第1章-变压器

1、1 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 变压器工作的理论基础，是电磁感应定律。在电力、电子等变压器工作的理论基础，是电磁感应定律。在电力、电子等领域的实际应用中，其主要的作用是变压、变流、变阻抗、传送领域的实际应用中，其主要的作用是变压、变流、变阻抗、传送交流电能。交流电能。变压器的构造和分类变压器的构造和分类变压器基本工作原理变压器基本工作原理变压器的铭牌数据变压器的铭牌数据 第一章第一章 变压器变压器任务任务1 1 变压器结构与原理变压器结构与原理2 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 变压器的构造和分类变压器的构造和分类 根据变压器原理可知，变压器根据变压器原理可知，变压器主要由两大

2、部分组成：主要由两大部分组成：变压器磁路部分变压器磁路部分铁心；铁心；变压器电路部分变压器电路部分一、二次一、二次绕组。绕组。在大型电力变压器中还有其它在大型电力变压器中还有其它辅助部件。辅助部件。3 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 变压器的构造和分类变压器的构造和分类 1油阀；油阀；2绕组绕组 ;3铁心；铁心；4油箱；油箱；5分接开关；分接开关；6低低压导管；压导管；7高压导管；高压导管；8，瓦斯继电器；，瓦斯继电器；9防爆筒；防爆筒；10油位器；油位器；11油枕；油枕；12吸吸湿器；湿器；13铭牌；铭牌；14温度计温度计15 小车小车4 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 变压器的

3、构造和分类变压器的构造和分类 变压器磁路部分变压器磁路部分铁心；铁心；铁心材料铁心材料 铁心结构铁心结构铁心叠片形式铁心叠片形式 变压器铁心一般都采用高导磁变压器铁心一般都采用高导磁率的电工材料率的电工材料(硅钢片硅钢片)迭成。迭成。选用高导磁材料，是为了提高选用高导磁材料，是为了提高磁效率；采用硅钢片选装则是为磁效率；采用硅钢片选装则是为了减小铁心损耗，简称铁损（涡了减小铁心损耗，简称铁损（涡流损耗）。流损耗）。硅钢片可分热轧硅钢片与冷轧硅钢片可分热轧硅钢片与冷轧硅钢片两类，冷轧硅钢片的磁性硅钢片两类，冷轧硅钢片的磁性能较好，损耗较小，为目前制作能较好，损耗较小，为目前制作变压器铁心的主要材

4、料。变压器铁心的主要材料。5 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 变压器的构造与分类变压器的构造与分类 变压器磁路部分变压器磁路部分铁心；铁心；铁心材料铁心材料 铁心结构铁心结构铁心叠片形式铁心叠片形式 按照绕组套入铁心的形式，铁按照绕组套入铁心的形式，铁心可分为心式结构和壳式结构两心可分为心式结构和壳式结构两种。种。心式结构，变压器铁心被线圈心式结构，变压器铁心被线圈包围；包围；壳式结构，变压器铁心的最外壳式结构，变压器铁心的最外层包围着线圈。层包围着线圈。心式铁心的结构简单、省料，心式铁心的结构简单、省料，因此为大多电力变压器采用。因此为大多电力变压器采用。铁心铁心柱线圈心式结构心式结构

5、 壳式结构壳式结构 6 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 变压器的构造与分类变压器的构造与分类 变压器磁路部分变压器磁路部分铁心；铁心；铁心材料铁心材料 铁心结构铁心结构铁心叠片形式铁心叠片形式 大中型变压器一般采用硅钢大中型变压器一般采用硅钢片交错叠装方式，如图所示，片交错叠装方式，如图所示，各层磁路接缝斜形互相错开，各层磁路接缝斜形互相错开，可减小气隙和磁阻；可减小气隙和磁阻；23414324313427 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 变压器的构造与分类变压器的构造与分类 变压器磁路部分变压器磁路部分铁心；铁心；铁心材料铁心材料 铁心结构铁心结构铁心叠片形式铁心叠片形式 小型变

6、压器多采用小型变压器多采用E、F、形形等冲片交替叠装而成，如图等冲片交替叠装而成，如图所示。所示。8 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 变压器绕组变压器绕组 绕组是变压器的电路部分绕组是变压器的电路部分,因此对他的电气、耐热、因此对他的电气、耐热、机械等性能均有严格的要求，以保证变压器的安机械等性能均有严格的要求，以保证变压器的安全运行。全运行。变压器中，接到高压侧的绕组称高压绕组，接到变压器中，接到高压侧的绕组称高压绕组，接到低压侧的绕组称低压绕组。按高低压绕组安放型低压侧的绕组称低压绕组。按高低压绕组安放型式可分为式可分为:同心式同心式交叠式交叠式 9 电机与电气控制技术电机与电气控制

7、技术 变压器绕组变压器绕组 绕组是变压器的电路部分绕组是变压器的电路部分,因此对他的电气、耐热、机械等因此对他的电气、耐热、机械等性能均有严格的要求，以保证变压器的安全运行。性能均有严格的要求，以保证变压器的安全运行。变压器中，接到高压电侧绕组称高压绕组，接到低压侧的变压器中，接到高压电侧绕组称高压绕组，接到低压侧的绕组称低压绕组。按高低压绕组安放型式可分为绕组称低压绕组。按高低压绕组安放型式可分为:同心式同心式交叠式交叠式 高低压线圈绕在同一铁心柱上，同高低压线圈绕在同一铁心柱上，同心排列。一般高压线圈排在外侧，心排列。一般高压线圈排在外侧，低压线圈排在内侧，这样有利于对低压线圈排在内侧，这

