电机及拖动：第四章 变压器

1、第四章第四章主要内容主要内容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. 单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行3. 3. 单相变压器的负载运行单相变压器的负载运行4. 4. 变压器参数的测定和标么值变压器参数的测定和标么值5. 5. 变压器的运行特性变压器的运行特性6. 6. 三相变压器三相变压器7. 7. 变压器的并联运行变压器的并联运行8. 8. 其它用途的变压器其它用途的变压器第四章第四章4.1 4.1 变压器的工作原理和结构变压器的工作原理和结构4.1.1 4.1.1 变压器的基本工作原理变压器的基本工作原理单相变压器原理图单相变压器原理图忽略漏磁通及初

2、次级忽略漏磁通及初次级绕组的压降，有绕组的压降，有dtdNeu111dtdNeu222KNNEEUU212121忽略绕组电阻和铁忽略绕组电阻和铁芯损耗，有芯损耗，有2211IUIUKUUII11221第四章第四章4.1.2 4.1.2 变压器的基本结构变压器的基本结构 1. 1. 铁芯铁芯 有心式、壳式、卷环式有心式、壳式、卷环式心式心式壳式壳式C C或或E E型卷环式型卷环式2. 2. 绕组绕组 有同心式，盘式有同心式，盘式 同心式同心式 盘式盘式第四章第四章 3. 3. 其它结构附件其它结构附件 如油浸式电力变如油浸式电力变压器，还有油箱、储压器，还有油箱、储油柜、气体继电器、油柜、气体继

3、电器、安全气道、分接开关安全气道、分接开关和绝缘套管等，如右和绝缘套管等，如右图所示。图所示。 作用作用：保证变压：保证变压器的安全和可靠运行。器的安全和可靠运行。 第四章第四章4.1.3 4.1.3 变压器的分类和铭牌数据变压器的分类和铭牌数据 1. 1. 分类分类 (1)(1) 按用途分类按用途分类 变压器可分为电力变压器和特种变压器。变压器可分为电力变压器和特种变压器。 (2)(2) 按结构分类按结构分类 变压器可分为心式、壳式和卷环式三种。变压器可分为心式、壳式和卷环式三种。 (3)(3) 按冷却方式分类按冷却方式分类 变压器可分为空气冷却的干式变压器变压器可分为空气冷却的干式变压器以

4、及油冷式、油浸式变压器等。以及油冷式、油浸式变压器等。 (4)(4) 按相数分类按相数分类 变压器可分为单相、三相变压器。变压器可分为单相、三相变压器。 2 2. 铭牌数据铭牌数据 (1) (1) 额定电压额定电压 (2) (2) 额定电流额定电流 (3)(3) 额定容量额定容量NNUU21/NNII21/NS注意注意：单相变压器和三相变压器额定数据的定义区别：单相变压器和三相变压器额定数据的定义区别第四章第四章4.24.2 单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行4.2.1 4.2.1 空载运行时的空载运行时的电磁关系电磁关系4.2.2 4.2.2 空载运行时的空载运行时的电压平衡方程式电压

5、平衡方程式注意注意： 与与 的关系的关系0itmsindtdNedtdNedtdNe1112211%2 . 0%1 . 0,121101001eeNiriiu1,)90sin(2cos)90sin(2cos0222201111tEtNdtdNetEtNdtdNemm第四章第四章dtdiLdtddtdNe011111tIisin200假设假设：)90sin(2cos201101tEtLIe10101xILIE根据上面各式，可得空载运行时的根据上面各式，可得空载运行时的电压平衡方程式电压平衡方程式为为22010111EUrIEEUmmmmNfNfENfNfE212121111144. 42/244

6、. 42/2写成有效值写成有效值：写成有效值写成有效值：101xI jE第四章第四章4.2.3 4.2.3 空载运行时的空载运行时的相量图和等效电路相量图和等效电路mmmZIjxrIE001)(主磁通的作用主磁通的作用：1. 1. 形成绕形成绕组的电感；组的电感；2. 2. 产生铁损耗产生铁损耗 为常量为常量， 为变量为变量， 饱和程度上升饱和程度上升， 下降下降，当当 变化不大时变化不大时， 的值基本不变的值基本不变。mmxr ,1Ummxr ,mmxr ,第四章第四章4.3 4.3 单相变压器的负载运行单相变压器的负载运行4.3.14.3.1负载运行时的负载运行时的电磁关电磁关系系第四章第

7、四章4.3.2 4.3.2 负载运行时的负载运行时的基本方程式基本方程式1. 1. 磁动势平衡方程式磁动势平衡方程式102211NININI2. 2. 电压平衡方程式电压平衡方程式11111111)(ZIEjxrIEU22222222)(ZIEjxrIEULZIU22第四章第四章负载运行时的负载运行时的基本方程式基本方程式KNNEEZIEZIZIEUZIEUNININImL212101222221111102211/4.3.3 4.3.3 负载运行时的负载运行时的等效电路和相量图等效电路和相量图 1. 1. 变压器的折算变压器的折算 (1)(1)电势及电压的折算电势及电压的折算2222122U

