第一到三章变压器课件

变压器是一种将变压器是一种将一个等级的交流电压一个等级的交流电压变换成变换成另一个等级的另一个等级的交流电压交流电压的的静止交流电机静止交流电机.起着使电能传输经济、运行安起着使电能传输经济、运行安全、使用方便的作用。全、使用方便的作用。第一节第一节 变压器的工作原理、分类及结构变压器的工作原理、分类及结构1变压器是一种将一个等级的交流电压变换成另一个等级的交流电压的电源变压器电力变压器控制变压器接触调压器三相干式变压器2电源变压器电力变压器控制变压器接触调压器三相干式变压器233一、变压器的工作原理一、变压器的工作原理概念及物理量：概念及物理量：一次绕组一次绕组(原绕组或初次绕组)：与电源相连，接收交流电能。U1,I1,E1,N1二次绕组二次绕组(副绕组或次级绕组)：与负载相连，送出交流电能。：与负载相连，送出交流电能。U2,I2,E2,N2主磁通主磁通：m，实现电能量转换的介质，实现电能量转换的介质。变压器的两个绕组只有磁的耦合，没有电的联系。变压器的两个绕组只有磁的耦合，没有电的联系。4一、变压器的工作原理概念及物理量：一次绕组(原绕组或初次绕各物理量正方向的规定各物理量正方向的规定：(按电工惯例规定)1)在同一支路内在同一支路内,电压和电流的正方向一致电压和电流的正方向一致。2)磁通量正方向和电流正方向之间符合右手螺旋关系磁通量正方向和电流正方向之间符合右手螺旋关系。3)由交变磁通量产生的由交变磁通量产生的感应电动势正方向与感应电动势正方向与产生该磁通产生该磁通 量的量的电流正向一致电流正向一致，并有，并有e=-Nd/dt5各物理量正方向的规定：(按电工惯例规定)1)在同一支路内一次绕组和二次绕组间物理量的关系一次绕组和二次绕组间物理量的关系条件条件：变压器为变压器为理想变压器理想变压器,即不计一次和二次绕组的电即不计一次和二次绕组的电阻和铁耗阻和铁耗,两个绕组的耦合紧密两个绕组的耦合紧密,无漏磁通无漏磁通,耦合耦合系数系数kc=1。由电磁感应定律由电磁感应定律,有有：则一次绕组和二次绕组的有效值关系为：则一次绕组和二次绕组的有效值关系为：6一次绕组和二次绕组间物理量的关系条件：变压器为理想变压器,不计铁心中由磁通量交变引起的损失不计铁心中由磁通量交变引起的损失,根据能量守恒有根据能量守恒有U1 I1=U2 I2理想变压器一次、二次绕组的视在功率理想变压器一次、二次绕组的视在功率(变压器容量变压器容量)相等相等。则一次、二次绕组电压和电流有效值的关系为：则一次、二次绕组电压和电流有效值的关系为：令k=N1/N2，称为匝数比匝数比，也是电压比电压比(变比变比)，则一次侧匝数二次侧匝数7不计铁心中由磁通量交变引起的损失,根据能量守恒有U1 I188电力变压器的用途电力变压器的用途9电力变压器的用途9三、变压器的结构简介三、变压器的结构简介1.变压器铁心变压器铁心作用：主磁路+机械骨架材料：(冷/热轧)硅钢片，0.350.5mm+0.010.13mm漆膜。型式：心式(绕组包铁心)、壳式(铁心包绕组的顶、底和侧面)10三、变压器的结构简介1.变压器铁心作用：主磁路+机械骨铁轭靠着绕组的顶面和底面，不包围绕组的侧面，结构简单,绕组的装配和绝缘容易,绝大部分国产变压器采用11铁轭靠着绕组的顶面和底面，不包围绕组的侧面，结构简单,绕组铁轭不仅包围绕组的顶面和底面，还包围绕组的侧面，制造工艺复杂,使用材料较多,用于小容量的电源变压器12铁轭不仅包围绕组的顶面和底面，还包围绕组的侧面，制造工艺复杂2.变压器绕组变压器绕组作用作用：电路部分，完成能量转换 材料材料：铜或铝绝缘导线型式型式:同心式、交叠式(高低压绕组相对位置)3.其他结构部件 高压绕组高压绕组:接高压电网的绕组低压绕组低压绕组:接低压电网的绕组132.变压器绕组作用：电路部分，完成能量转换 材料：铜或铝绝4.变压器的额定值变压器的额定值(1)额定容量额定容量SN:变压器的视在功率视在功率.