变压器的运行与维护课件

学习情境2变压器的运行与维护

任务1单相变压器的认识与分析任务2三相变压器的分析及其应用下一页返回任务1单相变压器的认识与分析2.1变压器的应用、变压器的分类及变压器的额定值变压器是电力系统中的重要电气设备，它是电力输配电系统的核心装置，同时一也是电气控制系统中不可缺少的元器件。变压器是一种静止的电机，它利用电磁感应原理将一种电压、电流的交流电能转换成同频率的另一种电压、电流的电能。换句话说，变压器就是实现电能在不同等级之间进行转换。下一页返回任务1单相变压器的认识与分析2.1.1变压器的应用与分类

作为电能传输或信号传输的装置，变压器在电力系统和自动化控制系统中得到了广泛的应用，在国民经济的其他部门，作为特种电源或满足特殊的需要，变压器一也发挥着重要的作用。它的种类很多，容量小的只有几伏安，大的可达到数十万千伏安;电压低的只有几伏，高的可达几十万伏。变压器的种类很多，可按其用途、结构、相数、冷却方式等不同来进行分类。

(1)按用途分类，可分为电力变压器(主要用在输配电系统中，又分为升压变压器、降压变压器、联络变压器和厂用变压器)、仪用互感器(电压互感器和电流互感器)、特种变压器(如调压变压器、试验变压器、电炉变压器、整流变压器、申焊变压器等)上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析(2)按绕组数目分类，可分为双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器和自藕变压器。(3)按铁芯结构分类，有芯式变压器和壳式变压器。(4)按相数分类，有单相变压器、三相变压器和多相变压器。(5)按冷却介质和冷却方式分类，可分为油浸式变压器(包括油浸自冷式、油浸风冷式、油浸强迫油循环式)、干式变压器、充气式变压器。(6)电力变压器按容量大小通常分为小型变压器(容量为10}630kVA),中型变压器(容量为800~6300kVA)、大型变压器(容量为8000~63000kVA)和特大型变压器(容量在90000kVA及以上)。不管如何进行分类，其工作原理及性能都是一样的。上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析2.1.2变压器的额定值(铭牌数据)

按照国家标准规定，标注在铭牌上的，代表变压器在规定使用环境和运行条件下的主要技术数据，称为变压器的额定值(或称为铭牌数据)，主要有以下几个。

(1)额定容量:是指变压器在正常运行时的视在功率，通常以s、来表示，单位为伏安(vA)或千伏安(kvA)。对于一般的变压器，原、副边的额定容量都设计成相等。

(2)额定电压:在正常运行时，规定加在原边绕组上的电压，称为原边的额定电压，以UN来表示;当副边绕组开路(即空载)，原边绕组加额定电压时，副边绕组的测量电压，即为副边额定电压，以Uz、来表示。在三相变压器中，额定电压系指线电压，单位为伏(V)或千伏(kV)。上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析(3)额定电流:是指根据额定容量和额定电压计算出来的电流值。原、副边的额定电流分别用、来表示，单位为安(A)。

(4)额定频率:我国以及大多数国家都规定介=50Hzo额定容量、额定电压和额定电流之间的关系为单相变压器:三相变压器:此外，变压器的铭牌上还一般会标注效率、温升、绝缘等级等。

返回上一页下一页任务1单相变压器的认识与分析2.2单相变压器基木结构及工作原理2.2.1变压器的工作原理下面以单相双绕组变压器为例分析其工作原理。在一个闭合的铁芯上缠绕两个绕组，其匝数既可以相同，一也可以不同，但一般是不同的。如图2.2.1所示，两个绕组之间只有磁的藕合，而没有电的联系。返回上一页下一页任务1单相变压器的认识与分析

与电源相连的绕组，接受交流电能，通常称为原边绕组(初级绕组、原边绕组)，以A,X标注其出线端;与负载相连的绕组，送出交流电能，通常称为副边绕组(次级绕组、副边绕组)，以a,x标注其出线端。与原边绕组相关的物理量均以下角标“1”来表示，与副边绕组相关的物理量均以下标“2”来表示。例如原边的匝数、电压、电动势、电流分别以、、、来表示;副边的匝数、电压、电动势、电流分别以、u2,e2,i2来表示。对一台降压变压器而言，原边绕组即为高压绕组，副边绕组则是低压绕组;与此相反，升压变压器的高压绕组指的是副边绕组。上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析

当原边绕组接通电源，便会在铁芯中产生与电源电压同频率的交变磁通。忽略漏磁，该磁通便同时与原、副边绕组相交链，藕合系数=1，这样的变压器称为理想变压器。根据电磁感应定律，在原、副边绕组便会感应出电动势，分别为于是可得电动势比上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析

若磁通、电动势均按正弦规律变化，k称为变压器的变比，也称为匝比，通常用有效值之间的比值来表示，即当副边绕组开路(即空载)时，如忽略绕组压降(仅占的0.01%不到)则有不计铁芯中由磁通交变所引起的损耗，根据能量守恒原理，可得由此可以看出上式表明，理想变压器的原、副边绕组的视在功率相等，变压器的视在功率称为变压器的容量。上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析2.2.2变压器的结构变压器的主要结构部件有:铁芯和绕组两个基本部分组成的器身，以及放置器身且盛满变压器油的油箱。此外，还有一些为确保变压器运行安全的辅助器件)图2.2.2为一台油浸式电力变压器外形图。

上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析1.铁芯铁芯是构成变压器磁路的主要部分。为了减小交变磁通在铁芯中引起的损耗，铁芯通常用厚度为0.3一0.5mm、表面具有绝缘膜的硅钢片叠装而成，分为铁芯柱和铁扼两部分。图2.2.3(a),(b)所示的变压器，从外面看，线圈包围铁芯柱，称为芯式结构;图2.2.4所示的变压器，从外面看，铁芯柱包围线圈，则称为壳式结构。小容量变压器多采用壳式结构。交变磁通在铁芯中引起涡流损耗和磁滞损耗，为使铁芯的温度不致太高，在大容量的变压器的铁芯中往往设置油道，而铁芯则浸在变压器油中，当油从油道中流过时，可将铁芯中产生的热量带走。上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析2.绕组绕组是构成变压器电路的主要部分。原、副边绕组一般用铜或铝的绝缘导线缠绕在铁芯柱上。高压绕组电压高，绝缘要求高，如果高压绕组在内，离变压器铁芯近，则应加强绝缘，提高了变压器的成本造价。因此，为了绝缘方便，低压绕组紧靠着铁芯，高压绕组则套装在低压绕组的外面。两个绕组之间留有油道，既可以起绝缘作用，又可以使油把热量带走。在单相变压器中，高、低压绕组均分为两部分，分别缠绕在两个铁芯柱上，两部分既可以串联又可以并联。三相变压器属于同一相的高、低压绕组全部缠绕在同一铁芯柱上。只有绕组和铁芯的变压器称为干式变压器。大容量变压器的器身放在盛有绝缘油的油箱中，这样的变压器称为油浸式变压器。上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析3.油箱和冷却装置油浸变压器的器身浸在充满变压器的邮箱里。变压器油既是绝缘介质，又是冷却介质，它通过受热后的对流，将铁芯和绕组的热量带到箱壁及冷却装置，再散发到周围空气中。油箱的结构与变压器的容量、发热情况密切相关。变压器的容量越大，发热问题就越严重。在小容量变压器中采用平板式油箱;容量稍大的变压器采用排管式油箱，在油箱侧壁上焊接许多冷却用的管子，以增大油箱散热面积。当装设排管不能满足散热需要时，则先将排管做成散热器，再把散热器按照在油箱上，这种油箱称为散热器油箱。此外，大型变压器还采用强迫油循环冷却等方式，以增强冷却效果。强迫油循环的冷却装置称为冷却器，不强迫油循环的冷却装置称为散热器。上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析4.绝缘套管变压器套管是将绕组的高、低压引线引到箱外的绝缘装置，它是引线对地(外壳)的绝缘，又担负着固定引线的作用。套管大多装于箱盖上，中间穿有导电杆，套管下端伸进油箱与绕组引线相连，套管上部露出箱外，与外电路连接。低压引线一般用纯瓷套管，高压引线一般用充油式或电容式套管。

