第3章 变压器

1、电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT第三章第三章 变压器变压器Chapter3 Chapter3 TransformerTransformer电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT第一节第一节 变压器的工作原理、分类及结构变压器的工作原理

2、、分类及结构一、变压器的工作原理一、变压器的工作原理(1)变压器的主要部件变压器的主要部件铁心和套在铁心上的两个绕组。铁心和套在铁心上的两个绕组。(2)两绕组两绕组只有只有磁耦合磁耦合没电联系没电联系。(3)在一次绕组中加在一次绕组中加上交变电压上交变电压，产生交链一、二次绕组的，产生交链一、二次绕组的交变磁通交变磁通，在，在两绕组中分别感应电动两绕组中分别感应电动势势。构成变压器磁路的主要部构成变压器磁路的主要部分。分。当铁心内的磁通发生交变当铁心内的磁通发生交变时，在绕组内产生感应电时，在绕组内产生感应电动势。动势。理想变压器模型为理想变压器模型为电机学电机学 Electric Machi

3、neryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT电工惯例：电工惯例：电工惯例用于规定变压器中物理量的正方向。规定：（1）在同一支路中，电压和电流的正方向一致；（2）磁通正方向与电流正方向符合右手螺旋法则；（3）由交变磁通量产生的电动势正方向与产生该磁通量的电流正方向一致，并有e=-(d/dt)的关系。AX （1）当电流由）当电流由A流到流到X时，时，A点的电位高于点的电位高于X点的电位点的电位 （2）当电流由）当电流由A流到流到X时，按时，按照右手螺旋法则确定磁通。照

4、右手螺旋法则确定磁通。电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUTdtdNeu111dtdNeu222 忽略绕组的电阻压降，则端电忽略绕组的电阻压降，则端电压只能由感应电动势平衡。压只能由感应电动势平衡。u1e1=0电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering,

5、HFUTKNNEEUU212121K匝比匝比忽略铁心中的损耗，根据忽略铁心中的损耗，根据能量守恒定律能量守恒定律，有：，有：2211IUIU认为变压器只是单纯的将能量由原边（一次侧）传递到了副边（二次认为变压器只是单纯的将能量由原边（一次侧）传递到了副边（二次侧）。侧）。变压器实际上是以磁场为介质进行了电能的转换。变压器实际上是以磁场为介质进行了电能的转换。电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT二、变压器的分类二、变

6、压器的分类按用途分：电力变压器和特种变压器。按用途分：电力变压器和特种变压器。按绕组数目分：单绕组（自耦）变压器、双绕组变压器、三绕组变压器和多绕组变压器。按绕组数目分：单绕组（自耦）变压器、双绕组变压器、三绕组变压器和多绕组变压器。按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压器。按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压器。 按铁心结构分：芯式变压器和壳式变压器。按铁心结构分：芯式变压器和壳式变压器。 按调压方式分：无励磁调压变压器和有载调压变压器。按调压方式分：无励磁调压变压器和有载调压变压器。 按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变压器和充气式变压器。按冷却介质和冷却方式分：干式变压

7、器、油浸式变压器和充气式变压器。 电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT电源变压器电源变压器电力变压器电力变压器控制变压器控制变压器接触调压器接触调压器三相干式变压器三相干式变压器电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT三、变压器的结构简介三

8、、变压器的结构简介铁心铁心变压器中主要的磁路部分，变压器中主要的磁路部分，分为铁心柱与铁轭两部分。变压器分为铁心柱与铁轭两部分。变压器铁心一般采用铁心一般采用0.230.230.35mm0.35mm厚的厚的取取向硅钢片叠压而成向硅钢片叠压而成。三相芯式变压器三相芯式变压器1-1-铁心柱铁心柱 2-2-铁轭铁轭3 3高压线圈高压线圈 4 4低压线圈低压线圈电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT单相芯式变压器单相芯式变压

9、器1-1-铁心柱铁心柱 2-2-铁轭铁轭3 3高压线圈高压线圈 4 4低压线圈低压线圈电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT单相壳式变压器单相壳式变压器1-1-铁心柱铁心柱 2-2-铁轭铁轭 3 3绕组绕组绕组绕组变压器中的电路部分。变压器中的电路部分。1 1低压绕组低压绕组 2 2高压绕组高压绕组交叠式绕组交叠式绕组电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical

