第1篇变压器说课材料

1、第一篇 变压器第1篇变压器第一篇 变压器二、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。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：心式变压器和壳式变压器。按铁心结构分：心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、油浸式变压器和按冷却

2、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。充气式变压器。 第一篇 变压器第二节 变压器的基本结构一、铁心 变压器的主磁路，为了提高导磁性能和减少铁损，用厚为变压器的主磁路，为了提高导磁性能和减少铁损，用厚为0.35-0.5mm0.35-0.5mm、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成。、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成。 变压器的电路，一般用绝缘铜线或铝线绕制而成。变压器的电路，一般用绝缘铜线或铝线绕制而成。 油浸式变压器的器身浸在变压器油的油箱中。油是冷却介质，油浸式变压器的器身浸在变压器油的油箱中。油是冷却介质，又是绝缘介质。油箱侧壁有冷却用的管子（散热器或冷却器）。又是绝缘介质。油箱侧壁

3、有冷却用的管子（散热器或冷却器）。 将线圈的高、低压引线引到箱外，是引线对地的绝缘，担负将线圈的高、低压引线引到箱外，是引线对地的绝缘，担负着固定的作用。着固定的作用。二、绕组四、油箱三、绝缘套管此外，还有储油柜、吸湿器、安全气道、净油器和气体继电器。此外，还有储油柜、吸湿器、安全气道、净油器和气体继电器。第一篇 变压器第三节 型号与额定值一、型号 型号表示一台变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方型号表示一台变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方式等内容，表示方法为式等内容，表示方法为如如OSFPSZ-250000/220OSFPSZ-250000/220表明自耦三相强迫油循环风冷三绕组

4、铜线表明自耦三相强迫油循环风冷三绕组铜线有载调压，额定容量有载调压，额定容量250000kVA250000kVA，高压额定电压，高压额定电压220kV220kV电力变压器电力变压器第一篇 变压器二、额定值三者关系：N2N2N1N1NN2N2N1N1NIU3IU3S:IUIUS:三相单相此外，额定值还有额定频率、效率、温升等。此外，额定值还有额定频率、效率、温升等。(kV)UUN2N1和额定电压指长期运行时所能承受的工作电压指长期运行时所能承受的工作电压.,UU,UN1N2N1电压对三相变压器指的是线二次的开路电压是指一次侧加电压是指加在一次侧的额定(kVA)SN额定容量指铭牌规定的额定使用条件

5、指铭牌规定的额定使用条件下所能输出的视在功率。下所能输出的视在功率。(A)IIN2N1和额定电流指在额定容量下，允许长期通过的额定指在额定容量下，允许长期通过的额定电流。在三相变压器中指的是线电流电流。在三相变压器中指的是线电流第一篇 变压器第一节 单相变压器的空载运行 第二节 单相变压器的负载运行第三节 变压器的参数测定第四节 标么值第五节 变压器的运行特性第六节 三相变压器的磁路系统和电路系统第二章 变压器的运行原理与运行分析第七节 三相变压器磁路系统和电路系统对电动势波形的影响第八节 变压器的并联运行第一篇 变压器第一节 单相变压器的空载运行一.空载运行时的电磁关系1.电磁过程1U1E1

6、E20U0I)I (21AXaxm2E10rI1U0I100NIF1Em11E2E第一篇 变压器1 1）性质上：）性质上： 与与 成非线性关系；成非线性关系； 与与 成线性关系成线性关系；2 2）数量上：）数量上： 占占99%99%以上，以上， 仅占仅占1%1%以下以下；3 3）作用上：）作用上： 起传递能量的作用，起传递能量的作用， 起漏抗压降作用。起漏抗压降作用。mmm0I0I111主磁通与漏磁通的区别主磁通与漏磁通的区别2. 各电磁量参考方向的规定一次侧遵循电动机惯例，二次侧遵循发电机惯例。一次侧遵循电动机惯例，二次侧遵循发电机惯例。强调强调：磁通与产生它的电流之间符合右手螺旋定则；电动

7、势与感磁通与产生它的电流之间符合右手螺旋定则；电动势与感应它的磁通之间符合右手螺旋定则。应它的磁通之间符合右手螺旋定则。第一篇 变压器3.感应电动势与磁通的关系 主磁通感应的电动势主磁通感应的电动势主电动势主电动势tsinm设)90tsin(E)90tsin(fN2dtdNe0m10m111则m1fNE14.44有效值m11fNjE4.44相量同理，二次主电动势也有同样的结论。同理，二次主电动势也有同样的结论。 可见，当主磁通按正弦规律变化时，所产生的一次主电动可见，当主磁通按正弦规律变化时，所产生的一次主电动势也按正弦规律变化，时间相位上滞后主磁通势也按正弦规律变化，时间相位上滞后主磁通 。

8、主电动势。主电动势的大小与电源频率、绕组匝数及主磁通的最大值成正比。的大小与电源频率、绕组匝数及主磁通的最大值成正比。090第一篇 变压器漏磁通感应的电动势漏磁通感应的电动势漏电动势漏电动势漏电动势也可以用漏抗压降来表示，即漏电动势也可以用漏抗压降来表示，即根据主电动势的分析方法，同样有根据主电动势的分析方法，同样有m111fN4.44jE111fN4.44E10011xI jIjEL由于漏磁通主要经过非铁磁路径由于漏磁通主要经过非铁磁路径, ,磁路不饱和磁路不饱和, ,故磁阻很大且为故磁阻很大且为常数常数, ,所以漏电抗所以漏电抗 很小且为常数很小且为常数, ,它不随电源电压负载情况它不随电

