电机学2变压器课件.ppt

第第1 1章章 变压器的用途、分类基本结构和额定变压器的用途、分类基本结构和额定1.1变压器的用途和分类§变压器是一种静止的电机变压器是一种静止的电机利用电磁耦合把电能或信号从一个电路传到另一个电路中，它对电能的经济传输，灵活分配和安全使用起着重要作用，在电能测试、控制和特殊用电设备上应用广泛在电力系统中，把一种电压的交流电变成同一频率的另一电压交流电，在通讯系统中，主要用于传递信息及阻抗变换，此外在调压，变压，变流等都有其用处§常用的变压器有用于电力系统传输电能的电力变压电力变压器、器、给锅炉供电的电炉变压器，电炉变压器，用于电力机车供电的整流变压器整流变压器，及电压互感器电压互感器，电流互感器电流互感器等§变压器在电能传输过程中的地位变压器在电能传输过程中的地位变压器的总容量大致相当于发电机容量的6_8倍输电过程中，通常先将电压升高，通过高压电线传到远方的城市，然后经过降压变压器降为10KV电压，在经配电变压器送给分配给用户，电压为6KV或380/220V按用途分：电力变压器、特种变压器、互感器按用途分：电力变压器、特种变压器、互感器 按绕组数目分：单绕组（自耦）变压器、双绕组变压按绕组数目分：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。

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 1.2 1.2 变压器的结构变压器的结构§一一 主要结构部件（油浸式电力变压器）主要结构部件（油浸式电力变压器） 主要由铁芯、线圈、油箱和绝缘套铁芯、线圈、油箱和绝缘套管等组成 铁芯铁芯：主磁通经过的磁路部分，用硅钢片涂绝缘漆（可提高磁路的导磁性能和减少涡流损耗）叠压或卷压而成，分叠片和渐开线式两种，叠片又分为芯式和壳式芯式用铁量少，结构简单，散热好，大多数采用此种结构，壳式用铜量少，适用于小容量变压器渐开线式（规格渐开线形状硅钢片插装而成），优点节省硅钢片硅钢片也采用不同的排法，因为铁心磁回路不能有间隙，这样才能减少变压器的励磁电流，即相邻两层铁心叠片的接缝要互相错开。

线圈线圈：变压器的电路部分，用绝缘的铜线和铝线制成，用同心式和交迭式两种，根据绕制特点又分为很好 油箱油箱：机械支撑，冷却散热和保护作用 油油：绝缘和冷却作用 套管套管：绝缘作用 用作高压线圈：电压高，电流小，导线细，匝数多，圆线绕成多层圆筒式线圈 用作低压线圈：电压低，电流大，导线截面大，匝数少，采用扁线绕成单层或双层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连接发电机的封闭母线封闭母线 与电网相连与电网相连的高压出线端的高压出线端返回三相干式变压器接触调压器电源变压器环形变压器控制变压器1.31.3、型号与额定值、型号与额定值型号 型号表示一台变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方型号表示一台变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方式等内容，表示方法为式等内容，表示方法为如如OSFPSZ-250000/220OSFPSZ-250000/220表明自耦三相强迫油循环风冷三绕组铜线有表明自耦三相强迫油循环风冷三绕组铜线有载调压，额定容量载调压，额定容量250000kVA250000kVA，，高压额定电压高压额定电压220kV220kV电力变压器电力变压器额定值此外，额定值还有此外，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输出的视在功率下所能输出的视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线电压次侧的开路电压在三相变压器中额定电压为线电压三者三者关系关系：：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1.4、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只有磁耦合没电联系在一两个绕组两绕组只有磁耦合没电联系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)磁通磁通有变化量有变化量;(2)一、一、二次绕组的匝数不二次绕组的匝数不同，就能达到改变同，就能达到改变压的目的。

