第3章变压器1概要.ppt

第三章 变压器第三章第三章 变压器器3.1 概述概述3.2 变压器的空器的空载运行运行3.3 变压器的器的负载运行运行3.4 变压器参数的器参数的试验测定定3.5 变压器的运行特性器的运行特性3.6 三相三相变压器器1第三章 变压器3.1￿￿￿￿概述概述 基本工作原理和分基本工作原理和分类 变压器是一种器是一种静止静止电器器，它通，它通过线圈圈间的的电磁感磁感应，，将一种将一种电压等等级的交流的交流电能能转换成同成同频率的另一种率的另一种电压等等级的交流的交流电能一、基本工作原理一、基本工作原理 变压器的主要部件是器的主要部件是铁心心和套在和套在铁心上的两个心上的两个绕组接交流接交流电源的源的线圈圈— 原原绕组、原原边、初、初级或一次或一次侧接交流接交流负载的的线圈圈 — 副副绕组、副副边、次、次级或二次或二次侧2第三章 变压器 在一次在一次绕组中加上交中加上交变电压，，产生交生交链一、二次一、二次绕组的交的交变磁通，在两磁通，在两绕组中分中分别感感应电动势3第三章 变压器二、分二、分类 按用途分：按用途分：电力和特种力和特种变压器。

器 按按绕组数目分：数目分：单绕组（自耦）、双（自耦）、双绕组、三、三绕组和和多多绕组变压器 按相数分：按相数分：单相、三相和多相相、三相和多相变压器 按按铁心心结构分：构分：心式心式和和壳式壳式变压器 按冷却介按冷却介质和冷却方式分：干式、油浸式和充气式和冷却方式分：干式、油浸式和充气式变压器 4第三章 变压器心式心式变压器器壳式壳式变压器器5第三章 变压器￿ ￿变压器的器的结构构一、一、铁心心 变压器的主磁路用表面涂有器的主磁路用表面涂有绝缘漆的硅漆的硅钢片叠成 变压器的器的电路用绝缘铜线或或铝线绕制而成 二、二、绕组三、油箱三、油箱 油浸式油浸式变压器的器身浸在装有器的器身浸在装有变压器油的油箱中器油的油箱中油是冷却介油是冷却介质，又是，又是绝缘介介质6第三章 变压器￿ ￿变压器的器的额定定值三者关系：三者关系：指指长期运行期运行时所能承受的工作所能承受的工作电压指指铭牌牌规定的定的额定使用条定使用条件下所能件下所能输出的出的视在功率指在指在额定容量下，允定容量下，允许长期通期通过的的电流。

在三相流在三相变压器中指器中指的是的是线电流是指加在一次是指加在一次侧的的额定定电压是指一次是指一次侧加　加　 ，二次，二次侧的开路的开路电压对三相三相变压器指的是器指的是线电压单相：相：三相：三相：7第三章 变压器3.2￿ ￿变压器的空器的空载运行运行3.2.1 空空载运行运行时的物理状况的物理状况8第三章 变压器1. 性性质上：上：￿￿￿￿与与￿￿￿￿成非成非线性关系；性关系；￿￿￿￿与与￿￿￿￿成成线性关系；性关系；主磁通与漏磁通的区主磁通与漏磁通的区别: :3.2.2 各各电磁量参考方向的磁量参考方向的规定定 原原边看作看作负载，遵循，遵循电动机机惯例；例；2. 数量上：数量上： 占占99%以上，以上， 仅占占1%以下；以下；3. 作用上：作用上： 起起传递能量的作用，能量的作用， 起漏抗起漏抗压降作用副副边看作看作电源，遵循源，遵循发电机机惯例9第三章 变压器3.2.3 变压器空器空载时的的电磁关系磁关系一、感一、感应电势与磁通之与磁通之间的关系的关系设1. 原原绕组的感的感应电势 感感应电势在相位上滞后主磁通在相位上滞后主磁通90º。

感感应电势的大的大小与小与电源源频率、率、绕组匝数及主磁通的最大匝数及主磁通的最大值成正比10第三章 变压器有效有效值相量式相量式2. 原原绕组的漏感的漏感电势有效有效值相量式相量式11第三章 变压器漏漏电势也可以用漏抗也可以用漏抗压降来表示，即降来表示，即3. 副副绕组的感的感应电势瞬瞬时值最大最大值有效有效值相量式相量式X1是与漏磁通相是与漏磁通相对应的原的原绕组的漏的漏电抗，是一个常数抗，是一个常数12第三章 变压器二、二、电势平衡方程式平衡方程式1. 原原绕组电势平衡方程式平衡方程式式中式中— 原原绕组的漏阻抗的漏阻抗忽略很小的漏阻抗忽略很小的漏阻抗压降，并写成有效降，并写成有效值形式，有形式，有则￿￿￿￿￿￿￿￿影响主磁通影响主磁通Φm大小的因素有大小的因素有电源源电压U1、、电源源频率率f￿ ￿和一次和一次侧线圈匝数圈匝数N113第三章 变压器三、三、变压器的器的变压比（比（变比）比） 变压器的原器的原绕组电势E1与副与副绕组电势E2之比称之比称为变压器的器的变压比比空空载时2. 副副绕组的的电势平衡方程式平衡方程式14第三章 变压器 变压器空器空载时的等的等值电路和励磁参数路和励磁参数求法求法： 变压器空器空载运行运行时，可将其看成是一个，可将其看成是一个带铁心的心的电感感线圈。

