变压器的工作原理分类及结构ppt课件

1、第三章 变压器 第一节第一节 变压器的任务原理变压器的任务原理 分类及构造分类及构造第一节第一节 变压器的任务原理变压器的任务原理 分类分类及构造及构造 一一. .变压器的任务原理变压器的任务原理变压器变压器-利用电磁感应原理，从一个电路向另利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传送电能或传输信号的一种电器一个电路传送电能或传输信号的一种电器是电力系统中消费，保送，分配和运用电能的重是电力系统中消费，保送，分配和运用电能的重要安装。要安装。也是电力拖动系统和自动控制系统中也是电力拖动系统和自动控制系统中 ，电能传，电能传送或作为信号传输的重要元件送或作为信号传输的重要元件控制变压器控制变压器

2、 第一节第一节 变压器的任务原理变压器的任务原理 分类及构造分类及构造 1.1.变压器变压器 - - 静止静止的电磁安装的电磁安装 变压器可将一种电压变压器可将一种电压的交流电能变换为同的交流电能变换为同频率的另一种电压的频率的另一种电压的交流电能交流电能 电压器的主要部件是电压器的主要部件是一个铁心和套在铁心一个铁心和套在铁心上的两个绕组。上的两个绕组。变压器原理图图变压器原理图图3-13-1 第一节第一节 变压器的任务原理变压器的任务原理 分类及构造分类及构造 与电源相连的线圈，接纳交流电能，称为一次绕组 用U1 ，I1，E1，N1表示， 与负载相连的线圈，送出交流电能，称为二次绕组 用U

3、2，I2，E2 ，N2表示。 同时交链一次，二次绕组的磁通量的相量为 Fm ,该磁通量称为主磁通 请留意 图3-1 各物理量的参考方向确定。第一节第一节 变压器的任务原理变压器的任务原理 分类及构造分类及构造 2.2.理想变压器理想变压器 不计一次、二次绕组的电阻和铁耗，其间耦合系数不计一次、二次绕组的电阻和铁耗，其间耦合系数 K=1 K=1 的的变压器称之为理想变压器变压器称之为理想变压器 描画理想变压器的电动势平衡方程式为描画理想变压器的电动势平衡方程式为 第一节第一节 变压器的任务原理变压器的任务原理 分类及构造分类及构造 假设一次、二次绕组的电压、电动势的瞬时值均按正弦规律变化，那么有

4、 不计铁心损失，根据能量守恒原理可得 由此得出一次、二次绕组电压和电流有效值的关系 令 K=N1/N2，称为匝比亦称电压比，那么 第一节第一节 变压器的任务原理变压器的任务原理 分类及构造分类及构造二二. .变压器的分类变压器的分类1.1.变压器按用途普通分为电变压器按用途普通分为电力变压器和特种变压器两力变压器和特种变压器两大类大类电力变压器可分为电力变压器可分为: : 升压变升压变压器、降压变压器、配电压器、降压变压器、配电变压器、联络变压器等变压器、联络变压器等 电力变压器外形电力变压器外形 第一节第一节 变压器的任务原理变压器的任务原理 分类及构造分类及构造 特种变压器可分为: 整流变

5、压器、电炉变压器、高压实验变压器、控制变压器等第一节第一节 变压器的任务原理变压器的任务原理 分类及构造分类及构造2.2.变压器按相数可变压器按相数可分为单相和三分为单相和三相变压器相变压器三相变压器外观表三相变压器外观表示图示图 第一节第一节 变压器的任务原理变压器的任务原理 分类及构造分类及构造三三. .变压器的构造简介变压器的构造简介1.1.铁心铁心铁心是变压器中主要的磁路部分。通常由铁心是变压器中主要的磁路部分。通常由含硅量较高，厚度为含硅量较高，厚度为 0.35 0.35 或或 0.5 mm, 0.5 mm,外表涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠外表涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成装

6、而成铁心分为铁心柱和铁轭俩部分，铁心柱套铁心分为铁心柱和铁轭俩部分，铁心柱套有绕组；铁轭闭合磁路之用有绕组；铁轭闭合磁路之用铁心构造的根本方式有心式和壳式两种铁心构造的根本方式有心式和壳式两种 心式变压器构造表示图心式变压器构造表示图 第一节第一节 变压器的任务原理变压器的任务原理 分类及构造分类及构造2.绕组绕组绕组是变压器的电路部分，绕组是变压器的电路部分，它是用纸包的绝缘扁线或它是用纸包的绝缘扁线或圆线绕成。圆线绕成。 右图为交叠式右图为交叠式绕组绕组 3.其他构造部件其他构造部件以典型的油侵式电力变压器以典型的油侵式电力变压器为例，其他构造部件有为例，其他构造部件有:油箱、储油柜、散热