压的目的原边原边：一次绕组，原绕组副边：二次绕组（次级线圈），副边绕组注感应电动势的正方向与磁通正方向符合右手螺旋关系原理原理：原边从电源吸取电功率，通过磁场（电磁感应）传到付边绕组，然后后将电功率传送到负载 原、副过感应电动势之比等于匝数之比，其与原、副边电压比接近，所以改变匝数就可以变换电压　变压器的工作原理；原边绕组从电源吸取电功率，借助磁场媒介，根据电磁感应原理，传递到副过绕组，然后在将电功率传递到负载第第2 2章变压器的运行分析章变压器的运行分析§变压器空载运行§变压器的负载运行§变压器参数的测定§标幺值§变压器的运行特性 2.1 变压器的空载运行1物理情况§变压器空载运行时的物理情况变压器空载运行时的物理情况 空载运行状态：原边接电压，副边开路的运行状态，空载运行状态：原边接电压，副边开路的运行状态，此时为空载运行状态，原边的电流为空载电流此时为空载运行状态，原边的电流为空载电流i i空载磁动势载磁动势i i0 0N N1 1，建立空载磁场建立空载磁场 主磁通，在铁芯中闭合流通，同时交链原、副绕组，主磁通，在铁芯中闭合流通，同时交链原、副绕组，是实现能量转换和传递的主要因素。

是实现能量转换和传递的主要因素 漏磁通通过非磁性介质（空气或变压器油）只与原边漏磁通通过非磁性介质（空气或变压器油）只与原边相交链，占一小部分交变的磁通会产生感应电动势相交链，占一小部分交变的磁通会产生感应电动势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主磁通与漏磁通的区别区别一次侧遵循电动机惯例，二次侧遵循发电机惯例一次侧遵循电动机惯例，二次侧遵循发电机惯例强调强调：磁通与产生它的电流之间符合右手螺旋定则；电动势与感磁通与产生它的电流之间符合右手螺旋定则；电动势与感应它的磁通之间符合右手螺旋定则应它的磁通之间符合右手螺旋定则2感应电动势 （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同理，二次主电动势也有同样的结论理，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，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（（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. .3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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4.4.励磁电流励磁电流 空载运行时，由空载电流建立主磁场，所以空载运行时，由空载电流建立主磁场，所以空载电流又叫激磁电流空载电流又叫激磁电流空载电流即励磁电流：电流和磁通的关系（1）铁心磁路不饱和且无铁损时B-H线性关系，B（Φ）-H（I）线性关系2）磁路饱和，不计铁损时，磁通为正弦波，电流为尖顶波3）磁路饱和且考虑铁损时，为尖顶波且励磁电流超前磁通一个小角度空载电流波形空载电流波形由于磁路饱和，空载电流由于磁路饱和，空载电流与由它产生的主磁通与由它产生的主磁通呈非呈非线性关系线性关系 当磁通按正弦规律当磁通按正弦规律变化时，空载电流呈尖变化时，空载电流呈尖顶波形 当空载电流按正弦规律变当空载电流按正弦规律变化时，主磁通呈尖顶波形化时，主磁通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、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§实际的磁通与磁化电流曲线是一条磁滞回线实际的磁通与磁化电流曲线是一条磁滞回线励磁电流为不对称的尖顶波，超前于主磁通一励磁电流为不对称的尖顶波，超前于主磁通一个角度，励磁电流可以分解为两个分量：磁化个角度，励磁电流可以分解为两个分量：磁化电流与主磁通同相位用以建立磁场；另一分量电流与主磁通同相位用以建立磁场；另一分量为超前主磁通为超前主磁通90900 0，即与外施电压同相位的有功，即与外施电压同相位的有功电流，即原边绕组向电源吸收电功率用以供给电流，即原边绕组向电源吸收电功率用以供给磁滞损耗实际电路中还有涡流损耗即还有一磁滞损耗实际电路中还有涡流损耗即还有一个有功电流分量个有功电流分量i iW W，则，则i iFeFe=i=ih h+i+iW W ，， 实际空载实际空载电流电流 i i0 0=i=iU U+i+iFeFe 实际中用正弦波代替尖顶波，等效条件为两实际中用正弦波代替尖顶波，等效条件为两者的频率相等；有效值相等；等效电流的相位者的频率相等；有效值相等；等效电流的相位应保证向电源吸取的有功功率等于铁耗。