5.保护装置

1)储油柜储油柜是一种油保护装置，水平地安装在变压器油箱盖上，用弯曲连管与油箱连通，柜内油面高度随变压器油的热胀冷缩而变动。储油柜的作用是保证变压器油箱内充满油，减少油和空气的接触面积，从而降低变压器油受潮和老化的速度。上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析2)吸湿器通过吸湿器可使大气与储油柜连通。当变压器油因热胀冷缩而使油面高度发生变化时，气体将通过吸湿器进出。吸湿器内装有硅胶或活性氧化铝，用以吸收进入储油柜中空气的水分。

3)安全气道安全气道装于油箱顶部，如图2.2.2所示。它是一个长钢圆筒，上端口装有一定厚度的玻璃板或酚醛纸板，下端口与油箱连通。它的作用是当变压器内部因发生故障引起压力骤增时，让油气流冲破玻璃或酚醛纸板，以免造成箱壁爆裂。4)净油器净油器是利用油的自然循环，使油通过吸附剂进行过滤，以改善运行中变压器油的性能上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析5)气体继电器气体继电器装在储油柜和油箱的连通管中间，如图2.2.2所示。当变压器内部发生故障(如绝缘击穿、匝间短路、铁芯事故等)产生气体或油箱漏油使油面降低时，气体继电器动作，发出信号以便运行人员及时处理，若事故严重，可使断路器自动跳闸，对变压器起保护作用。此外，变压器还有调压分解开关盒测温及温度监控装置等。

上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析近年来，为了使变压器的运行更加安全、可靠，维护更加简单，油浸式变压器采用了密封式结构，使变压器油和周围空气完全隔绝，日前主要密封形式有空气密封型、充氮密封型和全充油密封型。全充油密封型变压器与普通油浸式变压器相比，取消了储油柜，当绝缘油体积发生变化时，由波纹油箱壁或膨胀式散热器的弹性形变作补偿，解决了变压器油的膨胀问题。由于全密封变压器的内部的内部与大气隔绝，防止和减缓油的劣化和绝缘受潮，增强了运行可靠性，可做到正常运行免维护。另外，变压器中装有压力释放阀，当变压器内部发生故障，油被气化，油箱内压力增大到一定值时，压力释放阀迅速开启，将油箱内压力释放，防止变压器油箱爆裂，进而起到保护变压器的作用。返回上一页下一页任务1单相变压器的认识与分析

变压器的原边绕组接在电网上，副边绕组开路时的运行状态，称为空载运行。此时，，变压器内部的物理过程比较简单，先从变压器这样一个最简单的情况来研究其电磁过程。2.3.1空载运行时的物理状况变压器的各电磁量都是交流量，为分析和计算方便，必须规定出其正方向。图2.3.1所示变压器各量的正方向是遵循惯例，按下面所述的相应中磁规律来规定的返回上一页下一页任务1单相变压器的认识与分析(1),;的正方向规定由首端指向末端;的正方向规定从末端指向首端。

(2)、:其正方向与产生它们的电流符合右手螺旋定则。因此，判定磁通的正方向时必须注意绕组的绕向。

(3)、和e2、:正方向与产生它们的磁通符合右手螺旋定则，即符合定磁感应定律(4)、:正方向与相应的电势方向一致。上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析

变压器空载时各量的正方向规定与上述类似，如图2.3.2所示。变压器在空载运行时，原边绕组接人电压为的电网后，便会有空载电流i。流过，进而产生空载交变磁势，建立空载磁场。磁场由两部分磁通组成:因为铁芯磁导率比油或空气的磁导率大得多，绝大部分磁通存在于铁芯中，这部分磁通同时与原边、副边绕组相交链，称为主磁通;少量的磁通只与原边绕组相交链，称为原边侧漏磁通。由于主磁通同时与原边、副边绕组相交链，因此从原边侧到副边侧的能量传递主要是依靠主磁通的媒介而实现的。

上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析选择图2.3.2所示的正方向，根据基尔霍夫第二定律(KVL)及电磁感应定律，可得如果各物理量均按正弦规律变化，便可用如下的相量形式来表示上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析1.感应电动势首先研究主磁通所产生的感应电动势。由于漏磁通远小于主磁通，故，空载时的原边绕组压降一也很小。忽略这两者(它们之和只有的0.2%左右)的影响时，可认为。可见当是正弦波时，和，也按正弦规律变化。设则的有效值分别为上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析相应的相量表达式为由上式可以看出，和在相位上都滞后于产生它们的磁通。还可以得到

k称为变压器的变比。可见只要选择适当的原边、副边绕组匝数，就可以产生所需要的电压，考虑到，有上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析

其次研究漏磁通所产生的感应电动势。变压器在空载运行时，存在少量的与原边绕组相交链的漏磁链，它也是随时间交变的，因而也会在原边绕组中感应产生漏电动势。下面对其进行分析。原边绕组的漏磁链:式中—原边绕组的漏电感。上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析

由于漏磁通的路径大部分在磁导率比较小的空气或油中，它一般不会饱和，可以认为漏磁通与空载电流i。成正比，所以是一常数。于是可得漏磁通产生的感应电动势为当按正弦规律变化时式中原边绕组的漏电抗。上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析2.空载电流变压器的空载电流i。一方面建立磁场，另一方面要补偿空载运行时变压器的损耗。前者仅起磁化作用，称为励磁电流或磁化电流，是i。中的无功分量，以表示;后者是有功分量，以表示。因此，。一般来说，为简化起见，常忽略，将看成励磁电流，即。由于变压器的铁芯材料是铁磁物质，有磁饱和现象存在，其饱和程度对的大小、波形都有一定的影响。上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析(1)当铁芯未饱和时，磁通与励磁电流之间按线性关系变化，如图2.3.3所示。在这种情况下，如果磁通随时间正弦变化，则励磁电流也是正弦波。并且它们在时间上同相位。