7、器、高油箱、储油柜、散热器、高压绝缘管套以及继电维护压绝缘管套以及继电维护安装等外形如以下图安装等外形如以下图 第一节第一节 变压器的任务原理变压器的任务原理 分类及构造分类及构造4.4.变压器的额定值变压器的额定值 (1).(1).额定容量额定容量 S S变压器视在功率的惯用数值，以变压器视在功率的惯用数值，以 VA VA，KVAKVA，MVA MVA 表示表示(2).(2).额定电压额定电压 U U变压器各绕组在空载额定分接下端子间电压的保证值，对于变压器各绕组在空载额定分接下端子间电压的保证值，对于三相变压器额定电压系指线电压，以三相变压器额定电压系指线电压，以 V V 或或 KV KV

8、 表示表示(3).(3).额定电流额定电流 I I变压器的额定容量除以各绕组的额定电压所计算出来的线电变压器的额定容量除以各绕组的额定电压所计算出来的线电流值，以流值，以A A表示表示单相变压器的一次、二次绕组的额定电流为单相变压器的一次、二次绕组的额定电流为 I1N = S N/ U1N I2N = S N/ U2N I1N = S N/ U1N I2N = S N/ U2N三相变压器的一次、二次绕组的额定电流为三相变压器的一次、二次绕组的额定电流为 I1N = S N/ U1N I2N = S N/ U2N I1N = S N/ U1N I2N = S N/ U2N(4).(4).额定频率

9、额定频率我国工业用电频率为我国工业用电频率为 50 HZ 50 HZ33第二节 单相变压器的空载运转 什么是空载运转？变压器一次绕组加上交流电压，二次绕组开路的运转情况一.空载时的物理情况1.空载磁场空载电流 i0 产生一个交变磁通势 i0N1 ，并建立交变磁场主磁通 m经过铁心闭合的磁通量占绝大部分漏磁通1经过油和空气闭合的磁通量占少量单相变压器空载运转时的单相变压器空载运转时的各物理量图各物理量图3-23-2单相变压器空载运转时的各物理量图单相变压器空载运转时的各物理量图3-23-2 第二节 单相变压器的空载运转 2.2.主磁通感应电动势主磁通感应电动势主磁通在一次绕组和二次绕组产生感应电

10、动势：主磁通在一次绕组和二次绕组产生感应电动势：e1(t) = -N1 dFm/dte1(t) = -N1 dFm/dte2(t) = -N2 dFm/dte2(t) = -N2 dFm/dt3. 3. 感生漏电动势感生漏电动势交链一次绕组的漏磁通在一次绕组中感生漏电动势交链一次绕组的漏磁通在一次绕组中感生漏电动势e1s(t) = -N1 dF1s/dte1s(t) = -N1 dF1s/dt列出一次、二次绕组的电动势平衡方程式列出一次、二次绕组的电动势平衡方程式u1 = i0r1+(-e1s)+(-e1) = i0r1+ N1dF1s/dt + u1 = i0r1+(-e1s)+(-e1)

11、= i0r1+ N1dF1s/dt + N1dFm/dtN1dFm/dtu20 = e2 = - N2 dFm/dt u20 = e2 = - N2 dFm/dt ( (一一) ) 感应电动势与主磁通感应电动势与主磁通1.1.变压器感应电势变压器感应电势1)1)主磁通主磁通假设假设 u1 u1 随时间按正弦规律变化，那么随时间按正弦规律变化，那么 m m 也按正弦规也按正弦规律变化，设律变化，设 那么对那么对 e1 e1 有：有： e1(t) = -N1 dFm/dt = -wN1Fm cos wte1(t) = -N1 dFm/dt = -wN1Fm cos wt = wN1Fm sin(w

12、t-90 = wN1Fm sin(wt-90) ) = E1m sin(wt-90 = E1m sin(wt-90) )而对而对 e2 e2 有：有： e2(t) = -N2 dFm/dt = -wN2Fm cos wte2(t) = -N2 dFm/dt = -wN2Fm cos wt = wN2Fm sin(wt-90 = wN2Fm sin(wt-90) ) = E2m sin(wt-90 = E2m sin(wt-90) )所以所以 e1 e1 和和 e2 e2 也按正弦规律变化也按正弦规律变化 磁通与电势的关系磁通与电势的关系( (图图3-33-3第二节 单相变压器的空载运转2)2)

