电机拖动之变压器学习教案

1、会计学1电机电机(dinj)拖动之变压器拖动之变压器第一页，共134页。当原绕组接到交流(jioli)电源上时，在电源电压的作用下，原绕组中流过交流(jioli)电流并在铁心中产生交变磁通，其频率与电源电压的频率相同。假设全部磁通同时交链原付边绕组，从而在线圈N1与N2内感应出电势。根据电磁感应定律，感应电势分别为： （1） （2） dtdNe11dtdNe22第1页/共134页第二页，共134页。如忽略(hl)绕组中的电压降（仅占 的0.1%以下 ）。且当付边绕组开路（空载）时，则： （3） （4）于是得电压比为： 1u11eu22eu KNNeeuu212121第2页/共134页第三页，共

2、134页。式中 称为变压器的变比。通常都以电压(diny)或电势的有效值表示，即： （5） 对于三相变压器,变比 指原、付绕组中相电势之比。KKNNEEUU212121K第3页/共134页第四页，共134页。变压器是传递(chund)电能的设备，当不计其内部损耗时，即输入的能量全部被输出，则得： （6） 即从原绕组输入的视在功率等于从付绕组输出的视在功率。由（6）式得： 2211IUIUKUUII2112第4页/共134页第五页，共134页。或 （7） 通过(tnggu)改变变压器原付绕组的匝数比，不仅变换了电压的大小，同时也变换了电流的大小。电流的大小恰好与电压相反。但是，它们的频率都没有改

3、变，仍为电源频率。KII121第5页/共134页第六页，共134页。二 、用途1、电能(dinnng)传输 在电力系统中，要把由电（厂）站发出的强大电能(dinnng)输送到远距离的用电区使用，采用高压输电才是经济合理的。因为 P 一定，U越高，线路中的 I 越小，则所用导线的截面积也越小，线路的用铜量 越小， 线路上的U和功率损耗就越小，从而可减少投资，降低运行费用。一般说输电距离越远，输送功率越大，则要求输电电压越高。第6页/共134页第七页，共134页。 电力系统中从发电(fdin)、输电到配电要经过几次变压，所以变压器的总容量常为发电(fdin)机装机容量的58倍，因此变压器的质量与性

4、能十分重要。 在测量系统中、焊接工业中、广播线路中都使用变压器，用来变换电压、电流和阻抗，隔离高电压或电流。特殊结构的变压器，还具有稳压特性、陡降特性或移相特性等。第7页/共134页第八页，共134页。三、分类(fn li)：按用途(yngt)： 电力变压器整流变压器控制变压器 仪用变压器电炉(dinl)变压器电焊变压器 升压变压器降压变压器特殊变压器 第8页/共134页第九页，共134页。按铁心(ti xn)结构：心式变压器壳式变压器按相数： 单相变压器 三相(sn xin)变压器多相变压器 按绕组(roz)数目： 双绕组变压器三绕组变压器多绕组变压器自耦变压器第9页/共134页第十页，共1

5、34页。按冷却(lngqu)方式 ：干式(n sh)变压器 油浸变压器：油浸自冷、风冷、水冷 充气式变压器 第10页/共134页第十一页，共134页。四、变压器的结构 工作原理看，变压器的重要组成部分是铁心和绕组，由它们组成变压器的器身。为了改善散热条件，大、中容量变压器的器身浸入盛满变压器油的封闭(fngb)油箱中，各绕组对外线路的连接则经绝缘套管引出。教材图31为油浸式电力变压器，为了使变压器安全、可靠地运行，还设有储油柜、安全气道和气体继电器等附件。第11页/共134页第十二页，共134页。1、铁心 变压器的磁路部分，由铁心柱和铁扼两部分组成。为减小铁损耗，铁心通常用厚0.35或更薄的、

6、表面具有绝缘膜的硅钢片叠成，硅钢片有热轧和冷轧两种，冷轧硅钢片由于导磁性能好，损耗小，用得越来越多。 从外面看，线圈包围铁心柱，称为心式结构；如果从外面看铁心柱包围线圈，则称为壳式结构，小容量变压器多采用(ciyng)这种结构形式。第12页/共134页第十三页，共134页。第13页/共134页第十四页，共134页。第14页/共134页第十五页，共134页。2、绕组 变压器的电路部分。原、付边绕组一般用铜或铝的绝缘导线绕成筒状套在一个铁芯柱上。为了便于绕组同铁芯之间的绝缘，通常将低压线圈放在里面靠近(kojn)铁心，在单相变压器中，高、低压绕组均分为两部分，分别套装在两铁心柱上，这两部分可以串联

