第二章-变压器

第二章变压器变压器是一种静止的电气设备，它的主要功能是改变交流电的电压、电流和阻抗，它的应用极为广泛。变压器是远距离输送电能所必须的重要设备。当输送功率及负载的功率因数一定时，电压愈高，则线路上电流愈小，可以减小输电线截面积，节约有色金属，同时还可减少输电线路上的电能损失。因此，发电厂需要用升压变压器将发电机发出的电压升高，然后再输送出去。对用户来说，电压又不需太高，太高就不安全，所以又需用降压变压器把电压降低，供给用户使用。变压器的种类电力变压器专用变压器电炉变压器整流变压器电焊变压器-------仪用互感器电流互感器电压互感器-------2.1变压器的工作原理u1i2i1e1_+N1N2e1σ+__+e2e2σ+_理想变压器2.2变压器的结构和铭牌数据2.2.1变压器的结构变压器主要由铁心绕组两部分组成。

铁心是变压器的磁路部分。为减小磁滞和涡流损耗，铁心是用磁导率较高的硅钢片(厚度为o.35一o.5mm)叠装而成的。片间相互绝缘。电信系统中的变压器也常用铁氧体或其他磁性材料作铁心。

按绕组与铁心的安装位置，变压器可分为心式和壳式两种。心式壳式2.2.2变压器的铭牌数据

型号SL1000/10

三相高压侧额定电压

铝线额定容量额定数据：1.额定容量SN单位

:V.A、kv.A额定电压U1N/U2N单相三相3.额定电流I1N/I2N额定频率fn等2.3变压器的空载运行2.3.1变压器空载运行时的物理状况u1i2i1e1_+N1N2e1σ+__+e2e2σ+_电磁关系主磁通约占总磁通的99%u1i0i0N12.3.2电磁量参考方向的习惯规定书上64页2.3.3变压器绕组的感应电动势主磁通以铁心作为磁路，铁心的磁导率不是常数，则与i之间就不是线性关系，铁心线圈的主电感L就不是常数。主磁通与由其交变产生的主磁电动势的关系如下：设主磁通＝msint，则u1i2i1e1_+N1N2e1σ+__+e2e2σ+_最大值有效值相量形式最大值有效值相量形式同理空载时，一次绕组的电阻压降和漏磁电动势都小．因而可略去不计，则:E1=4.44fN1Φm同理E20=4.44fN2ΦmE1=4.44fN1Φm

变压器的铭牌上标有U1N／U2N，即标明额定电压、也表示了电压比。u1i2i1e1_+N1N2e1σ+__+e2e2σ+_

忽略绕组电阻和漏磁通空载时的相量图u1i2i1e1_+N1N2e1σ+__+e2e2σ+_2.3.4励磁电流书上67页2.3.5电压平衡方程式u1=–e1–eσ1+i0R1u1i2i1e1_+N1N2e1σ+__+e2e2σ+_根据举尔霍夫电压定律可得：2.3.6空载运行时的相量图及等值电路空载运行时的等值电路空载运行时的相量图RmR+++_+___O空载运行时的等值电路RmR+++_+___例已知：三相变压器Y/Y，SN=100kv.A,U1N/U2N=6000/400V，I1N/I2N=9.62/144.3A，Z1=R1+jx1=5+j10Ω，Zm=Rm+jxm=514+j5526Ω求：励磁电流I0，I0/I1N，U1，E1，I1，Eσ1。RmR+++_+___解：三相电路的计算采用单相计算较好相阻抗：Z=Z1+Zm相电压：I0=U1/Z=0.62A;I0/I1N=62/962=6.48%;U1=3464VE1=I0Zm=3458V;I1=I0=0.62A;Eσ1=I0Z1=6.9V。2.4变压器的负载运行+_u1i2i1e1_+N1N2e1σ+__+e2e2σ电磁关系u1i1i1N1i2i2N2根据举尔霍夫电压定律可得：u1=–e1–eσ1+i1R1u1i2i1e1_+N1N2e1σ+__+e2e2σ+_磁动势