13、感应电动势感应电动势感应电动势感应电动势 e1 e1、e2 e2 在相位上滞后于在相位上滞后于 m m 的电角度是的电角度是 9090 有效值是有效值是: :3)3)相量表达式相量表达式根据上述讨论，有根据上述讨论，有E1E1、E2E2的相量表达式为的相量表达式为磁通磁通FmFm与电势与电势E1E1、E2E2的相量关系的相量关系( (图图3-4)3-4)第二节 单相变压器的空载运转2.2.变压器变比变压器变比当一次绕组上加上额定电压当一次绕组上加上额定电压 U1N U1N 时，普通规定此时二次时，普通规定此时二次绕组开路电压将是额定电压绕组开路电压将是额定电压 U2N U2N ，因此可以以为，

14、变，因此可以以为，变压器的电压比就是匝数比压器的电压比就是匝数比在三相变压器中，电压比规定为高压绕组的线电压与低在三相变压器中，电压比规定为高压绕组的线电压与低压绕组的线电压之比压绕组的线电压之比第二节 单相变压器的空载运转( (二二) ) 空载电流空载电流1 1空载电流主要作用是在空载电流主要作用是在铁心中建立磁场，产生铁心中建立磁场，产生主磁通主磁通2 2空载时的变压器实践上空载时的变压器实践上就是一个非线性电感器就是一个非线性电感器其磁通量与电流的关系，其磁通量与电流的关系，服从与铁磁资料的磁化服从与铁磁资料的磁化曲线曲线 =f(i) =f(i) 磁化曲线磁化曲线 =f(i)( =f(i

15、)(图图3-5)3-5)3 3磁滞作用与涡流景象使磁滞作用与涡流景象使 (t)=fi(t) (t)=fi(t)的关系复杂化的关系复杂化磁滞作用导致励磁电流有功无功分量出现表示图磁滞作用导致励磁电流有功无功分量出现表示图( (图图3-6)3-6) 第二节 单相变压器的空载运转 空载电流可以为是励磁电流，用 Im 表示， 空载运转时从电源输入少量电功率 p0 ，主要用来补偿铁心中的铁损耗 pFe， Im 中含有有功 IFe(损耗电流和用以建立磁场的无功 Iu (磁化电流 Im2 = Im2 + IFe2 IFe = pFe/E1 pFe/U1 通常，Iu IFe ，U1 与 Im 之间相位角 0

16、接近90) 第二节 单相变压器的空载运转( (三三) ) 漏磁通与漏电抗漏磁通与漏电抗设漏磁通所经磁场磁阻设漏磁通所经磁场磁阻 Rm1 Rm1，那么，那么由于漏磁通所经过的途径是非磁性物质，其磁导率是常由于漏磁通所经过的途径是非磁性物质，其磁导率是常数，所以漏磁通的大小与产生此漏磁通的绕组中的电数，所以漏磁通的大小与产生此漏磁通的绕组中的电流成正比流成正比所以漏电动势所以漏电动势 E1s E1s 的有效值与电流的有效值与电流 Im Im 关系为关系为式中式中x1x1为一次绕组的漏电抗为一次绕组的漏电抗二二. .空载运转时电势平衡方程式、相量图及等效电路空载运转时电势平衡方程式、相量图及等效电路

17、1.1.空载运转时电势平衡方程空载运转时电势平衡方程 单相变压器空载运转时的各物理量如下图单相变压器空载运转时的各物理量如下图 变压器空载运转时，电动势平衡方程式如下： 由主磁通产生的电势 E1 与产生主磁通的励磁电流 Im 之间存在关系，可以直接用参数方式来表示。 由于 Im 中有有功分量与无功分量，故 -E1 可表示为 Im 流过一个阻抗时所引起的阻抗压降，即 励磁阻抗 Zm, 励磁电抗 xm, 励磁电阻 rm 变压器空载运转时原边电动势平衡方程式如下 其中 Z1 = r1 + jx1 2.2.空载运转时等值电路空载运转时等值电路 3. 3.空载运转时相量空载运转时相量图图 第二节第二节

18、单相变压器的空载运转单相变压器的空载运转4.4.应留意的问题应留意的问题留意留意 r1 r1、x1 x1 是常量是常量 而励磁阻抗的大小和变压器任务点有关而励磁阻抗的大小和变压器任务点有关因铁心中存在饱和景象，因铁心中存在饱和景象，rmrm、xm xm 随着饱和程度随着饱和程度的添加而减小的添加而减小但当电源电压的变化范围不大，对应铁心中磁通但当电源电压的变化范围不大，对应铁心中磁通的变化为也不是很大时，的变化为也不是很大时，Zm Zm 的值根本上可视的值根本上可视为不变。为不变。第三节 单相变压器的根本方程式 一.负载运转时变压器内部物理情况 第三节 单相变压器的根本方程式 变压器带有负载时