变压器在稳定负载和稳定负载和额定使用条件下额定使用条件下,施加额定电压额定电压,且频率为额定频率额定频率时能输出额定电流而不超过温升限值的容量。(2)额定电压额定电压UN:变压器各绕组在空载空载额定分接下端子间电压的保证值。对三相变压器，额定电压是线电压线电压。U1N,U2N单相变压器单相变压器的一次、二次绕组的额定值满足关系：三相变压器三相变压器的一次、二次绕组的额定值满足关系：(3)额定电流额定电流IN:变压器的额定容量除以各绕组的额定电压所计算出来的线电流值线电流值(三相时,应除以 3)，单位A144.变压器的额定值(1)额定容量SN:变压器的视在功率(4)额定频率额定频率fN:我国规定标准工业用电频率为50HZ例1一台三相油浸自冷式铝线电力变压器，SN=160kVA，Yy0连接,U1N/U2N=35kV/0.4kV,试求一次、二次绕组的额定电流.解：在额定运行时,变压器的效率、温升等数据均为额定值.15(4)额定频率fN:我国规定标准工业用电频率为50HZ第二节第二节 单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行 变压器空载变压器空载：一次绕组加额定交流电压,二次绕组开路,负载电流为零的工作状态为空载运行。变压器磁路变压器磁路:主磁通主磁通 m,漏磁通漏磁通 1 1 16第二节 单相变压器的空载运行 变压器空载：一次绕组加额定交流一、空载运行时的物理情况一、空载运行时的物理情况一次绕组和二次绕组电动势平衡方程式一次绕组和二次绕组电动势平衡方程式u20-二次绕组的空载电压R1-一次绕组的电阻空载运行时,i0R1和e1都很小,可近似认为:u1-e117一、空载运行时的物理情况一次绕组和二次绕组电动势平衡方程式u1.感应电动势与主磁通感应电动势与主磁通空载运行时，忽略空载运行时，忽略i0R1和和e1,设设=msint,则有：则有：有上表达式可知有上表达式可知,感应电动势感应电动势e1,e2在相位上滞后于在相位上滞后于的电的电角度都为角度都为90,其有效值分别为：其有效值分别为：可知可知:在变压器绕组内所感应产生的在变压器绕组内所感应产生的电动势电动势,其大小其大小正比正比于频率于频率、绕组、绕组匝数匝数和与绕组交链的和与绕组交链的磁通量幅值磁通量幅值。181.感应电动势与主磁通空载运行时，忽略i0R1和e1,E1,E2的向量表达式为：的向量表达式为：空载时：空载时：U1 -E1=常数 U2=U20结论结论：影响主磁通大小的因素是影响主磁通大小的因素是电源电源电压电压U1、电源、电源频率频率f和原方线圈和原方线圈匝数匝数N1,与与铁心材质及几何尺寸铁心材质及几何尺寸基本基本无关无关.E1E219E1,E2的向量表达式为：空载时：U1 -E1=2.空载电流和空载损耗空载电流和空载损耗二次侧二次侧：无电能输出,电流为电流为0,二次绕组不影响一次绕一次侧一次侧：电流为空载电流电流为空载电流。主要作用是在铁心中建立磁组中的电磁情况。场，产生主磁通。空载电流空载电流Im(I0)励磁分量励磁分量I 无功分量铁耗分量铁耗分量IFe 有功分量不计一次绕组电阻R1和漏磁通)202.空载电流和空载损耗二次侧：无电能输出,电流为0,损耗电流损耗电流IFe与铁耗与铁耗PFe的关系可表示为：的关系可表示为：通常通常IIFe,U1和和Im之间的相位角之间的相位角0接近接近90,磁化电流磁化电流I是励磁电流是励磁电流Im的主要分量。的主要分量。IFeImE1-E1U1Im21损耗电流IFe与铁耗PFe的关系可表示为：通常IIFe空载电流和主磁通的关系空载电流和主磁通的关系22空载电流和主磁通的关系2223233.