控制电机--变压器--课件

变变 压压 器器2 2.1.1 变压器的基本工作原理和结构变压器的基本工作原理和结构、额定值、额定值2 2.4.4 单相单相压器的压器的等值电路及向量图等值电路及向量图2.5 2.5 变压器的参数测定变压器的参数测定2 2.6.6 变压器变压器的运行的运行特性特性2.2 2.2 单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行 变压器是一种静止电器变压器是一种静止电器,它以它以磁场为媒介磁场为媒介，通过线圈，通过线圈间的间的电磁感应电磁感应,将一种电压等级的将一种电压等级的交流电能交流电能转换成转换成同频同频率率的的另一种电压等级另一种电压等级的交流电能的交流电能.2 2.7.7 变压器的其它问题变压器的其它问题2.3 2.3 单相变压器的负载运行单相变压器的负载运行 2.1 2.1 变压器的基本工作原理和结构、额定值变压器的基本工作原理和结构、额定值2.1.1 2.1.1 基本工作原理和分类基本工作原理和分类一、基本工作原理一、基本工作原理主要部件：铁心和两个绕组。主要部件：铁心和两个绕组。两绕组只有磁耦合没电联系。两绕组只有磁耦合没电联系。只要两个绕组匝数不同，就可以变压。只要两个绕组匝数不同，就可以变压。接电源接电源原边原边（一次，（一次，初级）初级）绕组绕组接负载接负载副边副边（二次，（二次，次级）次级）绕组绕组二、分类二、分类2.1.2 2.1.2 基本结构基本结构一、一、铁心铁心磁路部分磁路部分电工钢片叠压而成闭合磁路电工钢片叠压而成闭合磁路用的最多的是冷轧硅钢片用的最多的是冷轧硅钢片0.35-0.5mm0.35-0.5mm片之间涂绝缘漆，减少损耗片之间涂绝缘漆，减少损耗 常用形状有山、常用形状有山、C C、U U型型二、绕组二、绕组电路部分电路部分铜或铝的绝缘线包铜或铝的绝缘线包原端线圈原端线圈接到电源电压上接到电源电压上符号：符号：AX 一次线圈，一次绕组一次线圈，一次绕组副端线圈副端线圈接到负载上接到负载上符号：符号：ax 二次绕组，二次线圈二次绕组，二次线圈单相芯式变压器单相芯式变压器1 1铁心柱铁心柱 2 2铁轭铁轭3 3高压线圈高压线圈 4 4低压线圈低压线圈 油浸式变压器的器身浸在变压器油的油箱中。油是冷却介油浸式变压器的器身浸在变压器油的油箱中。油是冷却介质，又是绝缘介质。油箱侧壁有冷却用的管子（散热器或冷却质，又是绝缘介质。油箱侧壁有冷却用的管子（散热器或冷却器）。器）。将线圈的高、低压引线引到箱外，是引线对地的绝缘，担负将线圈的高、低压引线引到箱外，是引线对地的绝缘，担负着固定的作用。着固定的作用。四、油箱四、油箱三、绝缘套管三、绝缘套管三相干式变压器接触调压器电源变压器环形变压器控制变压器连接发电机与电网的升压变压器连接发电机与电网的升压变压器连接发电机的连接发电机的封闭母线封闭母线 与电网相连与电网相连的高压出线端的高压出线端1 1信号式温度计信号式温度计2 2吸湿器吸湿器3 3储油柜储油柜4 4油位计油位计5 5安全气道安全气道6 6气体继电器气体继电器7 7高压套管高压套管8 8低压套管低压套管9 9分接开关分接开关1010油箱油箱1111铁心铁心1212线圈线圈1313放油阀门放油阀门此外，额定值还有此外，额定值还有额定频率（中国额定频率（中国50Hz）、效率、温升效率、温升等。等。视在功率视在功率 UNINSN原副边相等（原副边相等（很高）很高）额定容量额定容量指长期运行时所能承受的工作电压指长期运行时所能承受的工作电压额定电压额定电压 是指一次侧所加的额定电压，是指一次侧所加的额定电压，是指一次侧加额定电压时二是指一次侧加额定电压时二次侧的次侧的开路电压开路电压。