电机与拖动第2章变压器4-10

1、whh 制作 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 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

2、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 2.4 变压器的参数测定变压器的参数测定 一、空载试验一、空载试验 为了便于测试和安全，为了便于测试和安全， 空载空载 试验在低压侧试验在低压侧进行进行 低压侧低压侧高压侧高压侧 U1 V AW V 测得数据：测得数据： U1、I0、P0、U2。 。 第第 2 章章 变压器变压器 求得数值：求得数值： 变比变比k，铁损耗，铁

3、损耗PFe， 励磁阻抗励磁阻抗Z0等等 Z1,Z2,Z0 低压侧低压侧高压侧高压侧 U1 V AW V 1. 铁损耗铁损耗 PFeP0 2. 励磁阻抗模励磁阻抗模 |Z0 | = U1 I0 第第 2 章章 变压器变压器 求得数值：求得数值： 01 II 1 U 2 U 0 I 0 I 2 R1jX1R2jX2 R0 jX0 U1不变，铁耗不变，铁耗 为什么不变？为什么不变？ 3. 励磁电阻励磁电阻 R0 = P0 I02 4. 励磁电抗励磁电抗 X0=|Z0 |2R02 5. 电压比电压比 U2 U1 k = 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

4、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 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 、 I1N 、PS 。 Us = (5%10%)U1N 高压侧高压侧低压侧低压侧 U1 A V W 求得数值：求得数值： 铜损铜损耗耗PCu，短路阻抗，短路阻抗 2.4 变压器的参数测定变压器的参数测定 I1N 高压侧高压侧低压侧低压侧 U1 A V W 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 | = US I1 2.4 变压器的参数测定变压

5、器的参数测定 I1NI0可用简化的等效电路来分析。可用简化的等效电路来分析。 N1k II k U 0U 2 R1jX1 R2jX2 3. 短路电阻短路电阻 RS = PS I12 4. 短路电抗短路电抗 XS =| ZS | 2RS2 2.4 变压器的参数测定变压器的参数测定 折算至折算至75时的时的RS值：值： 铜线：铜线： 铝线：铝线： RS75 = RS 234.5 + 75 234.5 + RS75 = RS 228 + 75 228 + R0需要需要 温度换温度换 算吗？算吗？ 2.4 变压器的参数测定变压器的参数测定 绕阻电抗与温度无关：绕阻电抗与温度无关： XS75 = XS

6、75时的短路阻抗模：时的短路阻抗模： 22 S75S75S75 ZRX 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 1 k2 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 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 、 I1N U1N 、 I2N U2N US* = US U1N |ZS|* = |ZS | U1N / I

7、1N = |ZS | I1N U1N = US U1N = US* 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 0.175 应用标幺值的优缺点应用标幺值的优缺点 (1)(1)额定值的标幺值等于额定值的标幺值等于1 1。采用标幺值时，不论变。采用标幺值时，不论变 压器的容量大小，变压器的参数和性能指标总在压器的容量大小，变压器的参数和性能指标总在 一定的范围内，便于分析和比较。一定的范围内，便于分析和比较。 如电力变压器的短路阻抗标幺值如电力变压器的短路阻抗标幺值 z zs s* *=0.030.1

8、0=0.030.10，如果求出的短路阻抗标幺值，如果求出的短路阻抗标幺值 不在此范围内，就应核查一下是否存在计算或不在此范围内，就应核查一下是否存在计算或 设计错误。设计错误。 1 1、应用标幺值的优点、应用标幺值的优点 (2)(2)采用标幺值时，原、副边各物理量不需进行折算采用标幺值时，原、副边各物理量不需进行折算 ，便于计算。，便于计算。 如副边电压向原边折算，采用标幺值如副边电压向原边折算，采用标幺值: : * 2 2 2 2 2 1 2 * 2 U U U kU kU U U U NNN 注意基值选择，应选一次侧基值注意基值选择，应选一次侧基值 (3)(3)采用标幺值能直观地表示变压器