9、源电压负载情况而变而变. .1x第一篇 变压器4. 电动势平衡平衡方程（1 1）一次侧电动势平衡方程）一次侧电动势平衡方程0111010110111IZExI jrIErIEEUm111fNEU4.44忽略很小的漏阻抗压降，并写成有效值形式，有忽略很小的漏阻抗压降，并写成有效值形式，有1111mfNUfNE4.444.44则（2 2）二次侧电动势平衡方程）二次侧电动势平衡方程220EU 可见影响主磁通可见影响主磁通 大小的因素有电源电压大小的因素有电源电压 、电源频率、电源频率 和和一次绕组的匝数一次绕组的匝数 。m1U1f1N第一篇 变压器5. 变比定义N2N12012121UUUUNNEE

10、k对三相变压器，变比为一、二次侧的相电动势之比，近似为额对三相变压器，变比为一、二次侧的相电动势之比，近似为额定相电压之比，具体为定相电压之比，具体为Y，d接线N2N1U3Uk N2N1UU3k D，y接线6. 空载损耗 对于已制成变压器，铁损与磁通密度幅值的平方成正比，对于已制成变压器，铁损与磁通密度幅值的平方成正比，与电流频率的与电流频率的1.31.3次方成正比，即次方成正比，即1.32mFefBP.pP，rI。rIp,PFeFe0101200所以均很小和由于和绕组铜损耗耗供给铁损电源吸收少量有功功率变压器空载时一次侧从第一篇 变压器二. 空载电流1. 作用与组成2、性质和大小性质性质：由

11、于空载电流的无功分量远大于有功分量，所以空载电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流主要是感性无功性质也称励磁电流；也称励磁电流；大小大小：与电源电压和频率、线圈匝数、磁路材质及几何尺寸有关，与电源电压和频率、线圈匝数、磁路材质及几何尺寸有关，用空载电流百分数用空载电流百分数I I0 0% %来表示来表示：100%II%IN00.，i,i,:IFe有功分量另一个是供铁心损耗的产生主磁通来建立磁场用也称无功分量一个励磁分量包含两个分量空载电流0第一篇 变压器3、空载电流波形由于磁路饱和，空载电流由于磁路饱和，空载电流与由它产生的主磁通与由它产生的主磁通呈非呈非线性

12、关系。线性关系。t0i3211230i 当磁通按正弦规律当磁通按正弦规律变化时，空载电流呈尖变化时，空载电流呈尖顶波形。顶波形。 当空载电流按正弦规律变当空载电流按正弦规律变化时，主磁通呈尖顶波形。化时，主磁通呈尖顶波形。实际空载电流为非正弦波，但为了分析、计算和测量的方便，在实际空载电流为非正弦波，但为了分析、计算和测量的方便，在相量图和计算式中常用正弦的电流代替实际的空载电流。相量图和计算式中常用正弦的电流代替实际的空载电流。第一篇 变压器三 空载时的等效电路和相量图1、等效电路m0mm01ZI)jx(rIE一次侧的电动势平衡方程为一次侧的电动势平衡方程为0110mm1011I)jx(rI

13、)jx(rZIEU空载时等效电路为空载时等效电路为即等效铁损耗用阻所以还要引入一个电起铁损由于主磁通在铁心中引降表示也用电抗压主磁通感应的电动势表示法基于,rI,r,E,xI jEmm2011011r1xmrmx1U0I第一篇 变压器mmmZ,x,r励磁电阻、励磁电抗、励磁阻抗。由于磁路具有饱励磁电阻、励磁电抗、励磁阻抗。由于磁路具有饱和特性，所以和特性，所以 不是常数，随磁路饱和程度增大而减不是常数，随磁路饱和程度增大而减小。小。mmmjxrZ11xx,rrmm由于由于 ，所以有时忽略漏阻抗，空载等效电路只，所以有时忽略漏阻抗，空载等效电路只是一个是一个 元件的电路。在元件的电路。在 一定的

14、情况下，一定的情况下， 大小取决于大小取决于 的大小。从运行角度讲，希望的大小。从运行角度讲，希望 越小越好，所以变压器常采用越小越好，所以变压器常采用高导磁材料，增大高导磁材料，增大 ，减小，减小 ，提高运行效率和功率因数。，提高运行效率和功率因数。 mZmZ0I0ImZ1U0I第一篇 变压器2、相量图根据前面所学的方程，可作根据前面所学的方程，可作出变压器空载时的相量图：出变压器空载时的相量图：（1）以 为参考相量m（2） 与 同相， 滞后 ，mFe0III090FeII1E（3） 滞后 ， ；090m21, EE1001xI j,Ir（4）1U（5）mFeII0I1E1E2E10 xI

15、j01Ir1U第一篇 变压器空载运行小结（1 1）一次侧主电动势与漏阻抗压降总是与外施电压平衡）一次侧主电动势与漏阻抗压降总是与外施电压平衡, ,若忽若忽略漏阻抗压降，则一次主电势的大小由外施电压决定略漏阻抗压降，则一次主电势的大小由外施电压决定. .（2）主磁通大小由电源电压、电源频率和一次线圈匝数决定，与磁路所用的材质及几何尺寸基本无关。（3）空载电流大小与主磁通、线圈匝数及磁路的磁阻有关，铁心所用材料的导磁性能越好，空载电流越小。（4 4）电抗是交变磁通所感应的电动势与产生该磁通的电流的比）电抗是交变磁通所感应的电动势与产生该磁通的电流的比值，线性磁路中，电抗为常数，非线性电路中，电抗的

