的输出需接一只电阻为只电阻为 800 的扬声器（喇叭），而目前市场的扬声器（喇叭），而目前市场上供应的扬声器电阻只有上供应的扬声器电阻只有 8 。问利用电压比为。问利用电压比为多少的变压器才能实现这一阻抗匹配？多少的变压器才能实现这一阻抗匹配
10、？解：解：ReRLk=8008=102.1 变压器的工作原理变压器的工作原理大连理工大学电气工程系二、三相变压器二、三相变压器1.三相变压器的种类三相变压器的种类 三相组式变压器、三相心式变压器。三相组式变压器、三相心式变压器。（1）三相组式变压器）三相组式变压器特点：特点：三相之间只有电的联系，没有磁的联系。三相之间只有电的联系，没有磁的联系。U1 U2u1 u2V1 V2v1 v2W1 W2w1 w22.1 变压器的工作原理变压器的工作原理大连理工大学电气工程系（2）三相心式变压器）三相心式变压器 特点：特点：三相之间既有电的联系，又有磁的联系。三相之间既有电的联系，又有磁的联系。U1U2
11、u1u2V1V2v1v2W1W2w1w22.1 变压器的工作原理变压器的工作原理大连理工大学电气工程系 连接方式连接方式 高压绕组高压绕组 低压绕组低压绕组 星形联结有中性线星形联结有中性线 YN yn 星形联结无中性线星形联结无中性线 Y y 三角形联结三角形联结 D dGB:Y,yn、Y,d、YN,d、Y,y、YN,y2 三相绕组的联结方式三相绕组的联结方式最常用的三种最常用的三种2.1 变压器的工作原理变压器的工作原理大连理工大学电气工程系 【例例 2.1.2】某三相变压器，某三相变压器，Y,d 联结。向某对称三联结。向某对称三相负载供电。已知一次绕组的线电压相负载供电。已知一次绕组的线
12、电压 U1L=66 kV，线电流线电流 I1L=15.76 A；二次绕组的线电压；二次绕组的线电压 U2L=10 kV，线电流线电流 I2L=104 A。负载的功率因数。负载的功率因数 2=cos 2=0.8。求该变压器一次、二次绕组的相电压和相电流以及变压器求该变压器一次、二次绕组的相电压和相电流以及变压器输出的视在功率、有功功率和无功功率。输出的视在功率、有功功率和无功功率。解：解：(1)一次绕组的相电压和相电流一次绕组的相电压和相电流U1P=U1L3=kV=38.11 kV 661.732I1P=I1L=15.76 A(2)二次绕组的相电压和相电流二次绕组的相电压和相电流 U1P=U1L
13、=10 kV2.1 变压器的工作原理变压器的工作原理大连理工大学电气工程系I2P=I2L3=A=60.05 A 1041.732(3)输出的视在功率、有功功率和无功功率输出的视在功率、有功功率和无功功率 S2=3 U2L I2L=1.73210104 kVA=1 800 kVA P2=3 U2L I2L cos 2=1.732101040.8 kW=1 441 kW Q2=3 U2L I2L sin 2=1.732101040.6 kvar=1 080.8 kvar 2.1 变压器的工作原理变压器的工作原理大连理工大学电气工程系2.2 变压器的基本结构变压器的基本结构一、主要部件一、主要部件1
14、.铁心铁心 由硅钢片叠成或非晶合金制成。由硅钢片叠成或非晶合金制成。12341432奇奇数数层层偶偶数数层层2.绕组绕组 用绝缘圆导线或扁导线绕成。用绝缘圆导线或扁导线绕成。3.其他其他 外壳、油箱、油、油枕、绝缘套管等。外壳、油箱、油、油枕、绝缘套管等。第第 2 章章 变压器变压器大连理工大学电气工程系1.按用途分类按用途分类 电力变压器、电炉变压器、整流变压器、仪用变压器等。电力变压器、电炉变压器、整流变压器、仪用变压器等。2.按相数分类按相数分类 单相变压器、多相变压器。单相变压器、多相变压器。3.按每相绕组的个数分类按每相绕组的个数分类 双绕组变压器、三绕组变压器、双绕组变压器、三绕组