8、样有利于对铁心的绝缘。变压器高低压线圈间铁心的绝缘。变压器高低压线圈间的绝缘，线圈与铁心间的绝缘一般的绝缘，线圈与铁心间的绝缘一般采用木纸或钢纸板绝缘圆筒。采用木纸或钢纸板绝缘圆筒。高 压 线 圈低 压 线 圈低压线圈高压线圈10 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 变压器绕组变压器绕组 绕组是变压器的电路部分绕组是变压器的电路部分,因此对他的电气、耐热、机械等因此对他的电气、耐热、机械等性能均有严格的要求，以保证变压器的安全运行。性能均有严格的要求，以保证变压器的安全运行。变压器中，接到高压电侧绕组称高压绕组，接到低压侧的变压器中，接到高压电侧绕组称高压绕组，接到低压侧的绕组称低压绕组。按

9、高低压绕组安放型式可分为绕组称低压绕组。按高低压绕组安放型式可分为:同心式同心式交叠式交叠式 是把变压器的高低压绕组分别绕成是把变压器的高低压绕组分别绕成若干个若干个“饼式饼式”绕组，高低压绕组，高低压“饼饼式式”绕组是交替地套装在铁心柱上，绕组是交替地套装在铁心柱上，为便于绝缘，铁心柱两端靠近铁轭为便于绝缘，铁心柱两端靠近铁轭外总是套装低压绕组。交叠式绕组外总是套装低压绕组。交叠式绕组因其结构比较牢固，电气上易构成因其结构比较牢固，电气上易构成多条支路并联，但绝缘较复杂，所多条支路并联，但绝缘较复杂，所以适用于低电压、大电流负载。以适用于低电压、大电流负载。高压线圈低压线圈低压线圈高压线圈1

10、1 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 其它部件其它部件 油箱及冷却方式油箱及冷却方式 分接开关分接开关 高压套管、低压套管高压套管、低压套管 气体继电器气体继电器 安全气道安全气道吸湿器吸湿器 由于变压器铁心损耗与绕组损耗的由于变压器铁心损耗与绕组损耗的存在，这些损耗会使铁心与绕组发存在，这些损耗会使铁心与绕组发热，影响变压器的安全工作。因此，热，影响变压器的安全工作。因此，通常将装好的变压器铁心、绕组浸通常将装好的变压器铁心、绕组浸入变压器油中进行冷却。另外变压入变压器油中进行冷却。另外变压器油具有良好的绝缘作用。器油具有良好的绝缘作用。12 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 其它部

11、件其它部件 油箱及冷却方式油箱及冷却方式 分接开关分接开关 高压套管、低压套管高压套管、低压套管 气体继电器气体继电器 安全气道安全气道吸湿器吸湿器 为了增加散热面积，容量较大的变为了增加散热面积，容量较大的变压器，常采用带有钢管散热器的外压器，常采用带有钢管散热器的外壳帮助散热，故称油浸自冷式；装壳帮助散热，故称油浸自冷式；装有散热风扇协助散热，称油浸风冷有散热风扇协助散热，称油浸风冷式；装设油泵强迫使油在冷却器循式；装设油泵强迫使油在冷却器循环冷却的，称强迫油循环冷却式。环冷却的，称强迫油循环冷却式。4，油箱，油箱 13 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 其它部件其它部件 油箱及冷却方

12、式油箱及冷却方式 分接开关分接开关 高压套管、低压套管高压套管、低压套管 气体继电器气体继电器 安全气道安全气道吸湿器吸湿器 为了保证用户电压的稳定，电力变为了保证用户电压的稳定，电力变压器装有进行微调的分接开关，调压器装有进行微调的分接开关，调节范围在节范围在5%，通过改变高压侧，通过改变高压侧绕组匝数来实现。绕组匝数来实现。5分接开关分接开关 14 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 其它部件其它部件 油箱及冷却方式油箱及冷却方式 分接开关分接开关 高压套管、低压套管高压套管、低压套管 气体继电器气体继电器 安全气道安全气道吸湿器吸湿器 分别与变压器高、低压侧的外线连分别与变压器高、低压

13、侧的外线连接，具有良好的消弧、绝缘效果。接，具有良好的消弧、绝缘效果。6低压导管；低压导管；7高压导管高压导管15 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 其它部件其它部件 油箱及冷却方式油箱及冷却方式 分接开关分接开关 高压套管、低压套管高压套管、低压套管 气体继电器气体继电器 安全气道安全气道吸湿器吸湿器 分别与变压器高、低压侧的外线连分别与变压器高、低压侧的外线连接，具有良好的消弧、绝缘效果。接，具有良好的消弧、绝缘效果。6低压导管；低压导管；7高压导管高压导管16 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 其它部件其它部件 油箱及冷却方式油箱及冷却方式 分接开关分接开关 高压套管、低压套管高

14、压套管、低压套管 气体继电器气体继电器 安全气道安全气道吸湿器吸湿器 安装在油箱和储油柜的连接管道中间，安装在油箱和储油柜的连接管道中间，是变压器内部故障的保护装置。当变是变压器内部故障的保护装置。当变压器内部绝缘被击穿或匝间短路时，压器内部绝缘被击穿或匝间短路时，变压器油和其它绝缘物分解气体，气变压器油和其它绝缘物分解气体，气压增大冲击气体继电器，使其接点动压增大冲击气体继电器，使其接点动作，通过控制保护回路，及时发出故作，通过控制保护回路，及时发出故障信号或切除电源。障信号或切除电源。8、瓦斯继电器、瓦斯继电器17 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 其它部件其它部件 油箱及冷却方式油箱