9、的运行情况。采用标幺值能直观地表示变压器的运行情况。 如已知一台运行着的变压器端电压和电流为如已知一台运行着的变压器端电压和电流为35kV35kV 、20A20A，从这些实际数据上判断不出什么问题，从这些实际数据上判断不出什么问题 但如果已知它的标幺值为但如果已知它的标幺值为U Us s* *=1.0=1.0、I Is s* *=0.6=0.6，说明，说明 这台变压器欠载运行。这台变压器欠载运行。 (4)(4)同单位的两个物理量之间的比较更为直观。同单位的两个物理量之间的比较更为直观。 已知一台运行着的变压器已知一台运行着的变压器额定电流为额定电流为95A95A，负载电负载电 流流50A50A

10、；另一台的；另一台的额定电流额定电流18A18A，负载电流为负载电流为15A15A， 问：哪一台带的负载大？问：哪一台带的负载大？ （5 5）相电压和线电压标幺值恒相等，相电流和线电）相电压和线电压标幺值恒相等，相电流和线电 流标幺值恒相等；流标幺值恒相等； * 0 * 0 1 I Z 2* 0 * 0 * 0 I P R * ss UZ * ss PR NN Pcos * NN Qsin * * 1 1 1 1 1 * 11p1 3 3 3 p pN p N U U U U U UUU一次侧有 2、缺点、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。 （6 6）某些意

11、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 * 1 II 负载系数负载系数 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 N1N2 U1N V WA A A 三相变压器的空载实验三相变压器的空载实验 W N1N2 US V WA A A 三相变压器的短路实验三相变压器的短路实验 W I1N 三相变压器测得的是线值、三相功率三相变压器测得的是线值、三相功率 应换算成相值和单相功率应换算成相值和单相功率 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

12、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 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 | = U1 I0 = = 3.85 231 103.8 /3 R0 =

13、P0 / 3 I02 = = 0.35 3 800 / 3 (103.8 /3 )2 2.4 变压器的参数测定变压器的参数测定 三相功率三相功率 = 3.83 U2 U1 k = 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) 由短路试验求得由短路试验求得 | ZS | = US IS RS = PS / 3 IS2 = = 1.94 10 900 / 3 43.32 2.4 变压器的参数测定变压器的参数测定 = = 5.87 440 / 3 43

14、.3 2 2 000 XZR XS =| ZS | 2RS2 = 5.54 折算至折算至75 RS = 1.94 = 2.36 234.5 +75 234.5 +20 XS = 5.54 | ZS | = RS2XS2 = 6.02 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 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。外特性。 U2 I2 O U2N 2=1 2= 0.8(电感性电感性) 2= 0.8(电容性电容性) I2N U2 第第 2

15、章章 变压器变压器 电压调整率（电压变化率）：电压调整率（电压变化率）： 1. 定义公式定义公式 电压变化率电压变化率的定义：的定义： 在额定电源电压和一定负载功率因数的条件下，由空载到额定在额定电源电压和一定负载功率因数的条件下，由空载到额定 负载时二次侧端电压变化的百分比，即：负载时二次侧端电压变化的百分比，即： %100%100 2 22 2 220 N N N R U UU U UU V 2. 折算至一次侧的公式折算至一次侧的公式 VR = U1NU2 U1N 100% 用副边量表示用副边量表示 用原边量表示用原边量表示 k 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

16、ZL U1 I1I2 RS jXS U2 U2 I1= I2 2 RSI1 jXSI1 U1N VR = (RS cos 2 +XS sin 2 ) 100% I1N U1N 2.5 变压器的运行特性变压器的运行特性 )( 121ssN jXRIUU 2121 21 sincos SSN XIRIPQUU P Q o VR = U1NU2 U1N 100% I1 VR = (RS cos 2 +XS sin 2 ) 100% I1 U1N 用标幺值表示的计算公式用标幺值表示的计算公式 VR = (RS cos 2 +XS sin 2 ) 100% I1 U1N 用标幺值表示的计算公式用标幺值表