16、大小随值，线性磁路中，电抗为常数，非线性电路中，电抗的大小随磁路的饱和而减小。磁路的饱和而减小。第一篇 变压器1U1E1E2U1I2I1m2E第二节 单相变压器的负载运行一.负载运行时的电磁过程 变压器一次侧接在额定频率、额定电压的交流电源上，二变压器一次侧接在额定频率、额定电压的交流电源上，二次接上负载的运行状态，称为负载运行。次接上负载的运行状态，称为负载运行。AXaxLZ22E第一篇 变压器用图示负载运行时的电磁过程11Ir11E22Ir22E1U1I2I2U111INF222INF010INFm1E2E第一篇 变压器二、电动势平衡方程根据基尔霍夫电压定律可写出一、二次侧电动势平衡方程根

17、据基尔霍夫电压定律可写出一、二次侧电动势平衡方程1111111111111ZIExI jrIErIEEU2222222222222ZIExI jrIErIEEUL22ZIU漏电动势用漏抗压降表示漏电动势用漏抗压降表示222111xI jExI jE第一篇 变压器三、磁动势平衡方程021FFF或或012211INININ用电流形式表示用电流形式表示L102021201II)kI(II)NN(II电磁关系将一、二次联系起来电磁关系将一、二次联系起来, ,二次电流增加或减少必然引起一次二次电流增加或减少必然引起一次电流的增加或减少，二次电流是通过磁动势来影响一次侧的电流的增加或减少，二次电流是通过磁

18、动势来影响一次侧的 变压器一次绕组的漏阻抗压降很小变压器一次绕组的漏阻抗压降很小, ,负载和空载时电源电压负载和空载时电源电压与一次侧主电动势相差很小与一次侧主电动势相差很小, ,可以认为可以认为11EU 因此，从空载到负载因此，从空载到负载, ,电源电压和频率不变时，可以认为主磁通电源电压和频率不变时，可以认为主磁通和产生主磁通的磁动势基本不变，即和产生主磁通的磁动势基本不变，即。,I;,I:L作用作用它起平衡二次磁动势的它起平衡二次磁动势的另一个是负载分量另一个是负载分量产生主磁通产生主磁通它用来它用来一个是励磁电流一个是励磁电流两个分量两个分量变压器的负载电流包括变压器的负载电流包括表明

19、表明10第一篇 变压器负载运行时负载运行时, ,忽略空载电流有忽略空载电流有: :122121NNk1II或kII表明，一、二次电流比近似与匝数成反比。可见，匝数不同，不表明，一、二次电流比近似与匝数成反比。可见，匝数不同，不仅能改变电压，同时也能改变电流。仅能改变电压，同时也能改变电流。四折算折算：折算：将变压器的二次（或一次）绕组用另一个绕组将变压器的二次（或一次）绕组用另一个绕组(N(N2 2=N=N1 1) )来等来等效，同时对该绕组的电磁量作相应的变换，以保持两侧的电磁关效，同时对该绕组的电磁量作相应的变换，以保持两侧的电磁关系不变系不变, ,用一个等效的电路代替实际的变压器。用一个

20、等效的电路代替实际的变压器。折算原则折算原则：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）保持二次侧各功率或损耗不变。损耗不变。22122kUUEkEEkII22L2L222222ZkZxkxrkr方法方法：（将二次侧折算到一次侧（将二次侧折算到一次侧) )第一篇 变压器折算后的方程式为折算后的方程式为111111111ZIExI jrIEU222222222ZIExI jrIEU021III12EE0m1IZEL22ZIU第一篇 变压器五等效电路和相量图根据折算后的方程，可以作出变压器的等效电路。根据折算后的方程，可以作出变压器的等效电路。T T型等效电

21、路型等效电路：近似等效电路近似等效电路1r1x2r2xmrmx1U2ULZ2I1I0I1r1x2r2x21IIL1I1U2ULZ第一篇 变压器简化等效电路：其中kkk21k21kjxrZxxxrrr分别为短路电阻、短路电抗分别为短路电阻、短路电抗和短路阻抗。和短路阻抗。 由简化等效电路可知，短路阻抗起限制短路电流的作用，由简化等效电路可知，短路阻抗起限制短路电流的作用，由于短路阻抗值很小，所以变压器的短路电流值较大，一般由于短路阻抗值很小，所以变压器的短路电流值较大，一般可达额定电流的可达额定电流的10201020倍。倍。1U2ULZ2II1krkx第一篇 变压器相量图作相量图的步骤作相量图的

22、步骤对应对应T T型等效电路，型等效电路， 假定变压器带感性负假定变压器带感性负载载。0190)6Em超前0)7 I)() 8201III1111Ijx)1)12 U22 I ) 223rI )224Ix j )12) 5EE1)9E21 U)1110rI )第一篇 变压器作相量图的步骤（假定带感性负载）作相量图的步骤（假定带感性负载）对应简化等效电路对应简化等效电路222ZIU由等效电路可知由等效电路可知根据方程可作出简化相量图根据方程可作出简化相量图21II1121IjxrIUUkk21II1UkrI1kxI j11U2第一篇 变压器第三节 变压器的参数测定一. 空载实验1.目的：通过测量

23、空载电流和一、二次电压及空载功率来计算通过测量空载电流和一、二次电压及空载功率来计算变比、空载电流百分数、铁损和励磁阻抗。变比、空载电流百分数、铁损和励磁阻抗。2. 接线图3. 要求及分析1 1）低压侧加电压，高压侧开路；）低压侧加电压，高压侧开路；FepP,xr)0113即和忽略WAVV*曲线和画出和测出向调节范围内单方在电压)()(,2 . 10)2101000201UfPUfIPIUUUN第一篇 变压器5 5）空载电流和空载功率必须是额定电压时的值，并以此求取励）空载电流和空载功率必须是额定电压时的值，并以此求取励磁参数；磁参数；6 6）若要得到高压侧参数，须折算）若要得到高压侧参数，须