圈等效阻抗等效阻抗式中式中Zm—励磁阻抗励磁阻抗xm—励磁励磁电抗抗rm—励磁励磁电阻阻15第三章 变压器 励磁励磁电抗抗xm是是对应于主磁通的于主磁通的电抗，而励磁抗，而励磁电阻阻rm是是反映反映铁心心损耗的一个等效耗的一个等效电阻 Zm、、xm、、rm 三个量称三个量称为变压器的励磁参数器的励磁参数所以所以16第三章 变压器 负载运行运行时的物理状况的物理状况3.3 变压器的器的负载运行运行17第三章 变压器 变压器器负载时的磁的磁势平衡方程式平衡方程式￿￿￿空空载时, ,由一次磁由一次磁动势￿￿￿￿产生主磁通生主磁通￿￿￿,￿￿￿,负载时, ,产生生￿￿￿￿的磁的磁动势为一、二次的合成磁一、二次的合成磁动势￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿或或用用电流形式表示流形式表示磁磁动势平衡方程平衡方程18第三章 变压器　　变压器的器的负载电流分成两个分量，一个是励磁流分成两个分量，一个是励磁电流流 ，用来，用来产生主磁通，另一个是生主磁通，另一个是负载分量分量 ，用来抵，用来抵消二次磁消二次磁动势的作用表明：表明：负载运行运行时, ,忽略空忽略空载电流有流有: :　　表明，表明，一、二次一、二次电流比近似与匝数成反比。

流比近似与匝数成反比19第三章 变压器 变压器器负载时的的电势平衡方程式平衡方程式　　在忽略原、副在忽略原、副绕组漏阻抗漏阻抗压降的情况下，即降的情况下，即为20第三章 变压器￿ ￿变压器参数的折算器参数的折算　　　将将变压器的二次（或一次）器的二次（或一次）绕组用另一个用另一个绕组来等效，来等效，同同时对该绕组的的电磁量作相磁量作相应的的变换，以，以保持两保持两侧的的电磁磁关系不关系不变用一个等效的用一个等效的电路代替路代替实际的的变压器1））保持二次保持二次侧磁磁动势不不变；；折算：折算：目的：目的：折算原折算原则：：2）保持二次）保持二次侧各功率或各功率或损耗不耗不变21第三章 变压器将二次将二次侧折算到一次折算到一次侧方法：方法：电流的折算：流的折算：电势和和电压的折算：的折算：阻抗的折算：阻抗的折算：结论：：电流除以流除以k电压（（势）乘）乘k阻抗乘阻抗乘k222第三章 变压器折算后的方程式折算后的方程式为：：23第三章 变压器 变压器器负载时的等的等值电路路T 型等型等值电路：路：一、从物理概念上引出一、从物理概念上引出变压器器负载时的等的等值电路路原原边输入入原原边铁耗耗副副边铜耗耗原原边铜耗耗副副边电磁功率磁功率副副边输出功率出功率24第三章 变压器简化等化等值电路路其中其中 分分别为短路短路电阻、短路阻、短路电抗和短路阻抗。

抗和短路阻抗二、二、变压器等器等值电路的路的简化化25第三章 变压器3.4￿ ￿变压器参数的器参数的试验测定定￿ ￿空空载试验一、目的一、目的：通通过测量空量空载电流和一、二次流和一、二次侧电压及空及空载功功率来率来计算算变比、比、铁耗和励磁阻抗耗和励磁阻抗二、接二、接线图三、要求及分析三、要求及分析1））低低压侧加加电压，高，高压侧开路；开路；WAVV~**2））电压U1在０在０~1.2UN 范范围内内单方向方向调节，，测出出U20，，I0和和P0；；3）忽略）忽略 和和 ，即，即26第三章 变压器1））空空载电流和空流和空载功率必功率必须是是额定定电压时的的值，并以此求，并以此求取励磁参数；取励磁参数；2））若要得到高若要得到高压侧参数，参数，须折算；折算；3））对三相三相变压器，各公式中的器，各公式中的电压、、电流和功率均流和功率均为相相值四、四、求出参数求出参数27第三章 变压器￿ ￿短路短路试验一、目的一、目的：通通过测量短路量短路电流、短路流、短路电压及短路功率来及短路功率来计算算变压器的器的铜损和短路阻抗和短路阻抗二、接二、接线图三、要求及分析三、要求及分析1））高高压侧加加电压，低，低压侧短路；短路；WAV~**3））记录实验室的室温；室的室温；2）通）通过调节电压，，让电流流Is 在在0 ~1.3IN 范范围内内变化，化，测出出对应的的Us、、Is 和和 Ps ；；28第三章 变压器四、参数四、参数计算算1））温度折算：温度折算：电阻阻应换算到基准工作温度算到基准工作温度时的数的数值；；3））对三相三相变压器，各公式中的器，各公式中的电压、、电流和功率均流和功率均为相相值。