19、，变压器内的物理情况与空载时有所不同 1. 变压器负载运转时，二次绕组中的电流 I2 产生磁通势 I2N2 2. 由于电源电压恒定 U1 = 常数，那么 E1 常数，m 常数 所以，产生主磁通的磁势也不会改动，因此,到达新的平衡的条件是： 绕组的电流增量 DI1 所产生的磁通势，与二次绕组电流 I2 所产生的磁通势相抵消，以维持主磁通根本不变。即 D 1N1 + 2 N2 = 0 这阐明，二次绕组的电流添加时，一次绕组的电流就相应地添加，这样，经过电磁感应作用，变压器把电能从一次侧传送到二次侧二二.变压器负载运转时的根本方程式变压器负载运转时的根本方程式一磁通势平衡方程式一磁通势平衡方程式 1

20、N1 + 2N2= mN1二电动势平衡方程式二电动势平衡方程式 变压器负载运转时磁通与各感应电动势的变压器负载运转时磁通与各感应电动势的关系图关系图第三节 单相变压器的根本方程式 电动势平衡方程式电动势平衡方程式1 = -1+ 1r1+j1x1= -1+ 1Z11 = -1+ 1r1+j1x1= -1+ 1Z12 = 2- 2r2-j2x2 = 2- 2Z22 = 2- 2r2-j2x2 = 2- 2Z2归纳出变压器负载运转时的根本方程式为归纳出变压器负载运转时的根本方程式为1N1 + 2N2 = mN11N1 + 2N2 = mN11= - 1+ 1Z11= - 1+ 1Z12= 2- 2Z

21、22= 2- 2Z2-1 = mZm-1 = mZm1/2 = N1/N2 =k1/2 = N1/N2 =k第四节 变压器的等效电路及向量图 1.1.问题？问题？ 能否可找到一个便于工程计算的单纯电路能否可找到一个便于工程计算的单纯电路, ,以以替代无电路联络、但有磁路耦协作用的实践变替代无电路联络、但有磁路耦协作用的实践变压器。压器。 但这个电路必需能正确反映变压器内部电磁过但这个电路必需能正确反映变压器内部电磁过程程2.2.答案：有！答案：有！这种电路称为变压器的等效电路这种电路称为变压器的等效电路前提条件是必需进展绕组归算前提条件是必需进展绕组归算第四节 变压器的等效电路及向量图 一、绕

22、组归算一、绕组归算 绕组归算就是把二次绕组的匝数变换成一次绕组的匝绕组归算就是把二次绕组的匝数变换成一次绕组的匝数数 或者将一次绕组的匝数变换成二次绕组的匝数来进展或者将一次绕组的匝数变换成二次绕组的匝数来进展运算，运算，但不改动其电磁效应的一种分析方法但不改动其电磁效应的一种分析方法( (一一) ) 归算原那么：归算原那么：1 1、归算前后的磁通势平衡关系不变、归算前后的磁通势平衡关系不变2 2、各种能量关系坚持不变、各种能量关系坚持不变归算值用原来的符号加归算值用原来的符号加 表示表示下面以二次侧归算到一次侧为例下面以二次侧归算到一次侧为例( (二二) ) 电动势和电压的归算电动势和电压的

23、归算 由于由于 N2 N2= N1 = N1 所以：所以： E2= k E2 E2= k E2( (三三) ) 电流的归算电流的归算 坚持磁通势在归算前后不变，坚持磁通势在归算前后不变，N2I2= N2I2 N2I2= N2I2 ，那么，那么 I2= (N2/N2)I2 = (N2/N1)I2 = I2/k I2= (N2/N2)I2 = (N2/N1)I2 = I2/k( (四四) ) 阻抗的归算阻抗的归算 坚持归算前后铜耗及漏感中无功功率不变的原那么坚持归算前后铜耗及漏感中无功功率不变的原那么 由由:I22 r2 = I22 r2 :I22 r2 = I22 r2 得得 r2= I22/I

24、22 r2 = k2r2 r2= I22/I22 r2 = k2r2 由由:I22 x2 = I22 x2 :I22 x2 = I22 x2 得得 x2= I22/I22 x2 = k2x2 x2= I22/I22 x2 = k2x2第四节 变压器的等效电路及向量图 归算后变压器负载运转时的根本方程式将变为如下方归算后变压器负载运转时的根本方程式将变为如下方式式1 + 2= m1 + 2= m1= -1+ 1Z11= -1+ 1Z12= 2- 2Z22= 2- 2Z2-1 = mZm-1 = mZm1 = 21 = 2二二. .变压器等效电路变压器等效电路单相变压器负载运转时各物理量的关系如下