24、折算；7 7）对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为相值；）对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为相值；100%II%IUUkN100N1202m2mm200m0N1mrZxIPrIUZ4 4）求出参数）求出参数第一篇 变压器二.短路实验1.目的：通过测量短路电流、短路电压及短路功率来计算变压通过测量短路电流、短路电压及短路功率来计算变压器的短路电压百分数、铜损和短路阻抗。器的短路电压百分数、铜损和短路阻抗。2. 接线图3. 要求及分析1 1）高压侧加电压，低压侧）高压侧加电压，低压侧短路；短路；WAV*;)U(fP)U(fI,PI ,U,I.I,)kkkkkkkNk曲线和画出和测

25、出对应的范围内变化在让短路电流通过调节电压31023 3）同时记录实验室的室温；）同时记录实验室的室温；4 4）由于外加电压很小，主磁通很少，）由于外加电压很小，主磁通很少，铁损耗很少，忽略铁损，认为铁损耗很少，忽略铁损，认为 。CukpP 第一篇 变压器5 5）参数计算）参数计算2k2kk2N1N2kkkN1kNkkkrZxIPIPrIUIUZk对T型等效电路：k21k21x21xxr21rr6 6）温度折算：电阻应换算到基准工作温度）温度折算：电阻应换算到基准工作温度时的数值。时的数值。8 8）对三相变压器，各公式中的电压、电流）对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为相值；和功率均为

26、相值；7 7）若要得到低压侧参数，须折算；）若要得到低压侧参数，须折算；9) 9) 短路电压短路电压：短路时，当短路电流为额定值时，一次所加短路时，当短路电流为额定值时，一次所加的电压，称为短路电压，记作的电压，称为短路电压，记作100%UZI100%UUuN1C75N1N1kNk0短路电压也称为阻抗电压短路电压也称为阻抗电压。第一篇 变压器100%UZIuN1C75kN1k0 短路电压百分值100%UrIu)(N1C75kN1kr0 :分量百分值有功短路电压电阻100%UxI%u)(N1kN1kx :分量百分值无功抗短路电压电 短路电压的大小直接短路电压的大小直接反映短路阻抗的大小，而反映短

27、路阻抗的大小，而短路阻抗又直接影响变压短路阻抗又直接影响变压器的运行性能。器的运行性能。 从正常运行角度看，从正常运行角度看，希望短路电压小些，这样希望短路电压小些，这样可使副边电压随负载波动可使副边电压随负载波动小些；从限制短路电流角小些；从限制短路电流角度，希望它大些，相应的度，希望它大些，相应的短路电流就小些。短路电流就小些。2kx2krkuuu第一篇 变压器第四节 标么值 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值的比值, ,即即基准值实际值标么值 一、定义一、定义二、基准值的确定二、基准值的确定1 1、通常

28、以额定值为基准值。、通常以额定值为基准值。 2 2、各侧的物理量以各自侧的额定值为基准；、各侧的物理量以各自侧的额定值为基准； 线值以额定线值为基准值，相值以额定相值为基准值；线值以额定线值为基准值，相值以额定相值为基准值；单相值以额定单相值为基准值，三相值以额定三相值为基准值；单相值以额定单相值为基准值，三相值以额定三相值为基准值； .,.,.UBBBSSQPZZXREU的基准值为和的基准值为和的基准值为和3 3、第一篇 变压器三、标么值的优点三、标么值的优点3 3、折算前、后的标么值相等。线值的标么值、折算前、后的标么值相等。线值的标么值= =相值的标么值；相值的标么值； 单相值的标么值单

29、相值的标么值= =三相值的标么值；三相值的标么值； 1 1、额定值的标么值为、额定值的标么值为1 1。 2 2、百分值、百分值= =标么值标么值100% 100% ；4 4、某些意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*0*mIZ12*0*0*mIPr *KN*kUZ *kN*kPr N*NcosPN*NsinQ四、标么值的缺点四、标么值的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。第一篇 变压器第五节 变压器的运行特性一 电压变化率用相量图可以推导出电压变化率的表达式：用相量图可以推导出电压变化率的表达式：定义定义：是指一次侧加是指一次侧加50Hz5

30、0Hz额定电压、二次空载电压与带负载后额定电压、二次空载电压与带负载后在某功率因数下的二次电压之差，与二次额定电压的比值，即在某功率因数下的二次电压之差，与二次额定电压的比值，即 N22N2N2220UUUUUUU)sinxcos(rU2*k2*k式中式中N22II称为负载系数称为负载系数 由表达式可知，电压变化率的大小与由表达式可知，电压变化率的大小与负载大小负载大小、性质性质及及变压变压器的本身参数器的本身参数有关。电压变化率是表征变压器运行性能的重要指有关。电压变化率是表征变压器运行性能的重要指标之一标之一, ,它大小反映了供电电压的稳定性。它大小反映了供电电压的稳定性。第一篇 变压器.