应保证向电源吸取的有功功率等于铁耗(1)i(1)iU U磁化电流：空载电流的无功分量，单纯的磁磁化电流：空载电流的无功分量，单纯的磁化作用 当外加正弦电压时，感应电动势为正弦波，当外加正弦电压时，感应电动势为正弦波，主磁通为正弦波时，磁化电流的波形畸变为尖主磁通为正弦波时，磁化电流的波形畸变为尖顶波磁化电流的大小和波形取决于铁芯的饱磁化电流的大小和波形取决于铁芯的饱和程度，即取决于磁通密度和程度，即取决于磁通密度BmBm的大小 (2)i(2)iFeFe铁耗电流：空载电流的有功分量，对应磁铁耗电流：空载电流的有功分量，对应磁滞损耗和涡流损耗滞损耗和涡流损耗铁损包括磁滞损耗和涡流铁损包括磁滞损耗和涡流损耗损耗 一般的电力变压器磁化电流远大于铁耗电流一般的电力变压器磁化电流远大于铁耗电流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，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5 5空载时的等效电路和相量图空载时的等效电路和相量图(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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和特性，所以特性，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 (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）空载运行小结空载运行小结（（1 1）一次绕组漏抗）一次绕组漏抗Z1=R1+jXδ1，，X X反映感应电动势的作用是常数反映感应电动势的作用是常数（（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§变压器的外特性：指副边端电压与负载电流变压器的外特性：指副边端电压与负载电流的关系叫做变压器的外特性的关系叫做变压器的外特性 实际运行中，电力变压器带的负载通常都实际运行中，电力变压器带的负载通常都是电感性负载，所以端电压通常下降的是电感性负载，所以端电压通常下降的§电压变化率：反应供电电压稳定性的指标电压变化率：反应供电电压稳定性的指标§变压器原边接额定电压，副边开路时，副边变压器原边接额定电压，副边开路时，副边端电压端电压U U2020就是副边额定电压就是副边额定电压U2NU2N，，接上负载之接上负载之后，副边电压为后，副边电压为U U2 2，与，与U U2020的差与的差与U U2N2N的比值就的比值就叫电压变化率叫电压变化率§用简化等效电路表示变压器在额定负载下的用简化等效电路表示变压器在额定负载下的工作情况工作情况§其电压变化率为，当不在额定负载下运行其电压变化率为，当不在额定负载下运行时，2.2 2.2 单相变压器的负载运行单相变压器的负载运行1 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。

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2 2 基本方程基本方程磁动势平衡方程 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. .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&&电动势平衡方程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3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折算后的方程式为折算后的方程式为4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简化等效电路：简化等效电路：其中分别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5相量图作相量图的作相量图的步骤步骤——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已知：U2’，I2’,R2’,X2’作相量图的作相量图的步骤（假定带感性负载）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由等效电路可知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 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6 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要是铁损耗铁损耗和和铜损耗铜损耗两种 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2.3变压器的参数测定1 1 空载实验空载实验(1)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。

2)接线图接线图(3) 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）空载电流和空载功率必须是额定电压额定电压时的值，并以此求取时的值，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；2 2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、铜损和短路阻抗器的短路电压百分数、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：(4)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；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四月四号四月四号2.4 标么值 标标么么值值, ,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变压器的基值变压器的基值: :常选各物理量的额定值作为基值。

常选各物理量的额定值作为基值U1N 、I1N、SN=U1NI1N=U2NI2N、Z1N=U1N/I1N、Z2N=U2N/I2N变压器的变压器的标么值标么值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，物理意义不明确单相单相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= =相值的值；相值的值；值的标么值值的标么值= =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2.5变压器的运行特性1 1 电压变化率电压变化率用相量图用相量图可以推导出电压变化率的表达式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1.001.0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 分分接接开关有两种形式：一种只能在断电情况下进行调节，称开关有两种形式：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%。