7、或并联。而在三相变压器中属于同一相的高、低压绕组全部套装在同一铁心柱上。 只有铁心和绕组的简单变压器，称为干式变压器。容量稍大的变压器，通常都将由铁心和绕组构成的器身放在盛有绝缘油的油箱内，既便于散热又便于绝缘，称为油浸式变压器。第15页/共134页第十六页，共134页。五、变压器的额定值 按照国家标准的规定，变压器在规定的使用环境和运行(ynxng)条件下的主要技术数据称为额定值，通常都标注在变压器的铬牌上。 1、额定容量 SN 在额定工作状态下变压器的视在功率，以SN表示，单位为伏安或千伏安。对于一般变压器，原、付边的容量都设计得相等。第16页/共134页第十七页，共134页。2、额定电压

8、(diny) 变压器付边绕组开路，即空载时，各绕组端电压(diny)的保证值，以 表示原边额定电压(diny)，以 表示付边额定电压(diny)（其大小等于原边加额定电压(diny)时的付边开路电压(diny)），单位为伏或千伏。对于三相变压器，原、付边额定电压(diny)指线电压(diny)。NU1NU2第17页/共134页第十八页，共134页。3、额定电流 根据额定容量和额定电压计算出来的电流值，原边以 表示，付边以 表示，单位为安。对于(duy)三相变压器，原、付边额定电流指线电流。4、额定频率 我国规定标准工业频率为50赫，以 表示。NI1NI2Nf第18页/共134页第十九页，共13

9、4页。 除了上述额定数据外，变压器铭牌上还标有效率、温升、短路电压、联接组别、运行方式、冷却方法等。 变压器的额定容量、额定电压和额定电流之间的关系(gun x)：对于单相双绕组变压器 （8）对于三相双绕组变压器 （9） NNNNNIUIUS2211NNNNNIUIUS221133 第19页/共134页第二十页，共134页。3.2单相变压器的空载运行 变压器的原绕组接在额定电压和额定频率的电网上，而付绕组开路时的运行状态(zhungti)，称为变压器空载运行。空载运行是变压器的一种极限工作情况。通过对变压器空载运行的分析，求得各物理量的大小、波形及相互关系；求得等值电路的参数。一、物理情况 第

10、20页/共134页第二十一页，共134页。 付边绕组开路，当原绕组AX接到电压为 的交流电网上时，原绕组中便有电流 流过， 称为变压器空载电流。 产生空载磁势 ，建立空载时的磁场。该磁场由两部分(b fen)磁通构成，一部分(b fen) 沿铁心闭合，同时与原付绕组相交链，称为主磁通或工作磁通；另一部分(b fen) 主要通过油或空气闭合（非铁磁材料），它仅与原绕组相交链，称为原边漏磁通。由于铁心是由高导磁材料硅钢片制作的，其导磁系数远比空气的大，所以空载运行时主磁通占磁场总磁通的绝大部分(b fen)，而漏磁通只占很小一部分(b fen)，约为总磁通的0.10.2。 1u0i0i0i100N

11、iF 1第21页/共134页第二十二页，共134页。虽然 与 都是由空载电流产生的，但两者的性质却不同。由于铁磁材料有饱和现象，主磁通 与建立它的电流 之间的关系是非线性的，符合磁化曲线；而 主要沿非铁磁材料构成的路径闭合，它与之间呈线性关系。 主磁通 在绕组中感应电势 与 ，如果付边接上负载，则在 的作用下向负载输出电功率。所以(suy) 起着传递能量的媒介作用。 10i10i1e2e2e 第22页/共134页第二十三页，共134页。而 仅在原绕组中感应漏电势 ，只起电压降的作用，不能传递能量。 流过一次绕组也有相应的电阻压降 ， 是一次侧绕组的电阻，所以 、 和 一起平衡(pnghng)电

12、源电压。因空载，所以 ，无阻抗压降，二次绕组只产生感应电动势 ，所以变压器空载输出电压 等于电动势 。11e0i10ri1r1e1e10ri02i2e20u2e、第23页/共134页第二十四页，共134页。二、各电磁量正方向的规定 变压器中的电压、电流、磁通和感应电势的大小与方向都随时间变化(binhu)。因此，为便于分析和定量计算，必须规定正方向。1、 与 ：从首端A指向末端X定为 的正方向，从正极性端A流入绕组为 的正方向。这样当 与 同时(tngsh)为正或同时(tngsh)为负时，电功率都将从电网输入变压器，相当于“电动机惯例 ”。1u2、 与 ：规定正方向与产生它们的电流符合右手螺旋