(2)当铁芯饱和时，铁磁材料的磁化曲线便是一条成饱和特性的曲线，励磁电流和磁通之间便失去了线性关系。当磁通为正弦波时，励磁电流则是一个尖顶波，如图2.3.4(a)所示，采用谐波分析方法，可将分解成基波和一系列高次谐波。由于励磁电流关于横轴对称，故只存在奇次谐波:

在工程上，通常用一个等效的正弦波代替尖顶波，该等效正弦波的幅值为且等效的正弦波与基波具有相同的频率和相位。上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析2.3.2空载运行时的电动势平衡方程式、相量图以及等效电路

1.电动势平衡方程式为简单起见，上面的分析有时是在忽略漏磁通和原边绕组电阻的情况下进行的。然而，它们都是客观存在的，考虑到其影响，有相应的瞬时值表达式为式中------原边侧的漏阻抗。上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析2.相量图及等效电路根据变压器空载运行时的实际物理情况，可以把原边绕组等效为一个电阻、一个空心线圈和一个实心线圈串联组成，如图2.3.5所示。电阻即为绕组内阻，空心线圈所产生的磁通为原边绕组的漏磁通，实心线圈产生的磁通为铁芯中的主磁通。这样就可以把实际的原边绕组与3个理想元件相等效，便于作进一步分析。空载电流流过实心线圈时，便会产生主磁通该磁通在同时与原边、副边绕组相交链的同时，也会在铁芯中产生磁滞损耗和涡流损耗。所以，I。由产生磁通的无功分量，和用以补偿铁芯损耗的有功分量共同组成，即上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析

为了弄清这三者之间的相位关系，可进一步把实心线圈等效为一个电阻与一个线圈相并联的形式。其中，流过电阻，所消耗的功率与铁芯的损耗相等效，流过，则产生主磁通。如图2.3.6所示。这样等效完全不改变变压器空载运行时的实际情况。由此便可得出这3个电流量之间的相位关系如图2.3.7所示。

上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析从图2.3.7可以看出，I。在相位上超前，一个角，这是由于磁通流过铁芯时产生铁耗引起的。故可以把这一角度称为铁耗角。把言，和，并联支路经过串并联等效变换，便可等效为一个R川的电阻和X、的电感相串联的形式，考虑到于是有通过以上的分析，便可以得到变压器在空载运行时的等效电路如图2.3.8所示变压器空载运行时的相量图如图2.3.9所示在绘制相量图时，可以选择为参考相量，、在相位上滞后，超前一个铁耗角，可进一步得到

返回上一页下一页任务1单相变压器的认识与分析2.4单相变压器的负载运行原边绕组接通额定电压，副边绕组接上负载时，称为变压器的负载运行。其工作原理图如图2.4.1所示。2.4.1负载运行时的物理状况副边接上了负载后，在感应电动势的作用下，副边绕组便会有电流产生，进而产生磁动势该磁动势也作用在主磁路上，企图改变空载运行时所建立起来

的主磁通。正是由于的出现，变压器负载运行时内部的物理情况与空载运行时有所不同。但是，一般变压器是很小的，即便是在额定运行时，也只占到的2%~6%，故仍可忽略。所以有返回上一页下一页任务1单相变压器的认识与分析

所以只要原边绕组所加电压不变，就可以认为变压器由空载到负载时保持不变，这在工程上是完全允许的。由可知，基本保持不变，这就是变压器‘恒磁通原理。即无论变压器工作在空载状态还是负载状态，其主磁通近似保持不变。正是由于这一原理，负载与空载时，产生主磁通的总磁动势应该相同。即上式表明变压器从空载到负载，副边绕组中便会有电流产生，与此同时，原边绕组中必定产生一个电流增量来抵消对主磁通的影响，以保持恒磁通关系，这样才能把电能从原边绕组传递到副边绕组。上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析2.4.2负载运行时的基本方程式1.磁动势平衡方程式由前面的讨论可知，变压器在负载运行时的磁动势平衡方程式为对其进行整理就可得出电流关系式上式表明负载运行时，原边绕组中的电流可以看成是由两部分组成，一部分为产生主磁通的励磁分量,一部分为抵消副边绕组磁动势作用的负载分量上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析2.电动势平衡方程式变压器在负载运行时，除了原边、副边绕组共同产生主磁通，外，还会分别产生只与自身绕组相交链的、少量漏磁通、，它们又分别会在原边、副边绕组中感应产生漏电动势、;另外，绕组本身一也会存在电阻压降。于是在各量所选参考方向如图2.14所示的情况下，根据基尔霍夫第二定律(KVL)，可得原边、副边绕组电动势平衡方程式为上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析2.4.3绕组折算、等效电路及相量图利用变压器负载运行时的磁动势、电动势平衡方程式以及原、副边之间的电压比关系，可以计算出变压器在稳态运行时的各个电磁量。但是对于既有电路又有磁路的变压器而言，用方程组计算十分烦琐，为此我们希望有一个能正确反映变压器内部电磁关系的单纯电路来代替实际的变压器，用电路的理论对其进行分析和计算，这种电路称为等效电路。可以采用绕组归算的方法来得到变压器的等效电路。上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析

即可以把原边绕组归算到副边绕组，一也可以把副边绕组折算到原边绕组。下面就以副边绕组折算为例来说明其步骤。所谓的副边绕组折算，就是用一个与原边绕组具有相同匝数的绕组，去代替实际的、匝数为的副边绕组。折算的日的，仅仅是为了简化分析和计算，折算前后的变压器应该具有相同的电磁过程、能量传递关系。副边绕组是通过其电流所产生的磁动势去影响原边绕组的，因此，折算前后的副边绕组磁动势应该保持不变。这样将有相同的电流和功率从原边绕组进入变压器，并有同样的功率传递到副边绕组，最后输送给负载。如果设定折算后的各量用原来的符号加“’”表示，则折算规律如下。上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析1.电流折算根据折算前后的磁动势保持不变，有考虑到，有2.电压折算根据折算前后的副边绕组从原边绕组得到的视在功率不变，有即上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析3.阻抗折算根据折算前后副边绕组的铜耗和无功功率保持不变的原则，有即根据以上的折算规律，变压器的基本方程式可归纳为上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析

图2.4.2所示的等效电路为变压器在负载运行时的“T”形等效电路。当变压器在额定点附近运行时，励磁支路上的电流，远小于原边电流，励磁支路便可以提到原边支路的前面，这种电路称为变压器的“t”形等效电路，如图2.4.3所示。在此基础上，可进一步简化为近似等效电路，如图2.4.4所示。上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析