 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一3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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η=f(β),η=f(β),称为变压器的效率特性称为变压器的效率特性 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 第3章 三相变压器3.1 3.1 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：三相磁路特点是：三相磁路彼此有关联彼此有关联3.23.2 电路系统电路系统一、变压器的端头标号绕组绕组名称名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高压绕组绕组U1(A)U2(X)U1、V2(B)、W1U2、V2、W2(C)N低压低压绕组绕组U1(a)U2(x)u1、v1(b)、w1u2、v2、w2(c)n中压中压绕组绕组U1mU2mU1m、V1m、W1mU2m、V2m、W2mNm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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）的相位差总是势（可电压）的相位差总是30300 0的整数倍因此可以采用时钟表的整数倍因此可以采用时钟表示法示法—— 作为时钟的分针，指向作为时钟的分针，指向1212点，点， 作为时钟的时针，作为时钟的时针，其指向的数字就是三相变压器的组别号组别号的数字乘以其指向的数字就是三相变压器的组别号组别号的数字乘以30300 0，就是二次绕组的线电动势滞后于一次侧电动势的相位角就是二次绕组的线电动势滞后于一次侧电动势的相位角连接组别可以用相量图来判断：连接组别可以用相量图来判断：若若高压绕组三相标志不变，低高压绕组三相标志不变，低压绕组三相标志依次后移，可压绕组三相标志依次后移，可以得到以得到Y,y4Y,y4、、Y,y8Y,y8连接组别连接组别1 1、、Y Y，，y y连接连接 同名端在对应端，对应的同名端在对应端，对应的相电动势同相位，线电动势相电动势同相位，线电动势 和和 也同相位，连接组别为也同相位，连接组别为Y Y，，y0y0。

同理，若异名端在对应端，可同理，若异名端在对应端，可得到得到Y Y，，y6y6、、Y,y10Y,y10和和Y,y2Y,y2连接连接组别若若高压绕组三相标志不变，低高压绕组三相标志不变，低压绕组三相标志依次后移，可压绕组三相标志依次后移，可以得到以得到Y,d3Y,d3、、Y,d7Y,d7连接组别连接组别2 2、、Y Y，，d d连接连接-11-11 同名端在对应端，对应的相同名端在对应端，对应的相电动势同相位，线电动势电动势同相位，线电动势 和和 相差相差3303300 0，，连接组别连接组别为为Y Y，，d11d11同理，若异名端在对应端，可同理，若异名端在对应端，可得到得到Y Y，，d5d5、、Y,d9Y,d9和和Y,d1Y,d1连接连接组别若若高压绕组三相标志不变，高压绕组三相标志不变，低压绕组三相标志依次后移，低压绕组三相标志依次后移，可以得到可以得到Y,d5Y,d5、、Y,d9Y,d9连接组连接组别3 3、、Y Y，，d d连接连接-1-1同名端在对应端，对应的同名端在对应端，对应的相电动势同相位，线电动相电动势同相位，线电动势势 和和 相差相差30300 0，，连接连接组别为组别为Y Y，，d1d1。

同理，若异名端在对应端，同理，若异名端在对应端，可得到可得到Y Y，，d7d7、、Y,d11Y,d11和和Y,d3Y,d3连接组别连接组别 总之，对于总之，对于Y Y，，y y（或（或D D，，d d））连接，可以得到连接，可以得到0 0、、2 2、、4 4、、6 6、、8 8、、1010等六个偶数组别；而等六个偶数组别；而Y Y，，d d（或（或D D，，y y））连接，可以得到连接，可以得到1 1、、3 3、、5 5、、7 7、、9 9、、1111等六个奇数组别等六个奇数组别 变压器的连接组别很多，为了便于制造和并联运行，国变压器的连接组别很多，为了便于制造和并联运行，国家标准规定，家标准规定，Yyn0Yyn0、、Yd11Yd11、、YNd11YNd11、、YNy0YNy0和和Dyn11Dyn11连接组为三连接组为三相双绕组电力变压器的标准连接组别相双绕组电力变压器的标准连接组别 其中前三种最为常用：其中前三种最为常用：Yyn0\Dyn11Yyn0\Dyn11 连接的二次绕组可以连接的二次绕组可以引出中线，成为三相四线制，用作配电变压器时可兼供动力和引出中线，成为三相四线制，用作配电变压器时可兼供动力和照明负载。