25、图单相变压器负载运转时各物理量的关系如下图 第四节 变压器的等效电路及向量图 由于 N2= N1，这是电压比等于 1 的变压器,因此，E2= E1，图中 a-b 和 c-d 是等电位点 用导线把它们联接起来，思索到 1 + 2= m 1 = -mZm 那么得等值电路如图：三三. .相量图相量图根据变压器得根据变压器得“T T形等效电路，可画出相应得相形等效电路，可画出相应得相量图量图四四. .近似等值电路近似等值电路1. 1. 字型等效电路字型等效电路 思索到普通变压器中，思索到普通变压器中，Zm Z1Zm Z1，假设把励磁，假设把励磁支路前移，可得支路前移，可得 字型近似等效电路如下：字型近

26、似等效电路如下： 近似等效电路可用于分析计算变压器负载运近似等效电路可用于分析计算变压器负载运转的某些问题转的某些问题如二次侧电压变化如二次侧电压变化, ,并联运转的负载分配等并联运转的负载分配等2.2.一字型等效电路一字型等效电路 由于普通变压器由于普通变压器 ImIN ImIN，进一步把励磁，进一步把励磁 Im Im 忽略不计，忽略不计，得到变压器一字型近似等效电路如下：得到变压器一字型近似等效电路如下： 其中：其中： rs rs 短路电阻短路电阻 , xs , xs 短路电抗，短路电抗， Zs Zs 短路阻抗，短路阻抗，统称为变压器的短路参数统称为变压器的短路参数第五节第五节 变压器等效

27、电路参数的测定变压器等效电路参数的测定一一. .空载实验空载实验1.1.空载实验的目的：测定变压器的电压比空载实验的目的：测定变压器的电压比 K K、铁、铁耗耗 pFe pFe 以及等效电路中的励磁阻抗以及等效电路中的励磁阻抗 ZmZm2.2.单相变压器空载实验电路单相变压器空载实验电路 单相变压器空载实验按以下图接线单相变压器空载实验按以下图接线3.3.单相变压器空载实验方法单相变压器空载实验方法在额定频率、正弦的额定电压在额定频率、正弦的额定电压 U1N U1N 作用下作用下 测读测读 U1 U1、I10I10、p0 p0 和和 U20 U20 z0 = (U1/I0) = sqrt(r1

28、+rm)2+(x1+xm)2) z0 = (U1/I0) = sqrt(r1+rm)2+(x1+xm)2)由于由于: ZmZ1: ZmZ1、rmr1rmr1、xmx1xmx1 那么那么 z0 zm z0 zm r0 = p0/I102 rm r0 = p0/I102 rm x0 = xm x0 = xm电压比电压比: k = U1/U20: k = U1/U20空载实验普通在低压侧进展空载实验普通在低压侧进展三相变压器必需采用每相值进展计算三相变压器必需采用每相值进展计算2020rZ二二. .短路实验短路实验1.1.短路实验的目的：测定变压器等效电路中的短短路实验的目的：测定变压器等效电路中的

29、短路参数路参数2.2.单相变压器短路实验电路单相变压器短路实验电路单相变压器短路实验的接线图如下图单相变压器短路实验的接线图如下图第五节第五节 变压器等效电路参数的测定变压器等效电路参数的测定3.3.单相变压器短路实验方法单相变压器短路实验方法本卷须知：本卷须知：* * 短路实验时，在一次侧所加的电压必需降低短路实验时，在一次侧所加的电压必需降低* * 通常使一次、二次侧电流到达额定值为止通常使一次、二次侧电流到达额定值为止由于实验电压很低，主磁通很小，可忽略励磁电流和铁耗，可以以为变压器由于实验电压很低，主磁通很小，可忽略励磁电流和铁耗，可以以为变压器从电源输入功率从电源输入功率 ps ps

30、 作为铜耗完全耗费在一次、二次绕组作为铜耗完全耗费在一次、二次绕组 ps =Is2rs pcu =I12r1+I22r2 zs Us/Is ; ps =Is2rs pcu =I12r1+I22r2 zs Us/Is ; xs sqrt(zs2- rs2) rs ps/Is2 xs sqrt(zs2- rs2) rs ps/Is2 4.4.阻抗电压阻抗电压当绕组中电流到达额定值，加在一次绕组上的短路电压应是当绕组中电流到达额定值，加在一次绕组上的短路电压应是 Us = I1N Us = I1N Zs75Zs75c c称为阻抗电压或短路电压称为阻抗电压或短路电压. .用一次侧电压的百分值表示用一次