选择为参考相量，根据基本方程式可以画出变压器负载运行时的相量图，假定所带负载为感性负载。滞后一个角度，再画出，主磁通超前感应电动势，励磁电流超前一个铁耗角，再根据公式即可得到原边电流，最后由公式求得电压。相量图如图2.4.5所示。返回上一页下一页任务1单相变压器的认识与分析2.5变压器的参数测定在对变压器进行分析和计算时，所用到的参数可以通过空载试验和短路试验来求取。2.5.1空载试验通过空载试验可以测定:变比K；空载损耗D0;励磁数Rm

、xM。理论上空载试验既可以在高压侧进行，一也可以在低压侧进行，但为了安全起见，一般是在低压侧进行。单相变压器空载试验接线图如图2.5.1所示。假定试验对象为一台升压变压器，则原边绕组为低压侧。在原边绕组施加额定电压UIN，分别测取I0,D0,U20。返回上一页下一页任务1单相变压器的认识与分析

空载运行时，I。比较小，所以绕组铜耗也比较小，但所施加的电压为额定电压，根据UIN≈E1=4.4fN1Φm可知，主磁通Φm为额定值，而铁耗的大小取决于磁场的强弱，故空载时所测功率D0可认为近似等于铁芯中的铁耗DFe即r1＜＜Rm。又因为主磁通远大于漏磁通，有x1σ＜＜

xm，其等效电路如图2.5.2所示。空载时所测阻抗可近似等效为励磁阻抗，即上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析

对三相变压器而言，公式中的各量都要采用相值，即一相的损耗、相电压和相电流。所测励磁阻抗是否需要归算，视要求而定。例如一台降压变压器，副边绕组属于低压侧，试验在副边绕组进行，测的参数便属于副边绕组参数，如要求得到归算到原边绕组的参数，便须在计算值的基础上乘以变比的平方。需要指出的是，励磁阻抗Zm，与铁芯的饱和程度有关，电压超过额定值越多，饱和程度越高Zm越小常用的励磁阻抗为对应于额定中压下所测的Zm。上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析2.5.2短路试验通过短路试验可以测定:短路参数rk、xk、;额定铜耗DCuN。短路试验时，副边绕组处于短路状态。理论上短路试验即可以在高压侧进行，一也可以在低压侧进行，但为了安全起见，一般是在高压侧进行。短路试验接线图如图2.5.3所示。下面以降压变压器为例来说明其试验步骤。原边绕组为高压侧，故在原边绕组加压。开始时电压必须很低，直到原边、副边绕组电流达到额定值。此时测得Uk,rk,xk上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析由于短路试验所施加电压很低，Uk仅为U1N的4%~10%，根据U1N≈E1=4.4fN1Φm可知，可知Φm很小，铁耗一也很小，铁芯的饱和程度低，故Zm就很大，励磁支路可认为处于开路状态，从电源所吸收的功率也可以认为是全部消耗在络组中阻卜此时.等效中路如图2.5.4所示可以由以下公式求取短路参数上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析

绕组电阻与温度有关，根据国家标准，对于绝缘等级为A,B,E的油浸式变压器，在试验温度θ下所测得电阻值需折算到75℃。折算规律如下式所示当绕组为铜线时，上式中，T=234.5℃;为铝线时，T=228℃

短路试验中，把绕组电流达到额定值时，加在原边绕组两端的电压称为短路电压或阻抗电压，Uk=I1NZk75℃；所测得Zk称为短路阻抗。它们一般用标么值来表示。标么值的概念见下一节。返回上一页下一页任务1单相变压器的认识与分析2.6标么值在变压器的分析和计算中，有时会采用标么值来表示某一物理量的大小。所谓的标么值是指某一物理量的实际值与所选基值之间的比值。即标么值=实际值/基值基值一般选择为额定值。对变压器而言，其标么值及基值的选择如下。(1)电压:(2)电流:(3)阻抗:

可见，基准值如何选取，首先要看该物理量属于哪一侧，一般选择所属侧相应的额定值作为其基准值。返回上一页下一页任务1单相变压器的认识与分析

用标么值来描述某一物理量具有以下优点。

(1)可以直观地看出变压器的运行状况。比如一台变压器，已知其原边所加电压U1=110V,电流I1=10A。对此，除了其实际工作电压和电流，我们看不出其他任何东西。如果我们知道价U1*=1,I1*=10.5，便可以十分清楚地知道原边所加的电压为额定值，而电流只达到额定电流的50%，处于带半载的工作状态。

(2)可以根据标么值判定变压器的性能是否正常。无论变压器容量的大小，其空载电流的标么值叮一般为2%~5%，短路阻抗的标么值Z订一般为4%-10%。如果已知一台变压器的叮=25%，初步可以判断该变压器已经出现了不正常的工作状态。上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析(3)绕组折算前后，物理量的标么值保持不变。为此，我们就没有必要知道到底是从哪一侧往另外一侧归算。以副边绕组电压归算为例

这是由于在归算前，U2属于副边参数，其基值应该选副边电压的额定值UzN，归算到原边以后，U2’已属于原边参数，其值增大为原来的k倍，但此时应该选择原边绕组额定电压U1N作为其基值，U1N=kU2N。归算值与基值同时增为原来的k倍，故归算前后标么值不变。

(4)采用标么值后，可以使计算变得简单。返回上一页下一页任务1单相变压器的认识与分析2.7变压器的运行特性变压器的运行特性包含两个方面:(1)外特性。即原边绕组施加额定电压，负载的功率因数保持不变时，副边绕组端电压随负载电流的变化规律U2=f(I2)。(2)效率特性。2.7.1外特性由于原边绕组所加电压始终为额定值，主磁通Φm保持不变，副边绕组的感应电动势一也保持不变。当副边电流发生变化时，副边漏阻抗压I泽一也会发生变化，从而导致副边端电压随之变化。将其变化规律用曲线描述出来，就是变压器的外特性曲线。变压器在纯电阻或感性负载时，外特性曲线呈下降趋势，而在容性负载时可能出现上翘的情况。返回上一页下一页任务1单相变压器的认识与分析纯电阻时，端电压变化比较小，感性或容性成分增加时，端电压变化量会加大。在变压器分析过程中，通常用电压调整率来衡量端电压变化的程度。电压调整率指的是在原边绕组施加额定电压，负载功率因数一定，变压器从空载到负载时，端电压之差(U20-U2)与副边额定电压IIZ、之比的百分值。即下面通过对变压器负载运行时简化电路的相量图(如图2.7.1所示)的分析，以感性负载为例，对电压调整率作进一步的阐述。由图2.7.1可以看出上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析在一般情况下，项数值往往可以忽略，因此于是有由图2.7.1所示的几何关系可以看出故式中——负载系数，当所带负载为额定负载时，β=1。上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析对三相变压器而言，在计算电压调整率ΔU%时，电压电流分别用相电压、相电流的额定值来代替。从该式还可以看出，当所带负载呈容性时，cosψ2<0,sinψ2>0，如果rkcosψ2+xksinψ2<0时，外特性便会呈上翘的特性。在一定程度上，电压调整率可以反映出变压器的供电品质，是衡量变压器性能的一个非常重要的指标。不同性质的负载的U2=f(I2)曲线如图2.7.2所示。上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析2.7.2效率特性变压器的效率指的是输出的有功功率与输入的有功功率之比，即首先认为变压器负载运行时，副边端电压的变化可以忽略。则三相变压器的输出功率与上式具有相同的形式，只不过需要把式中变压器的容量用代替。上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析