8、KUEKEEEKE第四章第四章(2)(2)电流的折算电流的折算KIINNI/22122(3)(3)阻抗的折算阻抗的折算2222222)/(xKxIIx2222222)/(rKrIIr22222222)(ZkjxrkjxrZ折算后负载运行折算后负载运行时的时的基本方程式基本方程式(4)(4)负载的折算负载的折算LLZkIUkkIUkIUZ22222222/mLZIEEZIZIEUZIEUIII021222221111021第四章第四章2.2.等效电路等效电路T T 型等效电路型等效电路 型等效电路型等效电路简化等效电路简化等效电路第四章第四章3. 3. 相量图相量图感性负载感性负载 容性负载容性

9、负载 电阻性负载电阻性负载第四章第四章例例4-1 一台单相电力变压器，额定电压一台单相电力变压器，额定电压 ， ， ， ， ， ，当初级绕组加额定电压时，试用当初级绕组加额定电压时，试用T T 形等值电形等值电路求：路求： 初级电流初级电流 ； 次级电流次级电流 ； 次级电压次级电压 和初级、次级的功率因数和初级、次级的功率因数。解解： 初级电流初级电流 的计算的计算依题意得励磁阻抗为依题意得励磁阻抗为从初级看进去的等效阻抗为从初级看进去的等效阻抗为kVkVUUNN4 . 0/10/2144. 221rr24. 821xx169mr 4460mx188250jZL1I2I2U1I)(88446

10、344601690jjxrZmmm第四章第四章)(42312854675126142400024. 844. 224.19644.25244601693831988446324. 844. 2)(00000221jjjjZZZZZZZZLmLmd故初级电流为故初级电流为)(421 .3242312101000311AZUId 次级电流次级电流 的计算的计算次级的折算电流为次级的折算电流为2I)(396 .30421 .328546758844630000122AIZZZZILmm变压器的变比为变压器的变比为254 . 01021NNUUk第四章第四章故次级电流为故次级电流为)(39765)39

11、6 .30(250022AI kI 次级电压次级电压 及次级功率因数的计算及次级功率因数的计算 次级电压折算值为次级电压折算值为2U)(29547)188250(396 .300022VjZIUL次级电压为次级电压为)(2382)29547(25110022VUkU初级的功率因数为初级的功率因数为次级的功率因数为次级的功率因数为74. 042coscos018 . 037cos)392(cos0002 coa第四章第四章例例 4-2 一台单相降压变压器额定容量为一台单相降压变压器额定容量为 ，额定电压额定电压为为 ， ， ， 。已知带额定负载运行时已知带额定负载运行时 落后于落后于 。求空载与

12、额定负求空载与额定负载时的数据载时的数据，由此说明空载和负载运行时有由此说明空载和负载运行时有 ，即即 不变不变， 不变不变。 kVA200kVkVUUNN23. 0/1/2116. 01 . 011jjxr5 . 5mr5 .63mxNI1NU13011EU1Em解解：初级漏阻抗为初级漏阻抗为)(581887. 016. 01 . 0111jjxrZ励磁阻抗为励磁阻抗为)(85738.635 .635 . 5jjxrZmmm空载时初级看进去的输入阻抗为空载时初级看进去的输入阻抗为)(85906.635 .635 . 516. 01 . 01omdjjZZZ空载运行时的励磁电流为空载运行时的励

13、磁电流为第四章第四章)(85648.1585906.63010001AZUIdNm空载运行时的初级漏阻抗压降为空载运行时的初级漏阻抗压降为)(2795. 2581887. 085648.151AZIm空载运行时的初级感应电动势为空载运行时的初级感应电动势为)(18037.997037.99785738.6385648.151VZIEmm额定负载运行时初级电流为额定值为额定负载运行时初级电流为额定值为)(20010001020031111AUSIINNN302001I（已给已给） 第四章第四章额定负载运行时初级漏阻抗压降为额定负载运行时初级漏阻抗压降为)(72.1732.332874.37581

14、887. 03020011VjZI额定负载运行时的初级感应电动势为额定负载运行时的初级感应电动势为)(17984.96672.1768.966)72.1732.33(10001111VjjZIUEN比较空载运行和额定负载运行时初级感应电动势比较空载运行和额定负载运行时初级感应电动势空载时空载时 )(18037.9971VE%3 . 0111NNUEU额定负载时额定负载时 )(17984.9661VE%3 . 3111NNUEU 因此可认为变压器空载与额定负载运行时均有因此可认为变压器空载与额定负载运行时均有 ，即即 不变不变， 不变不变。11EU1Em第四章第四章4.4 4.4 变压器参数的测