漏磁通和漏电抗漏磁通和漏电抗漏磁通漏磁通1不经铁心而通过油或空气闭合不经铁心而通过油或空气闭合,随时间交变随时间交变,磁路磁路不饱和不饱和,与与Im成正比成正比漏电动势漏电动势E1在相位上滞后漏磁通在相位上滞后漏磁通1及及Im 90,即即E1=-jX1Im X1-一次绕组的漏电抗一次绕组的漏电抗243.漏磁通和漏电抗漏磁通1不经铁心而通过油或空气闭合,主磁通与漏磁通的区别1)性质上:m与I0成非线性关系；与I0成线性关系；2)数量上:m占99%以上仅占1%以下3)作用上:m起传递能量的作用，起漏抗压降作用。25主磁通与漏磁通的区别1)性质上:m与I0成非线性关系；二、空载运行时的电动势平衡方程式、相量图及等效电路二、空载运行时的电动势平衡方程式、相量图及等效电路若考虑变压器一次绕组的电阻R1及漏磁通1的影响,变压器空载运行时，相量形式的电动势平衡方程为：Z1一次绕组的漏阻抗可见：空载时的变压器实际上就是一个带铁心的线圈，另可见：空载时的变压器实际上就是一个带铁心的线圈，另加一个开路的绕组。加一个开路的绕组。U20=E2 1.电动势平衡方程式电动势平衡方程式26二、空载运行时的电动势平衡方程式、相量图及等效电路若考虑变压2.相量图相量图mIIFeE1-E1ImImR1jImX1U1mE1E1=-j4.44fN1mIm=N1I/RmU2272.相量图mIIFeE1-E1ImImR1jImX1U3.等效电路等效电路 为便于分析，把E1和Im之间的关系用电路参数形式来表示，Im中有有功分量和无功分量,则-E1为Im流过一个阻抗(不是一个纯电感)时所引起的阻抗压降,即：-E1=ImZm=Im(Rm+jXm)U1=Im(R1+jX1)+(-E1)=ImZ1+(-E1)U1=ImZ1+ImZm 式中 Zm-变压器的励磁阻抗励磁阻抗 Xm-变压器的励磁电抗励磁电抗 Rm-变压器的励磁电阻励磁电阻 Zm,Xm,Rm这些参数间关系为:283.等效电路 为便于分析，把E1和Im之间的关系用电路参数形引入了漏阻抗Z1和励磁阻抗Zm后,空载时的变压器等效电路为两个线圈串联组成的电路。漏阻抗线圈漏阻抗线圈Z1:无铁心，R1和X1为常量 励磁线圈励磁线圈Zm:有铁心,由于铁心中存在发热和饱和现象,Rm 和Zm都为变量，都是虚拟值。Xm:表征铁心磁化性能的一个综合参数,随铁心饱和程度的增加而减小Rm:表征铁心发热而消耗有功功率的参数 当电源电压的变化范围不大时，Zm的值基本上可视为不变。29引入了漏阻抗Z1和励磁阻抗Zm后,空载时的变压器等效电路为例例2一单相变压器一单相变压器,额定容量额定容量SN=210kVA,额定电压额定电压UN1/UN26000/230V,原绕组漏阻抗原绕组漏阻抗Z1=R1+jX1=(2.1j9),励磁阻励磁阻抗抗Zm=Rm+jXm(720j7200)。计算：。计算：(1)变压器原方额定电流变压器原方额定电流IN1及空载电流及空载电流I0占额定电流百分比占额定电流百分比(2)原方空载感应电势原方空载感应电势E1及漏阻抗压降及漏阻抗压降I0Z1 30例2一单相变压器,额定容量SN=210kVA,额定第三节第三节 单相变压器的基本方程式单相变压器的基本方程式 负载运行负载运行:变压器一次侧接额定频率一次侧接额定频率、额定电压额定电压的交流电 源上，二次侧接负载二次侧接负载的运行状态。31第三节 单相变压器的基本方程式 负载运行:变压器一次侧一、负载运行时的物理情况一、负载运行时的物理情况空载时I2=0，磁通m由空载电流Im确定，即 F0=N1Im=m Rm负载时，一次侧加的电压为额定值，漏阻抗Z1很小,则U1=-E1+I1Z1-E1=4.44N1 f=m可见，负载时主磁通和空载时相等负载时主磁通和空载时相等。设负载时一次侧电流变化量为I1,则有该式表明：当二次绕组的电流增加时，一次绕组的电流相该式表明：当二次绕组的电流增加时，一次绕组的电流相应地增加，应地增加，通过电磁感应作用，变压器可以把电能从一次通过电磁感应作用，变压器可以把电能从一次侧传递到二次侧侧传递到二次侧。