10、Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT油浸式电力变压器油浸式电力变压器1 1信号式温度计信号式温度计2 2吸湿器吸湿器3 3储油柜储油柜4 4油位计油位计5 5安全气道安全气道6 6气体继电器气体继电器7 7高压套管高压套管8 8低压套管低压套管9 9分接开关分接开关1010油箱油箱1111铁心铁心1212线圈线圈1313放油阀门放油阀门电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrica

11、l Engineering, HFUT变压器的额定值变压器的额定值额定容量额定容量为变压器的为变压器的视在功率视在功率（用（用SN 表示，单位表示，单位 kVA ，VA）额定电压额定电压（一次和二次绕组上分别为（一次和二次绕组上分别为U1N 和和U2N ，单位单位V, kV）额定电流额定电流（一次和二次绕组上分别为（一次和二次绕组上分别为I1N 和和I2N ，单位单位 A , kA）单相变压器单相变压器NNNNNIUIUS2211三相变压器三相变压器NNNNNIUIUS221133额定频率额定频率fN 我国的规定为我国的规定为50Hz电机学电机学 Electric MachineryDepar

12、tment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT额定频率：额定频率：50Hz额定容量：额定容量：910kVA额定电压（一次侧）：额定电压（一次侧）：6300V额定电压（二次侧）：额定电压（二次侧）：400/231V额定电流（一次侧）：额定电流（一次侧）：83.4A额定电流（二次侧）：额定电流（二次侧）：1313A电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electri

13、cal Engineering, HFUT例例3-13-1 有一台三相油浸自冷式铝线电力变压器，有一台三相油浸自冷式铝线电力变压器，AkVSN160联结0, ynYkVkVUUNN4 . 0/35/21试求一次、二次绕组的额定电流。试求一次、二次绕组的额定电流。解：解：AAUSINNN64. 2103531016033311AAUSINNN9 .230104 . 031016033322电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering,

14、HFUT第第二节节 单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行一一 空载运行时的物理情况空载运行时的物理情况变压器空载条件：变压器空载条件：一次侧加上交流电压，二次侧开路。一次侧加上交流电压，二次侧开路。（1 1）一次侧加上交流电压后，产生交流电流；）一次侧加上交流电压后，产生交流电流；（2 2）交流电流在铁心中产生交变的磁通（含）交流电流在铁心中产生交变的磁通（含主磁通主磁通和和漏磁通漏磁通）；）；（3 3）交变的磁通在一次、二次侧产生感应电动势；）交变的磁通在一次、二次侧产生感应电动势；1u0im0i1e2e20u电机学电机学 Electric MachineryDepartment of

15、Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT一次绕组和二次绕组的一次绕组和二次绕组的电动势平电动势平衡方程式衡方程式dtdNdtdNRieeRium1111011101)()(dtdNeum2220i0 空载电流；空载电流；u20 二次绕组的空载电压；二次绕组的空载电压；R1 一次绕组的电阻。一次绕组的电阻。m 主磁通；主磁通；1 一次绕组一次绕组漏磁通。漏磁通。dtdiLdtdiLRieeRiu01011011101)()(电感计算方法：电感计算方法：(m ) Fm (1/ Rm 1/ R)e-N

16、1d (m ) /dt= -N12 (1/ Rm 1/ R)(di0 /dt)= - (Lm+ L1 )(di0 /dt)= e1+e1dtdiMeu0220互感计算方法：互感计算方法：mFm / Rm =N1 i0 / Rme2-N2(dm /dt)= -N1N2/ Rm (di0 /dt)= -M (di0 /dt)电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT1 1、感应电动势与主磁通、感应电动势与主磁通空载运行时，空

17、载运行时，忽略忽略i1r1和和e1 11eutmmsin设：设：mmmfNjNjdtdNE11112mmmfNjNjdtdNE22222以上两式说明：以上两式说明：（1 1）感应电动势）感应电动势e1 和和e2 与与m的相位关系：均滞后于的相位关系：均滞后于的电角度的电角度90；（2） e1 和和e2 是正弦交变信号，其有效值与是正弦交变信号，其有效值与m的关系为的关系为mmmfNfNEE111144. 4222mmmfNfNEE222244. 4222mfNjE1144. 4mfNjE2244. 44.441.414电机学中一个非常重要的电机学中一个非常重要的参数。参数。dtdiLdtdiL