13、定则(dn z)。因此判断磁通正方向时必须注意绕组的绕向。1u1u1i1i1i1第24页/共134页第二十五页，共134页。1e 1edtdNe1e1e1i1id1e 1e 1i1i1e1edtdNe dtd 1e第25页/共134页第二十六页，共134页。1i1e1ed1idtdNe dtd001e1e1e1i1e1e1i第26页/共134页第二十七页，共134页。后，的正方向也已确定，即从指向a。这样从外电路来看，当与同时为正或同时为负时，电功率都是从变压器输出的，相当于“发电机惯例”。2e2e2i2e2e2u2u2e2i2i2u第27页/共134页第二十八页，共134页。 1 1edtd

14、Neu 111第28页/共134页第二十九页，共134页。1u1utmsin)sin(111tdtdNdtdNemtNmcos1)2sin(1tNm)2sin(21tE)2sin(2tNm2e)2sin(22tE第29页/共134页第三十页，共134页。1e2emmNEE1112mmNEE22221e2e22221111mmmfNNEEmfN 144. 4222mEE mfN 244. 4第30页/共134页第三十一页，共134页。dtdNeu1111u1emfNEU11144. 4m2012121UUEENNKNNUE11202UE 第31页/共134页第三十二页，共134页。0i0i0i0

15、ii0iFeiFei第32页/共134页第三十三页，共134页。0iiFeiFeiii0iiFeFeii0i0ii第33页/共134页第三十四页，共134页。就是励磁电流。0i0i0ii第34页/共134页第三十五页，共134页。第35页/共134页第三十六页，共134页。tItItIimmm5sin3sinsin5313mI第36页/共134页第三十七页，共134页。第37页/共134页第三十八页，共134页。2523210mmmmIIII第38页/共134页第三十九页，共134页。0i0im0iihi第39页/共134页第四十页，共134页。第40页/共134页第四十一页，共134页。0i

16、iiiiihFeIIIFe0第41页/共134页第四十二页，共134页。第42页/共134页第四十三页，共134页。01iu 10ri10NidtdNe11dtdNe1111第43页/共134页第四十四页，共134页。第44页/共134页第四十五页，共134页。10111rIEEU1E1N1E11N10rI第45页/共134页第四十六页，共134页。1E0I1X101XI jE第46页/共134页第四十七页，共134页。电势方程式的一般形式0I1E0ImXmrmmmZIjXrIE001)(10111011ZIEjXrIEU )( 第47页/共134页第四十八页，共134页。1E2Emm0IFe

17、m1E2E0I1E0I1r0I0I1r10XI j0Io10XI j1U0I1U0第48页/共134页第四十九页，共134页。第49页/共134页第五十页，共134页。1X用与获得(hud) 1E相同(xin tn)的方法可得： 2111mNE考虑到 101XIE ，则11011122fLLINXm第50页/共134页第五十一页，共134页。01112INLmm10I01ImmmRNI1012AlRm0lANL02111L第51页/共134页第五十二页，共134页。mX1Xm0I0ImmLmX第52页/共134页第五十三页，共134页。所以铁耗还是随着饱和程度增加的。mrmrFemprI202

18、020220)(IIBIprmmFemmrmr0ImrI20第53页/共134页第五十四页，共134页。第54页/共134页第五十五页，共134页。 一、物理情况变压器空载运行时，原边只流过空载电流，二次侧没有向外供电，因此主磁路上只有一个磁动势，它产生的主磁通分别(fnbi)在原、付绕组中产生感应电势 和 。当付边接上负载后，在 的作用下，付边流过负载电流 ，并产生相应的磁势 ，也作用在主磁路上，按照楞次定律（感应磁通总是反抗原有磁通的变化），该磁势力图削弱产生此电流的磁通 ，因而也有减弱 的趋势。 0I10NI1E2E2E2I22NIm1E第55页/共134页第五十六页，共134页。由式

19、可知，当 不变时， 的减少会导致原边电流的增加，设电流由 增加到 ，则负载时原边的电势平衡方程式为 。这时原边漏阻抗上的压降亦相应增大，但由于 在数值上仍然(rngrn)比小很多倍，因而 的减少并不显著，可以近似地认为 是不变的，与 对应的主磁通 也近似不变，因此负载时的合成磁势 ，即 或 。1011ZIEU1U1E0I1I1111ZIEU11ZI11ZI1E1E1E1Em0FFm102211NININI221011NININI第56页/共134页第五十七页，共134页。上式表明，原边电流产生的磁势与副边电流产生的磁势的合成值等于空载电流产生的磁势。式中用 除各项后得： 式中 是原边电流的负载