一次绕组的电流由空载电流增加到负载电流i1。二次绕组流过电流i2，形成磁动势i2N2，负载时产生主磁通的一、二次绕组的合成磁动势i1N1+i2N2应和空载磁动势基本相等。变压器的空载电流I0较小，可忽略不计电流关系容量关系阻抗的变换在电子线路中，常用变压器来变换交流阻抗，以实现阻抗匹配。阻抗匹配是指负载阻抗等于电源的内阻时，负载能获得最大的功率。阻抗关系请认真看书71-75页负载运行时的等值电路RmR1+++_+___+_+_R1+_+_R1+_+_+_+_例已知：三相变压器Y/Y，SN=800kv.A,U1N/U2N=10/0.4kv，RK=1.4Ω,XK=6.48Ω,ZL=0.2+j0.07Ω。求：I1，I2，U2L，S1，Q1，P1,S2，Q2，P2。解：变压器负载运行的相量图复习2.3.6空载运行时的相量图及等值电路空载运行时的等值电路空载运行时的相量图RmR+++_+___OO负载运行时的等值电路RmR1++__+_+_R1+_+_相量图标么值请认真看书81页负载系数2.5用试验方法测定变压器的参数在用基本方程式、等值电路、相量图分析变压器的运行时，首先要知道变压器的基本参数Z1、Z2、Zm。这些参数可以用试验方法（空载试验、短路试验）得到。2.5.1空载试验AVWN1N2电力变压器Rm》R1、Xm》X1；Zm不是常数，故U1=U1N。三相变压器P0相=P0/32.5.2短路试验AVWN1N2R1+_铜线铝线2.6变压器的运行特性一、变压器的外特性和电压变化率变压器负载运行时，二次绕组电路的电压平衡方程式为：Z2=R2+jx2二次绕组的漏阻抗电压变化率

变压器从空载到额定负载(I2=IN)时，二次绕组端电压的差值与空载电压之比U2U20I2NI2请认真看书89页二、变压器的损耗和效率变压器的损耗主要有铁损耗ΔPFe和铜损耗ΔPCu两部分铁损耗

主磁通在铁心中交变而产生的磁滞和涡流损耗，铁损耗又称为不变损耗。铜损耗

一、二次绕组有电流流过时在一、二次绕组的电阻上产生的损耗之和。ΔPCu=ΔPCu1+ΔPCu2=I12R1+I22R2P1PFePcu1P2Pcu2PφPi2变压器的效率10.52.7三相变压器现代交流供电系统几乎都是三相制的，因而三相变压器的应用也非常广泛。三相变压器的工作原理与单相变压器相同。三相交压器的结构通常是三相变压器组和三相心式变压器两种。三相变压器组是由三个单相变压器组成的。三相心式变压器的结构其铁心有三个铁心柱，每个铁心柱上套有同一相的两个绕组。三相变压器的一、二次绕组可分别接成星形或三角形。常用的接法有Y，yn0、Y，d11、YN，y0、Y，yo、YN，d11五种：大写字母表示高压绕组三相变压器组的接法，小写字母表示低压绕组的接法，符号YN表示有中线的星形接法。Y，yn0联结的三相变压器通常作为配电变压器，供给动力负载或照明负载，三相四线制联接。---见书97页U1W1V1w1v1u1U2V2W2u2v2w2W1U1V1W1U1V1W1U1V1W2U2V2W2U2V2W2U2V2联接联接Y联接

变压器不仅能改变交流电的电压、电流和阻抗，还能改变一次、二次绕组线电动势的相位差。2.7.1变压器的联接组影响一次、二次绕组线电动势的相位差有三个因素：接线方法、绕组的绕线方向、首末端标记。为了表示一次、二次绕组线电动势的相位差，通常采用时钟表示法。一次绕组线电动势始终指向“12”，一、二次绕组线电动势的相位差为：30°×标号。例Y，d11联结组，说明一、二次绕组线电动势的相位差为30°×11=330°。1、首末端标记U1W1V1w1v1u1U2V2W2u2v2w22、单相变压器的联结组u1U1u2U2U1U2u1u2I，I0I，I63、三相变压器的联结组W1U1V1W2U2V2w1u1v1w2u2v2U1V1W1U2V2W2v1u1w2v2u2w1Y/Y型联结W1U1V1W2U2V2w1u1v1w2u2v2Y/D型联结U1V1W1U2V2W2v1u1w2v2u2w1为Y，d11联结2.7.2变压器的磁路系统及对电动势波形的影响请认真看书97---100页K值的计算Y/D型联结V1W1U1U2V2W2为Y，d5联结W1U1V1W2U2V2w2u2v2w1u1v1v1w1v1u1w2v2u2w1Y/D3型联结W1U1V1W2U2V2w1u1v1为Y，d3联结U1V1W1U2V2W2v2v1u1w2u2w12.8三相变压器的并联运行三相变压器的并联运行可以提高系统的运行效率。并联运行的三相变压器应满足：A：一次、二次侧电压相等，变比相等。B：联结组相同。C：短路阻抗标么值相等。满足A、B无环流满足C负荷分配合理A：二次侧电压不相等，变比不相等因为电压不等将产生环流，增加变压器的损耗，工程上规定：C：短路阻抗标么值不相等_+_+据推导2.9特种变压器变压器的种类电力变压器专用变压器电炉变压器整流变压器电焊变压器-------仪用互感器电流互感器电压互感器-------自耦变压器特种变压器2.9.1自耦变压器和接触式调压器1．自耦变压器的电压及电流关系N1N2