各变压器的短路阻抗教案资料.ppt

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1、各变压器的短路阻抗各变压器的短路阻抗第一章：变压器第一章：变压器第一章：变压器第一章：变压器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2.2.单相变压器的空、负载运行单相变压器的空、负载运行 3.3.单相变压器的单相变压器的空载、短路实验空载、短路实验4.4.变压器的变压器的极性及三相变压器的联结组极性及三相变压器的联结组6.6.三相变压器的并联运行及其他用途变压器三相变压器的并联运行及其他用途变压器 变压器是一种静止电器变压器是一种静止电器,它通过线圈间的它通过线圈间的电磁感应电磁感应,将一种电压等级的将一种电压等级的交流电能交流电能转换成转换成同频率同频率的另一种电压的另

2、一种电压等级的交流电能等级的交流电能.课程安排（课程安排（12课时）：课时）：5.5.三相变压器三相变压器联结组别实验联结组别实验第一章：变压器第一章：变压器第一章：变压器第一章：变压器？问题思考问题思考问题思考问题思考日常生活中的电能是怎样来的？日常生活中的电能是怎样来的？日常生活中的电能是怎样来的？日常生活中的电能是怎样来的？为什么要高压输电？为什么要高压输电？为什么要高压输电？为什么要高压输电？变压器可以传输直流电能吗？变压器可以传输直流电能吗？变压器可以传输直流电能吗？变压器可以传输直流电能吗？第一章：变压器第一章：变压器第一章：变压器第一章：变压器日常生活中的电能是怎样来的？从发电厂

3、到用户的送电过程示意图从发电厂到用户的送电过程示意图6.327KV升压变压器 发电机组降压变压器 配电变压器10KV 35KV 66KV110KV220KV500KV10KV/0.4KV第一章：变压器第一章：变压器第一章：变压器第一章：变压器为什么要高压输电为什么要高压输电为什么要高压输电为什么要高压输电？l l电能从发电厂输送到用户。电能从发电厂输送到用户。电能从发电厂输送到用户。电能从发电厂输送到用户。l l输电线路电阻输电线路电阻输电线路电阻输电线路电阻RXRXRXRX的损耗的损耗的损耗的损耗pXpXpXpX取决于通过输电线上的电流取决于通过输电线上的电流取决于通过输电线上的电流取决于通

4、过输电线上的电流I I I I的大小及输送的大小及输送的大小及输送的大小及输送到用户的功率到用户的功率到用户的功率到用户的功率P=UIcos P=UIcos P=UIcos P=UIcos l l输出电线上的功率损耗：输出电线上的功率损耗：输出电线上的功率损耗：输出电线上的功率损耗：l lpX=I2RX=pX=I2RX=pX=I2RX=pX=I2RX=（P/UcosP/UcosP/UcosP/Ucos）2L/S=C*1/U2S 2L/S=C*1/U2S 2L/S=C*1/U2S 2L/S=C*1/U2S l l-输电线材料的电阻系数输电线材料的电阻系数输电线材料的电阻系数输电线材料的电阻系数

5、l lS-S-S-S-输电线的截面积输电线的截面积输电线的截面积输电线的截面积 l lU-U-U-U-输电线路负载端电压输电线路负载端电压输电线路负载端电压输电线路负载端电压 l lC=P2L/cos2C=P2L/cos2C=P2L/cos2C=P2L/cos2为常数为常数为常数为常数 l l说明：若说明：若说明：若说明：若S S S S一定一定一定一定.U.U.U.U升高，损耗升高，损耗升高，损耗升高，损耗PXPXPXPX减少减少减少减少 l l若若若若PXPXPXPX一定一定一定一定.U.U.U.U 升高，升高，升高，升高，S S S S 减小，故可节省材料，减小，故可节省材料，减小，故可

6、节省材料，减小，故可节省材料，则提高送电电压则提高送电电压则提高送电电压则提高送电电压U U U U，可，可，可，可达到减少投资和降低运行费用的目的。达到减少投资和降低运行费用的目的。达到减少投资和降低运行费用的目的。达到减少投资和降低运行费用的目的。第一章：变压器第一章：变压器第一章：变压器第一章：变压器问题问题:为什么将变压器的原边接到交流电源上，灯泡就会发光呢？1.1 1.1 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 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1.1.1 1.1.1 基