18、RieeRiu01011011101)()(dtdiMeu0220电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2、空载电流、空载电流空载电流包含两个分量，空载电流包含两个分量，一个是一个是励磁分量励磁分量，作用是建立磁场，产生主磁通，作用是建立磁场，产生主磁通无功分量无功分量Im；另一个是另一个是铁损耗分量铁损耗分量，作用是供变压器铁心损耗，作用是供变压器铁心损耗有功分量有功分量Iu。 性质：由于空载电流的无功分量远大于有

19、功分量，所以空载电流主要是性质：由于空载电流的无功分量远大于有功分量，所以空载电流主要是感性无功性质感性无功性质也称也称励磁电励磁电流流；大小：与电源电压和频率、线圈匝数、磁路材质及几何尺寸有关，用空载电流百分数大小：与电源电压和频率、线圈匝数、磁路材质及几何尺寸有关，用空载电流百分数 I I0 0% % 来表示：来表示：%100%00NIII电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT3、漏磁通和漏电抗、漏磁通和漏电抗漏

20、电动势漏电动势E 1mmmIjXIfLjIjxdtdNE111112漏电抗是由漏磁通所产生的，它是表征漏电抗是由漏磁通所产生的，它是表征漏磁通对于变压器影响所引入的一个参数漏磁通对于变压器影响所引入的一个参数。漏电感计算方法：漏电感计算方法： Fm / R =N1 i0 / R e2-N1(d /dt)= -N12 / R (di0 /dt)= - L1 (di0 /dt)电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT二、空

21、载运行时的电动势平衡方程式、向量图及等效电路二、空载运行时的电动势平衡方程式、向量图及等效电路 研究交流正弦电路的最有效手段就是相量法以及由此引出的向量图。研究交流正弦电路的最有效手段就是相量法以及由此引出的向量图。电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT)()()(1111111EXI jRIEERIUmmm)()()(11111EZIEjXRImm220EU)(1mmmmmjXRIZIEm1EIFeImI1RIm1

22、XI jm1U1E变压器运行时相量形式的电动势平衡方程式为：变压器运行时相量形式的电动势平衡方程式为：如果不计变压器饱和的影响，可以讲感应电动势表示为励磁电流流过一个阻抗所产生如果不计变压器饱和的影响，可以讲感应电动势表示为励磁电流流过一个阻抗所产生的压降：的压降：一次绕组漏阻抗一次绕组漏阻抗变压器励磁阻抗变压器励磁阻抗变压器励磁电抗变压器励磁电抗变压器励磁电阻变压器励磁电阻电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUTmm

23、IEZ12mFemIpr 22mmmrZx变压器的一次绕组阻抗、励磁阻抗可以采用如下方式计算变压器的一次绕组阻抗、励磁阻抗可以采用如下方式计算:根据变压器一次侧电动势平衡方程式，可以画出变压器空载电路图：根据变压器一次侧电动势平衡方程式，可以画出变压器空载电路图：一次绕组电阻一次绕组电阻变压器励磁电阻变压器励磁电阻一次绕组漏电抗一次绕组漏电抗变压器励磁电抗变压器励磁电抗一次绕组漏阻抗一次绕组漏阻抗变压器励磁阻抗变压器励磁阻抗mmmmmmZIXI jRIEXI jRIU111111)(电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engine

24、ering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT第第三节节 单相变压器的基本方程式单相变压器的基本方程式 变压器变压器一次侧接在一次侧接在额定频率、额定电压额定频率、额定电压的交流电源的交流电源上，上，二次接上负载的运行状态，二次接上负载的运行状态，称为称为负载运行负载运行。FZ1e1u0im10i1e2e20u2i210ii电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HF

25、UT一一 负载运行时的物理情况负载运行时的物理情况条件：条件：电源电压恒定，即电源电压恒定，即U1= =常数，则常数，则E1常数，常数，m常数。常数。结果：结果：新的电动势平衡的条件是新的电动势平衡的条件是使一次绕组的电流增量所产生的磁动势与二次绕组电流所产生的磁动势相抵使一次绕组的电流增量所产生的磁动势与二次绕组电流所产生的磁动势相抵消消，以维持主磁通基本不变，以及由主磁通所感应产生的电动势基本不变。，以维持主磁通基本不变，以及由主磁通所感应产生的电动势基本不变。例如一台变压器一次侧额定电压为例如一台变压器一次侧额定电压为10kV，一次侧漏阻抗为，一次侧漏阻抗为7.14欧姆，当变压器工作在额