15、定变压器参数的测定4.4.1 4.4.1 变压器的空载试验变压器的空载试验 目的目的：测等效电路中的励磁参数：测等效电路中的励磁参数：mmmxrZ,方法方法：在低压测进行，加额定电：在低压测进行，加额定电压压 ，分别测得分别测得 由空载等效电路知由空载等效电路知：NU100,PImmZZZZ102020020000000rzxIPrIUZzmmmmmjxrZxxxrrr1010mrr 1mxx 1对大功率对大功率变压器变压器2200002000mmmmmrzxxIUzzIPrr空载试验原理图空载试验原理图第四章第四章注意注意：(1)(1)应用额定电压下测得的参数计算；应用额定电压下测得的参数计

16、算； (2)(2)所得参数为折算到低压侧的数值，若要求高压侧所得参数为折算到低压侧的数值，若要求高压侧的值必须再乘的值必须再乘K K2 2空载试验还可测得空载试验还可测得：（1 1） 变压器的变比变压器的变比K K （2 2）变压器的近似铁损耗）变压器的近似铁损耗 对某些小功率变压器，如航空变压器则有对某些小功率变压器，如航空变压器则有 略小于略小于200UUk FeCuFepppP10Fep0P第四章第四章4.4.2 4.4.2 变压器的短路试验变压器的短路试验目的目的：测短路参数：测短路参数：kkkxrZ,方法方法：在高压侧进行，低压侧短：在高压侧进行，低压侧短路，让路，让 从零逐渐增加到

17、电流从零逐渐增加到电流等于等于 为止，此时的电压即为为止，此时的电压即为短路电压，约为短路电压，约为 。 读读 ，kUkUkkPI ,由简化等效电路得由简化等效电路得：222kkkkkkkkkkrzxIPrIUZzNI1NU1%)19%5(短路试验原理图短路试验原理图短路试验等效电路图短路试验等效电路图第四章第四章电阻的折算电阻的折算( (折算到折算到7575度度) )对正常设计的绕组对正常设计的绕组：221krrr221kxxx227575755 .234755 .234kCkCkkCkxrZrrooo对于铝线电阻，将对于铝线电阻，将234.5234.5改为改为228228即可即可。对铜线电

18、阻对铜线电阻注意注意：短路试验是在高压侧进行的，所得参数为折算到高压：短路试验是在高压侧进行的，所得参数为折算到高压侧的参数，若要求低压侧参数，则必须乘侧的参数，若要求低压侧参数，则必须乘1/K1/K2 2第四章第四章%100%100%17511NCkNNkNkUzIUUuookNkNzIU751短路试验还可求得短路试验还可求得：（1 1）近似铜损耗）近似铜损耗（2 2）变压器的阻抗电压（或短路电压）变压器的阻抗电压（或短路电压）CuCuFeKpppPNCkNNkNkUzIUUuo17511*第四章第四章例例4-3 某三相铜线电力变压器某三相铜线电力变压器， ， ， 接法接法 ，在室温在室温2

19、020C C时做空载和短路时做空载和短路试验，测得数据如下试验，测得数据如下： 空载试验空载试验， 短路试验短路试验， 。试求：试求：折算到折算到高压侧的励磁参数、短路参数、额定短路损耗及高压侧的励磁参数、短路参数、额定短路损耗及阻抗电压阻抗电压。KVASN1000VKVUUNN231/10/21WPAIVUKKK10900,3 .43,440WPAIVU3800,8 .103,231000解解： 变压器的变比变压器的变比： ，各励磁参数为各励磁参数为AIINN1874/3 .43/21/Y252313/1000021UUk)(85. 33/8 .10323100IUZzmm)(35. 0)3

20、/8 .103(3/38002200IPrm)(83. 335. 085. 32222mmmrzx第四章第四章由短路实验求得由短路实验求得：折算到高压侧为折算到高压侧为)(240685. 3252mz)(21935. 0252mr)(238483. 3252mx)(87. 53 .433/440kkkkIUZz)(94. 13 .433/1090022kkkIPr)(54. 594. 187. 52222kkkrzx换算到换算到7575o oc c为为)(36. 294. 1205 .234755 .23475Ckr)(54. 5kx)(02. 654. 536. 222227575kCkCk

21、xrz 额定短路损耗为额定短路损耗为)(2 .1327436. 23 .43332752175wrIPCkNCkoo 一相阻抗电压为一相阻抗电压为 )(67.26002. 63 .43751VzIUCkNkNo第四章第四章4.4.3 4.4.3 变压器的标么值变压器的标么值 定义：物理量的值与所选定的同单位基值的比定义：物理量的值与所选定的同单位基值的比基值实际值标么值基值的选取方法：一般取额定值，即基值的选取方法：一般取额定值，即NNNKKNNIIIIIIUUUUUUUUU22*211*11*22*211*1,使用标么值的优点：使用标么值的优点：3 3点见书点见书*1*2121222*2UU