照明负载Y,d11Y,d11连接用于低压侧电压超过连接用于低压侧电压超过400V400V的线路中，额的线路中，额定容量不超过定容量不超过6300kVA6300kVA的电力变压器的电力变压器YN,d11YN,d11连接主要用于高连接主要用于高压输电线路中，使电力系统的高压侧可以接地压输电线路中，使电力系统的高压侧可以接地3.3 3.3 磁路系统和绕组连接方式对电动势波形的影响磁路系统和绕组连接方式对电动势波形的影响 i i0 0中有无中有无i i0303 , ,看电路连接中有无看电路连接中有无i i0303通路，通路，Y Y连接中，无连接中，无i i0303通路通路,i,i0 0为正弦波为正弦波;YN;YN或或D D连接连接,i,i0303可以在绕组中流过，可以在绕组中流过，i i0 0为尖顶波为尖顶波 单相变压器，当磁路饱和时，单相变压器，当磁路饱和时，u u1 1为正弦波，为正弦波，ΦΦ和和e e1 1也是正弦也是正弦波，而波，而i i0 0为尖顶波为尖顶波——分解为基波分解为基波i i0101和三次谐波和三次谐波i i0303（忽略其它（忽略其它高效次谐波）。

高效次谐波） 对三相变压器，由于绕组的连接方式不同，对三相变压器，由于绕组的连接方式不同，i i0 0 中可能中可能i i0303 ，，使使ΦΦ和和e e1 1为非正弦波为非正弦波——同样可同样可分解为基波和三次谐波分解为基波和三次谐波（忽略其（忽略其它高效次谐波）它高效次谐波） ΦΦ中有无中有无ΦΦ3 3 ，，看磁路结构，三相组式变压器，看磁路结构，三相组式变压器， ΦΦ3 3可以可以在铁心中流过，在铁心中流过， ΦΦ为平顶波；三相心式变压器，为平顶波；三相心式变压器， ΦΦ3 3不能在铁不能在铁心中流过，只能借助油和油箱壁等形成回路，磁路磁阻很大，心中流过，只能借助油和油箱壁等形成回路，磁路磁阻很大， ΦΦ3 3很小，很小， ΦΦ基本为正弦波基本为正弦波三三相相励励磁磁电电流流返回磁磁通通与与电电势势的的相相位位关关系系返回一、Y，y连接的三相变压器一次侧一次侧Y Y接线，接线，i i0303=0=0，，i i0 0为正弦波，磁通为正弦波，磁通ΦΦ应为平顶波应为平顶波2 2）对）对三相心式变压器三相心式变压器，，ΦΦ3 3不能在铁心中流过，只能借助油和不能在铁心中流过，只能借助油和油箱壁等形成回路，磁路磁阻很大，油箱壁等形成回路，磁路磁阻很大， ΦΦ3 3很小，很小， ΦΦ基本为正弦基本为正弦波，感应电动势波，感应电动势 e e 也基本为正弦波也基本为正弦波 。

但通过油箱壁时将产生但通过油箱壁时将产生涡流损耗，造成局部过热，降低变压器的效率，因此，容量大涡流损耗，造成局部过热，降低变压器的效率，因此，容量大于于1800kVA1800kVA时，不宜采用心式时，不宜采用心式Y Y，，y y连接1 1）对）对三相组式变压器三相组式变压器，，ΦΦ3 3可以在铁心中存在，所以可以在铁心中存在，所以ΦΦ为平顶为平顶波，感应电动势波，感应电动势e e 为尖顶波，其中的三次谐波幅值可达基波幅为尖顶波，其中的三次谐波幅值可达基波幅值的值的45%~60%45%~60%，使相电动势的最大值升高很多，可能击穿绕组绝，使相电动势的最大值升高很多，可能击穿绕组绝缘，因此，三相组式变压器不采用缘，因此，三相组式变压器不采用Y Y，，y y连接二、YN，y连接的三相变压器 一次侧一次侧YNYN接线，接线，i i0303可以流过，可以流过，i i0 0为尖顶波，磁通为尖顶波，磁通ΦΦ应为应为正弦波，感应电动势正弦波，感应电动势 e e 也为正弦波也为正弦波 一次绕组一次绕组Y Y连接，连接， i i0303=0=0，， i i0 0为正弦波，为正弦波，ΦΦ应为平顶波，其应为平顶波，其中的中的ΦΦ3 3在二次绕组中感应电动势在二次绕组中感应电动势e e2323，，并在并在D D内产生内产生i i2323。