31、,U.,U,0)(;和阻感性 负阻当变变压器带阻性负2载时高说明二次电压比空为负值时当也可能 为可能可能 为能时带阻容性负载时低这时二次端电压比空载002222cossin,)()(*kkxxU为正值时.),(性,称为为变压器的外特即变化的规律二次端 电次端电压随负时因数一定当电电源电压和负载功22IfU *2U)(*2I1.001.01cos28 . 0cos28 . 0)cos(2第一篇 变压器 为了保证二次端电压在允许范围之内为了保证二次端电压在允许范围之内, ,通常在变压器的高通常在变压器的高压侧设置抽头压侧设置抽头, ,并装设分接开关并装设分接开关, ,调节变压器高压绕组的工作调节变

32、压器高压绕组的工作匝数匝数, ,来调节变压器的二次电压。来调节变压器的二次电压。 分接开关有两种形式：一种只能在断电情况下进行调节，称分接开关有两种形式：一种只能在断电情况下进行调节，称为无载分接开关为无载分接开关-这种调压方式称为无励磁调压；另一种可这种调压方式称为无励磁调压；另一种可以在带负荷的情况下进行调节，称为有载分接开关以在带负荷的情况下进行调节，称为有载分接开关-这种调这种调压方式称为有载调压。压方式称为有载调压。 中、小型电力变压器一般有三个分接头，记作UN 5%。大型电力变压器采用五个或多个分接头,例UN 2x2.5%或UN 8x1.5%。第一篇 变压器二变压器的损耗和效率 铁

33、损耗与外加电压大小有关，而与负载大小基本无关，故也铁损耗与外加电压大小有关，而与负载大小基本无关，故也称为不变损耗。称为不变损耗。变压器的损耗 铜损耗也分基本铜损耗和附加铜损耗。基本铜损耗是在电流铜损耗也分基本铜损耗和附加铜损耗。基本铜损耗是在电流在一、二次绕组直流电阻上的损耗；附加损耗包括因集肤效应引在一、二次绕组直流电阻上的损耗；附加损耗包括因集肤效应引起的损耗以及漏磁场在结构部件中引起的涡流损耗等。起的损耗以及漏磁场在结构部件中引起的涡流损耗等。变压器的损耗主要是铁损耗和铜损耗两种。变压器的损耗主要是铁损耗和铜损耗两种。 铁损耗包括基本铁损耗和附加铁损耗。基本铁损耗为磁滞铁损耗包括基本铁

34、损耗和附加铁损耗。基本铁损耗为磁滞损耗和涡流损耗。附加损耗包括由铁心叠片间绝缘损伤引起的局损耗和涡流损耗。附加损耗包括由铁心叠片间绝缘损伤引起的局部涡流损耗、主磁通在结构部件中引起的涡流损耗等。部涡流损耗、主磁通在结构部件中引起的涡流损耗等。 铜损耗大小与负载电流平方成正比，故也称为可变损耗。铜损耗大小与负载电流平方成正比，故也称为可变损耗。第一篇 变压器效率效率是指变压器的输出功率与输入功率的比值。是指变压器的输出功率与输入功率的比值。CuFe2CuFe2ppPppPpPP11112N22kN2N2N22Cu0FecosSPPP)II(pPpk其中100%)PPcosSPP(1kN202Nk

35、N20 变压器效率的大小与变压器效率的大小与负载的大小负载的大小、功率因数功率因数及变压器本身及变压器本身铜损耗和铁损耗铜损耗和铁损耗有关。有关。第一篇 变压器效率特性效率特性：在功率因数一定时，变压在功率因数一定时，变压器的效率与负载电流之间的关系器的效率与负载电流之间的关系=f(),=f(),称为变压器的效率特性。称为变压器的效率特性。0max 即当铜损耗等于铁损耗即当铜损耗等于铁损耗( (可变损耗等于不变损耗可变损耗等于不变损耗) )时时, ,变压器效变压器效率最大：率最大：:0,dd率的条件则有变压器产生最大效令0kNmPP2或kN0mPP100%)P2cosSP2(102Nm0max

36、为了提高变压器的运行效益，设计时应使变压器的铁损耗小些为了提高变压器的运行效益，设计时应使变压器的铁损耗小些。第一篇 变压器第六节 三相变压器的磁路系统和电路系统一 磁路系统1组式变压器心式变压器特点是：三相磁特点是：三相磁路彼此无关联。路彼此无关联。特点是：三相磁路特点是：三相磁路彼此有关联。彼此有关联。AXaxBYbyCZczABC第一篇 变压器二、 电路系统1.变压器的端头标号绕组绕组名称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首端首端末端末端首端首端末端末端高压高压绕组绕组AXA、B、CX、Y、ZN低压低压绕组绕组axa、b、cx、y、zn中压中压绕组绕组AmXmAm、Bm、

37、CmXm、Ym、ZmNm第一篇 变压器2. 单相变压器的极性*AXax*AXaxAXax)I , I(I/I012连接组别为)I , I(I/I66连接组别为一、二次绕组的同极性端一、二次绕组的同极性端同标志时，一、二次绕组同标志时，一、二次绕组的电动势同相位。的电动势同相位。*axAXax*AX*AXax一、二次绕组的同极性端一、二次绕组的同极性端异标志时，一、二次绕组异标志时，一、二次绕组的电动势反相位。的电动势反相位。第一篇 变压器3.三相变压器的连接组别连接组别连接组别：反映三相变压器连接方式及一、二次线电动势（或反映三相变压器连接方式及一、二次线电动势（或线电压）的相位关系。线电压）

38、的相位关系。 三相变压器的连接组别不仅与绕组的绕向和首末端标志有关，三相变压器的连接组别不仅与绕组的绕向和首末端标志有关，而且还与三相绕组的连接方式有关。而且还与三相绕组的连接方式有关。1)Y，y（Y/Y）连接）连接ABAB与与abab之间夹角为之间夹角为0,0,则连则连接组别为接组别为Y Y，y0(Y/Y-12)y0(Y/Y-12)若高压绕组三相标志不变，低若高压绕组三相标志不变，低压绕组三相标志依次后移，可压绕组三相标志依次后移，可以得到以得到Y,y4Y,y4、Y,y8Y,y8连接组别。连接组别。同理同理, ,若异名端在对应端，可得到若异名端在对应端，可得到Y,y6Y,y6、Y,y10Y,