32一、负载运行时的物理情况空载时I2=0，磁通m由空载电流I二、负载运行时的基本方程式二、负载运行时的基本方程式1.磁动势平衡方程式磁动势平衡方程式负载时主磁路铁心上的磁动势有两个:F1和F2铁心内主磁通由这两个磁动势的合成磁动势激励,即:主磁通励磁分量一次电流增量该式表明：负载时一次绕组的电流由两部分组成该式表明：负载时一次绕组的电流由两部分组成:一部分一部分为维持主磁通的为维持主磁通的励磁分量励磁分量Im,另一部分为用以补偿二次绕另一部分为用以补偿二次绕组磁动势作用的组磁动势作用的负载分量负载分量-N2I2/N1,即一次电流增量即一次电流增量I1。33二、负载运行时的基本方程式1.磁动势平衡方程式负载时主磁路铁2.电动势平衡方程式电动势平衡方程式实际上,变压器的一次,二次绕组间不可能完全耦合,还会产生漏电动势.变压器负载时各种磁通及感应电动势关系如右所示。根据基尔霍夫第二定律有：式中 Z1,Z2-一次、二次绕组的漏阻抗；R1,R2-一次、二次绕组的电阻；X1,X2-一次、二次绕组的漏电抗。342.电动势平衡方程式实际上,变压器的一次,二次绕组间不可能综上所述,可得出变压器负载运行时的基本方程式负载运行时的基本方程式为 ImI1I2/k35综上所述,可得出变压器负载运行时的基本方程式为 ImI1IU1=ImZ1+(-E1)=ImZ1+ImZmU2=U20=E2空载空载运行基本方程负载负载运行基本方程mIIFeE1-E1ImImR1jImX1U1U236U1=ImZ1+(-E1)=ImZ1+ImZmU2=U第四节第四节 变压器的等效电路及相量图变压器的等效电路及相量图 变压器负载时计算存在问题变压器负载时计算存在问题：2)一次、二次绕组仅通过电磁感应联系,使得计算繁琐，精确度降低。1)一次、二次绕组匝数不等;解决方法解决方法:通过绕组归算绕组归算，将一次、二次绕组变成有电气联系的等效电路等效电路。37第四节 变压器的等效电路及相量图 变压器负载时计算存在问一、绕组归算一、绕组归算归算归算:将变压器的二次(或一次)绕组用另一个绕组来等效,同时,对该绕组的电磁量作相应的变换,以保持两侧的电保持两侧的电磁关系不变磁关系不变。二次绕组向一次绕组折算，将匝数为将匝数为N2的实际二次绕组用的实际二次绕组用一个匝数为一个匝数为N1的等效绕组来代替的等效绕组来代替。折算后的物理量加“”来表示。38一、绕组归算归算:将变压器的二次(或一次)绕组用另一个绕N2N2=N1N1N1归算原则归算原则：1)保持二次侧保持二次侧磁动势不变磁动势不变；2)保持二次侧各保持二次侧各功率和损耗不变功率和损耗不变。39N2N2=N1N1N1归算原则：1)保持二次侧磁动势不变二次绕组二次绕组(副边副边)电势和电压折算电势和电压折算折算后，一次、二次绕组匝数相同，即N2=N1，而电动势大小与绕组的匝数成正比，则同理，U2=kU2二次绕组电流折算二次绕组电流折算 根据二次侧磁动势在归算前后不变，有40二次绕组(副边)电势和电压折算折算后，一次、二次绕组匝数相二次绕组阻抗折算二次绕组阻抗折算根据折算前后电阻铜耗和漏感中无功功率不变的原则,有41二次绕组阻抗折算根据折算前后电阻铜耗和漏感中无功功率不变的总结总结：二次绕组折算到一次绕组二次绕组折算到一次绕组 一次绕组折算到二次绕组一次绕组折算到二次绕组 电压,电势扩大到k倍；电流缩小到1/k倍；阻抗扩大到k2倍。电压,电势缩小到1/k倍;电流扩大到k倍；阻抗缩小到1/k2倍。归算后变压器负载运行时的基本方程式为：42总结：二次绕组折算到一次绕组 一次绕组折算到二次绕组 电压例3单相变压器，UN1/UN2220/110kV，高压侧漏电抗为0.3，折算到低压侧后大小为A.0.3 B.0.6 C.0.15 D.0.07543例3单相变压器，UN1/UN2220/110kV，高压二、等效电路二、等效电路 变压器在负载运行时，其双侧电路如右图所示。