22、UUkUkUUUUNNN*2222222222112222*2rIUkrkkIkUrkIUrIUrrNNNNNNNN*111*kNNkNkkZUIZUUu则有则有：第四章第四章1U2cos4.5 4.5 变压器的运行特性变压器的运行特性运行特性运行特性： （1 1）外特性）外特性: ， 不变不变 （2 2）效率特性）效率特性： ， 不变不变)(22IfU 1U2cos)(2If4.5.1 4.5.1 变压器的外特性变压器的外特性副边端电压的变化副边端电压的变化( (从空载到负载的）从空载到负载的）%100222NNUUUU折算到原边折算到原边%100121NNUUUU利用简化等效电路利用简化等

23、效电路%100)sincos(1122NNkkUIxrUNII11/第四章第四章4.4.2 4.4.2 变压器的效率特性变压器的效率特性MFecuPppP1122PpPcuM%100)1 (%100%10011112PpPpPPP当不变损耗等于当不变损耗等于可变损耗时，效可变损耗时，效率最高率最高效率特性曲线效率特性曲线功率流图功率流图第四章第四章例例4-44-4 某三相变压器某三相变压器， 接法，额定数据为：接法，额定数据为： ， ， ， ， 。当当 时时， ，测得电压恰为额定值测得电压恰为额定值 ，求求此时负载的性质及功率因数角此时负载的性质及功率因数角 的大小（不考虑温度的换的大小（不考

24、虑温度的换算）。算）。 解解：当当 时时， ，所以电压变化率为所以电压变化率为 kVASN5600YY /kVkVUUNN3 . 6/35/21AIk3 .92kWPk53VUk26002NUU11NII22NUU22NII22NUU220% U即即0sincos2121kNkNxIrI故故kkxrtg2第四章第四章短路参数为短路参数为)(3 .163 .923/26103/11kkkkIUZz)(07. 23 .923530003221kkkIPr)(2 .1607. 23 .162222kkkrzx所以所以128. 02 .1607. 22kkxrtg3 . 72负载为容性负载负载为容性负

25、载。 第四章第四章4.6 4.6 三相变压器三相变压器 本节主要讨论三相变压器工作时的特殊问题，如三相变本节主要讨论三相变压器工作时的特殊问题，如三相变压器的磁路，三相变压器的绕组连接法，三相变压器的电动压器的磁路，三相变压器的绕组连接法，三相变压器的电动势以及三相变压器的并联运行等。势以及三相变压器的并联运行等。4.6.1 4.6.1 磁路分析磁路分析 1.1.三相变压器组的磁路三相变压器组的磁路特点：特点：(1)(1)各相磁路彼此独立各相磁路彼此独立, ,仅各相电路间有联系。仅各相电路间有联系。(2)(2)外加三相对称电压外加三相对称电压时，三相空载电流、三时，三相空载电流、三相主磁通对称

26、。相主磁通对称。(3)(3)初级、磁极绕组可初级、磁极绕组可分别接成分别接成Y Y形和三角形。形和三角形。第四章第四章2. 2. 三相心式变压器的磁路三相心式变压器的磁路特点特点：(1)(1)三相磁阻不等；三相磁阻不等；(2)(2)外加三相对称电压，三相外加三相对称电压，三相磁路、空载电流不对称，但磁路、空载电流不对称，但I I0 0很小，对负载运行的影响可忽很小，对负载运行的影响可忽略。略。4.6.2 4.6.2 绕组连接法与联结组绕组连接法与联结组 联结组：用来表示三相变压器的绕组连接法和初级、次联结组：用来表示三相变压器的绕组连接法和初级、次级级线电动势线电动势的相位关系。它既说明电路连

27、接问题，又关系的相位关系。它既说明电路连接问题，又关系到变压器电磁谐波的问题，还关系到变压器的并联运行等。到变压器电磁谐波的问题，还关系到变压器的并联运行等。 第四章第四章 1.1.绕组的连接法绕组的连接法 三相电力变压器的绕组只采用三相电力变压器的绕组只采用星形星形和和三角形三角形连接，一般连接，一般变压器的出线标志变压器的出线标志： 初级绕组初级绕组： ，次级绕组次级绕组：在对称三相系统中在对称三相系统中： 接法接法 ； 接法接法相线相线，IIUU3相线相线，IIUU3YCZBYAX、czbyax、 星形接法星形接法 三角形接法三角形接法第四章第四章 2. 2. 三相变压器的联结组三相变压

28、器的联结组 以时钟数字来表示，以时钟数字来表示，1 13030，1212360360；组号由初；组号由初次级绕组次级绕组线电动势线电动势相量间的相量间的相位差相位差决定决定。 1 1）单相单相变压器的变压器的联结组联结组问题问题第四章第四章 2 2）三相三相变压器的变压器的联结组联结组问题问题已知连接方式和同名端，已知连接方式和同名端，判断判断方法方法：. .画出初级绕组相量图；画出初级绕组相量图；. .画出次级绕组相量图，让画出次级绕组相量图，让A A与与a a重合，比较初次级相电动势重合，比较初次级相电动势的相位；的相位；. .比较线电动势比较线电动势 与与 的相位，看的相位，看 落后落后