15、变压器、多绕组变压器、自耦变压器等。多绕组变压器、自耦变压器等。4.按冷却方式分类按冷却方式分类 干式、油浸式。干式、油浸式。5.按结构形式分类：按结构形式分类：心式变压器和壳式变压器。心式变压器和壳式变压器。二、主要种类二、主要种类2.2 变压器的基本结构变压器的基本结构大连理工大学电气工程系铁铁心心柱柱铁铁心心柱柱铁铁 轭轭铁铁 轭轭11112222 心式变压器心式变压器低压绕组低压绕组高压绕组高压绕组2.2 变压器的基本结构变压器的基本结构(b)单相心式变压器示意图单相心式变压器示意图 大连理工大学电气工程系铁铁 铁铁 铁铁 心心轭轭 柱柱 轭轭11222.2 变压器的基本结构变压器的基
16、本结构 单相壳式变压器单相壳式变压器 更多的图片更多的图片 大连理工大学电气工程系2.2 变压器的基本结构变压器的基本结构 三相油浸式电力变压器三相油浸式电力变压器 大连理工大学电气工程系2.2 变压器的基本结构变压器的基本结构 S9 型配电变压器型配电变压器（10 kV）更多的图片更多的图片 大连理工大学电气工程系2.2 变压器的基本结构变压器的基本结构 大型油浸电力变压器大型油浸电力变压器 更多的图片更多的图片 大连理工大学电气工程系2.2 变压器的基本结构变压器的基本结构 大型油浸电力变压器大型油浸电力变压器 更多的图片更多的图片 大连理工大学电气工程系2.2 变压器的基本结构变压器的基
17、本结构 干式变压器干式变压器 更多的图片更多的图片 大连理工大学电气工程系三、额定值三、额定值1.额定电压额定电压 U1N/U2N 指空载电压的额定值。指空载电压的额定值。即当即当 U1=U1N 时时,U20=U2N 如铭牌上标注如铭牌上标注:电压电压 10 000/230 V 三相变压器是指线电压。三相变压器是指线电压。2.额定电流额定电流 I1N/I2N 指满载电流值，即长期工作所允许的最大电流。指满载电流值，即长期工作所允许的最大电流。三相变压器是指线电流。三相变压器是指线电流。2.2 变压器的基本结构变压器的基本结构大连理工大学电气工程系 指视在功率的额定值。指视在功率的额定值。单相变
18、压器：单相变压器：SN=U2N I2N=U1N I1N 三相变压器：三相变压器：3.额定功率（额定容量）额定功率（额定容量）SN4.额定频率额定频率 fN 一般：一般：fN=50Hz（工频）（工频）SN=3 U2N I2N=3 U1N I1N 2.2 变压器的基本结构变压器的基本结构大连理工大学电气工程系 【例例 2.2.1】某三相变压器，某三相变压器，YN,d 联结，容量联结，容量SN=500 kVA，额定电压，额定电压 U1N/U2N=35/11 kV。求该变。求该变压器在额定状态下运行时，高、低压绕组的线电流和相压器在额定状态下运行时，高、低压绕组的线电流和相电流。电流。解：解：(1)高
19、压绕组的额定线电流高压绕组的额定线电流I1NL=I1N=SN3 U1N因高压绕组为因高压绕组为 Y 形联结，额定相电流为形联结，额定相电流为 I1NP=I1NL=8.25 A2.2 变压器的基本结构变压器的基本结构=A 8.25 A 500103 1.73235103 大连理工大学电气工程系(2)低压绕组额定线电流低压绕组额定线电流 I2NL=I2N=SN3 U2N因低压绕组为因低压绕组为形联结，额定相电流为形联结，额定相电流为 I2NP=I2NL32.2 变压器的基本结构变压器的基本结构=A 26.24 A 500103 1.73211103 =A 15.15 A 26.241.732天津商