31、侧电压的百分值表示 Us Us* * = (Us/U1N) 100% = (Us/U1N) 100% =(I1N Zs75 =(I1N Zs75c/U1N) 100%c/U1N) 100%第五节第五节 变压器等效电路参数的测定变压器等效电路参数的测定三三. .相对值概念相对值概念阻抗电压相对值阻抗电压相对值 在变压器计算中，把阻抗电压在变压器计算中，把阻抗电压 Us Us 表示成额定电压的表示成额定电压的相对值相对值 短路阻抗相对值短路阻抗相对值 Zs Zs* *就是短路阻抗与阻抗基值之比就是短路阻抗与阻抗基值之比 选定阻抗基值选定阻抗基值 ZN ZN 为额定电压为额定电压 U1N U1N 与

32、额定与额定 I1N I1N 之比之比可见可见 短路阻抗相对值短路阻抗相对值 Zs Zs* * 与阻抗电压相对值相等与阻抗电压相对值相等 第六节第六节 三相变压器三相变压器三相变压器的两种方式：三相变压器的两种方式：1、三个独立单相变压器组成的变压器组，称为、三个独立单相变压器组成的变压器组，称为三相组式变压器。三相组式变压器。 三相组式变压器及结合如下三相组式变压器及结合如下图图 分析单相变压器时的所得的根本方程式、等效电路、相量图以及即将讨论的运转特性分析等方法完全适用于三相变压器2、铁心为三相所共有的三相变压器叫三相芯式变压器 如下图第六节第六节 三相变压器三相变压器一.三相变压器的电路系

33、统-衔接组一结合法绕组的首端和末端的标志规定绕组名称 首端 末端 中点 高压绕组 A B C X Y Z O 低压绕组 a b c x y z o 1.1.星形结合用符号星形结合用符号“Y Y或或 y) y)表示表示三个首端三个首端 A A、B B、C C或或 a a、b b、c)c)向外引出向外引出末端末端 X X、Y Y、Z Z或或 x x、y y、z z衔接在一同成为中性点衔接在一同成为中性点2.2.三角形结合用符号三角形结合用符号“D D或或d d表示表示各相间结合次序为各相间结合次序为 A - X - C - Z - B - Y A - X - C - Z - B - Y或或 a-

34、x - a- x - c - z - b - y)c - z - b - y)从首端从首端 A A、B B、C C或或 a a、b b、c c向外引出向外引出二结合组二结合组 三相绕组无论采用什么结合法，二次侧线电动势的相三相绕组无论采用什么结合法，二次侧线电动势的相位差总是位差总是3030的倍数，因此采用钟外表上的倍数，因此采用钟外表上1212个数字来表个数字来表示示1.1.时钟表示法时钟表示法把高压侧线电动势的相量作为分针，一直指着把高压侧线电动势的相量作为分针，一直指着“1212这个这个数字数字而以低压侧线电动势的相量作为时针，它所指的数字即而以低压侧线电动势的相量作为时针，它所指的数字

35、即表示高、低压侧线电动势相量间的相位差表示高、低压侧线电动势相量间的相位差这个数字称为三相变压器结合组的这个数字称为三相变压器结合组的“标号标号2.2.单相变压器的结合单相变压器的结合单相变压器或三相变压器中某相高、低压绕组的结合组单相变压器或三相变压器中某相高、低压绕组的结合组问题其本质为电路实际中互感线圈的同名端问题问题其本质为电路实际中互感线圈的同名端问题 由给定原理图确定变压器的衔接组标号由给定原理图确定变压器的衔接组标号1 1画原、副边相量图：原理图上字母从画原、副边相量图：原理图上字母从左向右陈列，相量图上为顺时针陈列；左向右陈列，相量图上为顺时针陈列；2 2同一铁心柱上的两个相量

36、，要么同相，同一铁心柱上的两个相量，要么同相，要么反相；要么反相；3 3确定比较相量，即下标字母一样的原、确定比较相量，即下标字母一样的原、副边两个线电压。例如：副边两个线电压。例如： UAB UAB和和uabuab，且，且相量方向均为下标的第一个字母指向第相量方向均为下标的第一个字母指向第二个字母；二个字母；4 4旋转相量图，将原边线电压相量作为旋转相量图，将原边线电压相量作为分针指向钟表分针指向钟表“1212，副边对应线电压相，副边对应线电压相量所指的字母即为衔接组标号。量所指的字母即为衔接组标号。由结合组经过电势相量确定三相变压器的电路图表达由结合组经过电势相量确定三相变压器的电路图表达