29、 多多少度。少度。. .根据度数，写出联接组号根据度数，写出联接组号. .ABEabEabEABE 联结组联结组0, yY第四章第四章联结组联结组6, yY 连接的三相变压器，其联结组号都是偶数，有连接的三相变压器，其联结组号都是偶数，有 ； ； ； ； ； 共六种共六种。 YY /0, yY2, yY4, yY6, yY8, yY10, yY(1)(1) 连接连接YY /第四章第四章/Y(2)(2) 连接连接 联结组联结组1,dY第四章第四章联结组联结组11,dY 连接的三相变压器，其联结组号都是奇数，有连接的三相变压器，其联结组号都是奇数，有 ； ； ； ； ； 共六种。共六种。 连接可以

30、得到与连接可以得到与 连接同样标号的联结组号连接同样标号的联结组号； 连连接可以得到与接可以得到与 连接同样标号的联结组号。连接同样标号的联结组号。/Y1,dY3,dY5,dY7,dY9,dY11,dY/YY /Y/Y第四章第四章(3)(3) 标准标准联结组联结组 单相和三相变压器有很多联结组号，为了不至于在制单相和三相变压器有很多联结组号，为了不至于在制造和使用时造成混乱，国家标准对单相双绕组电力变压器造和使用时造成混乱，国家标准对单相双绕组电力变压器规定只用一个标准联结组：规定只用一个标准联结组： ；对三相双绕组电力变压对三相双绕组电力变压器规定使用以下五种标准联结组：器规定使用以下五种标

31、准联结组： ； ； ； ； 。0,iI0, ynY11,dY11,dYN0, yYN0, yY4.6.3 4.6.3 空载电动势波形空载电动势波形 单相变压器空载运行时曾指出，当初级绕组外加电压单相变压器空载运行时曾指出，当初级绕组外加电压 为正弦波时，主磁通为正弦波时，主磁通 及初级、次级感应电动势也应为及初级、次级感应电动势也应为正弦波，但由于变压器铁心的磁饱和，空载电流正弦波，但由于变压器铁心的磁饱和，空载电流 呈尖呈尖顶波，如图顶波，如图 (a)(a)。三相变压器则要分情况而论。三相变压器则要分情况而论。 1u0i第四章第四章1 1 连接的三相变压器连接的三相变压器 由于三次谐波电流的

32、频率为基波频率的三倍，各相三由于三次谐波电流的频率为基波频率的三倍，各相三次谐波电流的表达式为：次谐波电流的表达式为：YY /tItIitItIitIimomCmomBmA3sin)240( 3sin3sin)120( 3sin3sin0303030303030303第四章第四章 变压器的初级用无中线的星形接法，所以三次谐波电流无变压器的初级用无中线的星形接法，所以三次谐波电流无法通过，即空载电流接近正弦波，如图法通过，即空载电流接近正弦波，如图 (b)(b)所示。按磁化曲所示。按磁化曲线绘出的主磁通线绘出的主磁通 为平顶波为平顶波 。 若为三相组式变压器，磁路互不相关若为三相组式变压器，磁路

33、互不相关 ， 与与 沿同一沿同一磁路闭合，三次谐波影响大，使相电动势波形畸变，严重的磁路闭合，三次谐波影响大，使相电动势波形畸变，严重的可击穿绝缘，因此不应采用。可击穿绝缘，因此不应采用。 若为三相心式变压器，磁路互相关联，三次谐波无法通过，若为三相心式变压器，磁路互相关联，三次谐波无法通过，但可借助变压器油及油箱壁形成闭合回路。此时磁路的磁阻但可借助变压器油及油箱壁形成闭合回路。此时磁路的磁阻较大，三次谐波磁通很小，可认为主磁通基本为正弦波，相较大，三次谐波磁通很小，可认为主磁通基本为正弦波，相电动势的波形也接近正弦波，因此可采用，但电压高的不宜电动势的波形也接近正弦波，因此可采用，但电压高

34、的不宜采用。采用。 13第四章第四章2. 2. 或或 连接连接 若三相变压器采用若三相变压器采用 连接，初级空载电流中的三次谐波连接，初级空载电流中的三次谐波分量可以通过，保证了主磁通为正弦波，由它感应的相电动分量可以通过，保证了主磁通为正弦波，由它感应的相电动势也为正弦波。势也为正弦波。 若三相变压器采用若三相变压器采用 连接，初级空载电流的三次谐波分连接，初级空载电流的三次谐波分量不能通过，主磁通中必含有三次谐波磁通，但因次级为三量不能通过，主磁通中必含有三次谐波磁通，但因次级为三角形连接，会有三次谐波环流，可使主磁通仍接近正弦波。角形连接，会有三次谐波环流，可使主磁通仍接近正弦波。如图如