由归算后的基本方程式有 N2=N1,E2=E1a,b和c,d是等电位。可用导线连接，而不会破坏一次侧、二次侧电路的独立性。即可得到变压器的T形等效电路形等效电路。a(b)c(d)44二、等效电路 变压器在负载运行时，其双侧电路如右图所示。由归4545Z1Z2 ZF ZmI1I2 ImE1U2 U1电流关系:I1+I2=Im电压关系:U1=I1Z1+(-E1)一次侧E2=I2Z2+U2 二次侧E1=E2 折算关系E1=-ImZm 感应电动势等效关系46Z1Z2 ZF ZmI1I2 ImE1U2 U1电流由变压器负载基本方程式可得E2=U2+I2Z2又U2=I2ZF (ZF归算后的负载阻抗)则有：而 由 I1+I2=Im，则有47由变压器负载基本方程式可得E2=U2+I2Z2代入U1=-E1+I1Z1 有ZdZ1+Zm/(Z2+ZF)48代入U1=-E1+I1Z1 有ZdZ1+Zm/(三、相量图三、相量图作用:表明变压器中的电磁关系表明电磁量的大小和相位关系49三、相量图作用:表明变压器中的电磁关系表明电磁量的大U2 I2R2 jI2X2E2(=E1)-E1-I2 ImI1U1I1R1jI1X1I2 2 2U250U2 I2R2 jI2X2E2(=E1)-E1-四、近似等效电路四、近似等效电路 T形等效电路优点:能精确的表达变压器内部的电磁关系缺点：复联电路，进行复数运算，计算繁琐。形等效电路一般变压器中ZmZ1,将励磁励磁支路前移支路前移:认为在一定电源电压下，励磁电流Im不受负载影响。同时忽略Im在一次绕组中产生的漏阻抗压降.得到图中的“”形等效电路。51四、近似等效电路 T形等效电路优点:能精确的表达变压器 近似等效电路近似等效电路由于ImIN,可进一步把励磁电流Im忽略不计，去掉励磁支去掉励磁支路路。此时有I1=-I2 (I1+I2=Im=0)ZK变压器短路阻抗ZK=RK+jXK 52 近似等效电路由于ImZ1,RmR1,XmX1，变压器空载等效电路简化如右图。则有：计算56P0=I02R1+PFe PFe ZmZ1,R注意注意：以上计算的参数均为低压侧值以上计算的参数均为低压侧值,折算到高压侧折算到高压侧,要乘要乘以以k2。Zm与磁路的饱和程度有关磁路的饱和程度有关,在不同电源电压下测出的数值不同,应以额定电压下测读的数据计算以额定电压下测读的数据计算励磁支路的参数。空载试验在空载试验在变压器的一次侧、二次侧都可进行,为安全起见，一般在低压侧进行在低压侧进行。57注意：以上计算的参数均为低压侧值,折算到高压侧,要二、负载试验二、负载试验(短路试验，测短路参数)试验目的：计算Pk(PCu)，Zk实验条件:高压侧加低压，低压侧短路，且使I1=I1N实验线路表中读数分别为Uk、IkI1N、Pk、室温t58二、负载试验(短路试验，测短路参数)试验目的：计算Pk(短路计算测试时加低压,且ZmZ2,认为从电压输入功率Pk完全消耗在一次、二次绕组的铜耗上，即：按右图等效电路则有：59短路计算测试时加低压,且ZmZ2,认为从电压输入温度折算：测试时应该在1040进行，算出的电阻需折算到75，计算如下：式中 -试验时环境温度T0-铜线为234.5，铝线为228阻抗电压阻抗电压(短路电压短路电压)U1K:负载测试时,使绕组中电流达到I1N的电压为阻抗电压，其值为:U1K=I1NZK75 可用一次侧额定电压的百分比表示:60温度折算：测试时应该在1040进行，算出的电阻需折算到7阻抗电压是变压器的重要参数，标明在变压器的铭牌上。在变压器的计算中,常把uk表示成额定电压的相对值(标幺值标幺值)式中 ZK*-短路阻抗的相对值，ZN为基值，选定额定电压U1N与额定电流I1N之比为阻抗基值。对于三相变压器,应用公式时,必须采用每相值,即每相的损耗、相电流和相电压进行计算61阻抗电压是变压器的重要参数，标明在变压器的铭牌上。