17、示的计算公式 %100)sincos( %100) sincos ( 2 * 2 * 1 2121 1 1 SS N SNSN N R XR U XIRI I I V 其中，其中， 为负载系数。为负载系数。 * 2 * 1 2 2 1 1 II I I I I NN 讨论：讨论： u对于纯阻性负载，对于纯阻性负载， ， ，故，故 V VR R 较小；较小； u对于感性负载，对于感性负载， ， ，故，故V VR R00，即随着负载，即随着负载 电流的增加，二次侧的电压下降较大；电流的增加，二次侧的电压下降较大； u对于容性负载，对于容性负载， ， ，若，若 ， 则则VR0 ，说明随着负载电流，说

18、明随着负载电流 的增加，二次侧的电压有可的增加，二次侧的电压有可 能升高。能升高。 1cos 2 0sin 2 0cos 2 0sin 2 0cos 2 0sin 2 22 sincos SS XR 2 I U2 I2 O U2N 2=1 2= 0.8(电感性电感性) 2= 0.8(电容性电容性) I2N U2 VR = (RS cos 2 +XS sin 2 ) 100% I1 U1N 变压器外特性的引申内容变压器外特性的引申内容 变压器运行，二次侧电压随负载变化而变化，如变压器运行，二次侧电压随负载变化而变化，如 果电压变化范围太大，则给用户带来很大的影响果电压变化范围太大，则给用户带来很

19、大的影响 。为了保证。为了保证二次侧电压在一定范围内变化二次侧电压在一定范围内变化，必须，必须 进行进行电压调整。电压调整。 通常在变压器的高压绕组上设有抽头通常在变压器的高压绕组上设有抽头( (分接头分接头) )， 用以调节高压绕组的匝数用以调节高压绕组的匝数( (调节变化调节变化) )，调节二次，调节二次 侧电压。侧电压。 二、效率特性二、效率特性 1. 功率功率 变压器由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 2 2. 损耗损耗 (1)总损耗总损耗 P1P2 = PCuPFe (2)

20、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 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 = I1 I1N 可变损耗。可变损耗。 (3) 铁损耗铁损耗 PFe = R0 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

21、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 SSNSN N Scu PRIRI I I RIP 22 1 22 1 2 1 1 2 1 )( 3. 效率效率 P1 P2 = 100% 2.5 变压器的运行特性变压器的运行特性 ? 2PS CuFe PPP P 2 2 P0 = SN cos 2 = SN 2 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 I2 I2N SN 2 SN 2P0

22、2PS 100% = 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% I2 O (0.40.6) I2N 2.5 变压器的运行特性变压器的运行特性 。或 S p p0 【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

23、整率和满载时的效率。的三相负载供电，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)求满载效率求满载效率 满载时满载时=1,故故 U1NP = = 5 780V 10000 U1NP I1NP 5 780 43.3 2.5 变压器的运行特性变压器的运行特性 2.5 变压器的运行特性变压器的运行特性 SN 2 SN

24、 2P0 2PS 100% = 1 750 103 0.8 1 750 103 0.8 3800 13 10 900 100% = =97.6% 表征相位关系的标志表征相位关系的标志 2.6 三相变压器的联结组三相变压器的联结组 第第 2 章章 变压器变压器 三相变压器高、低压绕组三相变压器高、低压绕组对应的对应的之间的相之间的相 位差，通常用位差，通常用时钟法时钟法来表示来表示 什么是变压器的联结组：什么是变压器的联结组： 绕组的绕组的绕制方向绕制方向 绕组绕组首末端的标注方法首末端的标注方法 三相绕组的三相绕组的连接方法连接方法 联结组与什么有关：联结组与什么有关：联结组的表示方式：联结组

25、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，十二个数， U1 U2 u1 u2 U1与与u1是是 同极性端同极性端 ( (同名端同名端) ) U1与与u2是是 异极性端异极性端 ( (异名端异名端) ) (a) 绕向相同绕向相同 U1 U2 u1 u2 U1与与u2 是是 同极性端同极性端 ( (同名端同名端) ) U1与与u1 是是 异极性端异极性端 ( (异名端异名端) ) (b) 绕向相反绕向相反 一、单相绕组的极性一、单相绕组的极性 同名端决于绕组的绕制方向，与首末端的标注无关同名端决于绕组的绕制方向，与首末端的标注无