35、图 由于都能使主磁通由于都能使主磁通 为或接近正弦波，相电动势接近正弦为或接近正弦波，相电动势接近正弦波，因此都能采用。波，因此都能采用。Y/YY/Y第四章第四章4.6.4 4.6.4 变压器的并联运行变压器的并联运行 并联运行，就是将两台或两台以上变压器的初级绕组接到并联运行，就是将两台或两台以上变压器的初级绕组接到公共的电源上，次级绕组并联起来一起向外供电。公共的电源上，次级绕组并联起来一起向外供电。 目的目的：解决单台变压器供电不足的困难，提高供电的可靠：解决单台变压器供电不足的困难，提高供电的可靠性，减少储备容量，并可根据负载的大小来调整投入运行性，减少储备容量，并可根据负载的大小来调

36、整投入运行的变压器数量，提高运行效率。的变压器数量，提高运行效率。 要求要求：空载时，无环流产生；空载时，无环流产生； 负载时，能合理分配负载负载时，能合理分配负载; ; 各变压器从同一相线输出的电流相位相同。各变压器从同一相线输出的电流相位相同。 条件条件： 各变压器初、次级额定电压相等，即变比各变压器初、次级额定电压相等，即变比K K相等；相等； 各变压器联结组标号各变压器联结组标号必须必须相同；相同； 各变压器阻抗电压或短路阻抗的标么值相等。各变压器阻抗电压或短路阻抗的标么值相等。第四章第四章(a)(a) 单相变压器单相变压器 (b)(b) 三相变压器三相变压器变压器并联运行变压器并联运

37、行第四章第四章1. 1. 变比不等变比不等时变压器的时变压器的并联运行：并联运行：以以单相单相为例为例120)11(UkkUQ Q打开时，打开时，Q Q间的电位差：间的电位差：)11(1kkZZUIkkCQ Q闭合：闭合：ccII由于变压器的短路阻抗很小，故由于变压器的短路阻抗很小，故 一般较大。通常规定一般较大。通常规定并联变压器变比之间相差必须并联变压器变比之间相差必须CI%1第四章第四章2. 2. 联结联结组号不同组号不同时变压器的时变压器的并联运行并联运行 两台变压器：两台变压器：Y/Y-12Y/Y-12，Y/ -11Y/ -11，次级电压相位差为次级电压相位差为3030NoNUUU2

38、220518. 0230sin2由于电力变压器的短路阻抗很小，由于电力变压器的短路阻抗很小，这样大的电压差将在两台并联运行这样大的电压差将在两台并联运行变压器的次级绕组中产生很大的空变压器的次级绕组中产生很大的空载环流，同时初级也感应很大环流，载环流，同时初级也感应很大环流，会将变压器的绕组烧坏，故联结组会将变压器的绕组烧坏，故联结组号必须相同。号必须相同。第四章第四章3. 3. 短路短路阻抗标么值不等阻抗标么值不等时变压器的时变压器的并联运行并联运行kkabZIZIU)(kkkkkkZZZZII*1:11:1:kkkkuuZZIISSkkZZIISS1:1:理想情况：理想情况： ，各变压器按

39、本身容量分担负载。各变压器按本身容量分担负载。并联运行的变压器间容量差别越大，离开理想运行的可能性就并联运行的变压器间容量差别越大，离开理想运行的可能性就越大，因此越大，因此一般要求一般要求：1/3/minmaxSS*kkZZ第四章第四章例例4-5 两台额定电压和联结组号相同的变压器并联运行，它们两台额定电压和联结组号相同的变压器并联运行，它们的容量与阻抗电压标么值分别为的容量与阻抗电压标么值分别为 ， ， ， ，试求当总负载为试求当总负载为 时，两时，两台变压器各自分担的负载是多少？为了不使两台变压器过载，台变压器各自分担的负载是多少？为了不使两台变压器过载，总负载应为多少？总负载应为多少？

40、 kVASN10004. 0* kukVASN100045. 0*kukVA200解解： 两台变压器分担的负载计算两台变压器分担的负载计算*1:1:kkuuSS045. 01:04. 01100:100SS45 . 404. 0045. 0SS由由 ，得得第四章第四章200SSS2005 . 44SS解上面的方程，得到每台变压器分担的负载为解上面的方程，得到每台变压器分担的负载为)(106 kVAS )(94 kVAS 不过载时的总负载计算不过载时的总负载计算kVAS106由于由于 已过载，要不过载只能已过载，要不过载只能 ，因此因此kVAS100)(891005 . 445 . 44kVAS

41、S总负载为总负载为)(18989100kVASSS又又 ，得得第四章第四章4.7 4.7 其它用途的变压器其它用途的变压器4.7.1 4.7.1 三绕组变压器三绕组变压器在电力系统中，通常需要把三种不同电压的电网联系起来，在电力系统中，通常需要把三种不同电压的电网联系起来，最好的方式就是采用三绕组变压器最好的方式就是采用三绕组变压器降压变压器降压变压器升压变压器升压变压器1.1.基本方程式和等效电路基本方程式和等效电路 (1)(1)三绕组变压器的基本电磁关系三绕组变压器的基本电磁关系( (以降压变压器为例以降压变压器为例) ) 2112NNk3113NNk(1.2(1.2绕组变压器绕组变压器变