在变压器的三、标幺值三、标幺值(1)概念:物理量的实际值与基准值之比实际值与基准值之比叫该物理量的标么值(2)基准值:一般选额定值为基准值选额定值为基准值。电压:U1N,U2N;电流：I1N,I2N阻抗:由电压和电流基准求得Z1N=U1N/I1N;Z2N=U2N/I2N单相功率基值:SN=U1NI1N=U2NI2N三相功率基值:SN=3U1NI1N=3U2NI2N62三、标幺值(1)概念:物理量的实际值与基准值之比叫该物理量第六节第六节 三相变压器三相变压器 一、三相变压器的电路系统三相变压器的电路系统-联结组联结组 1.1.联结法联结法 (三相绕组的联结方法)(1)首末端的表示首末端的表示63第六节 三相变压器 一、三相变压器的电路系统-联结组(2)联结法联结法(绕组的连接方法)联结方法有两种:星形星形接法和三角形三角形接法星形接法星形接法:绕组的三个首端A、B、C(或a、b、c)向外引出,末端X、Y、Z(或x、y、z)连接在一起成为中性点,用N(或n)表示。三角形接法三角形接法:按次序AXCZBYA（或ax czbya),然后从首端A、B、C(或a、b、c)向外引 出接线端.(将三相绕组串联)高/低压端做星形星形联结时,表示为Y(或y)；高/低压端做三角形三角形联结时,表示为D(或d)；表示符号写法表示符号写法:高压绕组联结符号在前,低压绕组符号在后。如:高压绕组星形联结,低压三角形联结,则表示为Yd。64(2)联结法(绕组的连接方法)联结方法有两种:星形接法和2.联结组联结组相电压相电压与相电流相电流:三相变压器每个绕组的电压和电流称为相电压和相电流线电压线电压和线电流线电流:三相变压器从三相电源输入的电压和电流以及向负载输出的电压和电流称为线电压和线电流同名端同名端(同极性端)原,副绕组与同一磁通交链时,感应电势极性相同的端感应电势极性相同的端称为同名端,用“”标示.同名端取决于绕组的绕制方向同名端取决于绕组的绕制方向.首端为同名端时,原副方电势同相位；首端为异名端时,原副方电势反相位。652.联结组相电压与相电流:三相变压器每个绕组的电压和电流 时钟表示法时钟表示法 作用作用:可以方便的找出三相变压器的一次、二次绕组线电压间的相位差。方法方法:把高、低压绕组的两个线电压三角形的重心重合线电压三角形的重心重合在一起,高压侧高压侧线电压三角形的一条中性线作为时钟的长针,指向指向钟面的钟面的12，低压侧低压侧线线电压三角形中相应的中性线中性线作为钟面短针，它所指的钟点就是该变压器联结组的标号所指的钟点就是该变压器联结组的标号。最终表示为最终表示为:联结法联结法+标号标号注意:一次,二次绕组中对应的相电压的相位要么同相,要么反向(相位差180)66 时钟表示法 作用:可以方便的找出三相变压器的一次、二例5 请判断下列三相变压器联结组的标号ABCabc确定连接法确定连接法:Yy确定标号确定标号Ua指向12点,一般用0标示连接组标号为Yy067例5 请判断下列三相变压器联结组的标号ABCabc确定(a)(b)(c)(d)68(a)(b)(c)(d)68二、二、三相变压器的磁路系统三相变压器的磁路系统-铁心的结构形式铁心的结构形式 两类铁心各相磁路彼此独立(组式变压器)各相磁路互相联系(心式变压器)a)组式变压器b)心式变压器一次、二次各相中相电压相位要么相同，要么相反。69二、三相变压器的磁路系统-铁心的结构形式 两类铁心各相磁a)组式变压器由三台完全相同的单相变压器组成，各自磁路独立.如果一次侧施加的三相电压是对称的，各相主磁通对称，各相空载电流也是对称的。三相组式变压器三相组式变压器70a)组式变压器由三台完全相同的单相变压器组成，各自磁路独立一次侧星形二次侧三角形连接71一次侧星形二次侧三角形连接71三相芯式变压器三相芯式变压器每相磁通借助另外两相磁路闭合。72三相芯式变压器每相磁通借助另外两相磁路闭合。