下面对变压器的损耗加以分析。在负载运行时，变压器存在两种损耗，铁耗与铜耗，变压器的铁耗与原边绕组所施加的电压有关，在其不变的前提下，铁耗为一常数，通常称为不变损耗，由于变压器原边绕组所加电压为额定电压，其铁耗可认为与空载试验时所测的空载损耗相等;变压器的铜耗为原边、副边绕组电阻上所消耗的功率，由变压器负载运行时的简化等效电路可知式中DCu—短路试验时所测的额定铜耗。由上式可以看出，变压器的铜耗随负载的变化而变化，故可称之为可变损耗。可得上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析变压器的效率特性曲线如图2.7.3所示。从该特性曲线可以看出，在某一负载时效率最高。我们可以根据高等数学的理论，从着手求得效率最高时的nm

经求解，可得效率最高的条件为:。即当不变损耗(铁耗)等于可变损耗(铜耗)时，变压器具有最高效率。考虑到变压器的实际情况，一般并不在额定状态下运行，在设计变压器时，常常让变压器在β<1时达到最高效率。这样做的日的主要是让铁耗尽量小一些。效率的高低可以反映出变压器运行的经济性能，它一也是一项重要指标。由于变压器是一种静止的装置，在能量传递过程中没有机械损耗，所以其效率比同容量的旋转电机要高一些。一般电力变压器的额定效率nN=0.95~0.99上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析任务实施一、实训内容1.空载实验测取空载特性2.短路实验测取短路特性1)负载实验纯电阻负载保持的条件下，测取。上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析2)阻感性负载保持的条件下，测取。二、实训设备1.实训设备(表1)2.屏上排列顺序D33、DJ11、D32、D34一3、D51、D42、D433.空载买验(1)在三相调压交流电源断电的条件下，按图1接线。被测变压器选用三相组式变压器DJ11中的一只作为单相变压器，其额定容量PN=77VA,UIN/U2N=220/55V,I1N/I2N=0.35/1.4A。变压器的低压线圈a、x接电源，高压线圈A、X开路。上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析(2)选好所有测量仪表量程。将控制屏左侧调压器旋钮向逆时针方向旋转到底，即将其调到输出电压为零的位置。(3)合上交流电源总开关，按下“启动”按钮，便接通了三相交流电源。调节三相调压器旋钮，使变压器空载电压U0=1.2UN，然后逐次降低电源电压，在1.2UN~0.3UN的范围内，测取变压器的队U0、l0,P0。(4)测取数据时，U=UN点必须测，并在该点附近测的点较密，共测取数据7~8组。记录于表2中。(5)为了计算变压器的变比，在UN以下测取原方电压的同时测出副方电压数据一也记录于表2中。上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析4.短路买验(1)按下控制屏上的“停止”按钮，切断三相调压交流电源，按图2接线(以后每次改接线路，都要关断电源)。将变压器的高压线圈接电源，低压线圈直接短路。

(2)选好所有测量仪表量程，将交流调压器旋钮调到输出电压为零的位置。

(3)接通交流电源，逐次缓慢增加输入电压，直到短路电流等于1.1IN为止，在(0.2~1.1)IN范围内测取变压器的UK、Ik、Pk。(4)测取数据时，Ik=IN点必须测，共测取数据6~7组，记录于表3中。实验时记下周围环境温度(℃)。上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析5.负载实验实验线路如图3所示。变压器低压线圈接电源，高压线圈经过开关S1和S2接到负载电阻RL和电抗XL上。RL选用D42上4只900Ω变阻器相串联共3600Ω阻值，XL选用D43，功率因数表选用D34一3，开关S1和S2选用D51挂箱。上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析纯电阻负载:(1)将调压器旋钮调到输出电压为零的位置，s1、s2打开，负载电阻值调到最大。(2)接通交流电源，逐渐升高电源电压，使变压器输入电压U1=UN。(3)保持U1=UN，合上S1，逐渐增加负载电流，即减小负载电阻RL的值，从空载到额定负载的范围内，测取变压器的输出电压U2和电流I2。(4)测取数据时，I2=0和I2=I2N=0.35A必测，共取数据6~7组，记录于表4中。上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析

三、注意事项

(1)在变压器实验中，应注意电压表、电流表、功率表的合理布置及量程选择。

(2)短路实验操作要快，否则线圈发热引起电阻变化。四、报告1.计算变比由空载实验测变压器的原副方电压的数据，分别计算出变比，然后取其平均值作为变压器的变比k。上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析2.绘出空载特性曲线和计算激磁参数(1)绘出空载特性曲线。式中(2)计算激磁参数。从空载特性曲线上查出对应于U0=UN时的I0和P0值，并由下式算出激磁参数上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析3.绘出短路特性曲线和计算短路参数(1)绘出短路特性曲线

(2)计算短路参数。从短路特性曲线上查出对应于短路电流Ik=IN时的Uk和pk值，由下式算出实验环境温度为θ(℃)时的短路参数。上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析折算到低压方:

由于短路电阻rk随温度变化，因此，算出的短路电阻应按国家标准换算到基准工作温度75℃时的阻值。式中，234.5为铜导线的常数，若用铝导线常数应改为2280上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析计算短路电压(阻抗电压)百分数Ik=IN时短路损耗上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析4.利用空载和短路实验测定的参数，画出被试变压器折算到低压方的“T"形等效电路要分离一次侧和二次侧电阻，可用万用表测出每侧的直流电阻，设R1’为一次绕组的直流电阻折算到二次侧的数值，R2为二次绕组的直流电阻。rk已折算到二次侧应有联立方程组求解可得r1‘及r2。一次侧和二次侧的漏阻抗无法用实验方法分离，通常取上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析5.变压器的电压变化率Δu(l)绘出cosψ=1和cosψ=o.s两条外特性曲线U2=f(I2)，由特性曲线计算出I2=I2N时的电压变化率

(2)根据实验求出的参数，算出I2=I2N、cosψ2=1和I2=I2N

、cosψ2=0.8时的电压变化率么Δu将两种计算结果进行比较，并分析不同性质的负载对变压器输出电压U2的影响。上一页下一页返回任务1单相变压器的认识与分析6.绘出被试变压器的效率特性曲线(1)用间接法算出cosψ2=0.8不同负载电流时的变压器效率，记录于表5中。式中，pkN—变压器Ik=IN时的短路损耗，Wp0—变压器U0=UN时的空载损耗，W—副边电流标么值。