26、关 同名端：同名端： 原、副边中，某一瞬间，同为高电位（或同为低电位）的出线原、副边中，某一瞬间，同为高电位（或同为低电位）的出线 端。端。 U1 U2 u1 u2 相位关系相位关系: EU Eu EU Eu U1 U2 u1 u2 第第 2 章章 变压器变压器 EU Eu EU Eu 时钟表示法：时钟表示法：EU看作长针，看作长针，固定指向固定指向12 的位置的位置，Eu看作短针看作短针 。 电动势的正方向：从末端指向首端电动势的正方向：从末端指向首端 I/I-0I/I-6 1、 三相变压器绕组的联结方式三相变压器绕组的联结方式 绕组标注方法绕组标注方法 绕组名称绕组名称 单相变压器单相变压

27、器 三相变压器三相变压器 中性中性 点点 首端首端 末端末端首端首端 末端末端 高压绕组高压绕组AXA、B、CX、Y、ZN 低压绕组低压绕组axa、b、c x、y、zn 二、三相变压器绕组的联结二、三相变压器绕组的联结 绕组名称绕组名称 单相变压器单相变压器三相变压器三相变压器 中性点中性点 首端首端末端末端首端首端末端末端 高压绕组高压绕组U U1 1U U2 2U U1 1、V V1 1、W W1 1U U2 2、V V2 2、W W2 2N N 低压绕组低压绕组u u1 1u u2 2u u1 1、v v1 1、w w1 1u u2 2、v v2 2、w w2 2n n 或者有的记法或者

28、有的记法 ACB XZY C E B E A E AB E CA E BC E A E B E C E X Z Y A B C AB E BC E CA E o C o B o A 240EE 120EE 0EE 相 电 势 线 电 势 ACCA CBBC BAAB EEE EEE EEE 两种三相绕组接线：两种三相绕组接线： 把三相绕组的三个末端连在一起，而把它们的首端引出把三相绕组的三个末端连在一起，而把它们的首端引出 三个末端连接在一起形成中性点，如果将中性点引出，就形成了三相四线制了，三个末端连接在一起形成中性点，如果将中性点引出，就形成了三相四线制了， 表示为表示为YN或或yn。 1

29、、星形联结、星形联结 电动势的正方向：从首端指向末端电动势的正方向：从首端指向末端 三角型（三角型（）接法：第一种接法接法：第一种接法 AB E CA E BC E A E B E C E A, Y B, Z C, X ACB C E B E A E XZY BAB EE 线 电 势 ACA CBC BAB EE EE EE 三相相序为A-B-C-A时，A，B，C三个点是顺 时针方向依次排列，ABC是等边三角形。 三角型（三角型（）接法：第二种接法接法：第二种接法 AB E CA E BC E ACB C E B E A E XZY 线 电 势 CCA BBC AAB EE EE EE CCA

30、 EE A, Z B, X C, Y AAB EE BBC EE 三相变压器高、低绕组都可以用三相变压器高、低绕组都可以用Y Y或或连接，用连接，用Y Y连连 接时，中点可引出线，也可不引出线。接时，中点可引出线，也可不引出线。 时钟表示法：时钟表示法： 把把原边原边绕组的绕组的线电动势线电动势相量作为时钟的相量作为时钟的长针长针，且，且 固定指向固定指向12的位置，的位置， 对应对应的的副边副边绕组的线电动势相量作为时钟的绕组的线电动势相量作为时钟的短针短针， 其所指的钟点数就是变压器联结组的标号。其所指的钟点数就是变压器联结组的标号。 2、 三相变压器绕组的联结组三相变压器绕组的联结组 原