20、(fzi)的分量。 1NLIIINNII10212012121INNIL第57页/共134页第五十八页，共134页。 二、基本方程式 1、磁势平衡(pnghng)方程式 合成磁势 若用初级绕组电流 表示，有 。所以 两边同除 ，得原、付绕组中的电流关系式：或 mF0I10NIFm102211NININI1NKIINNIII2121210LIII101第58页/共134页第五十九页，共134页。2、原边电势方程式 同空载时相比较，负载(fzi)时只是电流由 变为 （ ），其它各量均认为不变，故原边电势方程式为：式中 同空载时一样，仍为 在 上产生的压降，即 与付边电势的关系为： 0I1I01II

21、11111111)(ZIEjXrIEU1E0ImZmmmZIjXrIE001)(1E21EKE第59页/共134页第六十页，共134页。 3、付边电势方程式 当付边接上负载时，由 产生的付边磁势 ，同原边磁势一样也要产生漏磁通 ，在付绕组中感应电势 ，称为付边漏电(lu din)势，其方向与 相同，其作用也可看作是 流过电抗 所引起的电抗压降，即 ， 式中 为付绕组漏电(lu din)抗，也是一个常数。另外付绕组也有电阻 。再从负载两端看，有 2I22NI22E2E2I2X2E22XI j2X2r2222222222222ZIErIXI jErIEEULZIU22第60页/共134页第六十一页

22、，共134页。三、绕组的折算根据一、二次侧电动势方程式，先将常数 、与 、 以阻值(z zh)集中的元件表示，且分别从原、付绕组中移出来，剩下的两个线圈便是既无电阻又无漏磁通的靠 耦合的铁心线圈，如下图示。 1111ZIEU22111NININImLZIU222222ZIEUmmZIE1KEENN21211r1x2r2xm第61页/共134页第六十二页，共134页。第62页/共134页第六十三页，共134页。（1）付绕组电势的折算值 （2）付绕组电流的折算值 折算后的付绕组匝数 。 根据磁势不变的原则，折算后的电流应满足(mnz) ，所以 122EEKE122NKNN2222NINIKIINN

23、INNI22122222第63页/共134页第六十四页，共134页。（3）付绕组阻抗的折算值 由于折算后的电势增大，电流减小，如果电路参数(cnsh)不折算，势必改变了原来的能量关系。根据折算前后能量相等的原则，折算后的参数(cnsh)应满足 所以 同理 222222rIrI2222222)(rKrIIr222XKX222ZKZ第64页/共134页第六十五页，共134页。（4）付绕组电压的折算值 由于 、 、 已折算，故折算的付边电压为（5）负载阻抗的折算值 由于 、 都已折算， 也必须折算，否则(fuz)负载所得能量与实际不符。折算后的数值为： 2E2I2Z222222222222)(UKZ

24、IEKZKKIEKZIEU2U2ILZLLZKKIUKIUZ22222第65页/共134页第六十六页，共134页。四、等值电路(dinl) 第66页/共134页第六十七页，共134页。第67页/共134页第六十八页，共134页。五、变压器负载运行时的相量图 相量图也是分析计算变压器的基本方法之一。在分析各物理量之间的大小(dxio)和相位关系时，相量图比方程式和等值电路要直观、方便得多。特别是在折算后，原、付边物理量的大小(dxio)差别不再悬殊，用折算值绘制相量图就大大提高了计算的精确度。 因为付边各量往原边折算时，对原边各量不产生影响，所以折算后原边各量不变。折算后的与“T”形等值电路相对

25、应的基本方程式组为： 第68页/共134页第六十九页，共134页。)(11111jXrIEU210III)(01mmjXrIE21EE)(22222jXrIEULZIU22第69页/共134页第七十页，共134页。举例：已知 、 和功率因数的大小与负载性质，且变压器的参量 、 、 、 、 、 、 等均已知，则绘制(huzh)步骤如下：一般情况下 为感性负载。首先计算出 、 、 、 ，然后：（1）以 为参考量，按比例绘出 、 的大小和它们间的相位差 ；（2）根据式 ，在 的末端加上 与 相量便得 。绘图时 与 平行， 超前 ；（3）由于 ，将其转 便得 ； 2U2IK1r1XmrmX2r2XLZ

26、2U2I2r2X2U2U2I2)(22222jXrIEU2U22rI22XI j2E22rI2I2I22XI j09021EE01801E第70页/共134页第七十一页，共134页。（4）主磁通 超前 ，其大小 ；（5）空载电流由 算出，它超前 一个铁损角， ；（6）根据(gnj)式 ，画出 与 的相量和得 ；（7）根据(gnj)式 ，先在 上加 和 ，绘制时 平行于 ， 超前 。最后联接原点与端点便得 。 与 间的相位角 为变压器负载运行时的功率因数角， 为功率因数。m0190E1144. 4fNEmmZEI10mmmXrtg1201III2I0I1I)(11111jXrIEU1E11rI1