(2)由计算数据绘出变压器的效率曲线n=f（I2*）。(3)计算被试变压器n=nmax时的负载系数βm返回上一页任务2三相变压器的分析及其应用2.8三相变压器的基木结构—三相变压器的磁路系统现在的电力系统普遍采用三相制供电，因此三相变压器应用得最为J’一泛。日前，存在两种形式的三相变压器可供选择，一种是由3个单相变压器所组成的三相组式变压器;另一种是由铁扼把3个铁芯柱连接在一起而构成的三相芯式变压器。在实际运行过程中，三相变压器的电压、电流基本上是对称的，当所带负载为对称负载时，各相电压、电流大小相等，相位依次相差1200，所以只要知道任何一相的电压、电流，其余两项就可以根据对称关系求出。在对其中的一相进行分析时，其等效电路、基本方程式以及相量图同单相变压器完全一样。因此，本小节只对三相变压器自身的一些特点加以研究:三相变压器的磁路系统、连接组以及并联运行等。下一页返回任务2三相变压器的分析及其应用2.8.1三相组式变压器三相组式变压器是由3个磁路相互独立的单相变压器所组成的，三相之间只有电的联系而无磁的联系。如图2.8.1所示。原边、副边绕组可根据要求接成星形(丫)或三角形(△)。虽然各磁路相互独立，但当对原边绕组施加对称的三相电压时，、、,便会对称，空载电流一也是对称的。上一页下一页返回任务2三相变压器的分析及其应用2.8.2三相芯式变压器与三相组式变压器不同，三相芯式变压器的磁路相互关联。它是通过铁扼把3个铁芯柱连在一起的。如图2.8.2所示。这种铁芯结构是从单相变压器演变过来的，把3个单相变压器铁芯柱的一边组合到一起，而将每相绕组缠绕在未组合的铁芯柱上。由于在对称的情况下，组合在一起的铁芯柱中不会有磁通存在，故可以省去。上一页下一页返回任务2三相变压器的分析及其应用和同容量的三相组式变压器相比，三相芯式变压器所用的材料较少、质量轻。但它的缺点在于:(1)采用三相芯式变压器供电时，任何一相发生故障，整个变压器都要进行更换，如果采用三相组式变压器，只要更换出现故障的一相即可。所以三相芯式变压器的备用容量为组式变压器的3倍;(2)对于大型变压器来说，如果采用芯式结构，体积较大，运输不便。基于以上考虑，为节省材料，多数三相变压器采用芯式结构。但对于大型变压器而言，为减少备用容量以及确保运输方便，一般都是三相组式变压器。返回上一页下一页任务2三相变压器的分析及其应用2.9三相变压器的连接组别与应用—三相变压器的电路系统2.9.1变压器原边、副边绕组首末端标记及连接方法单相变压器原边绕组的首端、末端被标记为U、X。把副边绕组的首、末端标记为U,X;对三相变压器而言为研究方便，也对其首、末端加以标记，如表2.9.1所示。理论上来说，三相变压器的原、副边绕组都可以根据需要接成星形(丫)或三角形(△)。一旦按规定的接法连接完成，其表示方法便随之确定。为方便起见，用Y/v表示原、副边的星形接法;用D/d来表示原、副边的三角形接法。原边绕组在接成星形(丫)时，如果有中线引出，则用YN表示;副边绕组在接成星形(丫)时，如果有中线引出，则用yn表示。返回上一页下一页任务2三相变压器的分析及其应用例如:YN/d表示原边绕组为星形接法，并且有中线引出，副边绕组为三角形接法;D/v表示原边绕组为三角形接法，副边绕组为星形接法，无中线引出。连接组是变压器运行中的一个重要概念。下面，首先来研究单相变压器的连接组，在此基础上引入三相变压器的连接组。上一页下一页返回任务2三相变压器的分析及其应用2.9.2单相变压器的连接组单相变压器的原边、副边绕组缠绕在同一根铁芯柱上，并被同一主磁通所交链，任何时刻两个绕组的感应电动势都会在某一端呈现高电位的同时，在另外一端呈现出低电位。借用电路理论的知识，把原边、副边绕组中同时呈现高电位(低电位)的端点称为同名端，并在该端点旁加“·”来表示。按照惯例，统一规定原边、副边绕组感应电动势的方向均从首端指向末端。一旦两个绕组的首、末端定义完之后，同名端便唯一由绕组的绕向决定。当同名端同时为原边、副边绕组的首端(末端)时，和同相位，用连接组I/I一12表示，如图2.9.1所示;否则，和相位相差1800，用连接组I/I一6表示，如图2.9.2所示。由此可见，单相变压器原边、副边感应电动势的方向存在两种可能:同为电动势升(降);一个为电动势升，另一个为电动势降。上一页下一页返回任务2三相变压器的分析及其应用2.9.3三相变压器的连接组三相变压器的连接组有两部分组成，一部分表示三相变压器的连接方法;一部分连接组的标号。如图2.9.8所示连接组Y/v一10。下面详细介绍确定连接组的方法。连接组标号是由原边、副边线电动势的相位差决定的。三相变压器的3个铁芯柱上都有分别属于原边绕组和副边绕组的一相，它们的相位关系与单相变压器原边、副边绕组感应电动势的关系完全一样。根据电路理论可知，当三相绕组丫接时，线电动势的大小为相电动势的3倍，相位则超前相应相电动势300;当三相绕组△接时，线电动势与相电动势相等。上一页下一页返回任务2三相变压器的分析及其应用所以在原边、副边相电动势的相位关系知道后，线电动势的关系一也随之确定，便可根据线电动势的相位关系来确定连接组标号。连接组标号有两层含义:一方面原边、副边线电动势相位差都是30。的倍数，该倍数即为连接组标号;另一方面代表着时钟的整点数，如果规定原边线电动势作为分针始终指向12点不动，副边绕组的线电动势作为时针，按顺时针转动，指向几点，则连接组标号就是几，这就是所谓的钟表法。上一页下一页返回任务2三相变压器的分析及其应用1.由三相变压器的接线图确定连接组在已知三相变压器接线图的情况下，可以按如下步骤来确定其连接组:首先画出原边绕组相电动势的相量图，并根据其连接方式求出线电动势;然后把U点当做u点，根据同名端，确定副边绕组相电动势与原边相电动势的相位关系，画出副边相电动势的相量图，再由其连接方式求出副边的线电动势;最后根据相量图所示的原边、副边线电动势相位差，得到连接组标号。下面就以Y/y,Y/d为例来说明如何确定三相变压器连接组标号，在以下分析中，如无特殊说明，都认为原边绕组所接电源的相序为:U->V->W。上一页下一页返回任务2三相变压器的分析及其应用1)Y/y连接组

图2.9.3一图2.9.8给出了所有Y/v连接组的接线图和相量图。由此可见，当原边、副边绕组采用相同的连接方式时，连接组标号均为偶数，并且，原边、副边绕组感应电动势的相序一致，标号的改变并不会影响到相序。