72三、三、三相变压器电路系统和磁路系统对电动势波形的影响三相变压器电路系统和磁路系统对电动势波形的影响主磁通主磁通为正弦波正弦波,励磁电流励磁电流应该为尖顶波尖顶波。励磁电流励磁电流为正弦波正弦波时,则生成的主磁通为平顶波主磁通为平顶波。波形的畸变畸变,是由于磁通和励磁电流间的非线性非线性造成的。畸变的波形中,含有奇次奇次高次谐波成分。三相变压器有一侧绕组作三角形联结三角形联结,可改善电动势波形可改善电动势波形.73三、三相变压器电路系统和磁路系统对电动势波形的影响主磁通为第七节第七节 变压器变压器的稳态运行的稳态运行变压器运行方式运行方式:一台变压器单独运行单独运行和多台变压器并联运行多台变压器并联运行表征变压器运行特性的主要指标指标:电压调整率电压调整率和变压器效率效率.1.电压调整率电压调整率(变压器负载时二次侧端电压的变化)变化原因变化原因：受短路阻抗压降的影响,U2 会随I2变化。相关因素相关因素：负载功率因素2,负载大小(I2或I1大小)Z1Z2 ZF ZmI1I2 ImE1U2 U174第七节 变压器的稳态运行变压器运行方式:一台变压器单独运定义定义:一次侧加额定电压、负载功率因数为一定值,空载与负载时二次侧端电压之差与二次侧额定电压U2N之比,用百分数表示为:标幺值形式电压调整率表征了电网电压的稳定性电网电压的稳定性,反映了电能的质量反映了电能的质量,是变压器的主要性能之一。75定义:一次侧加额定电压、负载功率因数为一定值,空载与负u与2和I1的关系的关系由变压器的近似等效电路有延长oa,过点c作oa延长线的垂线,交于b,由几何关系可得由于cb0,u0容性负载,2 0外特性U2=f(I2),如右图。77影响电压变化率的因素:负载大小(I1)短路阻抗(Zk2.效率铁耗：变压器的空载损耗铜耗：变压器的负载损耗782.效率铁耗：变压器的空载损耗铜耗：变压器的负载损耗78变压器效率变压器效率:变压器输出的有功功率与输入的有功功率之比:变压器效率较高,大多数在95%以上,大型变压器可达99%以上.测定方法:工程上采用间接法测定间接法测定,测出各种损耗,计算出.计算时采取的假设:1)额定电压下空载损耗P0=PFe,并认为PFe不随负载变化.2)额定电流时的短路损耗作为额定电流时的铜耗Pk=PCu=2Pk,(不考虑Im对铜耗的影响).3)计算P2时,忽略负载运行时的二次电压的变化,即式中 m-相数 SN-变压器的额定容量79变压器效率:变压器输出的有功功率与输入的有功功率之比:变压做上述假设后,变压器效率可写为:当d/dI2=0时,效率最大,此时可得:可见,效率最大时有效率最大时有:变压器铜耗等于铁耗变压器铜耗等于铁耗铜耗与铁耗关系的选择:电力变压器长期接在线路上,铁耗总存在,铜耗随负载(季节、时间)而变化,故铁耗小些,对全年的能量效率有利.一般取P0/Pk为1/41/3。80做上述假设后,变压器效率可写为:当d/dI2=0时,例6 三相电力变压器,SN=630kVA,U1N/U2N=10kV/3.15kV,I1N/I2N=36.4A/115.5A,连接方式为Yd11,f=50HZ,在10时的空载和负载试验数据为:(1)归算到一次的的励磁参数和短路参数;(2)阻抗电压的百分值及其有功分量和无功分量;(3)额定负载及cos2=0.8,cos(-2)=0.8 时的效率和电压调整率、二次电压;(4)cos2=0.8产生最高效率时的负载系数m及最高效率max.81例6 三相电力变压器,SN=630kVA,U1N变压器的其他用途 除用于输配电领域的电力变压器以外，变压器在电工技术的其他领域也得到了广泛的应用。82变压器的其他用途 除用于输配电领域的电力变压器以外例 如一 自耦变压器及调压器二 仪用互感器三 电焊变压器四 特种变压器五 小功率电源变压器83例 如一 自耦变压器及调压器83谢谢 谢谢 观观 赏赏 THANK YOU!THANK YOU!84谢 谢 观 赏 THANK YOU!84