27、1XI j11rI1I11XI j1I09011XI j1U1I1U11cos第71页/共134页第七十二页，共134页。第72页/共134页第七十三页，共134页。3.6变压器的工作特性一、外特性 指在原绕组上施加额定电压，负载功率因数又不变时，付边端电压随负载电流的变化规律。由于原、付绕组都有漏阻抗，因此当变压器负载运行时，电流流经它们(t men)必须在变压器内产生阻抗压降，从而使得变压器付边输出电压的大小，将随着负载电流 的变化而变化。这二者之间的变化规律用曲线描述出来，就是变压器的外特性曲线。它可通过实验求得。 2I第73页/共134页第七十四页，共134页。第74页/共134页第七

28、十五页，共134页。电压变化率定义为：在原边电压为额定( dng)电压，负载功率因数一定的情况下，当付边电流由零变化到额定( dng)值时，付边电压的变化量与付边额定( dng)电压（即付边开路电压，见额定( dng)值定义一节）之比的百分数，即计算公式P93 （3-45）0012100222002220100100100NNNNNUUUUUUUUUu第75页/共134页第七十六页，共134页。二、变压器的效率特性 指在原绕组上施加额定电压，负载功率因数不变时，变压器的效率随负载电流变化的规律，即 。 变压器运行时同电机(dinj)一样不可避免地要产生铜耗和铁耗，使得变压器在传递能量中，输出的

29、有功功率小于输入的有功功率。输出的有功功率 与输入的有功功率 之比的百分值称为变压器的效率，即)(2If2P1P00200220012100)1 (100100FeCuFeCuFeCuppPppppPPPP第76页/共134页第七十七页，共134页。 效率的高低反映了变压器运行时的经济性，所以它是变压器运行性能的一个重要指标(zhbio)。由于变压器是静止的设备，在能量传递过程中没有机械损耗，故它的效率要比同容量的旋转电机高一些。一般电力变压器效率多在 以上，大型变压器的效率可达 以上。用直接加负载的办法测定变压器效率有一定困难，这是因为一方面电力变压器容量都很大，很难找到相应的负载；另一方面

30、变压器效率很高， 与 差值很小，由于测量仪表的误差，很难得到准确的结果。因此工程上常用间接的方法计算变压器的效率，即用空载和短路试验测得的变压器铁损耗和铜损耗来计算变压器任意负载时的效率。009500991P2P第77页/共134页第七十八页，共134页。 当 时，变压器负载运行时的铁耗 近似等于(dngy)空载试验时测得的空载损耗 ，且为一个常数，是不变损耗，这是因为空载时 很小，其铜损耗 比铁损耗 小很多，可从空载损耗中略去，所以认为时 。（ 不变 基本不变， 一定时，只与 有关的 不变，近似等于(dngy) ）。而负载时， ，所以几乎不变，即 不变，与空载同， 即 。 NUU11Fep0

31、p0I120rIFep0ppFe1UmfmFep0pNUU11mrFep0ppFe第78页/共134页第七十九页，共134页。 负载运行时铜损耗 ，应用简化等效电路，则有 ，所以 。在做短路试验时因电流额定，因此有 ， 是电流等于额定值时的短路损耗，即额定运行时的铜损耗。所以任意负载下变压器的铜损耗， ， 称为负载系数，实质(shzh)上是 、 的标么值 、 。由此可见 是随负载（ ）变化的，是可变损耗。222121rIrIpCu21IIkCurIrrIp212121)(kNkNrIp21kNpkNkNNkCuprIIIrIrrIp2212121212121)(NNIIII22111I2I1I

32、2ICup第79页/共134页第八十页，共134页。如果不计负载电流(dinli)引起的二次侧端电压的变化，（即忽略 ， ），则 是变压器的额定容量；若是三相变压器，则还应乘以 ，即为 ， 、 就分别为线电压、线电流(dinli)。UNUU222222222222coscoscosNNNNSIIIUIUPNS3NNNIIIU22222cos3NU2NI20002202100)cos1 (ppSppKNNKN第80页/共134页第八十一页，共134页。第81页/共134页第八十二页，共134页。 可以从 中求得效率最高时的 ，然后就可得到最高效率。经求解 或 即随负载(fzi)变化的铜耗（ ）与