2)Y/d连接组图2.9.9一图2.9.14给出了所有Y/d连接组的接线图和相量图。当原边、副边绕组采用不同的连接方式时，连接组标号均为奇数。上一页下一页返回任务2三相变压器的分析及其应用2.由三相变压器的连接组确定接线图这可以看成是上一过程的逆过程。其步骤如下:首先根据连接组所示的连接方法，初步画出原边、副边绕组的连线方式，并且按照常规，定义原边绕组的出线端标志及相电动势、线电动势，在此基础上，画出原边绕组相量图;然后把U点当做u点，根据连接组标号，在相量图中画出副边绕组的线电动势、相电动势;最后根据原边、副边线电动势的相位关系，确定副边绕组的出线端标志、同名端。上一页下一页返回任务2三相变压器的分析及其应用下面以Y/y一2及Y/d一3为例来说明如何根据三相变压器的连接组确定其接线图。

1)Y/y一2(1)初步画出原边、副边绕组的连线方式，定义原边绕组的出现U标志及相电动势、线电动势，如图2.9.15所示。

(2)根据连接组标号，在相量图中画出副边绕组的线电动势、相电动势，如图2.9.16所示。(3)根据原边、副边线电动势的相位关系，确定副边绕组的出线端标志、同名端。上一页下一页返回任务2三相变压器的分析及其应用2)Y/y一3(1)初步画出原边、副边绕组的连线方式，定义原边绕组的出线端标志及相电动势、线电动势，如图2.9.17所示。

(2)根据连接组标号，在相量图中画出副边绕组的线电动势、相电动势，如图2.9.18所示。(3)根据原边、副边线电动势的相位关系，确定副边绕组的出线端标志、同名端。返回上一页下一页任务2三相变压器的分析及其应用2.10其他用途的变压器2.10.1自藕变压器自藕变压器也有单相和多相之分，但与普通双绕组变压器的区别在于:只有一个绕组，副边绕组是原边绕组的一部分，因此，原边、副边绕组之间不但有磁的藕合.环有巾的联系下面就以单相自藕变压器为例夹对其讲行分析一、工作原理

图2.10.1所示为一台单相降压自藕变压器的工作原理图。副边绕组N2为原边绕组N1的一部分，并且与铁芯中的磁通Φm，同时交链。与普通变压器一样，根据电磁感应定律可知，绕组的感应电动势与匝数成正比，所以原边、副边绕组的感应电动势分别为返回上一页下一页任务2三相变压器的分析及其应用变压器的电压比为在忽略漏阻抗压降时，有自藕变压器与普通变压器有着相同的磁动势平衡方程式，即如果忽略影响不大的励磁电流，上式可以变成即上式说明与反相，并且I2>I1。上一页下一页返回任务2三相变压器的分析及其应用

由于原边、副边绕组为同一绕组，存在电的联系，在副边绕组的抽头处可以看成是电路的一个节点。因此根据基尔霍夫第二定律(KVL)可得其相量图如图2.10.2所示。从图中可以看出，公共绕组部分的电流I,:与原边、副边电流的大小关系为l12=I2一I1。即上式两边同乘以U2，就可得到自藕变压器的输出功率为上一页下一页返回任务2三相变压器的分析及其应用

普通变压器是以磁场为媒介，通过电磁感应作用来进行能量传输的。自藕变压器的原边、副边绕组既然有了电的联系，它的能量传输方式也必然有着与普通变压器的不同之处。从上式可以看出，自藕变压器的输出功率由两部分组成，一部分为U2I1，由于I1是原边电流，在它流经只属于原边部分的绕组之后，直接流到副边，传输到负载中去，故U2I1称为传导功率;另一部分为U2I12,显然要受到负载电流和原边电流的影响，这三者要满足U2I2=U2I1+U2I12所示的关系，所以I12可以看成是由于电磁感应作用而产生的电流，这一部分功率一也相应地称为电磁功率。另外，自藕变压器也通常设计成原边、副边容量相等，即上一页下一页返回任务2三相变压器的分析及其应用二、优缺点

(1)通过以上的分析可以看出，在自藕变压器从原边传递到副边的能量中，一部分是由于电磁感应作用，另一部分是由于直接传导作用。而对普通变压器而言，输出功率只有电磁功率。所以，在同样容量的前提下，自藕变压器所用材料要比普通变压器少、体积小、质量轻，效率一也要高一些。从而可以降低成本，提高经济效益。但当电压比k较大时，经济效益就不明显，一般自藕变压器电压比k设计为k=1.25-2。(2)由于副边绕组为原边绕组的一部分，两绕组之间存在着电的联系，低压侧容易受到高压侧过电压的影响。所以绝缘和过电压保护要加强。(3)由于只有一个绕组，漏电抗较普通变压器要小，因此，短路阻抗小，短路电流就大，要加强保护。上一页下一页返回任务2三相变压器的分析及其应用2.10其他用途的变压器2.10.2仪用互感器仪用互感器是配电系统中供测量和保护用的设备，分为电流互感器和电压互感器两类。它们的工作原理和变压器相似，是把高电压设备和母线的运行电压、大电流即设备和母线的负荷或短路电流按规定比例变成测量仪表、继电保护及控制设备的低电压和小电流。一、电压互感器电压互感器又称仪表变压器，也称PT或TV，其工作原理、结构和接线方式都与普通变压器相同。其接线图如图2.10.3所示。电压互感器原边绕组并接于被测量线路。副边接有电压表，相当于一个副边开路的变压器。电压互感器按其绝缘结构形式，可分为干式、浇注式、充气式、油浸式等几种;根据相数可分为单相和三相;根据绕组数可分为双绕组和三绕组。上一页下一页返回任务2三相变压器的分析及其应用

电压互感器的特点是:(1)与普通变压器相比，容量较小，类似一台小容量变压器。

(2)副边负荷比较恒定，所接测量仪表和继电器的电压线圈阻抗很大，因此，在正常运行时，电压互感器接近于空载状态。电压互感器的原、副边绕组额定电压之比，称为电压互感器的额定电压比。即k=UIN/U2N，其中原边绕组额定电压U1N是电网的额定电压，且已标准化，如10kV,35kV,110kV,220kV等，副边电压U2N，则统一定为100(或100/)V，所以k也就相应地实现了标准化。为安全起见，副边绕组必须有一点可靠接地，并且副边绕组绝对不能短路。上一页下一页返回任务2三相变压器的分析及其应用

二、电流互感器电流互感器也是按电磁感应原理制成的，也称CT或TA。其原边绕组串接于被测线路中，副边绕组与测量仪表或继电器的电流线圈串联，副边绕组的电流按一定的变比反应原边电路的电流。其接线图如图2.10.4所示。与电压互感器的情况相似，电流互感器的副边绕组也必须有一点接地。由于作为电流互感器负载的电流表或继电器的电流线圈阻抗都很小，所以，电流互感器在正常运行时接近于短路状态。电流互感器的种类很多，根据安装地点可分为户内式和户外式;根据安装方式可分为穿墙式、支持式和套管式;根据绝缘结构可分为干式、浇注式和油浸式;根据原边绕组的结构形式可分为单匝式和多匝式等。上一页下一页返回任务2三相变压器的分析及其应用