20、业大学信息工程学院2.3 变压器的运行分析变压器的运行分析 变压器在空载运行时：变压器在空载运行时：I2=0，I1=I0 这时一次这时一次绕组的电路就是一个交流铁心线圈电路。绕组的电路就是一个交流铁心线圈电路。第第 2 章章 变压器变压器 变压器在负载运行时：变压器在负载运行时：一二次绕组主要靠主一二次绕组主要靠主磁通联系，两者之间并无直接电路上的联系。磁通联系，两者之间并无直接电路上的联系。分析的方法通常是将匝数为分析的方法通常是将匝数为N2的实际二次绕的实际二次绕组用匝数为组用匝数为N1的等效二次绕组来代替。代替时保的等效二次绕组来代替。代替时保持磁通势和功率不变。持磁通势和功率不变。一、
21、等效电路一、等效电路天津商业大学信息工程学院1.一次绕组等效电路一次绕组等效电路1.4 铁心线圈电路铁心线圈电路励磁电抗：励磁电抗：励磁电阻：励磁电阻：励磁阻抗：励磁阻抗：天津商业大学信息工程学院则则1.4 铁心线圈电路铁心线圈电路铁损耗铁损耗铜损耗铜损耗+R1jX1R0jX0天津商业大学信息工程学院2.3 变压器的运行分析变压器的运行分析ZLU1I1R1 jX1E1 E2jX2 R2I2 U2 折算前的变压器等效电路折算前的变压器等效电路2.二次绕组的等效电路（折算公式）二次绕组的等效电路（折算公式）：E2=j4.44 N2f m=E2Z2I2 U2=E2(R2+jX2)I2 U2=ZLI2
22、 折算实质上是在保持变压器内部折算实质上是在保持变压器内部功率和磁通势功率和磁通势不变的条不变的条件下，对二次绕组的电压、电流所进行的一种线性变换。具件下，对二次绕组的电压、电流所进行的一种线性变换。具体的方法是将匝数体的方法是将匝数N2的实际二次绕组用一个匝数为的实际二次绕组用一个匝数为N1的等的等效二次绕组代替。效二次绕组代替。N1:N2天津商业大学信息工程学院2.3 变压器的运行分析变压器的运行分析(2)折算后的二次绕组电压和电动势折算后的二次绕组电压和电动势输出视在功率不变输出视在功率不变：U2I2=U2 I2U2=I2I2U2=kU2 匝数相同：匝数相同：E2=E1=kE2 2.二次
23、绕组的等效电路（折算公式）二次绕组的等效电路（折算公式）：(1)折算后的二次绕组电流折算后的二次绕组电流 磁通势不变磁通势不变：N1I2=N2I2I2=N2N1I2=I2k天津商业大学信息工程学院2.3 变压器的运行分析变压器的运行分析3.折算后的二次绕组漏阻抗和负载阻抗折算后的二次绕组漏阻抗和负载阻抗 有功功率不变有功功率不变R2 I22=R2 I22R2=R2 I22I22=k2 R2无功功率不变无功功率不变X2I22=X2 I22X2=X2 I22I22=k2 X2因而因而Z2=k2 Z2ZL=k2 ZL天津商业大学信息工程学院2.3 变压器的运行分析变压器的运行分析ZL U1I1R1
24、jX1E1 E2jX2 R2 I2 U2 折算后的变压器等效电路折算后的变压器等效电路N1:N1I2=I2kU2=kU2E2=E1=kE2 Z2=k2 Z2ZL=k2 ZLR2=k2 R2X2=k2 X2天津商业大学信息工程学院 T 形等效电路形等效电路ZLU1I1R1 jX1 E1=E2I0 U2 jX2 R2I22.3 变压器的运行分析变压器的运行分析R0 jX0天津商业大学信息工程学院简化等效电路简化等效电路 该电路用于满载该电路用于满载 或接近满载运行或接近满载运行 时的分析、计算。时的分析、计算。短路电阻：短路电阻：RS=R1+R2 短路电抗：短路电抗：XS=X1+X2 短路阻抗：短