26、定电流欧姆，当变压器工作在额定电流36.4A时，可知此时感应时，可知此时感应电动势最小值为电动势最小值为9740V。02211NINI2121INNI电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT二、负载运行时的基本方程式二、负载运行时的基本方程式1 1、磁动势平衡方程式、磁动势平衡方程式11111)(NIINIFmm10221121)(NIFNINIIFFmmmmm变压器负载时一次侧所产生的磁动势为变压器负载时一次侧所产生

27、的磁动势为222NIFm变压器负载时二次侧所产生的磁动势为变压器负载时二次侧所产生的磁动势为变压器在空载和负载时，主磁通近似不变，负载时净的磁动势应等于空载变压器在空载和负载时，主磁通近似不变，负载时净的磁动势应等于空载时的磁动势时的磁动势12211NININIm磁动势平衡方程磁动势平衡方程mIINNI)(2121负载时变压器一次侧电流分为两个部分：负载时变压器一次侧电流分为两个部分：（1）维持主磁通的励磁分量；）维持主磁通的励磁分量；（2）补偿二次侧磁动势的负载分量；）补偿二次侧磁动势的负载分量；电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrica

28、l Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2 2、电动势平衡方程式、电动势平衡方程式FZ1U1Im10i11EE2E2U2I21111111111111UEEI REjXII REI Z 2222212222222ZIERIIjXERIEEU一次、二次绕组的电阻一次、二次绕组的电阻一次、二次绕组的漏电抗一次、二次绕组的漏电抗一次、二次绕组的漏阻抗一次、二次绕组的漏阻抗电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartme

29、nt of Electrical Engineering, HFUT变压器负载运行时基本方程式变压器负载运行时基本方程式(1)(1)磁动势平衡方程磁动势平衡方程12211NININIm(2)(2)一次侧电压平衡方程一次侧电压平衡方程1111ZIEU(3)(3)二次侧电压平衡方程二次侧电压平衡方程2222ZIEU(4)(4)一次侧电动势方程一次侧电动势方程mmZIE1(5)(5)变比方程变比方程kNNEE2121(6)(6)二次侧负载方程二次侧负载方程FZIU22电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUT

30、Department of Electrical Engineering, HFUT1U1I11INm11E1E2E2I222IN2E111ZIEmZIE11222ZIE1111ZIEU2222ZIEU电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT(1)(1)磁动势平衡方程磁动势平衡方程mmmIIIINNIINININI21122112211(2)(2)一次侧电压平衡方程一次侧电压平衡方程1111ZIEU(3)(3)二次侧电

31、压平衡方程二次侧电压平衡方程222222212122122122222)()(ZIEUZNNINNNNENNUZIEU(4)(4)一次侧电动势方程一次侧电动势方程mmZIE1(5)(5)变比方程变比方程1)(2112212121EENNEEkNNEE(6)(6)二次侧负载方程二次侧负载方程FFFZIUZNNNNINNUZIU2222112221222)()(这样处理以后，这样处理以后，E1E2 , 这说明一、二次绕组（虚拟的二次绕组）具这说明一、二次绕组（虚拟的二次绕组）具有相同的匝数。有相同的匝数。这可以简化变压器的计算，所求的虚拟值（如二次侧的电压、电流、电这可以简化变压器的计算，所求的虚

32、拟值（如二次侧的电压、电流、电动势）乘以一个系数后就可以得到真实值。动势）乘以一个系数后就可以得到真实值。电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT二次侧真实值与虚拟值之间的关系为二次侧真实值与虚拟值之间的关系为112222222222221222222222(),()1(),NNUU kUEE kENNNIIINkZ kZR kRX kX电压单位乘以变比：电流单位乘以变比：阻抗单位乘以变比平方：21NNk 变压器的变比

33、变压器的变比电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT第四节第四节 变压器的等效电路及相量图变压器的等效电路及相量图FZ1u1i20u2i电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT第四节第四节 变压器的等效电路及相量图变压器的等效电路及相量图一、绕