i i2323建立建立的磁通的磁通ΦΦ2323大大削弱大大削弱ΦΦ3 3的作用，因此合成磁通和电动势均接近的作用，因此合成磁通和电动势均接近正弦波三、D，y连接的三相变压器 一次侧一次侧D D接线，接线，i i0303可以流过，可以流过，i i0 0为尖顶波，磁通为尖顶波，磁通ΦΦ应为正应为正弦波，感应电动势弦波，感应电动势 e e 也为正弦波也为正弦波 四、Y，d连接的三相变压器五、Y，yn连接的三相变压器 二次侧二次侧 ynyn 接线，负载时可以为三次谐波提供通路，使接线，负载时可以为三次谐波提供通路，使相电动势波形得到改善但是由于负载的影响，产生相电动势波形得到改善但是由于负载的影响，产生i i2323不能不能很大，所以相电动势波形不能得到很好改善，这种情况基本很大，所以相电动势波形不能得到很好改善，这种情况基本与与Y Y，，y y连接一样，只适用于容量较小的三相心式变压器，而连接一样，只适用于容量较小的三相心式变压器，而组式变压器仍然不采用组式变压器仍然不采用结论：结论：（（1 1）变压器一次侧是）变压器一次侧是YNYN连接时，电动势波为正弦。

连接时，电动势波为正弦2 2））变压器有一侧是变压器有一侧是D D连接时，电动势波为正弦连接时，电动势波为正弦3 3））无论相电动势是否为正弦波，但线电动势一定是正弦波无论相电动势是否为正弦波，但线电动势一定是正弦波4 4）若一定需要）若一定需要Y Y，，y y连接，则可以增加第三绕组，采用连接，则可以增加第三绕组，采用D D接线接线3.4 变压器的并联运行3.8.13.8.1 并联运行的理想条件并联运行的理想条件并联运行的优点：并联运行的优点： 并联运行是指将几台变压器的一、二次绕组分别接在一、并联运行是指将几台变压器的一、二次绕组分别接在一、二次侧的公共母线上，共同向负载供电的运行方式二次侧的公共母线上，共同向负载供电的运行方式并联运行的理想情况是：并联运行的理想情况是：1 1、空载时各变压器绕组之间无环流；、空载时各变压器绕组之间无环流；2 2、负载后，各变压器的负载系数相等；、负载后，各变压器的负载系数相等；3 3、负载后，各变压器的负载电流与总的负载电流同相位负载后，各变压器的负载电流与总的负载电流同相位1 1、提高供电的可靠性；、提高供电的可靠性；2 2、提高供电的经济性。

提高供电的经济性 为了达到上述理想运行情况，并联运行的变压器需满足为了达到上述理想运行情况，并联运行的变压器需满足以下条件：以下条件：1 1、各变压器一、二次侧的额定电压分别相等，即变比相同；、各变压器一、二次侧的额定电压分别相等，即变比相同；2 2、各变压器的连接组别相同；、各变压器的连接组别相同；3 3、各变压器的短路阻抗（短路电压）的标么值相等，且短路、各变压器的短路阻抗（短路电压）的标么值相等，且短路阻抗角也相等阻抗角也相等其中，第二条必须绝对满足其中，第二条必须绝对满足2 2 并联条件不满足时的运行分析并联条件不满足时的运行分析变比变比不等的两台变压器并联运行不等的两台变压器并联运行时，二次空载电压不等折算到时，二次空载电压不等折算到二次侧的等效电路如图所示二次侧的等效电路如图所示由等效电路可以列出方程式：由等效电路可以列出方程式：则二次侧则二次侧电流为：电流为：一、变比不等时并联运行 为了保证空载时环流不超过额定电流的为了保证空载时环流不超过额定电流的10%10%，通常规定并联，通常规定并联运行的变压器的变比差不大于运行的变压器的变比差不大于1%1%。