7、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。两绕组两个绕组。两绕组只有磁耦合没电联系只有磁耦合没电联系。在一。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。组的交变磁通，在两绕组中分别感应电动势。只要只要(1)磁通有磁通有变化量变化量;(2)一、二一、二次绕组的匝数不同，次绕组的匝数不同，就能达到改变电压就能达到改变电压的目的。的目的。知识点：楞次定律知识点：楞次定律思考：直流？思考：直流？磁路与电路对应关系磁磁 路路电电 路路

8、 磁通磁通 电流电流 I 磁通势磁通势 IN 电动势电动势 E 磁阻磁阻 RM 电阻电阻 R 磁路欧姆定律磁路欧姆定律 电路欧姆定律电路欧姆定律 I=E/RE+-RIN-+UI1.1 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二、分类二、分类二、分类二、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、双绕组变压器、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。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

9、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。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变压器的变压器的外型外型和和器身器身图图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二、分类二、分类二、分类二、分类配电变压器配电变压器升压变压器升压变压器降压变压器降压变压器（一）电力变压器（一）电力变压器（一）电力

10、变压器（一）电力变压器二、分类二、分类二、分类二、分类按用途分按用途分按用途分按用途分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试验、仪用等变压器试验、仪用等变压器(二二)特种变压器特种变压器电炉、整流变压器电炉、整流变压器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二、分类二、分类二、分类二、分类按用途分按用途分按用途分按用途分vv双绕组变压器双绕组变压器双绕组变压器双绕组变压器，在铁芯中有两个绕组，一个为初级绕在铁芯中有两个绕组，一个为初级绕在铁芯中有两个绕组，一个为初级绕在铁芯中有两个绕组，一个为初级绕组，一个为次级绕组组，一个为次级绕组

11、组，一个为次级绕组组，一个为次级绕组 vv自耦变压器，自耦变压器，自耦变压器，自耦变压器，初级、次级绕组合为一个初级、次级绕组合为一个初级、次级绕组合为一个初级、次级绕组合为一个 vv三绕组变压器三绕组变压器三绕组变压器三绕组变压器，三个绕组连接三种不同电压的线路，三个绕组连接三种不同电压的线路，三个绕组连接三种不同电压的线路，三个绕组连接三种不同电压的线路 vv多绕组变压器，如多绕组变压器，如多绕组变压器，如多绕组变压器，如分裂变压器分裂变压器分裂变压器分裂变压器 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二、分类二、分类二、分类二、分类按线圈数目分按线圈数目分按线

12、圈数目分按线圈数目分l l油浸式变压器油浸式变压器油浸式变压器油浸式变压器铁芯和绕组都一起浸入灌满了变压铁芯和绕组都一起浸入灌满了变压铁芯和绕组都一起浸入灌满了变压铁芯和绕组都一起浸入灌满了变压器油的油箱中，可以加强绝缘和改善冷却散热条件器油的油箱中，可以加强绝缘和改善冷却散热条件器油的油箱中，可以加强绝缘和改善冷却散热条件器油的油箱中，可以加强绝缘和改善冷却散热条件（大容量）（大容量）（大容量）（大容量）l l干式变压器干式变压器干式变压器干式变压器 能满足特殊要求，如安全（小容量变能满足特殊要求，如安全（小容量变能满足特殊要求，如安全（小容量变能满足特殊要求，如安全（小容量变压器）压器）压

13、器）压器）l l充气式变压器充气式变压器充气式变压器充气式变压器绝缘性能优于油浸式（大容量）绝缘性能优于油浸式（大容量）绝缘性能优于油浸式（大容量）绝缘性能优于油浸式（大容量）SF6SF6SF6SF61.1 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二、分类二、分类二、分类二、分类按冷却方式分按冷却方式分按冷却方式分按冷却方式分干式变压器干式变压器油浸式变压器油浸式变压器强迫油循环电力变压器强迫油循环电力变压器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二、分类二、分类二、分类二、分类按冷却方式分按冷却方式分按冷却方式分按冷却方式分单相变压器单相变压器