在。在三相三相变压器中额定电压为变压器中额定电压为线电压线电压。三者关系三者关系：单相：单相：三相：三相：由由SN,UN求得求得在在三相三相变压器中指变压器中指线电流线电流额定电流额定电流三三 变压器的额定值变压器的额定值电压源方向电压源方向电流方向电流方向电流方向电流方向磁通方向（右手螺旋定则）磁通方向（右手螺旋定则）磁通方向磁通方向感应电势感应电势方向方向一、各电磁量正方向原则一、各电磁量正方向原则4.3 4.3 单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行最终最终的的 由由 共同产生；共同产生；在电流在电流磁通磁通电势的情况下，电势的情况下，电流方向即电势电流方向即电势方向方向电压指电压指电压降电压降的方向，电势指的方向，电势指电势升电势升的方向的方向 注意！注意！问题问题U1和和E1反方向了；（反方向了；（原边电动机原边电动机）E2和和I2同方向了。（同方向了。（副边发电机副边发电机）二、理想变压器二、理想变压器去掉不理想因素去掉不理想因素变压器变压器运行过程中的无用因素运行过程中的无用因素：1）铜损）铜损绕组有电阻绕组有电阻2）铁损）铁损铁心有磁阻铁心有磁阻3）漏磁）漏磁绕组的耦合程度不够高绕组的耦合程度不够高1 1）性质上：）性质上：与与 成非线性关系（成非线性关系（B BH H）；）；与与 成近似线性关系成近似线性关系；2 2）数量上：）数量上：占占99%99%以上，以上，仅占仅占1%1%以下以下；3 3）作用上：）作用上：起传递能量的作用，起传递能量的作用，起漏抗压降起漏抗压降作用。作用。主磁通与漏磁通的区别：主磁通与漏磁通的区别：理想变压器条件理想变压器条件无铜损无铜损 绕组电阻为绕组电阻为0无铁损无铁损 铁心磁阻为铁心磁阻为0，磁导率为无穷大，磁导率为无穷大无漏磁通无漏磁通 磁路耦合系数为磁路耦合系数为1超导材料超导材料几乎做不到几乎做不到根本做不到根本做不到 1.电压平衡方程电压平衡方程 电势升电势升=电压降电压降原边电压瞬时值原边电压瞬时值三、变压器空载运行三、变压器空载运行副边开路副边开路XAxaW1W2原边电压平衡方程原边电压平衡方程2.空载电流空载电流 一个是一个是励磁分量励磁分量，作用是建，作用是建立磁场，产生主磁通立磁场，产生主磁通无无功分量；功分量；另一个是另一个是铁损耗分量。铁损耗分量。作用作用是供变压器铁心损耗是供变压器铁心损耗有有功分量功分量空载电流包含两个分量空载电流包含两个分量性质性质：由于空载电流的无功分量远大于有功分量，所以：由于空载电流的无功分量远大于有功分量，所以空载空载电流主要是感性无功性质电流主要是感性无功性质也称励磁电流；也称励磁电流；2.空载运行电动势空载运行电动势假设主磁通按正弦规律变化假设主磁通按正弦规律变化则则有效值有效值相量形式相量形式 同理，二次主电动势同理，二次主电动势也有同样的结论。也有同样的结论。相量相量1）主磁通感应的电动势）主磁通感应的电动势主电动势主电动势2）漏磁通感应的电动势）漏磁通感应的电动势漏电动势漏电动势漏电动势也可以用漏抗压降来表示漏电动势也可以用漏抗压降来表示根据主电动势的分析方法，同样有根据主电动势的分析方法，同样有假设假设i0按正弦规律变化按正弦规律变化漏电势相当于漏电抗产生的漏电势相当于漏电抗产生的压降！压降！