15、及冷却方式 分接开关分接开关 高压套管、低压套管高压套管、低压套管 气体继电器气体继电器 安全气道安全气道吸湿器吸湿器 其排气管一端连接油箱，顶端装有薄其排气管一端连接油箱，顶端装有薄玻璃，当变压器内部发生故障时，压玻璃，当变压器内部发生故障时，压力达到一定程度时，就把薄玻璃冲破，力达到一定程度时，就把薄玻璃冲破，释放变压器内部压力，防止变压器爆释放变压器内部压力，防止变压器爆炸。炸。9、防爆筒、防爆筒18 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 其它部件其它部件 油箱及冷却方式油箱及冷却方式 分接开关分接开关 高压套管、低压套管高压套管、低压套管 气体继电器气体继电器 安全气道安全气道吸湿器吸

16、湿器 内装有吸水性很强的硅胶，可吸却储内装有吸水性很强的硅胶，可吸却储油柜中空气的水分，以保证变压器油油柜中空气的水分，以保证变压器油良好的绝缘度。良好的绝缘度。13、吸湿器、吸湿器19 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 变压器的分类变压器的分类 （1） 按用途分：电力变压器；特种变压器；仪用互感器等。按用途分：电力变压器；特种变压器；仪用互感器等。（2） 按绕组结构分：双绕组变压器；三绕组变压器；多绕组变压按绕组结构分：双绕组变压器；三绕组变压器；多绕组变压器；自耦变压器。器；自耦变压器。（3） 按相数分：单相变压器；三相变压器；多相变压器。按相数分：单相变压器；三相变压器；多相变压器。

17、（4） 按冷却方式分：干式变压器；油浸式变压器；油浸风冷式变按冷却方式分：干式变压器；油浸式变压器；油浸风冷式变压器；强迫循环导向冷却式变压器。压器；强迫循环导向冷却式变压器。（5） 按变压器容量分：中小型变压器（按变压器容量分：中小型变压器（63000KVA）。）。20 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 变压器的基本工作原理变压器的基本工作原理变压器是在一个闭合的铁心磁变压器是在一个闭合的铁心磁路中安装了原边绕组路中安装了原边绕组(称一次绕称一次绕组组)和副边绕组和副边绕组(称二次绕组称二次绕组) 1U2U1I2I21 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 变压器的基本工作原理变压器的基

18、本工作原理变压器是在一个闭合的铁心磁变压器是在一个闭合的铁心磁路中安装了原边绕组路中安装了原边绕组(称一次绕称一次绕组组)和副边绕组和副边绕组(称二次绕组称二次绕组) 1U2U1I2IdtdNe11dtdNe22KNNeeUU212121升压变压器降压变压器11kk22 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 变压器的基本工作原理变压器的基本工作原理变压器是在一个闭合的铁心磁变压器是在一个闭合的铁心磁路中安装了原边绕组路中安装了原边绕组(称一次绕称一次绕组组)和副边绕组和副边绕组(称二次绕组称二次绕组) 1U2U1I2I 23 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 变压器的基本工作原理变压器的基

19、本工作原理变压器是在一个闭合的铁心磁变压器是在一个闭合的铁心磁路中安装了原边绕组路中安装了原边绕组(称一次绕称一次绕组组)和副边绕组和副边绕组(称二次绕组称二次绕组) 1U2U1I2I24 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 变压器的基本工作原理变压器的基本工作原理变压器是在一个闭合的铁心磁变压器是在一个闭合的铁心磁路中安装了原边绕组路中安装了原边绕组(称一次绕称一次绕组组)和副边绕组和副边绕组(称二次绕组称二次绕组) 1U2U1I2I2211IUIUkII121kkZZ*IUIU22112125 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 变压器的铭牌数据变压器的铭牌数据 变压器的额定值是变压器

20、工作的技术指标。主要有额定容量、变压器的额定值是变压器工作的技术指标。主要有额定容量、额定电压、额定电流和额定频率。额定值通标注在变压器的铭额定电压、额定电流和额定频率。额定值通标注在变压器的铭牌上，故称铭牌值牌上，故称铭牌值. 额定容量额定容量 额定电压额定电压 额定电流额定电流 额定频率额定频率 26 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 变压器的铭牌数据变压器的铭牌数据 变压器的额定值是变压器工作的技术指标。主要有额定容量、变压器的额定值是变压器工作的技术指标。主要有额定容量、额定电压、额定电流和额定频率。额定值通标注在变压器的铭额定电压、额定电流和额定频率。额定值通标注在变压器的铭牌上

21、，故称铭牌值牌上，故称铭牌值. 额定容量额定容量 额定电压额定电压 额定电流额定电流 额定频率额定频率 在铭牌上所规定的额定状态在铭牌上所规定的额定状态下变压器输出的能力（视在下变压器输出的能力（视在功率）保证值，称变压器的功率）保证值，称变压器的额定容量。以额定容量。以KVA表示，对表示，对于三相变压器，指三相容量于三相变压器，指三相容量总和。总和。NS27 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 变压器的铭牌数据变压器的铭牌数据 变压器的额定值是变压器工作的技术指标。主要有额定容量、变压器的额定值是变压器工作的技术指标。主要有额定容量、额定电压、额定电流和额定频率。额定值通标注在变压器的铭额