当变压器的变当变压器的变比比不等时，在空载时，环流不等时，在空载时，环流 就存在变就存在变比差越大，环流越大由于变压器的短路阻抗很小，即使变比差越大，环流越大由于变压器的短路阻抗很小，即使变比差很小，也会产生很大的环流环流的存在，既占用了变比差很小，也会产生很大的环流环流的存在，既占用了变压器的容量，又增加了变压器的损耗，这是很不利的压器的容量，又增加了变压器的损耗，这是很不利的二、连接组别不同时并联运行 连接组别不同时，二次侧线电压之间至少相差连接组别不同时，二次侧线电压之间至少相差30300 0，则二，则二次线电压差为线电压的次线电压差为线电压的51.8%51.8%，由于变压器的短路阻抗很小，由于变压器的短路阻抗很小, ,这么大的电压差将产生几倍于额定电流的空载环流，会烧毁这么大的电压差将产生几倍于额定电流的空载环流，会烧毁绕组，所以连接绕组，所以连接 组别不同绝不允许并联组别不同绝不允许并联三、短路阻抗标么值不等时并联运行由等效电路可知：由等效电路可知： 等效电路如图所示等效电路如图所示 可见，各台变压器所分担的负载大小与其短路阻抗标么值可见，各台变压器所分担的负载大小与其短路阻抗标么值成反比。

成反比 为了充分变压器的容量，理想的负载分配，应使各台变压为了充分变压器的容量，理想的负载分配，应使各台变压器的负载系数相等，而且短路阻抗标值相等器的负载系数相等，而且短路阻抗标值相等 变压器运行规程规定：在任何一台变压器不过负荷的情变压器运行规程规定：在任何一台变压器不过负荷的情况下，变比不同和短路阻抗标么值不等的变压器可以并联运况下，变比不同和短路阻抗标么值不等的变压器可以并联运行又规定：阻抗标么值不等的变压器并联运行时，应适当行又规定：阻抗标么值不等的变压器并联运行时，应适当提高短路阻抗标么值大的变压器的二次电压，以使并联运行提高短路阻抗标么值大的变压器的二次电压，以使并联运行的变压器的容量均能充分利用的变压器的容量均能充分利用 为了使各台变压器所承担的电流同相位，要求各变压器的为了使各台变压器所承担的电流同相位，要求各变压器的短路阻抗角相等一般来说，变压器容量相差越大，短路阻抗短路阻抗角相等一般来说，变压器容量相差越大，短路阻抗角相差也越大，因此要求并联运行的变压器的最大容量之比不角相差也越大，因此要求并联运行的变压器的最大容量之比不超过超过3 3：：1 1。

第第4 4章自耦变压器、三绕组变压器和互感器章自耦变压器、三绕组变压器和互感器§4.1自耦变压器1.电流和电压关系2.容量关系3.主要优缺点4.2三绕组变压器*1.联接组号YNyn0d11.高中低压三绕组2.分析方法与等效电路3.参数测定4.3互感器作用：实现二次侧测量回路与一次侧高压电路的电气隔离是一种测量设备1.电压互感器（电压互感器（PT））：U1/U2=N1/N2>1.二次测标准电压为100V或 运行时相当于空载运行变压器 注意(1）二次侧不允许短路；（2）铁心和二次绕组的一端必须可靠接地；（3）二次侧不能并过多的仪表（考虑容量）V2.电流互感器（电流互感器（CT））：I1/I2=N2/N1>1.二次测标准电压为5A或1A.运行时相当一台短路运行的变压器 注意(1）二次侧不允许开路；（2）二次绕组必须可靠接地；（3）二次侧不能串过多的电流表（考虑容量）A。