空载运行变压器电势平衡空载运行变压器电势平衡（1 1）一次侧电动势平衡方程）一次侧电动势平衡方程忽略很小的漏阻抗压降和铜损，并写成有效值形式，有忽略很小的漏阻抗压降和铜损，并写成有效值形式，有则恒磁通原理恒磁通原理：变压器主磁通大小主要取决于：变压器主磁通大小主要取决于电源电压电源电压和和频频率率，以及，以及一次线圈的匝数一次线圈的匝数。与负载基本无关与负载基本无关。重要公式（2 2）二次侧电动势平衡方程）二次侧电动势平衡方程2 2、电势与变比、电势与变比定义定义对单相变压器空载运行时对单相变压器空载运行时结论结论(1)原、副边电势与主磁通的关系原、副边电势与主磁通的关系(2)原、副边漏电势由漏磁通产生，通常比较小，可以忽略。原原、副边漏电势由漏磁通产生，通常比较小，可以忽略。原边空载电流很小，边空载电流很小，I0=(2%10%)I1N。想要原副边电压不想要原副边电压不同，只需匝数不同同，只需匝数不同四、空载时的等效电路四、空载时的等效电路一次侧的电动势平衡方程为一次侧的电动势平衡方程为空载时等效电路为空载时等效电路为励磁电阻、励磁电抗、励磁阻抗。由于磁路具有饱励磁电阻、励磁电抗、励磁阻抗。由于磁路具有饱和特性，所以和特性，所以 不是常数，随磁路饱和程度增大而减小。不是常数，随磁路饱和程度增大而减小。由于由于 ，所以有时忽略漏阻抗，空载等效电路只，所以有时忽略漏阻抗，空载等效电路只是一个是一个 元件的电路。在元件的电路。在 一定的情况下，一定的情况下，大小取决于大小取决于 的大小。从运行角度讲，希望的大小。从运行角度讲，希望 越小越好，所以变压器常采用越小越好，所以变压器常采用高导磁材料，增大高导磁材料，增大 ，减小，减小 ，提高运行效率和功率因数。，提高运行效率和功率因数。2.3 2.3 单相变压器的负载运行单相变压器的负载运行一、一、负载运行时的电磁关系负载运行时的电磁关系变压器一次侧接在额定频率、额定电压的交流电源上，二次接变压器一次侧接在额定频率、额定电压的交流电源上，二次接上负载的运行状态，称为上负载的运行状态，称为负载运行负载运行。负载运行时的电磁过程负载运行时的电磁过程电路、磁路工作情况（稳态）电路、磁路工作情况（稳态）空载时，磁势平衡磁势平衡原边电流包括两个分量：原边电流包括两个分量：1)1)i i0 0励磁分量励磁分量，建立主磁场，建立主磁场，(0.02-0.1)(0.02-0.1)I I1N1N；2)2)i i1L1L负载分量负载分量，平衡副边电流，平衡副边电流电磁关系将一、二次联系起来电磁关系将一、二次联系起来,二次电流增加或减少必然引起一二次电流增加或减少必然引起一次电流的增加或减少次电流的增加或减少.说明说明负载时，额定负载以后，原端电流大大增加了！额定负载以后，原端电流大大增加了！二、电压平衡方程根据基尔霍夫电压定律可写出一、二次侧电动势平衡方程根据基尔霍夫电压定律可写出一、二次侧电动势平衡方程负载运行时负载运行时,忽略空载电流有忽略空载电流有:表明，一、二次电流比近似与匝数成反比。可见，匝表明，一、二次电流比近似与匝数成反比。可见，匝数不同，不仅能改变电压，同时也能改变电流。数不同，不仅能改变电压，同时也能改变电流。原边原边副边副边MIT24 三、阻抗变换信号电路中，什么情况下负载得到的功率最大？信号电路中，什么情况下负载得到的功率最大？负载为纯阻性且负载为纯阻性且R0=RLR0,RL不变不变R0=RL=k2RL 例例例例 4.3 4.3 某交流信号源某交流信号源某交流信号源某交流信号源U U120V,120V,内阻内阻内阻内阻0 0=800,=800,负载电阻负载电阻负载电阻负载电阻L L。试求。试求。试求。