22、定电压、额定电流和额定频率。额定值通标注在变压器的铭牌上，故称铭牌值牌上，故称铭牌值. 额定容量额定容量 额定电压额定电压 额定电流额定电流 额定频率额定频率 变压器在额定运行情况下，变压器在额定运行情况下，根据变压器绝缘程度和允许根据变压器绝缘程度和允许温升所规定的一次侧绕组电温升所规定的一次侧绕组电压，称一次侧额定电压；变压，称一次侧额定电压；变压器空载时，二次侧绕组保压器空载时，二次侧绕组保证值，称二侧额定电压。证值，称二侧额定电压。NNUU21/28 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 变压器的铭牌数据变压器的铭牌数据变压器的额定值是变压器工作的技术指标。主要有额定容量、变压器的额定

23、值是变压器工作的技术指标。主要有额定容量、额定电压、额定电流和额定频率。额定值通标注在变压器的铭额定电压、额定电流和额定频率。额定值通标注在变压器的铭牌上，故称铭牌值牌上，故称铭牌值. 额定容量额定容量 额定电压额定电压 额定电流额定电流 额定频率额定频率 变压器的额定电流是额定状变压器的额定电流是额定状态下的一次侧、二次侧电流态下的一次侧、二次侧电流值，其值是根据额定容量和值，其值是根据额定容量和额定电压的计算值额定电压的计算值 。NNII21/29 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 变压器的铭牌数据变压器的铭牌数据 变压器的额定值是变压器工作的技术指标。主要有额定容量、变压器的额定值是

24、变压器工作的技术指标。主要有额定容量、额定电压、额定电流和额定频率。额定值通标注在变压器的铭额定电压、额定电流和额定频率。额定值通标注在变压器的铭牌上，故称铭牌值牌上，故称铭牌值. 额定容量额定容量 额定电压额定电压 额定电流额定电流 额定频率额定频率 为标定的工业频率，各国标为标定的工业频率，各国标定是有区别的。（中国标定定是有区别的。（中国标定的额定频率为的额定频率为50HZ）。）。Nf30 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 变压器的铭牌数据变压器的铭牌数据 变压器的额定值是变压器工作的技术指标。主要有额定容量、变压器的额定值是变压器工作的技术指标。主要有额定容量、额定电压、额定电流和

25、额定频率。额定值通标注在变压器的铭额定电压、额定电流和额定频率。额定值通标注在变压器的铭牌上，故称铭牌值牌上，故称铭牌值. 额定容量额定容量 额定电压额定电压 额定电流额定电流 额定频率额定频率 在铭牌上所规定的额定状态下变压器输出在铭牌上所规定的额定状态下变压器输出的能力（视在功率）保证值，称变压器的的能力（视在功率）保证值，称变压器的额定容量。以额定容量。以KVA表示，对于三相变压器，表示，对于三相变压器，指三相容量总和。指三相容量总和。)(2211*单相NNNNNIUIUS)(2211*3*3三相NNNNNIUIUS31 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 任务任务2 2 变压器运行特

26、性变压器运行特性 任务目标任务目标（1）了解变压器的运行特性。）了解变压器的运行特性。（2）掌握变压器的二次侧端电压随）掌握变压器的二次侧端电压随负载变化的规律负载变化的规律。32 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 一、变压器负载时二次绕组端电压的变化一、变压器负载时二次绕组端电压的变化 当变压器一次绕组接额定电压、二次绕组开路时，二当变压器一次绕组接额定电压、二次绕组开路时，二次绕组的端电压即为空载电压次绕组的端电压即为空载电压U20，亦是二次侧的额定电压，亦是二次侧的额定电压U2N，若二次侧带上负载，一、二次电流分别通过一、二次，若二次侧带上负载，一、二次电流分别通过一、二次侧漏阻抗，

27、产生内压降，使变压器二次端电压将有所变化，侧漏阻抗，产生内压降，使变压器二次端电压将有所变化，且随负载的大小而变化。当变压器一次侧加额定频率的额且随负载的大小而变化。当变压器一次侧加额定频率的额定电压、且负载功率因数一定时，二次侧端电压定电压、且负载功率因数一定时，二次侧端电压U2随负载随负载电流电流I2的变化关系，即的变化关系，即U2=f(I2)曲线，称为变压器的外特性。曲线，称为变压器的外特性。 在纯电阻负载时，端电压下垂较小（曲线在纯电阻负载时，端电压下垂较小（曲线1）；纯电感）；纯电感负载时，端电压下垂厉害（曲线负载时，端电压下垂厉害（曲线2）；纯电容负载时，端电）；纯电容负载时，端电

28、压却可能上翘（曲线压却可能上翘（曲线3）。端电压下垂或上翘的程度，可用）。端电压下垂或上翘的程度，可用电压变化率来表示，当一次侧接到额定频率和额定电压的电压变化率来表示，当一次侧接到额定频率和额定电压的电网上，二次侧空载电压电网上，二次侧空载电压U20与在给定负载功率因数下二次与在给定负载功率因数下二次侧电压侧电压U2的算术差（的算术差（U2N-U2）33 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 一、变压器负载时二次绕组端电压的变化一、变压器负载时二次绕组端电压的变化 电压变化率反映了变压器输出电压的稳定性及电能的质量。电压变化率反映了变压器输出电压的稳定性及电能的质量。在一般的电力变压器中，当