25、路阻抗：ZS=RS+j XSI0 很小，很小，I1 I2 ZLU1 I1 I2 RS jXS U2 2.3 变压器的运行分析变压器的运行分析大连理工大学电气工程系 【例例 2.3.1】一台单相变压器，一台单相变压器，U1N/U2N=380/190 V，Z1=(0.4j0.8)，Z2=(0.15j0.3)，Z0=(600j1 200)，ZL=(7.5j4.75)，当，当一次绕一次绕组加上额定电压组加上额定电压 380 V 时，试分别用时，试分别用T 形等效电路和简形等效电路和简化等效电路求负载电流和电压的实际值。化等效电路求负载电流和电压的实际值。解：解：(1)用用T形等效电路形等效电路k=U1
26、NU2N=2 380190Z2=k2Z2=22(0.15j0.3)=(0.6j1.2)ZL=k2ZL=22(7.5j4.75)=(30j19)=35.5 32.35O 2.3 变压器的运行分析变压器的运行分析大连理工大学电气工程系电路总阻抗电路总阻抗Z=Z1 Z0(Z2 ZL)Z0 Z2 ZL=36.6 34.88O I1=U1Z=A36.6 34.88O 380 0O=10.38 34.88O A E2=E1=Z1I1U1=(0.4j0.8)V 10.38 34.88O 380 0O=371.91 180.68O V I2=E2 Z2ZL=10.14 147.25O A 2.3 变压器的运行
27、分析变压器的运行分析大连理工大学电气工程系I2=kI2=210.14 A=20.28 AU2=|ZL|I2 (2)用简化等效电路用简化等效电路 ZS=Z1Z2=(1.0j2.0)=180.04 V=7.524.752 20.28 V=10.15 34.17O A I1=I2=U1 ZSZL I2=kI2=210.15 A=20.3 AU2=|ZL|I2=180.22 V2.3 变压器的运行分析变压器的运行分析大连理工大学电气工程系 项目项目 折算前折算前 折算后折算后一次一次电压方程电压方程二次二次电压方程电压方程电流关系电流关系感应电动势感应电动势感应电动势感应电动势的关系的关系输出电压输出
28、电压2.基本方程式基本方程式U1=E1Z1I1 U1=E1Z1I1 U2=E2Z2I2 U2=E2 Z2I2 N1I1N2I2=N1I0 I1I2=I0 E1=Z0I0 E1=Z0I0 E1=kE2E1=E2U2=ZLI2 U2=ZLI2 2.3 变压器的运行分析变压器的运行分析大连理工大学电气工程系 3.相量图相量图 设：设：U2=U2 0 U2I2 电感性负载电感性负载 2E1=E2R2I2jX2I2E1I0I2I1R1I1jX1I1 1U12.3 变压器的运行分析变压器的运行分析大连理工大学电气工程系 电容性负载电容性负载U2I2E1=E2 R2I2 jX2I2 I0I2 U1 2E1I
29、1R1I1 jX1I1 12.3 变压器的运行分析变压器的运行分析 电阻性负载电阻性负载U2I2E1=E2R2I2jX2I2I0I2U1E1R1I1jX1I1 1I1大连理工大学电气工程系2.4 变压器的参数测定变压器的参数测定 一一、空载试验、空载试验 试验在低压侧进行试验在低压侧进行低压侧低压侧高压侧高压侧U1VAWV 测得数据：测得数据：U1、I0、P0、U2。1.铁损耗铁损耗 PFeP0 第第 2 章章 变压器变压器 求得数值：求得数值：Ph 磁滞损耗系数磁滞损耗系数磁场交变的频率磁场交变的频率磁感应强度最大值磁感应强度最大值 磁滞损耗磁滞损耗=Kh f Bm V 涡流损耗系数涡流损耗