14、三相变压器三相变压器二、分类二、分类二、分类二、分类按相数分按相数分按相数分按相数分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有载调压变压器有载调压变压器无载调压变压器无载调压变压器二、分类二、分类二、分类二、分类按调压方式分按调压方式分按调压方式分按调压方式分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变压器是由铁心和线圈（绕组）组成的。铁心线圈铁心线圈1.铁心：硅钢片（导磁性能好，损耗小）叠压而成。小变压器也有用铁氧体或坡莫合金替代硅钢片。变压器铁心一般分为心式（绕组包围铁芯）和壳式（铁芯包围绕组）两大类。心式壳式三、变压器的基本结构三、变

15、压器的基本结构三、变压器的基本结构三、变压器的基本结构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2.线圈(绕组)：小容量多用高强度漆包线绕制而成。一般有两个或以上绕组。接电源的绕组称为一次绕组，接负载的绕组称为二次绕组。视频演示变压器结构视频演示变压器结构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电力系统一般采用三相制供电，变压器均系三相变压器。其工作原理与单相变压器相同。三相变压器的结构三 套 高 压 绕 组 U1U2、V1V2、W1W2(一次绕组)。三 套 低 压 绕 组 u1u2、v1v2、w1w2(二次绕组)。高压绕组低压绕组1.1

16、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封闭母线连接发电机的封闭母线 与电网相连的高压出线端与电网相连的高压出线端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三相干式变压器接触调压器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电源变压器环形变压器控制变压器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四、四、四、四、变压器的型号与额定值变压器的型号与额定值变压器的型号与额定值变压器的型号与额定值1.1 1.1 变压器的基本工作原理和结构变

17、压器的基本工作原理和结构l型号型号可反映出变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方式等内容 l例一：例一：SL7SL7500/10 500/10 低损耗三相油浸自冷双绕组铝线，额定容量500KVA，高压侧额定电压10KV级电力变压器 l例二：例二：SFPLSFPL63000/110 63000/110 三相强迫油循环风冷双绕组铝线，额定容量63000KVA，高压侧额定电压110KV级电力变压器 l此外，铭牌上还会给出三相联结组以及相数此外，铭牌上还会给出三相联结组以及相数m m、阻抗电、阻抗电压压UkUk、型号、运行方式、冷却方式和重量等数据。、型号、运行方式、冷却方式和重量等数据。此外，额定

18、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下所能输出输出(二次绕组二次绕组)的视的视在功率。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次侧的开路电压。在三相变压器中额定电压为线电压线电压。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

19、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四、四、四、四、变压器的型号与额定值变压器的型号与额定值变压器的型号与额定值变压器的型号与额定值1.21.2单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行1.2.1 电磁关系一、物理情况二、各电磁量参考方向的规定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别主磁通与漏磁通

20、的区别强调强调：磁通与产生它的电流之间符合右手螺旋定则；磁通与产生它的电流之间符合右手螺旋定则；在线圈里感应出的电势，相当一个电源，其方向类似一个直在线圈里感应出的电势，相当一个电源，其方向类似一个直流电源内部，方向是从负指向正，而直流电源的外部则不同流电源内部，方向是从负指向正，而直流电源的外部则不同。（举例举例）1.21.2单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行三、感应电动势分析 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，

21、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。1.21.2单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行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，即根据主电动势的分析方法，同样有根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

22、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.1.21.2单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行1.2.2 1.2.2 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 性质性质：由于空载电流的无功分量远大于有功分量，所以空载电由于空载电流的无功分量远大于有功分量，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、磁路材质及几何尺寸有与电源电

23、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，另一个是铁芯损耗分量场，另一个是铁芯损耗分量 ，主要作用是供铁芯损耗。，主要作用是供铁芯损耗。1.21.2单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行3、空载电流波形 当磁通按正弦规律变化时，空载电流呈尖顶波形。当磁通按正弦规律变化时，空载电流呈尖顶波形。实际空载电流为非正弦波，但为了分析、计算和测量的方便，在实际空载电流为非正弦波，但为了分析、