29、在一般的电力变压器中，当 接近于接近于1时，电压变化率约为时，电压变化率约为2%3%。因。因为变压器绕组的阻抗很小，所以由此引起的电压降也很小。但当功率因数下降为变压器绕组的阻抗很小，所以由此引起的电压降也很小。但当功率因数下降到到 0.8时，电压变化率大约为时，电压变化率大约为5%8%。因此提高功率因数可以减少电压变化。因此提高功率因数可以减少电压变化率。率。cos34 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 二、变压器的损耗和效率二、变压器的损耗和效率 变压器在传递功率时，存在着两种损耗。其一是铜耗变压器在传递功率时，存在着两种损耗。其一是铜耗Pcu，它是，它是一次、二次绕组中电流流过相应的

30、电阻产生的，其值与电流的平方成一次、二次绕组中电流流过相应的电阻产生的，其值与电流的平方成正比。铜耗的大小随负载的变化而变化，称为可变损耗。变压器中的正比。铜耗的大小随负载的变化而变化，称为可变损耗。变压器中的另外一种损耗是铁心损耗另外一种损耗是铁心损耗PFe，其值与铁心中的磁通量的最大值有关。，其值与铁心中的磁通量的最大值有关。当电源电压不变时，变压器铁心中的磁通量最大值基本不变，铁心损当电源电压不变时，变压器铁心中的磁通量最大值基本不变，铁心损耗也基本不变，因此，把铁心损耗称为不变损耗。耗也基本不变，因此，把铁心损耗称为不变损耗。 变压器的总损耗为上述两种损耗之和：变压器的总损耗为上述两种

31、损耗之和：2.变压器的效率变压器的效率 变压器的效率是它的输出有功功率变压器的效率是它的输出有功功率P2与输入有功功率与输入有功功率P1的比值，的比值，计算公式为：计算公式为：35 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 二、变压器的损耗和效率二、变压器的损耗和效率 当负载的功率因数一定时，变压器的效率随负载变化的关系曲线当负载的功率因数一定时，变压器的效率随负载变化的关系曲线 =f(2)称为变压器的效率特性。称为变压器的效率特性。36 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 项目五项目五 三相变压器三相变压器 三相变压器组三相变压器组 :由三个单相变压器组成的三相变压器组，属于彼此无关一类，由三

32、个单相变压器组成的三相变压器组，属于彼此无关一类，三相主磁通相互独立，互不影响。三相主磁通相互独立，互不影响。 任务任务5.1 5.1 三相变压器的结构与工作原理三相变压器的结构与工作原理 37 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 三相变压器三相变压器 三相心式变压器三相心式变压器 :将三个单相铁心并成一体，如图所示。当三相变压器外加三相对称将三个单相铁心并成一体，如图所示。当三相变压器外加三相对称交流电压时，故三相主磁通之和为零，因此中间的铁心无磁通流过，交流电压时，故三相主磁通之和为零，因此中间的铁心无磁通流过，故可取消中间铁心，于是就成了目前广泛使用的三相心式变压器故可取消中间铁心，于

33、是就成了目前广泛使用的三相心式变压器.变压器心式磁路系统变压器心式磁路系统 38 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 三相变压器三相变压器 三相心式变压器三相心式变压器 :三相心式变压器磁路不独立，有共同的磁轭，各相磁通要借助于另外三相心式变压器磁路不独立，有共同的磁轭，各相磁通要借助于另外两相磁路闭合，三相磁路是不对称的，中间磁路较两边磁路短，所两相磁路闭合，三相磁路是不对称的，中间磁路较两边磁路短，所以中间相的励磁电流较另两相小些，通常为：以中间相的励磁电流较另两相小些，通常为： 变压器心式磁路系统变压器心式磁路系统 VWUIII000)5 . 12 . 1 (39 电机与电气控制技术电

34、机与电气控制技术 三相变压器三相变压器 三相心式变压器三相心式变压器 :由于空载电流在变压器空载运行时只占其额定电流的很小比例，因此由于空载电流在变压器空载运行时只占其额定电流的很小比例，因此空载励磁电流的不对称影响就可忽略不计。工程上的空载电流取空载励磁电流的不对称影响就可忽略不计。工程上的空载电流取三相励磁电流的平均值三相励磁电流的平均值 变压器心式磁路系统变压器心式磁路系统 )(310000WVUIIII40 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 三相变压器三相变压器 三相心式变压器三相心式变压器 :由于磁路结构不同，三相心式变压器较三相变压器组用的硅钢由于磁路结构不同，三相心式变压器较

35、三相变压器组用的硅钢片少，效率高，价格便宜，占地面积小，维护简单。因而在各片少，效率高，价格便宜，占地面积小，维护简单。因而在各类变压器中被广泛使用。类变压器中被广泛使用。 变压器心式磁路系统变压器心式磁路系统 41 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 三相变压器的连接组别三相变压器的连接组别 变压器的连接组别是表征变压器一、二次绕组线电动势的相位变压器的连接组别是表征变压器一、二次绕组线电动势的相位差的一种标记。无论是变压器的并联运行，还是对三相负载的差的一种标记。无论是变压器的并联运行，还是对三相负载的供电，连接组别对其都有重要的影响。供电，连接组别对其都有重要的影响。三相变压器绕组的标