37、由电路图表达获得三相变压器的详细衔接由电路图表达获得三相变压器的详细衔接 由结合组经过电势相量确定三相变压器的电路图表达图由结合组经过电势相量确定三相变压器的电路图表达图 二二. .三相变压器的磁路系统三相变压器的磁路系统-铁心的构造方式铁心的构造方式三相变压器的磁路系统三相变压器的磁路系统 三相心式变压器的磁路系统的演化三相心式变压器的磁路系统的演化 第七节第七节 变压器的稳态运转变压器的稳态运转 一一. .变压器的运转特性变压器的运转特性变压器的运转特性指变压器二次侧端电压的变化和变压变压器的运转特性指变压器二次侧端电压的变化和变压器的效率器的效率( (一一) ) 变压器负载时二次侧端电压

38、的变化变压器负载时二次侧端电压的变化( (电压调整率电压调整率) )1.1.什么是变压器的外特性？什么是变压器的外特性？变压器一次侧外施电压额定电压变压器一次侧外施电压额定电压 U1 = U1N U1 = U1N 、负载功率、负载功率因数因数 cosj2 cosj2 不变时不变时, ,二次侧端电压二次侧端电压 U2 U2 随二次侧负载随二次侧负载电流电流 I2 I2 变化的关系曲线变化的关系曲线 . .即即 U2 = f(I2) U2 = f(I2)，普通用电压调整率表示，普通用电压调整率表示第七节第七节 变压器的稳态运转变压器的稳态运转 2.2.电压调整率电压调整率电压调整率表征了电网电压的

39、稳电压调整率表征了电网电压的稳定性，反映了电能的质量，定性，反映了电能的质量，是变压器的主要性能之一。是变压器的主要性能之一。DU % DU % 规定为：规定为： 一次侧加额定电压、负载一次侧加额定电压、负载功率因数为一定值时，空载功率因数为一定值时，空载与负载时二次侧端电压之差与负载时二次侧端电压之差 (U20 - U2)(U20 - U2)与二次侧额定电压与二次侧额定电压 U2N U2N 的比例的比例用百分值表示用百分值表示 DU % = (U20-U2)/U2N DU % = (U20-U2)/U2N 100%100% = (U2N-U2)/U2N 100% = (U2N-U2)/U2N

40、 100% = (U1N-U2)/U1N = (U1N-U2)/U1N 100%100% 采用简化等值电路时变压器电压采用简化等值电路时变压器电压 电流关系如下图电流关系如下图 第七节第七节 变压器的稳态运转变压器的稳态运转 由上图可以看出：由上图可以看出： ab =I1rs cos j2 +I1xs sin j2 ab =I1rs cos j2 +I1xs sin j2 可见可见: : DU % = (U1N-U2)/U1N 100% ab/U1N 100% DU % = (U1N-U2)/U1N 100% ab/U1N 100% = (I1rs cos j2 +I1xs sin j2)/U

41、1N 100% = (I1rs cos j2 +I1xs sin j2)/U1N 100% = b(I1Nrs cos j2 +I1Nxs sin j2)/U1N 100% = b(I1Nrs cos j2 +I1Nxs sin j2)/U1N 100% 其中其中: b=I1/I1N: b=I1/I1N 电压调整率决议于：电压调整率决议于： 1) 1)短路参数短路参数 rs rs，xsxs 2) 2)负载系数负载系数 b b 3) 3)负载的功率因数负载的功率因数第七节第七节 变压器的稳态运转变压器的稳态运转 1.1.铁耗铁耗根本铁耗根本铁耗 - - 主要是磁滞损耗与涡流损耗主要是磁滞损耗与涡

42、流损耗磁滞损耗与硅钢片资料的性质、磁通密度的最大值以及频率有磁滞损耗与硅钢片资料的性质、磁通密度的最大值以及频率有关关涡流损耗与硅钢片的厚度、电阻率、磁通密度有关涡流损耗与硅钢片的厚度、电阻率、磁通密度有关2.2.铜耗铜耗根本铜耗指一、二次绕组内电流所引起的直流电阻损耗根本铜耗指一、二次绕组内电流所引起的直流电阻损耗附加铜耗主要是由漏磁通所引起的集肤效应和临近效应产生的附加铜耗主要是由漏磁通所引起的集肤效应和临近效应产生的额外损耗额外损耗3.3.效率效率变压器的效率指其输出的有功功率与输入的有功功率之比变压器的效率指其输出的有功功率与输入的有功功率之比工程上采用间接法测定变压器的效率，即测出各

43、种损耗以计算工程上采用间接法测定变压器的效率，即测出各种损耗以计算效率效率 h = 1-Sp/(P2+Sp) h = 1-Sp/(P2+Sp) 第七节第七节 变压器的稳态运转变压器的稳态运转 假设假设 (1) (1) 以额定电压下的空载损耗以额定电压下的空载损耗 p0 p0 作为铁耗作为铁耗 pFe, pFe,并以为并以为铁耗铁耗 不随负载而变不随负载而变. . (2) (2) 以额定电流时的负载损耗以额定电流时的负载损耗 pLN pLN 作为额定电流时之铜作为额定电流时之铜耗耗 pcu, pcu,并以为负载系数并以为负载系数? ?的平方成正比的平方成正比, ,有有pcu= b2pLNpcu=