34、组归算一、绕组归算将变压器的二次（或一次）绕组用另一个绕组（匝数变化）来等效，同时，对该绕组的将变压器的二次（或一次）绕组用另一个绕组（匝数变化）来等效，同时，对该绕组的电磁量（电压、电流、阻抗）作相应的变换，以保持两侧的电磁关系不变。电磁量（电压、电流、阻抗）作相应的变换，以保持两侧的电磁关系不变。归算原则：归算原则：1 1）保持二次侧磁动势不变；保持二次侧磁动势不变；2 2）保持二次侧各功率或损耗不变。）保持二次侧各功率或损耗不变。电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of

35、 Electrical Engineering, HFUT首先利用一个与一次侧绕组的匝数相同的绕组来替代二次绕组，首先利用一个与一次侧绕组的匝数相同的绕组来替代二次绕组，变压器一次和二次绕组具有同样的匝变压器一次和二次绕组具有同样的匝数数，即，即（一）电动势和电压的归算（一）电动势和电压的归算12NN 2020KEE22KUU在相同的交变主磁通在相同的交变主磁通m m时，时，感应电动势感应电动势满足满足221144. 444. 4ENfjfNjEmmkNNNN2122归算系数为归算系数为以以“伏伏”为单位的物理量，归算值与实际值的关系为为单位的物理量，归算值与实际值的关系为 归算值实际值归算值

36、实际值归算系数（变比）归算系数（变比）22KEE电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT（二）电流的归算（二）电流的归算KII22在采用虚拟绕组替代真实绕组以后，来讨论一下二次侧虚拟绕组中的电流和二次侧真实电流之间的关在采用虚拟绕组替代真实绕组以后，来讨论一下二次侧虚拟绕组中的电流和二次侧真实电流之间的关系。系。电流归算的原则是：两种绕组内二次侧电流所产生的磁动势不变电流归算的原则是：两种绕组内二次侧电流所产生的磁动势

37、不变2222ININ得到电流归算关系为得到电流归算关系为以以“安安”为单位的物理量，归算值与实际值的关系为为单位的物理量，归算值与实际值的关系为 归算值实际值归算值实际值 / / 归算系数（变比）归算系数（变比）电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT（三）阻抗的归算（三）阻抗的归算阻抗归算的原则：归算前后电阻铜耗及漏感中无功功率不变。阻抗归算的原则：归算前后电阻铜耗及漏感中无功功率不变。222222rIrI22222

38、222rKrIIr222222xIxI22222222xKxIIx归算后变压器负载运行时的基本方程式变为如下形式：归算后变压器负载运行时的基本方程式变为如下形式：mIII211111ZIEUmmZIE1FZIU2221EE2222ZIEU电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT二二 、等效电路、等效电路若若a、b之间的电位差和之间的电位差和b、d之间的电位差同相，联接之间的电位差同相，联接a、b和和c、d以后不会产生环

39、流。因此省略二次侧以后不会产生环流。因此省略二次侧绕组，绕组，12NN 221144. 444. 4ENfjfNjEmm二次绕组各量均已经归算到一次绕组，即二次绕组各量均已经归算到一次绕组，即电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT（1）将一次侧和二次侧的漏阻抗提出以后，一次侧和二次侧绕组（）将一次侧和二次侧的漏阻抗提出以后，一次侧和二次侧绕组（a、c端和端和b、d端）构成了变比为端）构成了变比为1的理想变压器；的理想

40、变压器；（2）若）若a、b之间的电位差和之间的电位差和b、d之间的电位差同相，联接之间的电位差同相，联接a、b和和c、d以后不会产生环流。因此省略以后不会产生环流。因此省略二次侧绕组；二次侧绕组；（3）二次侧绕组省略以后，二次侧电流流入）二次侧绕组省略以后，二次侧电流流入a端。端。电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT二二 、等效电路、等效电路作出作出变压器的变压器的T形等效电路形等效电路。电机学电机学 Electr

41、ic MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT三三 、相量图、相量图 根据根据T T形等效电路，可以画出相应的相量图。形等效电路，可以画出相应的相量图。m1E22RI mI2U 21EE22XI j2I2I1I1U11XI j11RI12mIII211111ZIEU2222ZIEUmmZIE1mfNjEE12144.4FZIU22电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering

42、, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT四四 、近似等效电路图、近似等效电路图一台变压器的参数为一台变压器的参数为Z13.5，Zm2637 ，Zm 远大于远大于Z1，可以将励磁支路向前移动，得到可以将励磁支路向前移动，得到形形等效电路等效电路励磁支路前移，不会对变压器的励磁支路前移，不会对变压器的分析的准确性造成太大影响分析的准确性造成太大影响电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Enginee

43、ring, HFUT rs、xs和和Zs分别称为短路电阻、短路电抗和短路阻抗。分别称为短路电阻、短路电抗和短路阻抗。若进一步简化，可以忽略掉励磁支路，得到近似等效电路若进一步简化，可以忽略掉励磁支路，得到近似等效电路省去励磁支路省去励磁支路电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT第五节第五节 等效电路的参数测定等效电路的参数测定一、空载试验一、空载试验通过测量通过测量:(1):(1)空载电流；空载电流；(2)(2)一、

44、二次电压；一、二次电压；(3)(3)空载功率空载功率得到的参数为得到的参数为（1 1）变比；（）变比；（2 2）空载电流百分数；（）空载电流百分数；（3 3）铁耗和励磁阻抗）铁耗和励磁阻抗电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT变压器空载运行时，可以认为变压器空载运行时，可以认为输入功率输入功率p0完全用来抵偿铁耗。完全用来抵偿铁耗。Fepp 01U0I2UFepp 0(1)二次绕组的电流较小，可以忽略绕组电阻损耗；二

45、次绕组的电流较小，可以忽略绕组电阻损耗；(2)电压等于额定电压，因此磁通等于额定时候的磁通，电压等于额定电压，因此磁通等于额定时候的磁通，因此此时的损耗主要为铁耗，且近似等于额定时候的铁耗因此此时的损耗主要为铁耗，且近似等于额定时候的铁耗电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT从空载运行的等效电路得出从空载运行的等效电路得出2121010)()(mmxxrrIUZmZZ 0mrr 0mxx 021UUK 变压器的空载实

46、验一般是在低压侧完成，计算得到的励磁阻抗需要折算到高压侧，即乘以变压器的空载实验一般是在低压侧完成，计算得到的励磁阻抗需要折算到高压侧，即乘以变比的平方变比的平方。电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT二、负载试验二、负载试验( (又称短路试验）又称短路试验）通过测量通过测量（1）短路电流；（短路电流；（2）短路电压；（）短路电压；（3）短路功率）短路功率。计算：计算：（1）变压器的短路电压百分数；（）变压器的短路电

47、压百分数；（2）铜损；（）铜损；（3）短路阻抗。）短路阻抗。kpkIkU电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT高压侧加电压，低压侧短路；由于外加电压很小，主磁通很小，铁损耗很小，忽略铁损。高压侧加电压，低压侧短路；由于外加电压很小，主磁通很小，铁损耗很小，忽略铁损。kkkIUZ 2kkkIpr 2221212rIrIprIpCukkk22kkkrZx（2 2）短路阻抗计算）短路阻抗计算（1 1）铜耗计算）铜耗计算电机

48、学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT考虑到变压器运行时的温升对参数的影响，考虑到变压器运行时的温升对参数的影响，电阻随着温度变化，电抗不随温度变化电阻随着温度变化，电抗不随温度变化。折算到折算到75时的数值时的数值007575TTrrkCk227575kCkCkxrZ阻抗电压阻抗电压 负载试验时，当绕组中电流达到额定值，加在一次绕组上的短路电压。用一次侧额定电负载试验时，当绕组中电流达到额定值，加在一次绕组上的短路电压

49、。用一次侧额定电压的百分值表示。压的百分值表示。%100%10017511NCkNNkkUZIUUu电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT标么值标么值, ,就是指某一物理量的实际值与选定的同一单位的基准值的比值（通常以额定值为就是指某一物理量的实际值与选定的同一单位的基准值的比值（通常以额定值为基准值）基准值）, ,即即基准值实际值标么值 阻抗电压阻抗电压的标么值的标么值*75117517511*/kNCkNNCkN

50、CkNNkkZZZIUZUZIUUu*kZ其中其中为短路阻抗的标么值为短路阻抗的标么值电压基值为电压基值为 U1N电流基值为电流基值为 I1N阻抗基值为阻抗基值为 ZNU1N / I1N电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT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统一、三相变压器的电路系统联结组联结组1 1、联结法、联结法 星形联结星形联结 三角形联结三角形联结电机学电机学 Electric Mach