33、不变的铁耗（ ）相等时，效率最高。0ddmKNmpp002ppKNmKNmp20p第82页/共134页第八十三页，共134页。 不难看出，当 时，变压器的效率急剧地下降，而 时，变压器的效率下降的不多。所以要提高变压器的运行效率，不应使变压器在较低的负荷下运行。当然也不应过负荷运行，因为过负荷时， 温度升高，过热会损坏变压器。 一般变压器多设计成 时效率最高，这时 为 的 倍。这是因为变压器并不经常满载运行，铜损耗随昼夜和季节的变化而变化，铁损耗只要投入运行就基本保持不变，因此(ync)把铁损耗设计得小些是合理的，这对变压器常年效率有利。mm15 . 0(m) 6 . 0KNp0p34第83页

34、/共134页第八十四页，共134页。3.7三相变压器一、磁路(c l)系统1、三相变压器组的磁路(c l)第84页/共134页第八十五页，共134页。2、三相(sn xin)芯式变压器的磁路第85页/共134页第八十六页，共134页。每相主磁通都要借助于另外两相磁路而闭合(b h)。由于中间的B相磁路较A、C两相磁路短，所以三相磁阻不等。当外施三相对称电压时，建立三相对称主磁通的三相空载电流也不相等，但由于变压器空载电流很小，它的不对称对变压器负载运行的影响可以忽略不计。 第86页/共134页第八十七页，共134页。二、三相变压器绕组的联接方法和联接组1、联接方法 在三相双绕组变压器中，有三个

35、原绕组、三个副绕组。为了表明它们的联接形式，首先对三相原、副绕组的首、末端的标志作出如下规定。线 圈 名 称 单 相 变 压 器 三 相 变 压 器 首端 末端 首端 末端 中点 高压绕组 A X A、B、C X、Y、Z O 低压绕组 a x a、b、c x、y、z o在三相变压器中，不论是原绕组还是付绕组，主要采用三角形联接和星形联接两种形式。如 或 表示原绕组作星形联接，付绕组作三角形联接， 表示中点不带零线， 表示带零线（有中点引出(yn ch)线）。我国生产的电力变压器，常用 、 、 几种形式 。 Y0YY0Y0YYY0Y第87页/共134页第八十八页，共134页。 在此指出，当三相(

36、sn xin)绕组作Y接时，线电流就是相电流，线电压的大小为相电压的 倍，线电压的相位则超前相应的相电压 ，当三相(sn xin)绕组作接时，线电压就是相电压，线电流的大小为相电流的 倍，线电流的相位则滞后于相应的相电流 。2、联接组(1)单相变压器的联接组别 以此作为研究三相(sn xin)变压器联接组的基础。单相变压器的联接组是用付边电势与原边电势之间的相位差来区分的。30303030第88页/共134页第八十九页，共134页。 由于单相变压器的原、付绕组实际上绕在一个铁芯柱上，被同一主磁通所交链，因此，原、付绕组感应电势之间有一定的极性关系。即在任一瞬间，一个绕组的某端点(dun din

37、)电位为正时，另一绕组必有一端点(dun din)的电位也为正。 第89页/共134页第九十页，共134页。结论:绕在同一个铁心柱上的原、付绕组，由于同 名端的不同，它们中的感应电势要么同相位，要么反相位，故联接组别一个是12，另一个必是6，这个结论在三相变压器中推广，则有1与7，2与8，3与9，4与10，5与11，6与12等与时钟相应的12个基本联接组。(2)三相变压器的联接组别 三相变压器为什么会有这些联接组呢？首先要明确三相变压器的联接组是用付边线电势与原边线电势的相位差来决定的。并且规定原边线电势的相量为分针，固定在12点，付边线电势的相量为时针，其指向(zh xin)便是联接组别。第

38、90页/共134页第九十一页，共134页。 已知联接组别与同名端的标注有关。如 的首端为同名端，绕在同一个铁心柱上的原、付绕组AX、ax的相电势(dinsh) 与 是同相位，相应线电势(dinsh) 与 也必然是同相位，联接组别为 12；如果首端为异名端，因原、付边相电势(dinsh)反相位，则线电势(dinsh)也必是反相位，联接组为 6。YYAEaEABEabEYYYY第91页/共134页第九十二页，共134页。由此可见，原、付边线电势除了同相位外，相位差最小是 ，再大便为 的整数倍，这正适合时钟(shzhng)表示法。下面以 ， 为典型说明如何用绘制电势相量图的方法判定三相变压器的联接组