电流互感器的特点是:(1)原边绕组串联在被测线路中，并且匝数很少，因此，原边绕组中的电流完全取决于被测电路的负荷电流，而与副边电流无关;(2)电流互感器副边绕组所接电流表或继电器的电流线圈阻抗都很小，所以正常情况下，电流互感器在近似于短路状态下运行。电流互感器原边、副边额定电流之比，称为电流互感器的额定互感比:k=I1N/I2N，因为原边绕组额定电流I1N已标准化，副边绕组额定电流I2N

统一为5(或1、0.5)A，所以电流互感器额定互感比也标准化了。为安全起见，电流互感器副边绕组在运行中绝对不允许开路，为此，在电流互感器的副边回路中不允许装设熔断器，而且当需要将正在运行中的电流互感器副边回路中仪表设备断开或退出时，必须将电流互感器的副边短接，保证不致断路。上一页下一页返回任务2三相变压器的分析及其应用任务实施一、实训内容1.测定变比2.空载实验测取空载特性3.短路实验测取短路特性4.纯电阻负载实验保持的条件下，测取U2=f(12)上一页下一页返回任务2三相变压器的分析及其应用二、实训方法1.实训设备(表1)2.屏上排列顺序D33、D32、DJ12、D34一3、D51、D423.测定变比实验线路如图1所示，被测变压器选用DJ12三相三线圈芯式变压器，额定容量PN=152/152/152VA，IN=220/63.6/55V，h=0.4/1.38/1.6A，Y/Δ/Y接法。实验时只用高、低压两组线圈，低压线圈接电源，高压线圈开路。将三相交流电源调到输出电压为零的位置。开启控制屏上钥匙开关，按下“启动”按钮，电源接通后，调节外施电压U=0.5UN=27.5V测取高、低线圈的线电压UAB,UBC、UCA、Uab、Ubc、Uca，记录于表2中。上一页下一页返回任务2三相变压器的分析及其应用计算变比k平均变比4.空载实验(1)将控制屏左侧三相交流电源的调压旋钮逆时针旋转到底使输出电压为按下“停止”按钮，在断电的条件下，按图2接线。变压器低压线圈接电源，高压线圈开路。

(2)按下“启动”按钮接通三相交流电源，调节电压，使变压器的空载电压U0L=1.2UN。(3)逐次降低电源电压，在(1.2~0.2)UN范围内，测取变压器三相线电压、线电流和功率。上一页下一页返回任务2三相变压器的分析及其应用(4)测取数据时，其中U0=UN的点必测，且在其附近多测几组。共取数据8~9组记录于表3中)5.短路买验(1)将控制屏左侧的调压旋钮逆时针方向旋转到底使三相交流电源的输出电压为零值。按下“停止”按钮，在断电的条件下，按图3接线。变压器高压线圈接电源，低压线圈直接短路。(2)按下“启动”按钮，接通三相交流电源，缓慢增大电源电压，使变压器的短路电流IKL=l.lIN(3)逐次降低电源电压，在1.1~0.3IN的范围内，测取变压器的三相输入电压、电流及功率。上一页下一页返回任务2三相变压器的分析及其应用(4)测取数据时，其中IKL=IN点必测，共取数据5~6组。记录于表4中。实验时记下周围环境温度(℃)，作为线圈的实际温度。

6.纯电阻负载实验

(1)将控制屏左侧的调压旋钮逆时针方向旋转到底使三相交流电源的输出电压为零，按下“停止”按钮，按图4接线。变压器低压线圈接电源，高压线圈经开关S接负载电阻RL，RL选用D42的1800Ω变阻器共3只，开关S选用D51挂件。将负载电阻RL阻值调至最大，打开开关S。

(2)按下“启动”按钮接通电源，调节交流电压，使变压器的输入电压U1=UN。上一页下一页返回任务2三相变压器的分析及其应用(3)在保持U1=U1N不变的条件下，合上开关S，逐次增加负载电流，从空载到额定负载范围内，测取三相变压器输出线电压和相电流。(4)测取数据时，其中I2=0和I2=IN两点必测。共取数据7~8组记录于表5中。三、注意事项在三相变压器实验中，应注意电压表、电流表和功率表的合理布置。做短路实验时操作要快，否则线圈发热会引起电阻变化。四、实验报告1.计算变压器的变比根据实验数据，计算各线电压之比，然后取其平均值作为变压器的变比。上一页下一页返回任务2三相变压器的分析及其应用2.根据空载实验数据作空载特性曲线并计算激磁参数(1)绘出空载特性曲线表3中。上一页下一页返回任务2三相变压器的分析及其应用(2)计算激磁参数。从空载特性曲线查出对应于IOL=II、时的IOL和p。值，并由下式求取激磁参数。式中——变压器空载相电压，相电流，三相空载功率。上一页下一页返回任务2三相变压器的分析及其应用3.绘出短路特性曲线和计算短路参数(1)绘出短路特性曲线式中式中Uk、Ik

、pk—短路时的相电压、相电流、三相短路功率。上一页下一页返回任务2三相变压器的分析及其应用(2)计算短路参数。从短路特性曲线查出对应于人L=I、时的认L和pk值，并由下式算出实验环境温度e℃时的短路参数折算到低压方上一页下一页返回任务2三相变压器的分析及其应用算到基准工作温度下的短路参数rk75℃和Zk75

℃

，计算短路电压百分计算Ik=IN时的短路损耗PkN=上一页下一页返回任务2三相变压器的分析及其应用4.根据空载和短路实验测定的参数，画出被试变压器的“T”形等效电路要分离一次侧和二次侧电阻，可用万用表测出每相绕组的直流电阻，然后取其平均值。设R1’为一次绕组的直流电阻折算到二次侧的数值，R2为二次绕组的直流电阻。rk已折算到二次侧应有联立方程组求解可得r1’及r2。一次侧和二次侧的漏阻抗无法用实验方法分离通常取上一页下一页返回任务2三相变压器的分析及其应用5.变压器的电压变化率(1)根据实验数据绘出cosψ2=1时的特性曲线U2=f(I2)，由特性曲线计算出I2=I2N时的电压变化率(2)根据实验求出的参数，算出I2=IN,cosψ2=1时的电压变化率上一页下一页返回任务2三相变压器的分析及其应用6.绘出被试变压器的效率特性曲线(1)用间接法算出在cosψ2=0.8时，不同负载电流时变压器效率，记录于表6中。式中

PN—变压器的额定容量;PkN—变压器IkL=IN时的短路损耗;P0—变压器的U0L=UN时的空载损耗。(2)计算被测变压器η=ηmax时的负载系数βm。上一页下一页返回任务2三相变压器的分析及其应用学习小结能根据工作任务，顺利与其他组员共同完成活动过程。检查与评价通过实验能够掌握变压器的基本工作原理及结构;掌握单相变压器的空载运行;掌握单相变压器的负载运行;了解变压器参数的测定、标么值的定义及优缺点;了解变压器的运行特性及其他用途的变压