31、、副绕组原、副绕组对应对应 的的之间之间 的相位关系的相位关系 1）.Yy连接 A CB XZY C E B E A E AB E c E b E a E ab E a b c B E C E A a B C AB E a E x z y b E c E ab E c b X Y Z A E 时钟表示 法，EAB为长 针始终指向 12点，Eab为 短针，用它 指向的时钟 数表示组别 数。 连接组别：Y,y0 2. Yd连接 A C B XZY C E B E A E AB E x zy a ab E cb c E b E a E B B E C E A C AB E X Y Z A E a E

32、 a, y c, x b, z ab E 连接组别为：Y,d11 2. Yd连接 A C B XZY C E B E A E AB E B E C E AB E B A C X Y Z A E aab EE a, z c, y b, x 连接组别为：Y,d1 xzy a ab E cb c E b E a E 三、联结组的判断方法三、联结组的判断方法 例例2.6.1 EW EU EV U1 V1 W1 EUV u1 v1 w1 Eu Ev Ew Euv Y,yn6 2.6 三相变压器的联结组三相变压器的联结组 EU EV EW U1 V1 W1 U2 V2 W2 u1 v1 w1 n u2 v

33、2 w2 Eu Ev Ew 电动势的正方向：从末端指向首端电动势的正方向：从末端指向首端 2.6 三相变压器的联结组三相变压器的联结组 例例2.6.2 EUV EU EW EV U1(W2) V1(U2) W1(V2) Ew Ev Eu v1(w2) w1(u2) u1(v2) w2 u2 v2 Euv D,d2 EU EV EW Ew Eu Ev U1 V1 W1 U2 V2 W2 w1 u1 v1 联接组的几点认识：联接组的几点认识： （1 1）当变压器的绕组标志（同名端或首末端）改）当变压器的绕组标志（同名端或首末端）改 变时，变时， 变压器的联接组号也随着改变。变压器的联接组号也随着改

34、变。 （2 2）Y/YY/Y联接的三相变压器，联接的三相变压器， 其联接组号都是偶数；其联接组号都是偶数； （3 3） Y/Y/ 联接的三相变压器，其联接组号都是奇数；联接的三相变压器，其联接组号都是奇数； （4 4）高、低压绕组对应的线电动势因连接方式不同）高、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。 （5）标准联结组标准联结组Y，yn0、Y，d11、YN，d11、Y， y0、YN，y0。最常用的联接组是最常用的联接组是Y/Y12 和和 Y/ 11。 例如例如:Y,y0:Y,y0：高、低压绕组对应的线电动势的相位差为：高、低压绕组对应的线电动

35、势的相位差为0 0。 Y,d11 Y,d11：高、低压绕组对应的线电动势的相位差为：高、低压绕组对应的线电动势的相位差为11113030330330。 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 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

36、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

37、状态 2.7 三相变压器的并联运行三相变压器的并联运行 3. 短路阻抗标么值相等。短路阻抗标么值相等。 ZS IL= ZS IL IL IL = ZS ZS (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 S IL IL = |ZS | |ZS | IN IN IN IN UN UN I 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 U2 U1 ZS ZS IL ZL IL IL 2.7 三相变压器的并联运

38、行三相变压器的并联运行 IL S 负载与容量成正比负载与容量成正比 即即 I L = IL * |ZS | = |ZS| * * IL IN = IL IN (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。 US = US| * * I L IL = |ZS | |ZS | * * * * = S S * * =1 S = S * S SN = S SN IL IL = IN IN S S = SN SN (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，

39、 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 = IL IL S = S S 如果：如果： S S 20，则可以不考虑相位。，则可以不考虑相位。 2.7 三相变压器的并联运行三相变压器的并联运行 【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

40、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 0.04 S /SN S /SN = S S = SL = 200 kVA S = 106 kVA， ， S = 94 kVA (2) 应当使应当使S = 100 kVA 则则S = 0.04 0.045 S = 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 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