试求:（1 1）若将负载与信号源直接相连，负载上得到若将负载与信号源直接相连，负载上得到若将负载与信号源直接相连，负载上得到若将负载与信号源直接相连，负载上得到的功率有多大？的功率有多大？的功率有多大？的功率有多大？（2 2）若要信号源输给负载的功率达到最大若要信号源输给负载的功率达到最大若要信号源输给负载的功率达到最大若要信号源输给负载的功率达到最大,负负负负载电阻应等于信号源内阻。载电阻应等于信号源内阻。载电阻应等于信号源内阻。载电阻应等于信号源内阻。今用变压器进行阻抗变今用变压器进行阻抗变今用变压器进行阻抗变今用变压器进行阻抗变换换换换,则变压器的匝数比应选多少？阻抗变换后信号源则变压器的匝数比应选多少？阻抗变换后信号源则变压器的匝数比应选多少？阻抗变换后信号源则变压器的匝数比应选多少？阻抗变换后信号源的输出功率有多大？的输出功率有多大？的输出功率有多大？的输出功率有多大？解解解解 (1)(1)由图由图由图由图()可知可知可知可知,若将负载直接与信号源连接若将负载直接与信号源连接若将负载直接与信号源连接若将负载直接与信号源连接,信号信号信号信号源的输出功率为源的输出功率为源的输出功率为源的输出功率为 (2)(2)如图如图如图如图(b)b)所示所示所示所示,用变压器把负载用变压器把负载用变压器把负载用变压器把负载变换为等效电阻变换为等效电阻变换为等效电阻变换为等效电阻,使其阻值与电源内阻相等。则变压器变比为使其阻值与电源内阻相等。则变压器变比为使其阻值与电源内阻相等。则变压器变比为使其阻值与电源内阻相等。则变压器变比为 负载上得到的功率为负载上得到的功率为负载上得到的功率为负载上得到的功率为思考问题：思考问题：1、变压器空载的等效电路如何？各参数的变压器空载的等效电路如何？各参数的物理意义是什么？物理意义是什么？2、变压器空载和负载时候主磁通变化多少变压器空载和负载时候主磁通变化多少？原端电流变化多少？原端电流变化多少？基本方程式组基本方程式组 按照按照方程的类别方程的类别列列 原端电压方程式原端电压方程式 副端电压方程式副端电压方程式 原副端电势联系原副端电势联系 原副端磁势联系原副端磁势联系 激磁方程激磁方程 负载方程负载方程2.4 2.4 变压器的等值电路及相量图变压器的等值电路及相量图一、变压器基本方程一、变压器基本方程 已知：已知：U1，Z1，Z2，k，Zm，ZL 求解：求解：I1,I2,E1,E2,Im,U2 正好可以求出来唯一解正好可以求出来唯一解目的目的:去掉变压器，变为纯电路问题去掉变压器，变为纯电路问题 原则原则:电磁本质不变电磁本质不变（磁势，磁通，功率）（磁势，磁通，功率）方法方法：线性变换，用一个假想的和原边匝数：线性变换，用一个假想的和原边匝数W1一样的绕组一样的绕组W2代替代替W2，即将副边折算到原边（，即将副边折算到原边（W1=W2）1.电流电流原则：归算前后磁势不变原则：归算前后磁势不变2.电压、电势电压、电势电压归算原则：归算前后电压归算原则：归算前后S（视在功率）不变。（视在功率）不变。电势归算原则：归算前后电磁功率不变电势归算原则：归算前后电磁功率不变二、折算二、折算3.电阻电阻:R2原则：原则：有功功率不变有功功率不变4.漏抗漏抗 原则：原则：Q2不变不变同理同理总结总结：电流：除电流：除 k电压、电势：乘电压、电势：乘 k电阻、电抗、阻抗：乘电阻、电抗、阻抗：乘 k2三、变压器的等效电路K=1的理想变压器的理想变压器1.T1.T型等效电路型等效电路：注意注意正方向的调整正方向的调整验证了验证了副端感性负载的去磁效应副端感性负载的去磁效应，即有负载后必须增大电，即有负载后必须增大电流才能维持磁通不变流才能维持磁通不变从能量上讲，验证了从能量上讲，验证了副边能量来自原边副边能量来自原边型等效电路型等效电路Z1很小，可以移出励磁回很小，可以移出励磁回路，误差在允许范围内路，误差在允许范围内1U&最简化等效电路（电力变压器最简化等效电路（电力变压器I1很大很大很大很大，Im 可以忽略，可以忽略，作作定性分析定性分析）：）：其中分别称为分别称为短路电阻短路电阻、短路短路电抗电抗和和短路阻抗短路阻抗。