42、比变比) ) (1.3(1.3绕组变压器绕组变压器变比变比) )第四章第四章磁通分为磁通分为: : 主磁通主磁通：与三个绕组同时交链的磁通；：与三个绕组同时交链的磁通； 漏漏磁通：只交链一个或两个绕组的磁通。磁通：只交链一个或两个绕组的磁通。磁动势平衡关系：磁动势平衡关系：写成电流关系：写成电流关系：电动势：电动势：各绕组漏感电势：各绕组漏感电势：10332211NINININI0321IIII1222/kII1333/kIImZIEEE0321111xI jE222xI jE333xI jE231312111xxxxx132312222xxxxx122313333xxxxx332211,xx

43、x231312,xxx各绕组等效电抗或各绕组等效电抗或等效电抗折算值等效电抗折算值绕组自漏抗或自漏抗的折算值绕组自漏抗或自漏抗的折算值绕组互漏抗的折算值绕组互漏抗的折算值2112xx3113xx3223xx第四章第四章(2)(2) 电压电压平衡平衡方程式方程式11111111ZIErIEEU22222222ZIErIEEU33333333ZIErIEEU按双绕组变压器的正按双绕组变压器的正方向惯量方向惯量(3)(3) 等效等效电路电路类类T T形等效电路形等效电路简化等效电路简化等效电路第四章第四章2. 2. 参数的测定参数的测定励磁参数励磁参数的测定：与双绕组变压器类同；的测定：与双绕组变压

44、器类同；短路参数短路参数的测定：的测定：绕组绕组1 1加电压，绕组加电压，绕组2 2短路，绕组短路，绕组3 3开路开路绕组绕组1 1加电压，绕组加电压，绕组2 2开路，绕组开路，绕组3 3短路短路 ，有有绕组绕组1 1开路，在绕组开路，在绕组2 2上加电压，绕组上加电压，绕组3 3短路，得：短路，得：)()(2121121212xxjrrjxrZkkk)()(3131131313xxjrrjxrZkkk)()(3232232323xxjrrjxrZkkk)(21, )(21)(21, )(21)(21, )(2112231331223133132312213231222313121231312

45、1kkkkkkkkkkkkkkkkkkxxxxrrrrxxxxrrrrxxxxrrrr由此可得：由此可得：效率和电压变化率可参照双绕组变压器相关公式计算效率和电压变化率可参照双绕组变压器相关公式计算第四章第四章4.7.2 4.7.2 自耦变压器自耦变压器 1. 1. 结构特点：结构特点： 初、次级共用一个绕组的一部分。由此可见，初、次级绕初、次级共用一个绕组的一部分。由此可见，初、次级绕组之间除磁耦合外，还有电的联系。组之间除磁耦合外，还有电的联系。结构示意图结构示意图绕组接线图绕组接线图第四章第四章102211NININI212121UUEENNk磁动势平衡磁动势平衡 很小忽略得很小忽略得0

46、I02211NINI流过绕组流过绕组N2N2的电流为：的电流为：21III)1 (1kII 变比变比k k一般大于一般大于1 1，表明电流矢量，表明电流矢量 与与 相位相反，相位相反， k k 越接近越接近1 1，则电流，则电流 的数值越小。的数值越小。说明说明：自耦变压器不仅比普通变压器省了一个低压绕组，而：自耦变压器不仅比普通变压器省了一个低压绕组，而且保留的一个绕组的且保留的一个绕组的N N2 2匝部分通过的电流值小，所以可减少匝部分通过的电流值小，所以可减少导线的用料导线的用料( (省铜省铜) )和铜耗，故自耦变压器质量轻、体积小。和铜耗，故自耦变压器质量轻、体积小。 I1II变比变比

47、 2. 2. 电流关系电流关系绕组接线图绕组接线图第四章第四章 3. 3. 功率关系功率关系)/112212212222kIUIUIUIUIUS（111IUS 说明说明：自耦变压器的输出功率可分为两部分，其中：自耦变压器的输出功率可分为两部分，其中 是是通过电磁感应传递给负载的，即通常所说的电磁功率；另一通过电磁感应传递给负载的，即通常所说的电磁功率；另一部分部分 是一次电流直接传递给负载的功率，称为传导功是一次电流直接传递给负载的功率，称为传导功率。传导功率是自耦变压器所特有的。率。传导功率是自耦变压器所特有的。 IU212IU4. 4. 优缺点和用途优缺点和用途 见教材书。见教材书。第四章