41、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 （1）在电机试验时，）在电机试验时， 常用调压器来常用调压器来改变电压的大小改变电压的大小； （2）用调压器来将电网电压）用调压器来将电网电压调到较准确调到较准确。 （3）用于连接两个电压相近的电网；）用于连接两个电压相近的电网； （4）交流电动机减压起动设备）交流电动机减压起动设备 RL I1 + E1 + E2 N1 N2 I2 + U1 U2 + U1 U2 E1 E2 = N1 N2 = k 2. 自耦变压器的工作原理自耦变压器的工作原理 I 降压自耦变压器降压自耦变压器 N1 N2 + + U1 I1 E

42、1 E2 U2 I2 串联绕组串联绕组 公共绕组公共绕组 21 III 2. 自耦变压器的工作原理自耦变压器的工作原理 2.8 自耦变压器自耦变压器 I + + U2 I1 E1 E2 U1 I2 升压自耦变压器升压自耦变压器 21 III 自耦变压器的结构示意图自耦变压器的结构示意图 自耦变压器工作原理图自耦变压器工作原理图 (2) 电流关系电流关系 N1I1N2I2 = N1I0 N1I1N2I2 = 0 I1 = I2 N2 N1 I1 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

43、略忽略 I0，则，则 (1) 电压关系电压关系 忽略漏阻抗，则忽略漏阻抗，则= U1 U2 E1 E2 = N1 N2 = k 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 2.8 自耦变压器自耦变压器 I = I1 I2 感应功率感应功率 Si 传导功率传导功率 St S2 = U2I2 在降压变压器中在降压变压器中 = U2 (II1 ) = U2IU2I1 = SiSt 2.8 自耦变压器自耦变压器 I = I2 I1 I 降压自耦变压器降压自耦变压器 N1 N2 + + U1 I1 E1 E2 U

44、2 I2 在升压变压器中在升压变压器中 S1 = U1I1= U1 (II2 ) = U1IU1I2 = SiSt I = I1 I2 I + + U2 I1 E1 E2 U1 I2 升压自耦变压器升压自耦变压器 降压变压器降压变压器 升压变压器升压变压器 感应功率感应功率 Si 传导功率传导功率 St U2I U1I U2I1 U1I2 在在 SN 一定时，一定时， k 越接近越接近 1，Si 越小，越小， St 所占所占 比例越大，经济效果越显著。比例越大，经济效果越显著。 2.8 自耦变压器自耦变压器 自耦变压器的主要优缺点自耦变压器的主要优缺点 优点：绕组容量小于额定容量，优点：绕组容

45、量小于额定容量， 与额定容量与额定容量 相同的普通变压器比，相同的普通变压器比， 消耗的材料少、体积消耗的材料少、体积 小、造价低，小、造价低， 同时效率高。同时效率高。 缺点：缺点： 一次、二次边电路有直接的联系，一次、二次边电路有直接的联系， 变变 压器内部绝缘和防过电压的措施要加强。压器内部绝缘和防过电压的措施要加强。 2.9 三绕组三绕组变压器变压器 1. 结构结构 有三个绕组和三个电压等级。有三个绕组和三个电压等级。 第第 2 章章 变压器变压器 低压低压 中压中压 高压高压 降压变压器降压变压器 中压中压 低压低压 高压高压 升压变压器升压变压器 2. 工作原理工作原理 N1 N3

46、 N2 I1I2 U1 I3 U2 U3 三绕组三绕组变压器变压器 (1) 空载时，三个绕组的电压关系空载时，三个绕组的电压关系 = k12= N1 N2 U1 U2 = k13= N1 N3 U1 U3 = k23= N2 N3 U2 U3 2.9 三绕组变压器三绕组变压器 (2) 负载时，用简化等效电路分析负载时，用简化等效电路分析 将两个二次绕组折算至一次侧，则将两个二次绕组折算至一次侧，则 U2 = k12U2 ， U3 = k13U3 I2 = I2 ， 1 k12 I3 = I3 1 k13 2.9 三绕组变压器三绕组变压器 R1 jX1 R2 jX2 R3 jX3 I1 U2 I