由简化等效电路可知，短路阻抗起限制短路电流的作用，由简化等效电路可知，短路阻抗起限制短路电流的作用，由于短路阻抗值很小，所以变压器的短路电流值较大，一般由于短路阻抗值很小，所以变压器的短路电流值较大，一般可达额定电流的可达额定电流的1010 2020倍。倍。短路阻抗的物理意义短路阻抗的物理意义：1.由于由于Zs很小，变压器稳定短路时电流很小，变压器稳定短路时电流2.短路阻抗对负载而言，相当于变压器的内阻短路阻抗对负载而言，相当于变压器的内阻 1.画向量图的依据画向量图的依据折算后的折算后的等值电路等值电路四、相量图四、相量图基本方程组基本方程组不同量之间的相位关系，（如电势和磁通的关系）不同量之间的相位关系，（如电势和磁通的关系）不同元件不同元件（R,L,C）上的电压、电流、相位角关系）上的电压、电流、相位角关系基本向量关系（如基本向量关系（如I与与jI、-jI，E与与-E）作相量图的步骤作相量图的步骤对应对应T T型等效电路，型等效电路，假定变压假定变压器带器带感性感性负载负载。已知已知I2,U2,1.按比例画按比例画2.画画3.画画4.求求5.求求6.求求五、变压器的分析方法比较五、变压器的分析方法比较基本方程式组基本方程式组 -原始；准确原始；准确 -定量计算定量计算等值电路等值电路 -简化；场简化；场 路，路，-定量计算、定性分析定量计算、定性分析相量图相量图 -对应于等值电路对应于等值电路 -定性分析定性分析在上面的各种分析中都要用变压器参数在上面的各种分析中都要用变压器参数(电阻、漏抗电阻、漏抗)，何处来？，何处来？-没造的：设计计算没造的：设计计算 -造好的：算起来麻烦，测量造好的：算起来麻烦，测量要测的参数：要测的参数：电阻、漏抗电阻、漏抗、激磁参数、变比激磁参数、变比(匝比匝比)短路实验短路实验 空载实验空载实验 假定变压器：高压方：假定变压器：高压方：A X 低压方：低压方：a x2.5 2.5 变压器的参数测定变压器的参数测定降压变压降压变压器器一、空载试验一、空载试验_ _激磁参数、变比激磁参数、变比(匝比匝比)1.1.实验线路实验线路为了实验的方便和安全，选择在低压方为了实验的方便和安全，选择在低压方ax处处 -因为高压方电压太高因为高压方电压太高电流太小电流太小电流尽量测准确电流尽量测准确 -电流表最靠近绕组电流表最靠近绕组2.实验曲线（空载特性）实验曲线（空载特性）空载实验看电压空载实验看电压,使使U2：(01.2)U2N有饱和问题，必须作出额定点有饱和问题，必须作出额定点曲线：主要是铁心的磁化曲线曲线：主要是铁心的磁化曲线3.参数计算参数计算空载时的等值电路空载时的等值电路空载时的等效阻抗：空载时的等效阻抗：铁心有磁滞性，故铁心有磁滞性，故U2只能单向变化只能单向变化对应对应额定点额定点处，有处，有:3.参数计算参数计算显然，变压器显然，变压器空载损耗就是铁损空载损耗就是铁损二、短路试验二、短路试验_ _电阻、漏抗电阻、漏抗1.1.实验线路实验线路在高压方在高压方AX做，即大电压小电流做，即大电压小电流 -因为短路时低压方电流太大因为短路时低压方电流太大电压较小，必须测准电压较小，必须测准 -电压表靠近绕组电压表靠近绕组2.