39、y10和和Y,y2Y,y2连接组别。连接组别。第一篇 变压器若高压绕组三相标志不若高压绕组三相标志不变，低压绕组三相标志变，低压绕组三相标志依次后移，可以得到依次后移，可以得到Y,d3Y,d3、Y,d7Y,d7连接组别。连接组别。2) Y，d（Y/）连接）连接 ABAB与与abab之间夹角为之间夹角为3030，连接组别为连接组别为Y Y，d11d11（Y/Y/-11-11）。）。同理，若异名端在对应端，可得到同理，若异名端在对应端，可得到Y,d5Y,d5、Y,d9Y,d9和和Y,d1Y,d1连接组别。连接组别。第一篇 变压器 总之，对于总之，对于Y Y，y y（或（或D D，d d）连接，可以

40、得到）连接，可以得到0 0、2 2、4 4、6 6、8 8、1010等六个偶数组别；而等六个偶数组别；而Y Y，d d（或（或D D，y y）连接，可以得到）连接，可以得到1 1、3 3、5 5、7 7、9 9、1111等六个奇数组别等六个奇数组别。 变压器的连接组别很多，为了便于制造和并联运行，国家变压器的连接组别很多，为了便于制造和并联运行，国家标准规定，标准规定，Y Y，yn0yn0、Y Y，d11d11、YNYN，d11d11、YNYN，y0y0和和Y Y，y0y0连接组连接组为三相双绕组电力变压器的标准连接组别。为三相双绕组电力变压器的标准连接组别。 其中前三种最为常用：其中前三种最

41、为常用：Y,yn0 Y,yn0 连接的二次绕组可以引出连接的二次绕组可以引出中线，成为三相四线制，用作配电变压器时可兼供动力和照中线，成为三相四线制，用作配电变压器时可兼供动力和照明负载。明负载。Y,d11Y,d11连接用于低压侧电压超过连接用于低压侧电压超过400V400V的线路中。的线路中。YN,d11YN,d11连接主要用于高压输电线路中，使电力系统的高压侧连接主要用于高压输电线路中，使电力系统的高压侧可以接地。可以接地。第一篇 变压器第七节 磁路系统和电路系统对电动势波形的影响 i i0 0中有、无中有、无i i0303 , ,看电路连接中有无看电路连接中有无i i0303通路，通路，

42、Y Y连接中，无连接中，无i i0303通路通路, i, i0 0为正弦波：为正弦波：YNYN或或D D连接连接, i, i0303可以在绕组中流过，可以在绕组中流过， i i0 0为尖为尖顶波。顶波。 单相变压器，当磁路饱和时，单相变压器，当磁路饱和时，u u1 1为正弦波，为正弦波，和和e e1 1也是正弦也是正弦波，而波，而i i0 0为尖顶波为尖顶波分解为基波分解为基波i i0101和三次谐波和三次谐波i i0303（忽略其它（忽略其它高效次谐波）高效次谐波）。 对三相变压器，由于绕组的连接方式不同，对三相变压器，由于绕组的连接方式不同，i i0 0 中可能无中可能无i i0303 ，

43、使使和和e e1 1为非正弦波为非正弦波同样可分解为基波和三次谐波（忽略其同样可分解为基波和三次谐波（忽略其它高效次谐波）它高效次谐波） 。 中有、无中有、无3 3 ，看磁路结构，三相组式变压器，看磁路结构，三相组式变压器， 3 3可以可以在铁心中流过，在铁心中流过， 为平顶波；三相心式变压器，为平顶波；三相心式变压器， 3 3不能在铁不能在铁心中流过，只能借助油和油箱壁等形成回路，磁路磁阻很大，心中流过，只能借助油和油箱壁等形成回路，磁路磁阻很大， 3 3很小，很小， 基本为正弦波。基本为正弦波。第一篇 变压器一、Y Y，y y（Y/YY/Y）连接的三相变压器一次侧一次侧Y Y接线，接线，i

44、 i0303=0=0，i i0 0为正弦波，磁通为正弦波，磁通应为平顶波。应为平顶波。（2 2）对三相心式变压器，）对三相心式变压器，3 3不能在铁心中流过，只能借助油和不能在铁心中流过，只能借助油和油箱壁等形成回路，磁路磁阻很大，油箱壁等形成回路，磁路磁阻很大， 3 3很小，很小， 基本为正弦波，基本为正弦波，感应电动势感应电动势 e e 也基本为正弦波也基本为正弦波 。但通过油箱壁时将产生涡流损。但通过油箱壁时将产生涡流损耗，造成局部过热，降低变压器的效率，因此，容量大于耗，造成局部过热，降低变压器的效率，因此，容量大于1800kVA1800kVA时，不宜采用心式时，不宜采用心式Y Y，y

45、 y连接。连接。（1 1）对三相组式变压器，）对三相组式变压器，3 3可以在铁心中存在，所以可以在铁心中存在，所以为平为平顶波，感应电动势顶波，感应电动势e e 为尖顶波，其中的三次谐波幅值可达基波为尖顶波，其中的三次谐波幅值可达基波幅值的幅值的45%60%45%60%，使相电动势的最大值升高很多，可能击穿绕组，使相电动势的最大值升高很多，可能击穿绕组绝缘，因此，三相组式变压器不采用绝缘，因此，三相组式变压器不采用Y Y，y y连接。连接。第一篇 变压器二、YNYN，y y（Y Y0 0/Y/Y）连接的三相变压器一次侧一次侧YNYN（Y Y0 0）接线，接线，i i0303可以流过，可以流过，