47、2 U1 I3 U3 等效电抗等效电抗 X1、X2、X3 与双绕组变压器不同：与双绕组变压器不同： 自漏磁通自漏磁通 互漏磁通互漏磁通 主磁通主磁通 等效电抗等效电抗 等效电感与自感和互感的关系等效电感与自感和互感的关系 L = L1L22M U1U2 = Z1I1Z2I2 U1U3 = Z1I1Z3I3 式中：式中： Z1 = R1jX1 ， Z2 = R2jX2 ， Z3 = R3jX3 。 。 2.9 三绕组变压器三绕组变压器 电压关系电压关系 磁通势平衡方程磁通势平衡方程 N1I1N2I2 N3I3 = N1I0 折算后，由简化等效电路得折算后，由简化等效电路得 I1I2I3 = 0

48、3. 容量容量 S1N = U1NI1N S2N = U2NI2N S3N = U3NI3N SN = maxS1N，S2N，S3N 工作时，各绕组的视在功率均不得超过其自工作时，各绕组的视在功率均不得超过其自 身的容量。身的容量。 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 一、电压互感器一、电压互感器 U1 U2 = N1 N2 = ku 国产互感器：国产互感器： U2N = 100 V 空载运行的降压变压器。空载运行的降压变压器。 电压互感器电压互感器 V R N1 （匝数多（匝数多） 保险丝保险丝 N2 （匝数少（匝数少） u （被测电压）（被测电压） 电压表电压

49、表 被测电压被测电压=电压表读数电压表读数 N1/N2 电压互感器注意事项电压互感器注意事项 （1） 二次绕组绝对不允许短路，否则有很二次绕组绝对不允许短路，否则有很 大的短路大的短路 电流，电流， 引起绕组引起绕组 过热而烧毁；过热而烧毁； （2）二次绕组可靠接地以确保安全；）二次绕组可靠接地以确保安全； （3）二次回路串入阻抗值不能太小，以免）二次回路串入阻抗值不能太小，以免 影响其测量精度。影响其测量精度。u1 V u1 u2 二、电流互感器二、电流互感器 N1很小。很小。 短路运行的升压变压器。短路运行的升压变压器。 I1 I2 = N2 N1 = ki 国产互感器：国产互感器： I2

50、N = 5 A 2.10 仪用互感器仪用互感器 电流表电流表 被测电流被测电流=电流表读数电流表读数 N2/N1 （被测电流）（被测电流） A Ri1 i2 电流互感器注意事项电流互感器注意事项 （1） 二次边绝对不许开路。开路时，原边电二次边绝对不许开路。开路时，原边电 流将成为励磁电流，造成铁损耗急剧上升，热，流将成为励磁电流，造成铁损耗急剧上升，热， 烧毁绝缘，并在副边出现极高的电压。烧毁绝缘，并在副边出现极高的电压。 （2）二次边可靠接地。）二次边可靠接地。 （3）二次边串入阻抗值不能超过规定值；二次）二次边串入阻抗值不能超过规定值；二次 边阻抗大后，副边电流减小，励磁电流增大，误边阻

51、抗大后，副边电流减小，励磁电流增大，误 差增加。差增加。 E2 开路时：开路时：I2 = 0，I1 不变不变 A i2 i1 例题例题 1.某台单相变压器某台单相变压器U1n / U2n 220V/ 110 V， 当高压加当高压加 220V电压时，空载电流为电压时，空载电流为I 0 ，主磁通为，主磁通为m，如图，如图 。 （1）将）将U2和和u1连在一起，连在一起， 在在U1和和u2端加端加330V电压，求电压，求 此时空载电流和主磁通。此时空载电流和主磁通。 （2）将）将U2和和u2连在一起，连在一起， 在在U1和和u1端加端加110V电压，求电压，求 此时空载电流和主磁通。此时空载电流和主磁通。 U1 U2 u1 u2 （1）U1和和u1为同名端，为同名端，U2和和u1连在一起，为串联。连在一起，为串联。 U1 U2 u1 u2 VWWfUUU muuUUuU 330)(44. 4 21 212121 m m fW Wf WWf 1 1 21 44. 4 220 2 3 44. 4 330 )(44. 4 330 变比