36、定和极性三相变压器绕组的标定和极性 三相变压器组别的三相变压器组别的“时钟标定时钟标定”法法 三相变压器联接组别的确定方法三相变压器联接组别的确定方法 42 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 三相变压器绕组的标定和极性三相变压器绕组的标定和极性三相变压器有三组一、二次绕组，分别安装在三个铁心柱上，三相变压器有三组一、二次绕组，分别安装在三个铁心柱上，一次绕组加入三相对称交流电，二次绕组输出也是三相对称交一次绕组加入三相对称交流电，二次绕组输出也是三相对称交流电。流电。一、二次绕组可分别连接成一、二次绕组可分别连接成“Y”形或形或“”形，常称星形接法形，常称星形接法或角形接法。或角形接法。4

37、3 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 (1)标记三标记三相变压器相变压器三相绕组三相绕组首、尾端首、尾端(2)标注电标注电动势的极动势的极性性（1）标记三相变）标记三相变压器三相绕组端压器三相绕组端头头 一次 侧 （ 原一次 侧 （ 原边），首端分别边），首端分别用用 “ U 1 、 V 1 、W1”标记，末端标记，末端用用 “ U 2 、 V 2 、W2”标记；二次标记；二次侧（副边），首侧（副边），首端用端用“u1、v1、w1”标记，末端用标记，末端用“u2、v2、w2”标标记。记。44 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 (1)标记三标记三相变压器相变压器三相绕组三相绕组首、尾端首

38、、尾端(2)标注电标注电动势的极动势的极性性（2）极性）极性 所谓所谓三相变压器极性三相变压器极性就是指各相一、就是指各相一、二次绕组的二次绕组的“同同名端名端”。其规定。其规定为在同一磁链作为在同一磁链作用下，一、二次用下，一、二次绕组（同一相）绕组（同一相）任一瞬时感应电任一瞬时感应电势极性相同的端势极性相同的端为 同 名 端 ， 用为 同 名 端 ， 用“黑点黑点”标记。标记。45 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 组别的组别的“时钟标定时钟标定”法法 由于三相变压器的一、二次侧均为三相对称连接。无论接成由于三相变压器的一、二次侧均为三相对称连接。无论接成“Y”形还是形还是“”形，可

39、以证明同一相的一、二次对应端的形，可以证明同一相的一、二次对应端的线电势的相位差总是线电势的相位差总是“30度度”的倍数。变化一个周期为的倍数。变化一个周期为“12点点”，正好与时钟的整点指示完全一致，故称三相变压器的，正好与时钟的整点指示完全一致，故称三相变压器的联接组别为联接组别为“1点联接，点联接，2点联接点联接12点（或点（或0点）点）规定为：取定一、二次绕组对应相的线电动势比较，将规定为：取定一、二次绕组对应相的线电动势比较，将U1点点与与u1点重合做点重合做“时钟轴心时钟轴心”，一次绕组线电动势向量沿顺时，一次绕组线电动势向量沿顺时针方向转动到与二次绕组线电动势向量重合时，转过的角

40、度针方向转动到与二次绕组线电动势向量重合时，转过的角度除以除以30，就是其联接组别的钟点数。，就是其联接组别的钟点数。46 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 三相变压器联接组别的确定方法三相变压器联接组别的确定方法三相变压器组别的确定，主要通过相量图法和规律归三相变压器组别的确定，主要通过相量图法和规律归纳法判定。以下分别介绍其基本方法与步骤。纳法判定。以下分别介绍其基本方法与步骤。 47 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 三相变压器联接组别的确定方法三相变压器联接组别的确定方法三相变压器组别的确定，主要通过相量图法和规律归三相变压器组别的确定，主要通过相量图法和规律归纳法判定。以下分

41、别介绍其基本方法与步骤。纳法判定。以下分别介绍其基本方法与步骤。 1)根据一、二次确定接线方式及特点：根据一、二次确定接线方式及特点：Y/Y接法；同接法；同极性（一、二次同名端都在首端）；标出各相对应的极性（一、二次同名端都在首端）；标出各相对应的相电势相量。相电势相量。48 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 三相变压器联接组别的确定方法三相变压器联接组别的确定方法三相变压器组别的确定，主要通过相量图法和规律归三相变压器组别的确定，主要通过相量图法和规律归纳法判定。以下分别介绍其基本方法与步骤。纳法判定。以下分别介绍其基本方法与步骤。 2)做一次侧三相相电动势相量；做出线电动势相量及做一次

42、侧三相相电动势相量；做出线电动势相量及方向。方向。49 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 三相变压器联接组别的确定方法三相变压器联接组别的确定方法三相变压器组别的确定，主要通过相量图法和规律归三相变压器组别的确定，主要通过相量图法和规律归纳法判定。以下分别介绍其基本方法与步骤。纳法判定。以下分别介绍其基本方法与步骤。 3) 做出二次侧三相相电动势相量；做出线电动势相量。做出二次侧三相相电动势相量；做出线电动势相量。将将“U1、u1”点重合，按照一、二次侧对应相量平行点重合，按照一、二次侧对应相量平行法则画出。法则画出。50 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 三相变压器联接组别的确定方法

43、三相变压器联接组别的确定方法三相变压器组别的确定，主要通过相量图法和规律归三相变压器组别的确定，主要通过相量图法和规律归纳法判定。以下分别介绍其基本方法与步骤。纳法判定。以下分别介绍其基本方法与步骤。 4) 确定联结组别钟点数：从确定联结组别钟点数：从EUV顺时针旋转到顺时针旋转到Euv的角度（一定是的角度（一定是30的倍数，此例为的倍数，此例为360度度）。）。所以为所以为Y/Y-0 ，即即12点接法。点接法。51 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 Y/Y联接的基本规律联接的基本规律 当一、二次首、尾标号对应相同，同名端位置相同（同极当一、二次首、尾标号对应相同，同名端位置相同（同极性）