44、 b2pLN (3)(3)计算计算 P2 P2 时时, ,忽略负载运转时的二次侧电压的变化，即忽略负载运转时的二次侧电压的变化，即 以为以为: P2 = mU2NI2 cosj2=bmU2NI2N cosj2 : P2 = mU2NI2 cosj2=bmU2NI2N cosj2 =bSN cosj2=bSN cosj2 这样就可以得到：效率特性如下这样就可以得到：效率特性如下第七节第七节 变压器的稳态运转变压器的稳态运转 5.5.变压器效率计算公式变压器效率计算公式h = 1- h = 1- (p0+b2pLN)/(bSNcosj2+p0+b2pLN)(p0+b2pLN)/(bSNcosj2+

45、p0+b2pLN)6.6.变压器的效率特性变压器的效率特性变压器的效率特性曲线如下图变压器的效率特性曲线如下图一、自耦变压器一、自耦变压器U1 U2u2 u1 +-+-U1 I1 U2 II2 原付边共用一部分绕组的变压器。原付边共用一部分绕组的变压器。一特点：一特点：1、原付绕组既有磁的联络，又有电的联络。、原付绕组既有磁的联络，又有电的联络。2、能量传送，既有磁场传送的，又有直接传送的。、能量传送，既有磁场传送的，又有直接传送的。三三 相相 自自 耦耦 变变 压压 器器三三 相相 自自 耦耦 变变 压压 器器五、互感器五、互感器互感器是电流互感器和电压互感器的合称。互感器是电流互感器和电压

46、互感器的合称。互感器的主要功能是互感器的主要功能是:1可使仪表和继电器规范化。如电流互感器可使仪表和继电器规范化。如电流互感器副绕组的额定电流都是副绕组的额定电流都是5A；电压互感器副绕；电压互感器副绕组的电压通常都规定为组的电压通常都规定为100V。2可使丈量仪表、继电器等二次设备与一次可使丈量仪表、继电器等二次设备与一次主电路隔离。降低仪表及继电器的绝缘程度，主电路隔离。降低仪表及继电器的绝缘程度，简化仪表构造，同时保证任务人员的平安。简化仪表构造，同时保证任务人员的平安。3可以防止短路电流直接流过丈量仪表及继可以防止短路电流直接流过丈量仪表及继电器的线圈。电器的线圈。1. 电流互感器电流

47、互感器电流互感器简称电流互感器简称CT文字符号为文字符号为TA，单二次绕组电流互，单二次绕组电流互感器图形符号为感器图形符号为 ，是变换电流的设备。，是变换电流的设备。1任务原理和接线方式任务原理和接线方式电流互感器的根本构造原理如图电流互感器的根本构造原理如图4-14所示，它由一次绕组、所示，它由一次绕组、铁芯、二次绕组组成。其构造特点是：一次绕组匝数少铁芯、二次绕组组成。其构造特点是：一次绕组匝数少且粗，有的型号还没有一次绕组，利用穿过其铁芯的一且粗，有的型号还没有一次绕组，利用穿过其铁芯的一次电路作为一次绕组相当于次电路作为一次绕组相当于1匝；而二次绕组匝数匝；而二次绕组匝数很多，导体较

48、细。电流互感器的一次绕组串接在一次电很多，导体较细。电流互感器的一次绕组串接在一次电路中，二次绕组与仪表、继电器电流线圈串联，构成闭路中，二次绕组与仪表、继电器电流线圈串联，构成闭合回路，由于这些电流线圈阻抗很小，任务时电流互感合回路，由于这些电流线圈阻抗很小，任务时电流互感器二次回路接近短路形状。器二次回路接近短路形状。 电流互感器的变流比电流互感器的变流比Ki用表示，那么用表示，那么 式中，式中，I1N、I2N分别为电流互感器一次侧和二次侧的额分别为电流互感器一次侧和二次侧的额定电流值，定电流值，N1、N2为其一次和二次绕组匝数。变流比为其一次和二次绕组匝数。变流比普通表示成如普通表示成如100/5A方式。方式。2 电流互感器种类和型号 按一次电压分，有高压和低压两大类； 按一次绕组匝数分有单匝包括母线式、芯柱式、套管式和多匝式包括线圈式、绕环式、串级式； 按用途分有丈量用和维护用两大类； 按绝缘介质类型分有油浸式、环氧树脂浇注式、干式、