30、系数材料的厚度材料的厚度Pe=Ke d 2 f 2 Bm V 2 涡流损耗涡流损耗PFe=PhPe 大连理工大学电气工程系3.励磁电阻励磁电阻R0=P0I024.励磁电抗励磁电抗 X0=|Z0|2R025.电压比电压比U2U1k=若要将若要将|Z0|、R0和和X0折算至高压侧，则折算至高压侧，则 折算至高压侧的参数折算至高压侧的参数=k2 折算至低压侧的参数折算至低压侧的参数2.4 变压器的参数测定变压器的参数测定=U1I02.励磁阻抗模励磁阻抗模|Z0|大连理工大学电气工程系二、短路试验二、短路试验 试验在高压侧进行试验在高压侧进行 测得数据：测得数据：US、I1、PS 。U1=(5%10%
31、)U1N高压侧高压侧低压侧低压侧U1AVW 求得数值：求得数值：1.铜损耗铜损耗 PCu=PS 2.短路阻抗模短路阻抗模|ZS|=USI12.4 变压器的参数测定变压器的参数测定大连理工大学电气工程系3.短路电阻短路电阻 RS =PSI124.短路电抗短路电抗 XS=|ZS|2RS2 5.阻抗电压阻抗电压 US 铭牌上常用阻抗电压的标么值表示：铭牌上常用阻抗电压的标么值表示：标么值标么值=实际值实际值 基值基值电压、电流与阻抗（电阻和电抗）的基值电压、电流与阻抗（电阻和电抗）的基值:U1N、I1N、U2N、I2N、I1NU1N、I2NU2N2.4 变压器的参数测定变压器的参数测定大连理工大学电
32、气工程系阻抗电压的标么值：阻抗电压的标么值：US*=USU1N=|ZS|I1NU1N=|ZS|U1N/I1N=|ZS|*中、小型电力变压器：中、小型电力变压器：|ZS|*=0.04 0.105 大型电力变压器：大型电力变压器：|ZS|*=0.125 0.1752.4 变压器的参数测定变压器的参数测定若要将若要将|ZS|、RS和和XS折算至低压侧，则折算至低压侧，则 1k2折算至低压侧的参数折算至低压侧的参数=折算至高压侧的参数折算至高压侧的参数大连理工大学电气工程系2.4 变压器的参数测定变压器的参数测定大连理工大学电气工程系 三相变压器的空载实验和短路试验三相变压器的空载实验和短路试验 N1
33、N2U1NVWAAA三相变压器的空载实验三相变压器的空载实验WN1N2USVWAAA三相变压器的短路实验三相变压器的短路实验WI1N2.4 变压器的参数测定变压器的参数测定大连理工大学电气工程系求折算至高压侧的求折算至高压侧的|Z0|、R0、X0 和和|ZS|、RS、XS。解：解：(1)由空载试验求得由空载试验求得 【例例2.4.1】一台三相变压器，一台三相变压器，SN=750 kVA，U1N/U2N=10 000/231 V，I1N/I2N=43.3/1 874 A。Y,d 联结。联结。室温为室温为 20，绕组为铜线，试验数据如下表：，绕组为铜线，试验数据如下表：试试 验验 线电压线电压/V
34、 线电流线电流/A 功率功率/W 备备 注注空载试验空载试验 231/10 000 103.8 3 800 电压加在低压侧电压加在低压侧短路试验短路试验 440 43.3 10 900 电压加在高压侧电压加在高压侧|Z0|=U1I0=3.85 231103.8/3 R0=P0/3I02=0.35 3 800/3(103.8/3)22.4 变压器的参数测定变压器的参数测定大连理工大学电气工程系=3.83 U2U1k=10 000/3 231=25 折算至高压侧折算至高压侧 Z0=2523.85 =2 406 R0=2520.35 =219 X0=2523.83 =2 394(2)由短路试验求得由