44、，称一一对应，此时的一、二次相量完全重合，指向性），称一一对应，此时的一、二次相量完全重合，指向相同，接法为相同，接法为“12点点”。一次侧标定不变（变压器一次侧由电网输入的三相对称电一次侧标定不变（变压器一次侧由电网输入的三相对称电源确定），同名端不变，二次侧首尾标号顺移一个心柱，源确定），同名端不变，二次侧首尾标号顺移一个心柱，相位增加相位增加120度，即沿时钟顺移度，即沿时钟顺移4点。点。52 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 Y/Y联接的基本规律联接的基本规律 “Y/Y；同极性同极性”53 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 Y/Y联接的基本规律联接的基本规律 “Y/Y；反极性反

45、极性”54 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 Y/联接组别及组别变化规律联接组别及组别变化规律 Yd-1155 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 Y/联接组别及组别变化规律联接组别及组别变化规律 Y/-11当 的 联 接 顺 序 为当 的 联 接 顺 序 为u1v2v1w2w1u2 称称逆逆接法如图所示；当接法如图所示；当的联接顺序为的联接顺序为u1u2v1v2w1w2称称顺顺接法。接法。单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式56单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 项目项

46、目3 3 特种变压器及变压器常见故障与修理特种变压器及变压器常见故障与修理 变压器的种类很多，除了上述的双绕组变压器外，其它类型的变压器的种类很多，除了上述的双绕组变压器外，其它类型的称特殊变压器。它们在结构或使用等方面具有不同特点。称特殊变压器。它们在结构或使用等方面具有不同特点。 自耦变压器自耦变压器 仪用互感器仪用互感器 电压互感器电压互感器 电流互感器电流互感器 任务任务3 3 特种变压器特种变压器单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式57单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式 电机与电气控制技术电机与电气控制技

47、术 特殊变压器特殊变压器 自耦变压器变压器的种类很多，自耦变压器变压器的种类很多，除了上述的双绕组变压器外，除了上述的双绕组变压器外，其它类型的称特殊变压器。它其它类型的称特殊变压器。它们在结构或使用等方面具有不们在结构或使用等方面具有不同特点。同特点。 自耦变压器自耦变压器 仪用互感器仪用互感器 电压互感器电压互感器 电流互感器电流互感器 普通双绕组变压器只有磁普通双绕组变压器只有磁的耦合，而无电的直接联的耦合，而无电的直接联系，自耦变压器的原副边系，自耦变压器的原副边两种联系同时存在。它是两种联系同时存在。它是一个原副边共用一个线圈，一个原副边共用一个线圈，带有可滑动抽头的变压器，带有可滑

48、动抽头的变压器，由于调节电压方便，在实由于调节电压方便，在实验、试验中，被广泛使用。验、试验中，被广泛使用。单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式58单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 特殊变压器特殊变压器 变压器的种类很多，除了上述变压器的种类很多，除了上述的双绕组变压器外，其它类型的双绕组变压器外，其它类型的称特殊变压器。它们在结构的称特殊变压器。它们在结构或使用等方面具有不同特点。或使用等方面具有不同特点。 自耦变压器自耦变压器 仪用互感器仪用互感器 电压互感器电压互感器

49、电流互感器电流互感器 自耦变压器的电压比等于电动自耦变压器的电压比等于电动势比等于原副边匝数比，即与势比等于原副边匝数比，即与变比成正比。自耦变压器的原变比成正比。自耦变压器的原边绕组匝数为边绕组匝数为N1，副边绕组匝副边绕组匝数为数为N2，忽略漏抗电势，可得忽略漏抗电势，可得 ：mfNE1144. 4mfNE2244. 4KNNEEUU212121单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式59单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 特殊变压器特殊变压器 变压器的种类很多，除了上述变压器

50、的种类很多，除了上述的双绕组变压器外，其它类型的双绕组变压器外，其它类型的称特殊变压器。它们在结构的称特殊变压器。它们在结构或使用等方面具有不同特点。或使用等方面具有不同特点。 自耦变压器自耦变压器 仪用互感器仪用互感器 电压互感器电压互感器 电流互感器电流互感器 自耦变压器输入、输出电流比自耦变压器输入、输出电流比与变比成反比。根据磁势平衡与变比成反比。根据磁势平衡关系，可知：关系，可知：21III102211)(NIINNNI102211NININI221211IKINNI单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式60单击此处编辑母

51、版标题样式单击此处编辑母版副标题样式 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 特殊变压器特殊变压器 变压器的种类很多，除了上述变压器的种类很多，除了上述的双绕组变压器外，其它类型的双绕组变压器外，其它类型的称特殊变压器。它们在结构的称特殊变压器。它们在结构或使用等方面具有不同特点。或使用等方面具有不同特点。 自耦变压器自耦变压器 仪用互感器仪用互感器 电压互感器电压互感器 电流互感器电流互感器 自耦变压器的输出功率由电磁功自耦变压器的输出功率由电磁功率与传导功率两部分组成率与传导功率两部分组成 ：21III222IUS )()(21212222IUIUIIUIUS单击此处编辑母版标题样式单击此处

52、编辑母版副标题样式单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式61单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 特殊变压器特殊变压器 变压器的种类很多，除了上述的双变压器的种类很多，除了上述的双绕组变压器外，其它类型的称特殊绕组变压器外，其它类型的称特殊变压器。它们在结构或使用等方面变压器。它们在结构或使用等方面具有不同特点。具有不同特点。 自耦变压器自耦变压器 仪用互感器仪用互感器 电压互感器电压互感器 电流互感器电流互感器 仪用互感器分电压互感仪用互感器分电压互感器与电流互感器两种。器与电流互感器两种。其作用是用来扩大测量其作用是用来扩大测