实验曲线（短路特性）实验曲线（短路特性）短路实验看电流短路实验看电流,使使 Ik=(01.2)I1N短路特性：直线短路特性：直线 Zk=常数常数降压测量降压测量，实验时，高压实验时，高压侧电压由侧电压由0慢慢升高至慢慢升高至Ik=I1N,此时电压为此时电压为 Uk Uk约为约为5%U1N，因此，因此Im很小，可忽略激磁阻抗很小，可忽略激磁阻抗 1U&3.参数计算参数计算用最简化等效电路，等效阻抗用最简化等效电路，等效阻抗Zk一般地，为了方便，取：一般地，为了方便，取：显然，变压器显然，变压器短路损耗就是铜损短路损耗就是铜损4、注意问题注意问题（1）短路计算时等值电路为何用最简化等值电路）短路计算时等值电路为何用最简化等值电路？准吗？准吗？因为短路时因为短路时Ik很大很大，所以降压了，减小了很大很大，所以降压了，减小了Ik，也大大减小了，也大大减小了Im，比例不变，比例不变（2）电阻是不是可以用万用表测量？）电阻是不是可以用万用表测量？不行，电桥测的是直流电阻，此处要的是交流电不行，电桥测的是直流电阻，此处要的是交流电阻，有集肤效应产生的附加损耗，数值要稍大点阻，有集肤效应产生的附加损耗，数值要稍大点（3 3）电阻要进行换算）电阻要进行换算，有温度特性，一般要换，有温度特性，一般要换算到标准工作温度（算到标准工作温度（7575）下）下（4 4）“阻抗电压阻抗电压”的概念的概念 -阻抗电压：短路电流等于额定电流时的外加阻抗电压：短路电流等于额定电流时的外加电压值电压值 即即 U1k=I1NZk 定值（不变的）定值（不变的）-很多时候用百分比来表示，即：很多时候用百分比来表示，即：-铭牌上有时候标注阻抗电压铭牌上有时候标注阻抗电压问题的由来问题的由来各种物理量用实际值进行比较时很麻烦，各种物理量用实际值进行比较时很麻烦，因为单位不同，可不可以用同一单位？因为单位不同，可不可以用同一单位？-U，I 相比较相比较同一单位即无单位，不能用绝对值，就用同一单位即无单位，不能用绝对值，就用相对值，即标么值相对值，即标么值2.6 变压器的运行特性变压器的运行特性一、标么值一、标么值1.定义定义定义：用某一物理量的实际值与基准值之比定义：用某一物理量的实际值与基准值之比表示方法：右上角加表示方法：右上角加“*”，即，即 2.计算方法计算方法基准值一般都选额定值，即铭牌值基准值一般都选额定值，即铭牌值1.电压：电压：2.电流电流 3、其他的量其他的量原则上，原则上，U,I,Z,S 四个量中只有两个的基值四个量中只有两个的基值可以任选，另外两个则要用这两个推导，可以任选，另外两个则要用这两个推导，已经选择了已经选择了U b，I b，则必须，则必须阻抗阻抗二二、采用标么值的好处、采用标么值的好处1、不同容量变压器的标么值是接近的不同容量变压器的标么值是接近的，可以比，可以比较较 如：如：I*0：0.05-0.1，U*1N =12、采用标么值时，、采用标么值时，省去省去了原副方参数的了原副方参数的归算归算 -如阻抗，基值相差如阻抗，基值相差k2 倍，不必归算倍，不必归算 -如电流：如电流：3、不同的物理量可有相同的标么值，简化不同的物理量可有相同的标么值，简化运算运算 -简化：所有的标么值是简化：所有的标么值是01，方便运算，方便运算 -阻抗电压（副边短路，原边加额定电流时的原边阻抗电压（副边短路，原边加额定电流时的原边电压值）电压值）Uk=I1NZk变压器可以等效为一个电源（电压源）变压器可以等效为一个电源（电压源）向负载提供电功率（负载：电流向负载提供电功率（负载：电流I2）运行特性：运行特性：1.