35、短路试验求得|ZS|=USISRS=PS/3 IS2=1.94 10 900/3 43.322.4 变压器的参数测定变压器的参数测定=5.87 440/3 43.3大连理工大学电气工程系XS=|ZS|2RS2 =5.54 折算至折算至75 RS=1.94 =2.36 234.5+75234.5+20XS=5.54|ZS|=RS2XS2 =6.02 2.4 变压器的参数测定变压器的参数测定大连理工大学电气工程系2.5 变压器的运行特性变压器的运行特性 运行特性：外特性、效率特性。运行特性：外特性、效率特性。一、外特性一、外特性 当当 U1、cos 2 为常数时为常数时 U2=f(I2)外特性。外
36、特性。电压调整率：电压调整率：U2 I2 OU2N2=1 2=0.8(电感性电感性)2=0.8(电容性电容性)I2N U2VR=U2NU2 U2N100%第第 2 章章 变压器变压器1.定义公式定义公式大连理工大学电气工程系2.折算至一次侧的公式折算至一次侧的公式VR=U1NU2 U1N100%3.利用简化等效电路计算的公式利用简化等效电路计算的公式ZLU1I1I2RS jXS U2 U2I1=I2 2RSI1jXSI1U1NVR=(RS cos 2+XS sin 2)100%I1NU1N2.5 变压器的运行特性变压器的运行特性大连理工大学电气工程系二、效率特性二、效率特性1.功率功率变压器由
37、电源输入的有功功率变压器由电源输入的有功功率 P1=U1I1cos 1变压器输出的有功功率变压器输出的有功功率 P2=U2I2cos 22.损耗损耗(1)总损耗总损耗 P1P2=PCuPFe(2)铜损耗铜损耗 PCu=R1I12R2I22 =R1I12R2I22（用用 T 形等效电路形等效电路）2.5 变压器的运行特性变压器的运行特性大连理工大学电气工程系I1=I1N 时时 的短路损耗的短路损耗 PCu=RS I12=RS I22（用简化等效电路用简化等效电路）=2 PS（用短路试验用短路试验）式中式中:负载系数。负载系数。由于由于:PCu I 2 =I1I1N 可变损耗。可变损耗。(3)铁损
38、耗铁损耗 PFe=Rm I02（用用 T 形等效电路形等效电路）=P0（用空载试验用空载试验）由于由于 PFe m、f 等，等，当当 U1、f 均不变时，均不变时，PFe 不变（与不变（与 I2 大小无关）大小无关）不变损耗。不变损耗。2.5 变压器的运行特性变压器的运行特性大连理工大学电气工程系3.效率效率P1P2 =100%因因 VR 不大，则若忽略不大，则若忽略 VR，则，则 U2=U2N P2=U2I2cos 2=U2NI2cos 2 =U2NI2N cos 2 I2I2N=SN cos 2=SN 2 SN 2 SN 2PFePCu 100%=SN 2 SN 2P0 2PS 100%=
39、2.5 变压器的运行特性变压器的运行特性大连理工大学电气工程系当当 U1=U1N、cos 2 为常数时：为常数时：=f(I2)或或 =f()4.效率特性效率特性求得求得 P0=2 PS即即 PCu=PFe 时时，=max 效率特性。效率特性。令令 d d =0 小型电力变压器小型电力变压器:N=80%90%大型电力变压器大型电力变压器:N=98%99%I2O(0.40.6)I2N2.5 变压器的运行特性变压器的运行特性大连理工大学电气工程系 【例例2.5.1】用用一台例一台例2.4.1中的三相变压器向中的三相变压器向20.8(电电感性感性)的三相负载供电，求电压调整率和满载时的效率。的三相负载
40、供电，求电压调整率和满载时的效率。解解:(1)求电压调整率求电压调整率 由例由例2.4.1已求得已求得75时的时的RS2.36,Xs=5.54,额定相电额定相电流流I1NP43.3A,额定相电压额定相电压 3 VR=(RS cos 2+XS sin 2)100%=(2.360.8+5.540.6)100%=3.9%(2)求满载频率求满载频率 满载时满载时=1,故故 U1NP=5 780V 10000 U1NPI1NP 5 78043.3 2.5 变压器的运行特性变压器的运行特性大连理工大学电气工程系2.5 变压器的运行特性变压器的运行特性 SN 2 SN 2P0 2PS 100%=1 750
