《电机及拖动基础》第三章--变压器课件

1、*电机及拖动基础1/46变压器：变换电压、交换电能，实现电能传输和电信号处理。一次侧 二次侧，高压输电、配电、，10kV、35kV、110kV、220kV、500kV 380/220V、3kV、6kV。第三章 变压器 第一节 变压器的工作原理及结构 变压器的主要部件铁心和套在铁心上的两个绕组。两绕组只有磁路耦合没电气联系。在一次绕组 一、变压器的工作原理中加上交变电压，产生交链一、二次绕组的交变磁通，在两绕组中分别感应电动势。*电机及拖动基础3/46k匝比，变比。 所以，改变N1、N2之比，就可以达到改变电压的目的。N1N2为降压变压器，N1有功分量，所以空载电流主要是感性无功性质，也称励磁电

2、流。 三、空载电流和空载损耗 空载电流包含两个分量，一个是励磁分量，作用是建立磁场，产生主磁通，无功分量， ；另一个是铁损耗分量，对应变压器铁心损耗，有功分量 。 *电机及拖动基础19/46 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I0%来表示：变压器空载运行时的励磁电流、主磁通、感应电动势*电机及拖动基础20/46其中，Z 1 一次绕组漏阻抗； Zm 变压器的励磁阻抗； Xm 变压器的励磁电抗； Rm 变压器的励磁电阻。 四、空载运行时的相量图及等效电路*电机及拖动基础21/46 并且有: 书P92，【例3-1】，改动。变压器空载运行相量图*电机及拖动基础2

3、2/46第三节 单相变压器的负载运行 变压器一次侧接在额定频率、额定电压的交流电源上，二次侧接上负载的运行状态，称为负载运行。 一、负载运行时的物理情况变压器负载运行原理接线图*电机及拖动基础23/46在一次绕组内在二次绕组内磁通量磁动势 基本电磁关系：*电机及拖动基础24/46 由于电源电压恒定，即U1=常数，则E1常数，常数。因此，达到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。 磁动势平衡方程式： 上式同除以N1：*电机及拖动基础25/46 原边： 二、负载运行时的基本方程式 副

4、边： 变压器负载运行时的六个基本方程式：*电机及拖动基础26/46 三、绕组的折算 为了得到表示T内部电磁关系的等效电路，以简化分析计算，如将变压器的二次绕组匝数N2用一次绕组匝数N1来等效。 折算原则：将副边N2折算N1成时，保持副绕组磁动势及功率传递关系不变。 折算后，各量折算值用上标“”表示。 1.电流的折算（磁动势不变），*电机及拖动基础27/46 3.阻抗的归算（功率损耗不变），k2 2.电动势和电压的折算（功率不变），k*电机及拖动基础28/46 折算后的变压器负载运行时的六个基本方程式（形式不变）：*电机及拖动基础29/46 图中a、b和c、d分别是等电位点，可连接起来而不改变运

5、行情况。于是作出变压器的T形等效电路。（由前述的基本方程式也可得出该等效电路）。 四 、变压器负载时的等效电路和相量图 （一）等效电路*电机及拖动基础30/46 Rsh、Xsh和Zsh分别称为短路电阻、短路电抗和短路阻抗。只适用于T稳态负载运行（特别是负载较大时）和短路工况。I0I1，将励磁支路移去Z1Zm，将励磁支路左移*电机及拖动基础31/46 （二）相量图 阻感负载： （另，阻容负载。）*电机及拖动基础32/46 四、等效电路参数测定 （一）空载试验 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、铁耗和励磁阻抗。 变压器空载运行时，可以认为输入功率p0完全用来抵偿铁

6、耗。*电机及拖动基础33/46 从空载运行的等效电路得出 （二）短路试验 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。 折算到高压侧，阻抗乘以k2。*电机及拖动基础34/46 高压侧加电压，低压侧短路；由于外加电压很小，主磁通很少，铁损耗很少，忽略铁损。 折算到75的换算公式为： 铜线： 铝线：*电机及拖动基础35/46 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。用一次侧额定电压的百分值表示。*电机及拖动基础36/46第四节 变压器的运行特性 一、电压调整率和外特性 变压器二次侧的端电压随负载变化的程度用电压调整率u来表示。*

7、电机及拖动基础37/46 变压器的近似等效电路相量图外特性曲线*电机及拖动基础38/46 二、电压变化率的计算 电压变化率是表征变压器运行性能的重要指标之一，它大小反映了供电电压的稳定性。 式中 为负载系数。 可见，电压变化率的大小与负载大小、性质及变压器的本身参数有关。*电机及拖动基础39/46 三、变压器的效率和损耗 变压器的损耗主要是铁耗和铜耗两种： 铁耗包括基本铁耗和附加铁耗。基本铁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部涡流损耗、主磁通在结构部件中引起的涡流损耗等。铁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，pFe=p0=常值。 铜耗也分

8、基本铜耗和附加铜耗。基本铜耗是在电流在一、二次绕组直流电阻上的损耗；附加损耗包括因集肤效应引起的损耗以及漏磁场在结构部件中引起*电机及拖动基础40/46的涡流损耗等。铜耗大小与负载电流平方成正比，故也称为可变损耗。 变压器的效率也是指其输出的有功功率与输入的有功功率之比，用百分值表示。*电机及拖动基础41/46 即铜损耗等于铁损耗时，变压器效率最高，为：*电机及拖动基础42/46 效率既与变压器自身参数（内因）有关，又与负载大小、性质（外因）有关。*电机及拖动基础43/46第五节 三相变压器一、三相变压器的磁路系统1.组式变压器*电机及拖动基础44/462.芯式变压器*电机及拖动基础45/46

9、二、三相变压器的电路系统联结组1、联结法 a)星形联结 b)三角形联结*电机及拖动基础46/462、单相变压器联结组a)I/I-0联结组 b)I/I-6联结组*电机及拖动基础47/46三相变压器线圈的连接组别1)连接方式：Y或D；（y,d）2)定义：反映三相变压器对称运行时，高、低压侧对应线电动势（或线电压）之间的相位关系，它与线圈的绕向和首、末端标记及高、低压线圈的连接方式有关。3)时钟表示法：（相量图）举例：作图步骤3.三相变压器连接组*电机及拖动基础48/46A、B、C正相序：按顺时针方向旋转。1）A、B、C相序画出高压绕组相电动势 相量图， 与水平面成30；2）按线电动势与相电动势关系画出线电动势 ；3）将a与A重合，分别画出 ，相序为a-b-c（根据同名端）。4） 指向12点， 即为该联结组的标号（就是几点钟） 。 根据联结组的标号以及一个钟点数对应30角，即可确定高、低压侧对应线电动势（或线电压）之间的相位移。*电机及拖动基础49/46ABCXYZEabEABaxbcY/Y-0ABCXYZabcxyzEAXEaxY，y接法的连接组号*电机及拖动基础50/46Y/Y-2EaxABCXYZabcxyzEAXaxbcABCXYZE