2））若要得到低若要得到低压侧参数，参数，须折算；折算；4））忽略忽略铁损，，认为￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿29第三章 变压器3.6￿ ￿变压器的运行特性器的运行特性 电压变化率和外特性化率和外特性 电压变化率的大小化率的大小反映了反映了变压器器输出出电压的的稳定性一、一、电压变化率（化率（电压调整率）整率）称称为变压器的器的负载系数系数式中式中30第三章 变压器二、外特性二、外特性 是指原是指原边电压为额定定电压，，负载功率因数功率因数 一一定定时，副，副边端端电压U2 随副随副边负载电流流I2变化的化的规律，即律，即31第三章 变压器 变压器的效率特性器的效率特性一、一、变压器的器的损耗耗主要是主要是铁损耗和耗和铜损耗两种二、效率及效率特性二、效率及效率特性效率是指效率是指变压器的器的输出功率与出功率与输入功率的比入功率的比值即即32第三章 变压器其中其中33第三章 变压器　　变压器效率的大小与器效率的大小与负载的大小、功率因数及的大小、功率因数及变压器本身参数有关器本身参数有关效率特性：效率特性：在功率因数一定在功率因数一定时，，变压器的效率与器的效率与负载电流之流之间的的关系关系η=f (β)，称，称为变压器的效器的效率特性。

率特性34第三章 变压器 即即当当铜损耗等于耗等于铁损耗（可耗（可变损耗等于不耗等于不变损耗）耗）时，，变压器效率最大器效率最大或或令令 　　　　 ，，则有有变压器器产生最大效率的条件：生最大效率的条件：35第三章 变压器3.7￿ ￿三相三相变压器器 三相三相变压器的磁路系器的磁路系统一、一、组式磁路式磁路变压器器二、心式磁路二、心式磁路变压器器特点：三相磁路彼特点：三相磁路彼此无关此无关联特点：三相磁路彼此特点：三相磁路彼此有关有关联36第三章 变压器3.7.2 三相三相变压器的器的联接接组别一、原、副一、原、副绕组中中电压的相位关系的相位关系1. 同名端：同一个磁通下，原、副同名端：同一个磁通下，原、副绕组感感应电势的同极性端的同极性端2.￿ ￿电压相位关系相位关系（１）如取同名端（１）如取同名端为首端，原、副首端，原、副绕组电压同相；同相；（２）如取异名端（２）如取异名端为首端，原、副首端，原、副绕组电压反相37第三章 变压器3. 原、副原、副绕组相位相位时钟表示法表示法 把相量把相量图中的高中的高压绕组电压看作看作为时钟的的长针，永，永远指向指向钟面上的面上的12点。

低点低压绕组电压看作看作为时钟的短的短针，，它指向它指向钟面上的哪个面上的哪个钟点，点，该钟点的数字就是点的数字就是变压器器联接接组别的的标号38第三章 变压器二、三相二、三相绕组的的联接方式及其相量接方式及其相量图1.星形接法星形接法注意：画相量注意：画相量图时，相序必，相序必须为A-B-C39第三章 变压器2. 三角形接法三角形接法（１）（１）顺三角形接法：三角形接法： A-Y B-Z C-X40第三章 变压器（２）反三角形接法：（２）反三角形接法： B-X C-Y A-Z41第三章 变压器（（1））Y/Y联接接组Y/Y-123. 三相三相变压器器绕组的的联接接组别42第三章 变压器Y/Y-643第三章 变压器（（2））Y/Δ联接接组Y/Δ-1144第三章 变压器Y/Δ-145第三章 变压器结论：：　　对于于Y/Y和和Δ/Δ的的联接接组别的的标号皆号皆为偶数，而偶数，而对于于Y/Δ和和Δ/Y的的联接接组别的的标号皆号皆为奇数因此，根据原、奇数因此，根据原、副副边三相三相绕组的的联接方式及接方式及绕组的极性，可以得出的极性，可以得出24 种种三相三相变压器的器的联接方式。

接方式推推论:副副绕组标志志顺序右移一位，序右移一位，组号号+4同名端反向，同名端反向，组号号+646第三章 变压器作作业：：1、画出如、画出如图所示各所示各变压器器联接接组的相量的相量图，并判断，并判断出出联接接组别的的标号47第三章 变压器2、根据下列、根据下列联接接组别，画出接，画出接线图和相量和相量图Y/Y-10 Y/Δ-5 Δ/Δ-248。