41、103 0.8 1 750 103 0.8 3800 13 10 900100%=97.6%大连理工大学电气工程系2.6 三相变压器的联结组三相变压器的联结组 一、联结组的表示方式一、联结组的表示方式 联结组联结组:连接形式连接形式+联结组号。联结组号。联结组号联结组号:有有011十二个数，以十二个数，以表示出高、表示出高、低压绕组线电动势之间的相位差。低压绕组线电动势之间的相位差。1.相电动势的相位关系相电动势的相位关系U1U2u1u2相位关系相位关系:EUEuEUEuU1U2u1u2第第 2 章章 变压器变压器EUEuEUEu大连理工大学电气工程系2.线电动势的相位关系线电动势的相位关系
42、时钟表示法：时钟表示法：高压绕组的线电动势高压绕组的线电动势(任取一个任取一个)作分针，指向作分针，指向12点；低压绕组对应的线电动势作时点；低压绕组对应的线电动势作时针，它们所确定的钟点数即为联结组号。针，它们所确定的钟点数即为联结组号。2.6 三相变压器的联结组三相变压器的联结组 高高、低压绕组对应的线电动势因连接方式不同低压绕组对应的线电动势因连接方式不同会出现会出现3030整数倍的相位差。整数倍的相位差。例如例如:Y,y0:Y,y0连接连接形式为形式为Y,yY,y。联结组号为。联结组号为0 0。钟表指在钟表指在0 0点点,高高、低压绕组对应的线电动势的相位低压绕组对应的线电动势的相位差
43、为差为0 0。Y,d11-Y,d11-连接连接形式为形式为Y,dY,d。联结组号为。联结组号为1111。钟表。钟表指在指在1111点点,高高、低压绕组对应的线电动势的相位差低压绕组对应的线电动势的相位差为为11113030330330。大连理工大学电气工程系二二、标准联结组标准联结组Y，yn0、Y，d11、YN，d11、Y，y0、YN，y0。三三、联结组的判断方法联结组的判断方法例例2.6.1EWEUEVU1V1W1EUVu1v1w1EuEvEwEuvY,yn62.6 三相变压器的联结组三相变压器的联结组EU EV EWU1 V1 W1 U2 V2 W2u1 v1 w1 n u2 v2 w2E
44、u Ev Ew大连理工大学电气工程系2.6 三相变压器的联结组三相变压器的联结组例例2.6.2EUVEUEWEVU1(W2)V1(U2)W1(V2)EvEuEwv1(w2)w1(u2)u1(v2)w2 u2 v2 EuvD,d2EU EV EW Ew Eu EvU1 V1 W1 U2 V2 W2w1 u1 v1 大连理工大学电气工程系2.7 三相变压器的并联运行三相变压器的并联运行 负荷容量很大，一台变压器不能满足要求。负荷容量很大，一台变压器不能满足要求。负荷变化较大，用多台变压器并联运行可以随负荷变化较大，用多台变压器并联运行可以随 时调节投入变压器的台数。时调节投入变压器的台数。可以减少
45、变压器的储备容量。可以减少变压器的储备容量。u1 u2 T1 T2 第第 2 章章 变压器变压器大连理工大学电气工程系1.空载时各台变压器的空载时各台变压器的 I2=0，即各台变压器之，即各台变压器之 间无环流。间无环流。2.负载运行时，各台变压器分担的负载与它们负载运行时，各台变压器分担的负载与它们 的容量成正比。的容量成正比。3.各台变压器同一相上输出的电流同相位，各台变压器同一相上输出的电流同相位，使得总输出电流：使得总输出电流：I2=Ii。二、理想并联运行的条件二、理想并联运行的条件1.电压比相等，以保证二次空载电压相等。电压比相等，以保证二次空载电压相等。规定：规定：电压比之差电压比