46、i i0 0为尖顶波，磁通为尖顶波，磁通应应为正弦波，感应电动势为正弦波，感应电动势 e e 也为正弦波也为正弦波 。一次绕组一次绕组Y Y连接，连接， i i0303=0=0， i i0 0为正弦波，为正弦波，应为平顶波，其中的应为平顶波，其中的3 3在二次绕组中感应电动势在二次绕组中感应电动势e e2323，并在，并在D D内产生内产生i i2323。 i i2323建立的建立的磁通磁通2323大大削弱大大削弱3 3的作用，因此合成磁通和电动势均接近正的作用，因此合成磁通和电动势均接近正弦波。弦波。三、D D，y y（/Y）连接的三相变压器一次侧一次侧D D（ ）接线，）接线，i i030

47、3可以流过，可以流过，i i0 0为尖顶波，磁通为尖顶波，磁通应为应为正弦波，感应电动势正弦波，感应电动势 e e 也为正弦波也为正弦波 。四、Y Y，d d（Y/Y/）连接的三相变压器第一篇 变压器五、Y Y，ynyn（Y/YY/Y0 0）连接的三相变压器 二次侧二次侧 ynyn（Y Y0 0） 接线，负载时可以为三次谐波提供通路，接线，负载时可以为三次谐波提供通路，使相电动势波形得到改善。但是由于负载的影响，产生使相电动势波形得到改善。但是由于负载的影响，产生i i2323不能不能很大，所以相电动势波形不能得到很好改善，这种情况基本与很大，所以相电动势波形不能得到很好改善，这种情况基本与Y

48、 Y，y y连接一样，只适用于容量较小的三相心式变压器，而组式变压连接一样，只适用于容量较小的三相心式变压器，而组式变压器仍然不采用。器仍然不采用。结论结论（1 1）变压器一次侧是）变压器一次侧是YNYN连接时，电动势波为正弦。连接时，电动势波为正弦。（2 2）变压器有一侧是）变压器有一侧是D D连接时，电动势波为正弦连接时，电动势波为正弦。（3 3）无论相电动势是否为正弦波，但线电动势一定是正弦波）无论相电动势是否为正弦波，但线电动势一定是正弦波。（4 4）若一定需要）若一定需要Y Y，y y连接，则可增加第三绕组，采用连接，则可增加第三绕组，采用D D ( () )接线接线第一篇 变压器第

49、八节 变压器的并联运行一. 并联运行的理想条件优点优点：1 1、提高供电的可靠性；、提高供电的可靠性；2 2、提高供电的经济性、提高供电的经济性。并联运行并联运行是指将几台变压器的一、二次绕组分别接在一、二次侧是指将几台变压器的一、二次绕组分别接在一、二次侧的公共母线上，共同向负载供电的运行方式的公共母线上，共同向负载供电的运行方式。并联运行的理想情况理想情况是： 1 1、空载时各变压器二次绕组之间无环流；空载时各变压器二次绕组之间无环流； 2 2、负载后，各变压器的负载系数相等；、负载后，各变压器的负载系数相等； 3 3、负载后，各变压器的负载电流与总的负载电流同相位、负载后，各变压器的负载

50、电流与总的负载电流同相位。为了达到上述理想运行情况，并联运行的变压器需满足以下条件条件1 1、各变压器一、二次侧的额定电压分别相等，即变比相同；、各变压器一、二次侧的额定电压分别相等，即变比相同； 2 2、各变压器的连接组别相同；、各变压器的连接组别相同； 3 3、各变压器的短路阻抗标么值（短路电压）相等，且短路阻、各变压器的短路阻抗标么值（短路电压）相等，且短路阻抗角也相等。抗角也相等。第一篇 变压器二. 并联条件不满足时的运行分析1.1.变比不等时并联运行变比不等时并联运行( (假设假设k kI IkkIIII) )空载时出现环流空载时出现环流kIIkIII1I1CZZkUkUI负载时负载

51、时CLIIICLIIIIIIII由于由于Z Zk k很小很小, ,不大的不大的变比值差异变比值差异, ,都会引都会引起较大的环流起较大的环流. 环流的存在一方面影响变压器的负载分配环流的存在一方面影响变压器的负载分配, ,另一方面占用变压器另一方面占用变压器的容量的容量, ,增加了变压器的损耗增加了变压器的损耗. .CII1kU20ULZkIZSkIIZII1kUCII1kU2ULZkIZ2IkIIZII1kULIILIII第一篇 变压器2. 2. 连接组别不同连接组别不同 连接组别不同时，二次侧线电压之间至少相差连接组别不同时，二次侧线电压之间至少相差30300 0，则二次线，则二次线电压差

52、为线电压的电压差为线电压的51.8%51.8%，由于变压器的短路阻抗很小，由于变压器的短路阻抗很小, ,这样大的这样大的电压差将产生几倍于额定电流的空载环流，会烧毁绕组，所连接电压差将产生几倍于额定电流的空载环流，会烧毁绕组，所连接 组别不同绝不允许并联。组别不同绝不允许并联。3.3.短路阻抗标么值不等短路阻抗标么值不等kIIIIkIIZIZI*kI*kII*II*IZZII*kII*kIIIIZ1:Z1:可见可见, ,各台变压器所分担的负载大小与其短路阻抗标么值成反比各台变压器所分担的负载大小与其短路阻抗标么值成反比I1kU2ULZkIZkIIZIIIII第一篇 变压器 变压器运行规程规定：