51、ineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUTX,Y,ZX,Y,ZA(Y)A(Y)C CA(Z)A(Z)C(Y)C(Y)B BB(X)B(X)A(Y)A(Y)C(X)C(X)B(Z)B(Z)电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2 2 绕在同一铁心柱上的高、低压绕组（单相变压器）电动势关

52、系绕在同一铁心柱上的高、低压绕组（单相变压器）电动势关系单相变压器（三相变压器的一相）的一次侧、二次侧交链同一磁通，当主磁通交变时，某一瞬间，若一次侧所加电压为正单相变压器（三相变压器的一相）的一次侧、二次侧交链同一磁通，当主磁通交变时，某一瞬间，若一次侧所加电压为正（A端相对于端相对于X端，端，X端作为参考点），若随意标注二次侧的端作为参考点），若随意标注二次侧的a、x端（端（x端作为参考点）端作为参考点）,那么：那么：（1）a端相对于端相对于x端为正；（端为正；（2）换一种标注方法，）换一种标注方法， a端相对于端相对于x端为负端为负第一种标注方法下，第一种标注方法下，A、a端端X、x分别

53、构成分别构成同名端同名端。第一种标注方法下，第一种标注方法下，A、x端端X、a分别构成分别构成同名端同名端。电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT电机学电机学 Electric MachineryDep

54、artment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT三相变压器连接组标号的确定：三相变压器连接组标号的确定：三相绕组，可以采用不同的联接，使得变压器一次、二次电压之间出现不同的相位差。通常采用三相绕组，可以采用不同的联接，使得变压器一次、二次电压之间出现不同的相位差。通常采用“时时钟法钟法”表示。表示。画连接组的步骤：画连接组的步骤：画出一次侧的连接方式，并标注好每一个端子对应的位置（对于三角形连接，需注意端子是如何重画出一次侧的连接方式，并标注好每一个端子对应的位置（对于三角形连接，

55、需注意端子是如何重合的）；合的）；判断二次侧三相绕组分别与哪一相同相或者反相。若一次侧与二次侧采用同名端抽头，则一次、二判断二次侧三相绕组分别与哪一相同相或者反相。若一次侧与二次侧采用同名端抽头，则一次、二次侧同相，否则反相；次侧同相，否则反相；按照顺时针方向，一次侧、二次侧必须要按按照顺时针方向，一次侧、二次侧必须要按a a、b b、c c顺序出现。顺序出现。电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUTX,Y,Z, X,

56、Y,Z, (x,y,z)(x,y,z)A AC CB Bc ca ab bYy0Yy0连接组连接组电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUTYy0Yy0连接组连接组Yy4Yy4连接组连接组Yy8Yy8连接组连接组电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, H

57、FUTYy6Yy6连接组连接组Yy10Yy10连接组连接组Yy2Yy2连接组连接组电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUTA AC CB Bc(x)c(x)a(y)a(y)b(z)b(z)A AC CB Bc(x)c(x)a(y)a(y)b(z)b(z)Yd11Yd11连接组连接组电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDep

58、artment of Electrical Engineering, HFUTYd11Yd11连接组连接组Yd3Yd3连接组连接组Yd7Yd7连接组连接组电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUTYd5Yd5连接组连接组Yd9Yd9连接组连接组Yd1Yd1连接组连接组电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment

59、of Electrical Engineering, HFUTA(Y)A(Y)C(X)C(X)B(Z)B(Z)a ab bc cU UA AU Ua a电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT三相变压器的连接组编号要标注在变压器的铭牌上，用大小写字母分别表示高压、低压三相变压器的连接组编号要标注在变压器的铭牌上，用大小写字母分别表示高压、低压绕组的连接形式，绕组的连接形式，对于对于Y Y联接，若有中性点引出需要，用联接

60、，若有中性点引出需要，用N N表示。表示。例如一台变压器，有高压、中压和低压三套绕组，那么一种连接组编号可以写为：例如一台变压器，有高压、中压和低压三套绕组，那么一种连接组编号可以写为：YNyn0d11YNyn0d11电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT二、三相变压器的磁路系统二、三相变压器的磁路系统a)单相芯式铁心的合并单相芯式铁心的合并 b)铁心的演变铁心的演变 c)c)三相芯式铁心三相芯式铁心 电机学电机学