53、量仪表的测量范围。仪表的测量范围。单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式62单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 特殊变压器特殊变压器 变压器的种类很多，除变压器的种类很多，除了上述的双绕组变压器了上述的双绕组变压器外，其它类型的称特殊外，其它类型的称特殊变压器。它们在结构或变压器。它们在结构或使用等方面具有不同特使用等方面具有不同特点。点。 自耦变压器自耦变压器 仪用互感器仪用互感器 电压互感器电压互感器 电流互感器电流互感器 在供电系统中，为了监在供电系统中，为了监测高压电网中

54、的电压变测高压电网中的电压变化情况，就必须采用电化情况，就必须采用电压互感器，将其变成标压互感器，将其变成标准等级的低压以供测量准等级的低压以供测量仪表使用。仪表使用。单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式63单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 特殊变压器特殊变压器 变压器的种类很多，除了上述变压器的种类很多，除了上述的双绕组变压器外，其它类型的双绕组变压器外，其它类型的称特殊变压器。它们在结构的称特殊变压器。它们在结构或使用等方面具有不同特点。或使用等方面具有不同特点。 自耦变

55、压器自耦变压器 仪用互感器仪用互感器 电压互感器电压互感器 电流互感器电流互感器 1）电压互感器的特点：原边匝数）电压互感器的特点：原边匝数很多，副边匝数很少，变比很大；很多，副边匝数很少，变比很大；铁心励磁工作在线性段；由于接铁心励磁工作在线性段；由于接的负载为仪用电压表，其阻抗很的负载为仪用电压表，其阻抗很大，相当于空载运行，原边按不大，相当于空载运行，原边按不同电网电压等级设定，其副边额同电网电压等级设定，其副边额定电压均为定电压均为100伏。伏。实测电压值为副边电压表读数乘实测电压值为副边电压表读数乘以变比。以变比。单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式单击此处编辑母版标题

56、样式单击此处编辑母版副标题样式64单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 特殊变压器特殊变压器 变压器的种类很多，除了上述变压器的种类很多，除了上述的双绕组变压器外，其它类型的双绕组变压器外，其它类型的称特殊变压器。它们在结构的称特殊变压器。它们在结构或使用等方面具有不同特点。或使用等方面具有不同特点。 仪用互感器仪用互感器 电压互感器电压互感器 电流互感器电流互感器 自耦变压器自耦变压器 电焊变压器电焊变压器 2）电压互感器的误差有两种，变）电压互感器的误差有两种，变比误差与相位误差。变比误差是比误差与相位误差。变比误差是由电压互感器内阻抗压

57、降造成，由电压互感器内阻抗压降造成，相位误差则是由其内部的漏抗引相位误差则是由其内部的漏抗引起。起。 按变比误差的相对值，电压互按变比误差的相对值，电压互感器的精度可分成感器的精度可分成0.2、0.5、1.0、3.0四种。四种。单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式65单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式 电机与电气控制技术电机与电气控制技术 特殊变压器特殊变压器 变压器的种类很多，除了上述变压器的种类很多，除了上述的双绕组变压器外，其它类型的双绕组变压器外，其它类型的称特殊变压器。它们在结构的称特殊变压器。它们在结构

58、或使用等方面具有不同特点。或使用等方面具有不同特点。 自耦变压器自耦变压器 仪用互感器仪用互感器 电压互感器电压互感器 电流互感器电流互感器 3） 电压互感器注意事项：电压互感器注意事项：电压互感器的副边不能短路，电压互感器的副边不能短路，否则会因过大的绕组电流而否则会因过大的绕组电流而烧毁线圈；副绕组（连同铁烧毁线圈；副绕组（连同铁心）必须可靠接地，以保证心）必须可靠接地，以保证工作人员安全。工作人员安全。单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式66单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式 电机与电气控制技术电机与电气控制

59、技术 特殊变压器特殊变压器 变压器的种类很多，除了上述变压器的种类很多，除了上述的双绕组变压器外，其它类型的双绕组变压器外，其它类型的称特殊变压器。它们在结构的称特殊变压器。它们在结构或使用等方面具有不同特点。或使用等方面具有不同特点。 自耦变压器自耦变压器 仪用互感器仪用互感器 电压互感器电压互感器 电流互感器电流互感器 电流互感器主要用在电网线电流互感器主要用在电网线路中的大电流测量。路中的大电流测量。单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式67单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式 电机与电气控制技术电机与电气控制技

60、术 特殊变压器特殊变压器 变压器的种类很多，除了上述变压器的种类很多，除了上述的双绕组变压器外，其它类型的双绕组变压器外，其它类型的称特殊变压器。它们在结构的称特殊变压器。它们在结构或使用等方面具有不同特点。或使用等方面具有不同特点。 自耦变压器自耦变压器 仪用互感器仪用互感器 电压互感器电压互感器 电流互感器电流互感器 1）电流互感器特点：原边匝数很少）电流互感器特点：原边匝数很少（一匝或几匝），副边匝数较多；副（一匝或几匝），副边匝数较多；副边接仪用电流表或其它电流线圈，由边接仪用电流表或其它电流线圈，由于电流线圈阻抗很小，故电流互感器于电流线圈阻抗很小，故电流互感器相当于变压器短路运行。