39、别。 联接组 如果原、付绕组的首、末端及同名端都已注明，且认为上下对应的原、付绕组是绕在同一个铁心柱上的，即被同一磁通交链。绘制电势相量图的步骤：030030YYYYY第92页/共134页第九十三页，共134页。、先规定原、付绕组相电势的正方向（如取首端到末端）和线电势的正方向（通常取顺时针的相序方向）；、按相序画出原边电势相量图；、根据绕在同一铁心柱上的原、付绕组电势的相位关系（首端为同名(tngmng)端，则相位相同；首端为异名端，则相位相反），画出付边相电势的相量，并确保有与原边相同的相序；、按相序画出付边线电势相量，并以相序方向确定付边线电势与原边线电势的相位差。该相位差除以 便得联接

40、组别。030第93页/共134页第九十四页，共134页。第94页/共134页第九十五页，共134页。第95页/共134页第九十六页，共134页。 如首端为异名端,与首端为同名端相比，因为付边相电势转动了 ，所以付边线电势也随同转动了 。因此便得到 6, 10、 12等联接组。 汇总上述情况，联接形式的联接组别有2、4、6、8、10、12，共六组，皆为偶数(u sh)。 联接组 步骤如前。 联接组别为1、3、5、7、9、11，也是六组，都为奇数。画图。 关于 、 联接形式的联接组别，经相量图证实， 与 同，即为偶数(u sh)组； 与 同，即为奇数组。 01800180YYYYYYYYYYYYY

41、第96页/共134页第九十七页，共134页。 综上所述， ， ， ， 四种联接形式共有24个联接组，但组别只有12种。目前在电力变压器中，大都采用国际标准所规定的几种联接组，即 12， 11， 11， 12， 12。 在可控硅控制系统中，整流变压器多用 11， 5， 1， 7；而同步变压器多采用 中的6个奇数组或 中的6个偶数组。三、三相绕组的联接形式和磁路(c l)系统对电势波形的影响1、 联接的三相变压器YYYY0YYY0YYY0YYYYYY0Y0YYYY第97页/共134页第九十八页，共134页。可见三相中的三次谐波电流彼此同相位同大小。如果变压器采用了无中线的星形联接 ，则三次谐波电流

42、无法流通，结果是空载电流接近(jijn)于正弦波（还有5次7次谐波）。这样，根据变压器铁心的磁化曲线，用作图法绘出的主磁通波形为一平顶波，。tIimA3sin0303tItIimmB3sin)120(3sin0300303tItIimmC3sin)240(3sin0300303第98页/共134页第九十九页，共134页。经分解后，平顶波的主磁通中除基波(j b) 外，也包含有三次谐波 （其他高次谐波磁通也予以忽略）。 13第99页/共134页第一百页，共134页。 如果变压器为三相心式变压器，由于其三相磁路彼此联系着，各相的三次谐波磁通又彼此同相位同大小(dxio)，同三次谐波电流不能在 接电

43、路里流通一样，三次谐波磁通不能沿三相心式铁心闭合。但它不同于电流局限于电路内，而是可以借助变压器油及油箱壁等构成闭路。由于这种情况下，磁路的磁阻很大，故三次谐波磁通很小，因此保证了主磁通接近正弦波，相电势的波形也就接近于正弦波。但是必须指出，由于三次谐波磁通沿油箱壁闭合，在油箱壁内将引起附加的涡流损耗。Y第100页/共134页第一百零一页，共134页。第101页/共134页第一百零二页，共134页。2、 或 联接的三相变压器 如果变压器绕组采用 联接，原边空载电流中的三次谐波分量可以在 中流通，使得空载电流为尖顶波，如同单相变压器一样保证了主磁通是正弦波形，它感应的相电势 与 也是正弦波。 如

44、果采用 联接，这时原绕组空载电流中的三次谐波分量不能流通，因此主磁通以致原、付绕组的相电势中都出现三次谐波。但因付绕组为三角形联接，三次谐波相电势便在三角形内产生三次谐波电流，从而在付绕组中建立三次谐波磁势。 从 可知，由于(yuy)原绕组中没有三次谐波电流建立三次谐波磁势与它相平衡，使得合成的励磁磁势中含有三次谐波磁势。 YYY1e2eY021FFF第102页/共134页第一百零三页，共134页。 总之，在三相变压器中，我们希望原、付绕组中有一个接成形，以保证相电势基本为正弦波，从而避免相电势波形(b xn)发生畸变。而且无论是心式铁心还是组式铁心都可采用。所以在整流变压器中大多采用这种“星