46、之差0.5%(平均电压比平均电压比)2.联结组相同，以保证二次空载电压相位相同。联结组相同，以保证二次空载电压相位相同。一、并联运行的理想状态一、并联运行的理想状态2.7 三相变压器的并联运行三相变压器的并联运行大连理工大学电气工程系3.短路阻抗标么值相等。短路阻抗标么值相等。ZSIL=ZS IL ILIL=ZSZS(1)各台变压器承担的负载各台变压器承担的负载 与其短路阻抗模成反比。与其短路阻抗模成反比。IL IL=|ZS|ZS|U2IL U2IL=S SIL IL=|ZS|ZS|INININ IN UNUNI L IL=|ZS|ZS|*=S S*两台并联运行的等效电路两台并联运行的等效电路
47、 U2 U1ZSZSILZL ILIL2.7 三相变压器的并联运行三相变压器的并联运行大连理工大学电气工程系希望希望 IL IL=IN IN 负载与容量成正比负载与容量成正比 即即I L=IL*|ZS|=|ZS|*(2)当当 ZS 模的标么值（或模的标么值（或 US 的标么值）相等时，的标么值）相等时，各台变压器承担的负载与其容量成正比。各台变压器承担的负载与其容量成正比。(3)当各台变压器的当各台变压器的 ZS 的阻抗角相等时，的阻抗角相等时，各台变压器的输出电流同相位。各台变压器的输出电流同相位。即当即当 S=S有有 IL=ILIL S=SS如果：如果：S S20，则可以不考虑相位。，则可
48、以不考虑相位。2.7 三相变压器的并联运行三相变压器的并联运行IL IN=IL IN 大连理工大学电气工程系 【例例 2.7.1】两台电压比和联结组相同的变压器两台电压比和联结组相同的变压器 并联运行。已知并联运行。已知 SN=100 kVA，SN=100 kVA，试求当总负载为试求当总负载为 200 kVA 时，两台变压器各自分担的负载是多少？时，两台变压器各自分担的负载是多少？为了不使为了不使两台两台变压器变压器过载，最大负载应是多少？过载，最大负载应是多少？|US|=0.04，*|US|=0.045，*解：解：(1)*|US|US|*=S S*=0.045 0.04S/SN S/SN=S
49、S=SL=200 kVA S=106 kVA，S=94 kVA (2)应当使应当使S=100 kVA 则则S=0.040.045S=89 kVA SLmax=S+S=189 kVA 2.7 三相变压器的并联运行三相变压器的并联运行大连理工大学电气工程系2.8 自耦变压器自耦变压器1.自耦变压器的基本结构自耦变压器的基本结构 只有一个绕组。只有一个绕组。手手柄柄接接线线柱柱第第 2 章章 变压器变压器 更多的图片更多的图片 大连理工大学电气工程系2.自耦变压器的工作原理自耦变压器的工作原理(1)电压关系电压关系 忽略漏阻抗，则忽略漏阻抗，则=U1 U2E1 E2=N1 N2=k 2.8 自耦变压
50、器自耦变压器 I 降压自耦变压器降压自耦变压器 N1N2+U1I1E1E2 U2I2 I+U2I1E1E2 U1I2 升压自耦变压器升压自耦变压器 大连理工大学电气工程系(2)电流关系电流关系 N1I1N2I2=N1I0 N1I1N2I2=0 I1=I2 N2N1I1 I2 N2 N1=I1与与 I2 相位相反。相位相反。1 k=I=I1I2 2.8 自耦变压器自耦变压器公共绕组的电流公共绕组的电流忽略忽略 I0，则，则大连理工大学电气工程系 在降压变压器中，在降压变压器中，I1 I2(3)功率关系功率关系 变压器容量变压器容量 SN=U2NI2N=U1NI1N S2=U2I2在降压变压器中在