24、计算和测量的方便，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。视频演示单相变压器空载电流波形视频演示单相变压器空载电流波形1.21.2单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行二、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%0.2%1%1%，而且随变压器容量的，而且随变压器容量的增大而下降。增大而下降。为减少空载损耗，

25、改进设计结构的方向是采用优为减少空载损耗，改进设计结构的方向是采用优质铁磁材料：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。1.21.2单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行1.2.3 1.2.3 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略很小的漏阻抗压降，并写成有效值形式，有忽略很小的漏阻抗压降，并写成有效值形式，有则可见，影响主磁通大小的因素有

26、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1.21.2单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行（2 2）二次侧电动势平衡方程）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1.21.2单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行二、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

27、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1.21.2单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行励磁电阻、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

28、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。1.21.2单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行2 2、相量图、相量图根据前面所学的方程，可作根据前面所学的方程，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，滞后 ，（3）滞后 ，；（4）（5）1.21.2单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行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

29、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,若忽若忽略漏阻抗压降，则一次主电势的大小由外施电压决定略漏阻抗压降，则一次主电势的大小由外施电压决定.（2 2）主磁通大小由电源电压、电源频率和一次线圈匝数决定，）主磁通大小由电源电压、电源频率和一次线圈匝数决定，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

30、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。1.21.2单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行1.3.11.3.1 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、额定电压的交流电源上，二次接变压器一次侧接在额定频率、额定电压的交流电源上，二次接上负载的运行状态，称为上负载的运行状态，称为负载运行负载运行。1.31.3单相变压器的负载运行单相变压器的负载运行单相变压器的负载运行单相变

31、压器的负载运行用图示负载运行时的电磁过程用图示负载运行时的电磁过程1.31.3单相变压器的负载运行单相变压器的负载运行单相变压器的负载运行单相变压器的负载运行一、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,二次电流增加或减少必然引起二次电流增加或减少必然引起一次电流的增加或减少一次电流的增加或减少.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&1.3.21.3.

32、2单相变压器的负载运行单相变压器的负载运行单相变压器的负载运行单相变压器的负载运行基本方程基本方程基本方程基本方程二、电动势平衡方程根据基尔霍夫电压定律可写出一、二次侧电动势平衡方程根据基尔霍夫电压定律可写出一、二次侧电动势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，不仅能改变电压，同时也能改变电流。同，不仅能改变电压，同时也能改变电流。1.3.21.3.2单相变压器的负载运行单相变压器的负载运行单相变压器的负载运行单相变压器的负载运行基本方程基本方程基本方程基本方程1.3.

33、31.3.3 等效电路及相量图等效电路及相量图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=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

34、。归算前后磁势归算前后磁势应保持不变应保持不变归算前后二次侧电磁功率应不变归算前后二次侧电磁功率应不变E 2I 2E2I21.3.31.3.3 等效电路及相量图等效电路及相量图等效电路及相量图等效电路及相量图折算后的方程式为折算后的方程式为1.3.31.3.3 等效电路及相量图等效电路及相量图等效电路及相量图等效电路及相量图二、等效电路根据折算后的方程，可以作出变压器的等效电路。根据折算后的方程，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1.3.31.3.3 等效电路及相量图等效电路及相量图等效电路及相量图等效电路及相量图简化等效电路：简化等效电路：其中分别

35、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。1.3.31.3.3 等效电路及相量图等效电路及相量图等效电路及相量图等效电路及相量图三、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。1.3.31.3.3 等效电路及相量图等效电路及相量图等效电路及相量图

36、等效电路及相量图作相量图的步骤（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根据方程可作出简化相量图根据方程可作出简化相量图思考思考题题 作出变压器带上不同性质作出变压器带上不同性质负载时的简化相量图负载时的简化相量图?1.3.31.3.3 等效电路及相量图等效电路及相量图等效电路及相量图等效电路及相量图1.41.4变压器的参数测定变压器的参数测定变压器的参数测定变压器的参数测定1.4.11.4.1 空载实验空载实验一、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

37、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；4 4）求出参数）求出参数5 5）空载电流和空载功率必须是额定电压时的值，并以此求取）空载电流和空载功率必须是额定电压时的值，并以此求取励磁参数；励磁参数；6 6）若要得到高压侧参数，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；1.41.4变压器的参数测定变压器的参数测定变压器的参数测定变压器的参数测定1.4.21.4.2短路实验