45、角”配合的接法。 第103页/共134页第一百零四页，共134页。3.7 特殊用途的变压器一、自耦变压器 普通双绕组变压器，原、付绕组之间仅有磁的耦合而无电的联系。而自耦变压器仅有一个绕组，有升压和降压之分，它取原绕组的一部分兼作付绕组（指降压变压器），所以原、付绕组之间不仅有磁的联系，还有电的联系。自耦变压器可以看成(kn chn)是由双绕组变压器演变而来的。 第104页/共134页第一百零五页，共134页。 一次侧数据为 ， ， ，二次侧数据为 ， ， 。因一次绕组和二次绕组绕在同一铁心柱上，交链同一个主磁通，所以每匝的感应电动势相等。绕组 是一次侧绕组的一部分(b fen)，其匝数与二次

46、侧绕组 匝数相等。如果 和 两部分(b fen)绕组绕法相同，把 和 接到一起后，这时 与 必然是等位点，将 和 接到一起不会改变变压器内部的电磁关系。进而将并联的两部分(b fen)合并，形成一个自耦变压器。各量的正方向与普通变压器一致，绕组中的 部分(b fen)称为公共部分(b fen)， 部分(b fen)称为串联部分(b fen)。 aU1aI11NaU2aI22NXaaxXaaxXxaaaaaxAa第105页/共134页第一百零六页，共134页。1、自耦变压器的电压、电流与容量 自耦变压器中，公共部分的电流有 自耦变压器空载时，一次侧流过励磁电流 ，磁路中的磁动势为 。当变压器负载

47、之后，磁路中的磁动势为两部分绕组磁动势之和，即为 ， 即为 ，与普通(ptng)变压器一样，略去一次侧漏阻抗压降，认为 ，空载和负载时一次绕组的电动势 可以认为不变，从而可以得出空载磁动势和负载磁动势相等，即aaaIIIII2121210I)(2110NNI2211NINIa11NIa11NI11EU)(21102211NNININIa1E第106页/共134页第一百零七页，共134页。 励磁电流很小，如果忽略不计，则有将 代入上式，可得式中 为两绕组匝比。将上式代入 中，有因为(yn wi) ，所以 ， 越接近于1， 就越小。02211NINIaaaIII2120)(22211NINNIaa

48、aaaIKINNNI2221211121NNK aaIII212aIKI22)111 (11KaII221K2I第107页/共134页第一百零八页，共134页。 由 和 可知，在忽略励磁电流时， 与 同相，而与 反相，于是 、 和 之间的相量关系变为标量(bioling)关系，有 从磁耦合出发，忽略漏抗压降时，与普通双绕组变压器一样，有且从而有 变比 aIKI22)111 (aaIKI21112I2IaI2aI2aI1aI112122IIIIIaaamNNfE)(44. 4211mfNE2244. 411EUa22EUaaaaKKNNNEEUU12212121第108页/共134页第一百零九页

49、，共134页。 自耦变压器的额定容量仍为式中 称为传导功率，即由变压器原边直接通过电传导的方式传送到付边的一部分功率； 称为电磁(dinc)功率，它是由原绕组中共用部分通过电磁(dinc)感应方式传递到付边的一部分功率。)(1222211NNaNaNaNaNaNNaIIUIUIUSNNNNNNNaNNaNSSIUIUIUIU12221222NNNIUS12NNNIUS22第109页/共134页第一百一十页，共134页。 付边得到的功率，由两部分组成。其中传导功率为付边直接从电源(dinyun)吸取的功率，是不经电磁感应作用直接由电路传到二次侧的，它不增加铁心与付绕组的负担。所以与双绕组变压器相

50、比，在同样的额定容量下，自耦变压器所用的导线、硅钢片等材料要少一些，从而降低了成本。因为所用有效材料少，损耗也就相应地减少，所以自耦变压器的效率较高。2、注意事项 12222122222KIUIUIUIUIUSaNNaNNaNNaNNNNN)11 ()111 ()111 (22aNaNaaNNKSKSKIU第110页/共134页第一百一十一页，共134页。二、仪用互感器。 互感器有电压互感器和电流互感器。它们与仪表配合可测量高电压或大电流；在电力系统中，它们与保护电器配合，对过电压或过电流进行检测；在控制系统(kn zh x tn)中，则用它测取电压或电流信号，同时将强电与弱电隔开。1、交流电压互感器用途：将高电压变换为低电压，实质上是一台降压变压器。特点：其原绕组直接并接在被测高压电路上，付绕组通常接阻抗很大的负载，或测量用的电压表或功率表的电压线圈。 第111页/共134页第一百一十二页，共134页。 由于这类仪表的内阻抗很大，所以付边电流(dinli) 很小。如予以忽略，则电压互感器的运行情况就相当于普通变压器的空载运行， ，如果忽略其漏阻抗压降 ，则有 。利用原、付绕组的不同匝数比，可将被测高电压转换为低电压，或便于测量，或作为控制信