48、第四章4.7.3 4.7.3 仪用互感器仪用互感器 1. 1. 电压互感器电压互感器 作用作用：将高电压变成低电压：将高电压变成低电压(100V(100V） 接法接法：如图：如图 使用使用注意事项注意事项：次级绝对不允许短路；次级绝对不允许短路； 次级绕组和铁芯应可靠接地；次级绕组和铁芯应可靠接地； 次级的阻抗不能太小，以减小误差。次级的阻抗不能太小，以减小误差。 ukNNEEUU212121第四章第四章2. 2. 电流互感器电流互感器 作用作用：将大电流变成小电流：将大电流变成小电流(5A(5A或或1A1A） 接法接法：如图：如图 忽略忽略 使用使用注意事项注意事项：次级绝对不允许开路；次级

49、绝对不允许开路； 次级绕组和铁芯应可靠接地；次级绕组和铁芯应可靠接地； 次级的阻抗不能太大，以减小误差次级的阻抗不能太大，以减小误差 。102211NININI11212IkINNIi0I第四章第四章4.7.4 4.7.4 其它特殊变压器其它特殊变压器 1. 1. 电焊变压器电焊变压器 交流电弧焊机是一台特殊的降压变压器。为保证电焊的质交流电弧焊机是一台特殊的降压变压器。为保证电焊的质量和电弧燃烧的稳定性，有如下量和电弧燃烧的稳定性，有如下要求要求：(1)(1) 空载电压应达到空载电压应达到606075V75V，以保证起弧容易，但为了操作，以保证起弧容易，但为了操作 安全，电压一般不超过安全，

50、电压一般不超过85V85V。(2)(2) 为适应电弧特性的要求，应具有迅速下降的外特性，即为适应电弧特性的要求，应具有迅速下降的外特性，即 随随 的增加能迅速下降到零。的增加能迅速下降到零。(3)(3) 短路电流不应过大，一般不超过额定值的两倍，工作电流短路电流不应过大，一般不超过额定值的两倍，工作电流 要比较稳定。要比较稳定。因此因此，电焊变压器必须具有，电焊变压器必须具有较高的较高的电抗，而且可以电抗，而且可以调节调节。为此。为此电焊变压器的初级、次级绕组一般分装在两个铁心柱上，电焊变压器的初级、次级绕组一般分装在两个铁心柱上，使绕组的漏电抗比较大，同时在次级绕组端串联可变电抗使绕组的漏电

51、抗比较大，同时在次级绕组端串联可变电抗器，根据要求改变漏电抗的大小。器，根据要求改变漏电抗的大小。2U2I第四章第四章 2. 2. 整流变压器整流变压器 特点特点：初级输入正弦交流电，次级经整流器输出直流电。：初级输入正弦交流电，次级经整流器输出直流电。由于整流器各臂在一个周期内轮流导通，流经整流臂的电流由于整流器各臂在一个周期内轮流导通，流经整流臂的电流波形不是连续的正弦波，使整流变压器次级绕组电流可能不波形不是连续的正弦波，使整流变压器次级绕组电流可能不是连续正弦波。因此整流变压器的容量与直流输出容量之间是连续正弦波。因此整流变压器的容量与直流输出容量之间的关系，以及初级、次级电流与输出的

52、直流电流间的关系，的关系，以及初级、次级电流与输出的直流电流间的关系，都取决于整流电路形式及负载性质。都取决于整流电路形式及负载性质。 容量容量：整流变压器的容量为初级、次级绕组容量的平均值：整流变压器的容量为初级、次级绕组容量的平均值 第四章第四章 3. 3. 脉冲变压器脉冲变压器 定义定义：产生脉冲波电动势的变压器。：产生脉冲波电动势的变压器。 主要用途主要用途：改变脉冲电压的幅值和相位，作放大器的极间：改变脉冲电压的幅值和相位，作放大器的极间耦合；进行阻抗变换，使负载阻抗与信号源匹配，在电路中隔耦合；进行阻抗变换，使负载阻抗与信号源匹配，在电路中隔离直流。离直流。 材料特点材料特点：脉冲

53、变压器铁心通常选用导磁率高，铁耗小的：脉冲变压器铁心通常选用导磁率高，铁耗小的软磁材料。软磁材料。 分类分类：脉冲变压器按输入波形不同常分为输入正弦波的脉：脉冲变压器按输入波形不同常分为输入正弦波的脉冲变压器和输入直流方波的脉冲变压器。冲变压器和输入直流方波的脉冲变压器。 第四章第四章 4. 4. 补偿变压器补偿变压器 通过抽头或电子开关对副边电压进行补偿，以使其稳定。通过抽头或电子开关对副边电压进行补偿，以使其稳定。321bcicobbibobaiaoUUUUUUUUU为补偿变压器输为补偿变压器输出，相位可变出，相位可变。321,bbbUUU抽头控制的补偿变压器抽头控制的补偿变压器第四章第四章电子开关控制的补偿变压器电子开关控制的补偿变压器第四章第四章工作过程工作过程如下：如下： 当当U Ui