38、短路实验短路实验短路实验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）同时记录实验室的室温；）同时记录实验室的室温；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，铁损耗很少，忽略铁损，认为铁损耗很少，忽略铁损，认为 。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

39、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；1.4.21.4.2短路实验短路实验短路实验短路实验短路电压常用百分值表示短路电压常用百分值表示 短路电压的大小直接短路电压的大小直接反映短路阻抗的大小，而反映短路阻抗的大小，而短路阻抗又直接影响变压短路阻抗又直接

40、影响变压器的运行性能。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。1.4.21.4.2短路实验短路实验短路实验短路实验1.51.5标么值标么值标么值标么值 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。、通常以额定值为基准值。2 2、各侧的物理量以各

41、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；三相值的标么值；1 1、额定值的标么值为、额定值的

42、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1.51.5标么值标么值标么值标么值1.61.6变压器的运行特性变压器的运行特性变压器的运行特性变压器的运行特性1.6.1 1.6.1 电压变化率电压变化率用相量图可以推导出电压变化率的表达式用相量图可以推导出电压变化率的表达式：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

43、变化率是表征变压器运行性能的重要指标之一电压变化率是表征变压器运行性能的重要指标之一,它大小它大小反映了供电电压的稳定性。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，电压变化率的大小与负载大小、性质及由表达式可知，电压变化率的大小与负载大小、性质及变压器的本身参数有关。变压器的本身参数有关。1.001.01.61.6变压器的运行特性变压器的运行特性变压器的运行特性变压器的运行特性1.6.2 电压调整 为了保证二次端电压在允许范围之内为了保证二次端电压在允许范围之内,通常在变压器的高通常在变压器的高压侧设置抽头压侧设置抽头,并装设分接开关并装设分接开关,调节变压器高压

44、绕组的工作调节变压器高压绕组的工作匝数匝数,来调节变压器的二次电压。来调节变压器的二次电压。分接开关有两种形式：一种只能在断电情况下进行调节，称分接开关有两种形式：一种只能在断电情况下进行调节，称为无载分接开关为无载分接开关-这种调压方式称为无励磁调压；另一种可以这种调压方式称为无励磁调压；另一种可以在带负荷的情况下进行调节，称为有载分接开关在带负荷的情况下进行调节，称为有载分接开关-这种调压方这种调压方式称为有载调压。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%。大型电力变压器采用五个或多个分接头,例UN 2x2.5%或UN 8x1.5%。1.61.6变压器的运行特性变

45、压器的运行特性变压器的运行特性变压器的运行特性1.6.31.6.3 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压器的损耗主

46、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。1.61.6变压器的运行特性变压器的运行特性变压器的运行特性变压器的运行特性 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

47、运行的经济性能的好坏，是表征变压器运行性能的重要指标之一。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1.61.6变压器的运行特性变压器的运行特性变压器的运行特性变压器的运行特性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：效率特性：在功率因数一定时，变在功率因数一定时，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。1.61.

48、6变压器的运行特性变压器的运行特性变压器的运行特性变压器的运行特性 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 1.61.6变压器的运行特性变压器的运行特性变压器的运行特性变压器的运行特性1.71.7三相变压器三相变压器三相变压器三相变压器1.7.1 1.7.1 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

49、是：三相磁路彼此有关联。彼此有关联。1.7.21.7.2 电路系统电路系统一、变压器的端头标号绕组名绕组名称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绕高压绕组组U1U2U1、V2、W1U2、V2、W2N低压绕低压绕组组u1u2u1、v1、w1u2、v2、w2n中压绕中压绕组组U1mU2mU1m、V1m、W1mU2m、V2m、W2mNm1.71.7三相变压器三相变压器三相变压器三相变压器二、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志时，一、二次绕组同标志时，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

50、异标志时，一、二次绕组异标志时，一、二次绕组的电动势反相位。的电动势反相位。1.71.7三相变压器三相变压器三相变压器三相变压器三、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。三相变压器的三相变压器的连接组别连接组别不仅与绕组的绕向和首末端标志有不仅与绕组的绕向和首末端标志有关，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