外特性（从负载端看）外特性（从负载端看）U2=f（I2）2.效率效率 =f（I2）三、变压器的运行特性三、变压器的运行特性（一）外特性（一）外特性1 定义定义：原边加：原边加额定条件额定条件下下U2=f（I2）特性）特性 即即 原边原边 U1=U1N，f=fN 副边副边 负载性质一定，即负载性质一定，即 不变不变注意！注意！不是分压的关系！不是分压的关系！I2为什么会增大？为什么会增大？Zk,U1一定，要使一定，要使I2增大，必须增大，必须ZL减小减小2、电压变化率（、电压变化率（u）U2的大小跟的大小跟I2有关有关I2=0时，时，U20=U2N，空载，空载一般的，一般的，I2U2U2N定义电压变化率定义电压变化率I2N0U20 u描述实际变压器带载运行与空载运行的电压差，一般描述实际变压器带载运行与空载运行的电压差，一般5%电压变化率是表征变压器运行性能的重要指标之一电压变化率是表征变压器运行性能的重要指标之一,它大小它大小反映了供电电压的稳定性。反映了供电电压的稳定性。3、表达式表达式用最简化电路对应的相量图用最简化电路对应的相量图标么值标么值作辅助线作辅助线图中图中OCOD,u=1-U2*=OC-OAOD-OA=ADBEDG是矩形是矩形 u=AD4、说明问题、说明问题（1）数值有正负）数值有正负感性负载感性负载阻性负载阻性负载容性负载容性负载（2）一般定义一般定义I2*=1时为时为额定额定u：（3）结果的证明方法有很多种结果的证明方法有很多种 -傅立叶级数展开傅立叶级数展开 -解析几何解析几何（4）对应不同的负载性质，数值有特点对应不同的负载性质，数值有特点 -数值上数值上u 有最小值，有最小值，0 -数值上数值上u 有最大值，有最大值，Zk*(二二).).效率特性效率特性1、能量传输、能量传输数值上 P1=Pcu+PFe+P2=P+P2其中的损耗即铜损和铁损其中的损耗即铜损和铁损铜损铜损I12 可可变损耗变损耗铁损铁损2 不变损耗不变损耗效率效率=P2/P1输入输入P1电磁电磁Pem副方副方负载负载P2Pcu1Pcu2(二二).).效率特性效率特性1、能量传输、能量传输PFeT型等效电路上的功率和损耗型等效电路上的功率和损耗：(二二).).效率特性效率特性1、能量传输、能量传输2.效率效率其中其中结果结果空载实验空载实验短路实验短路实验3.效率曲线效率曲线I2*=0,没有输出没有输出P2=0，=0I2*P2I2*Pcu -分母是分母是I2*的二次式的二次式 极限极限I2*，=0曲线特点：曲线特点：存在最大值存在最大值对应于对应于I2*=1的额定效率一般在的额定效率一般在95%以上以上不变损耗不变，可变损耗从小到大不变损耗不变，可变损耗从小到大效率从小到大，又逐渐变小；经过极限点效率从小到大，又逐渐变小；经过极限点4、最大效率、最大效率不变损耗不变损耗=可变损耗时，产生最大效率可变损耗时，产生最大效率数学上令数学上令 条件：条件：最大效率最大效率数值上，变压器效率最高，最大效率可达数值上，变压器效率最高，最大效率可达99%设计上不能使设计上不能使I2*=1 时产生时产生max -兼顾空载和半载，一般为兼顾空载和半载，一般为0.50.6三、特种变压器三、特种变压器1.自耦变压器自耦变压器实质上是一个单绕组变压器，原、副边有电的直实质上是一个单绕组变压器，原、副边有电的直接联系接联系经常使用的形式经常使用的形式-自耦调压器自耦调压器2.