53、变压器运行规程规定：在任何一台变压器不过负荷的在任何一台变压器不过负荷的情况下，变比不同和短路阻抗标么值不等的变压器可以并联情况下，变比不同和短路阻抗标么值不等的变压器可以并联运行。又规定：阻抗标么值不等的变压器并联运行时，应适运行。又规定：阻抗标么值不等的变压器并联运行时，应适当提高短路阻抗标么值大的变压器的二次电压，以使并联运当提高短路阻抗标么值大的变压器的二次电压，以使并联运行的变压器的容量均能充分利用。行的变压器的容量均能充分利用。 为了使各台变压器所承担的电流同相位，要求各变压为了使各台变压器所承担的电流同相位，要求各变压器的短路阻抗角相等。一般来说，变压器容量相差越大，器的短路阻抗

54、角相等。一般来说，变压器容量相差越大，短路阻抗角相差也越大，因此要求并联运行的变压器的最短路阻抗角相差也越大，因此要求并联运行的变压器的最大容量之比不超过大容量之比不超过3 3：1 1。第一篇 变压器第三章 变压器的不对称运行和瞬变过程第一节 三相变压器的不对称运行一、对称分量法 对称分量法是一种线性变换对称分量法是一种线性变换, ,将一组不对称的三相系统分解将一组不对称的三相系统分解成正序、负序和零序三组对称的系统。成正序、负序和零序三组对称的系统。0cccc0bbbb0aaaaUUUUUUUUUUUUcba22aa0aUUUaa1aa111131UUU23210120jjeaa2bUaUa

55、cUaUabUaUa2cUaU0c0b0aUUU 第一篇 变压器二、三相变压器各序阻抗和等效电路1正序阻抗及正序等效电路 正序电流所遇到的阻抗称为正序阻抗。正序电流所遇到的阻抗称为正序阻抗。正序电流是大小相等、相位彼此相差的三正序电流是大小相等、相位彼此相差的三相对称系统，就一相而言，与单相变压器相对称系统，就一相而言，与单相变压器情况一样，其阻抗为情况一样，其阻抗为 kkkjxrZZ2负序阻抗及负序等效电路 负序电流所遇到的阻抗称为负序阻抗。负序电流所遇到的阻抗称为负序阻抗。由于正序和负序均是对称的，仅存在由于正序和负序均是对称的，仅存在B B相超相超前还是前还是C C相超前的差别，对变压器

56、的电磁本相超前的差别，对变压器的电磁本质没有什么不同，因此负序系统的负序阻质没有什么不同，因此负序系统的负序阻抗与正序系统相同，即抗与正序系统相同，即 kZZZ第一篇 变压器3零序阻抗及其等效电路 零序电流遇到的阻抗为零序阻抗。零序电流及其零序磁通零序电流遇到的阻抗为零序阻抗。零序电流及其零序磁通与三相绕组的连接方式和磁路的结构有关，零序等效电路及零与三相绕组的连接方式和磁路的结构有关，零序等效电路及零序阻抗与正、负序不同。序阻抗与正、负序不同。(1(1）绕组连接方式的影响）绕组连接方式的影响 三相绕组的连接方式不会影响漏阻抗的大小，但对零序电流三相绕组的连接方式不会影响漏阻抗的大小，但对零序

57、电流的流通影响很大。在零序等效电路中，的流通影响很大。在零序等效电路中，Y Y接法的一侧相当于开路。接法的一侧相当于开路。从该侧看进去的零序阻抗从该侧看进去的零序阻抗Z Z0 0=；YNYN一侧为通路；一侧为通路；D D连接一侧相当连接一侧相当于变压器内部短接，但从外部看进去应是开路。于变压器内部短接，但从外部看进去应是开路。 第一篇 变压器(2) (2) 磁路结构的影响磁路结构的影响 在零序等效电路中，零序电路的励磁阻抗与磁路的结构有很在零序等效电路中，零序电路的励磁阻抗与磁路的结构有很大的关系。对于组式三相变压器，三相零序电流产生的三相同大的关系。对于组式三相变压器，三相零序电流产生的三相

58、同相位的零序磁通可沿各相自己的铁心闭合，其磁路为主磁路，相位的零序磁通可沿各相自己的铁心闭合，其磁路为主磁路，因此零序励磁阻抗与正序阻抗相同。即因此零序励磁阻抗与正序阻抗相同。即mmm0mjxrZZ 对于三相心式变压器，三相零序磁通不能沿铁心闭合，只对于三相心式变压器，三相零序磁通不能沿铁心闭合，只能沿油和箱壁闭合，其磁阻大，因而零序励磁阻抗比较小。一能沿油和箱壁闭合，其磁阻大，因而零序励磁阻抗比较小。一般电力变压器般电力变压器0 . 13 . 0*0mZ而而10. 005. 020*km，ZZ以上k0mmZZZ可见可见第一篇 变压器(3(3）零序阻抗的测定）零序阻抗的测定 YN,dYN,d和和D,ynD,yn接法的三相变压器接法的三相变压器20200200rZxI3PrI3UZ对于对于YNYN，y y连接的三相变压器，将一次绕组串联，二次绕组开连接的三相变压器，将一次绕组串联，二次绕组开路，便可测出从一次侧看的零序阻抗路，便可测出从一次侧看的零序阻抗 Y,ynY,yn接法的三相变压器的测量方法是：把二接法的三相变压器的测量方法是：把二次侧三个绕组首尾串联接到单相电源上，以模次侧三个绕组首尾串联接到单相电源上，以模拟零序电流和零序磁通的流通情况，一次侧开拟零序电流和零序磁通的流通情况，一次侧开路，测量电压路，测量电压U U，