电流互感器电流互感器用途：用途：大电流测量大电流测量原理：原理：降电流降电流电流互感器是一个近似电流互感器是一个近似短路运行的升压变压器短路运行的升压变压器注意注意事项：事项：（1）副边绝对不允许开路副边绝对不允许开路 -铁损耗急剧上升，过热铁损耗急剧上升，过热 -副边出现极高的电压副边出现极高的电压（2）副边可靠接地副边可靠接地3.电压互感器电压互感器用途：用途：大电压测量大电压测量原理：原理：降电压降电压电压互感器是一个近似电压互感器是一个近似开路运行的降压变压器开路运行的降压变压器注意注意事项：事项：（1）副边绝对不允许短路副边绝对不允许短路 -铁损耗急剧上升，过热铁损耗急剧上升，过热（2）副边可靠接地副边可靠接地1 变压器的工作原理1 1、额定容量是视在功率：、额定容量是视在功率：不是有功功率，是电压不是有功功率，是电压电流电流；2 2、额定电压中，、额定电压中，副方额定电压就是负载端的空载电副方额定电压就是负载端的空载电压，即电势；压，即电势；变压器的额定值变压器的额定值正方向原则正方向原则-是画图的依据是画图的依据本章小结本章小结2 变压器的空载运行、空载电流的大小、空载电流的大小 2的额定电流的额定电流、主电动势、主电动势公式公式、变压器的励磁电阻、变压器的励磁电阻反映的是铁耗，反映的是铁耗，变压器的励磁电抗反映的是主电抗变压器的励磁电抗反映的是主电抗 3 变压器的负载运行 重要重要结论一（结论一（恒磁通原理恒磁通原理）：）：-变压器主磁通大小主要取决于电网电压、频变压器主磁通大小主要取决于电网电压、频率和匝数率和匝数 -与负载情况基本无关！与负载情况基本无关！结论二：结论二：-要想原副方电压不同，只需要匝数不同即可要想原副方电压不同，只需要匝数不同即可 结论三：结论三：-匝数不同仅可以变电压，还可变电流、匝数不同仅可以变电压，还可变电流、变阻抗。变阻抗。一、变压器的基本方程式组一、变压器的基本方程式组 -6-6个方程个方程4 4 变压器的基本方程、等效电路和相量图变压器的基本方程、等效电路和相量图二、归算二、归算 基本原则：基本原则：-电磁本质不变电磁本质不变注意：功率不需要归算！注意：功率不需要归算！三、三、T型等值电路中各元件的物理意义型等值电路中各元件的物理意义四、画相量图的依据和步骤四、画相量图的依据和步骤一、一、主要实验：主要实验：空载实验和空载实验和短路实验短路实验二、二、要求：要求：会用实验数据计算参数会用实验数据计算参数三、三、掌握掌握本质本质5 变压器的参数测定变压器空载损耗就是铁损变压器空载损耗就是铁损变压器短路损耗就是铜损变压器短路损耗就是铜损一、运行特性：一、运行特性：是指是指外特性和效率特性外特性和效率特性（原边加额定条件，（原边加额定条件，负载性质不变的条件下）负载性质不变的条件下）6 变压器的运行特性二、外特性与电压变化率二、外特性与电压变化率注意：注意：数值可能有正负，和负载性质有关数值可能有正负，和负载性质有关三、效率特性与最大效率问题三、效率特性与最大效率问题不变损耗不变损耗=可变损耗时，产生最大效率可变损耗时，产生最大效率一、三相变压器的连接组问题一、三相变压器的连接组问题7 变压器的其它问题二、变压器的并联运行条件二、变压器的并联运行条件注意：注意：-绝对不允许不同连接组的变压器并联绝对不允许不同连接组的变压器并联 根据变压器实验数据，根据变压器实验数据，求各类参数求各类参数画不同负载性质的画不同负载性质的相量图相量图判断三相变压器连接组，不常用判断三相变压器连接组，不常用针对针对电压变化率电压变化率出题，直接利用电压变化出题，直接利用电压变化率公式求解即可率公式求解即可利用利用等效电路等效电路进行复数计算，只是过程比进行复数计算，只是过程比较麻烦较麻烦变压器部分的典型习题：变压器部分的典型习题：