会计学1电机电机(dinj)与拖动课件第与拖动课件第2章变压器章变压器第一页，共109页电能(dinnng)机械能电能(dinnng)电动机变压器问题(wnt)：为什么将变压器的原边接到交流电源上，灯泡就会发光呢？第1页/共109页第二页，共109页 定义定义(dngy) 变压器是利用电磁感应原理将某一电压的交流电变成频率变压器是利用电磁感应原理将某一电压的交流电变成频率(pnl)相同的另一电压的能量变换装置相同的另一电压的能量变换装置 用途用途将发电厂的低电压升为高电压，便于传输将发电厂的低电压升为高电压，便于传输将高电压降为合适的工作电压将高电压降为合适的工作电压起隔离作用，提高电路的抗干扰性能起隔离作用，提高电路的抗干扰性能问题：远距离输电为什么必须采用高压输电？2.1 变压器的工作原理变压器的工作原理第2页/共109页第三页，共109页中间（中间(zhngjin)(zhngjin)一般要一般要经过经过4 45 5次，甚至是次，甚至是8 89 9次次变压器的升降压）变压器的升降压）电能电能输电输电用户用户升压升压降压、分配降压、分配第3页/共109页第四页，共109页 分类分类(fn li) 按用途按用途(yngt)分：分： 电力电力(dinl)变压器变压器在电力系统中使用的用于升高电压在电力系统中使用的用于升高电压 或降低电压的变压器。
或降低电压的变压器配电变压器配电变压器升压变压器升压变压器降压变压器降压变压器第4页/共109页第五页，共109页 特种特种(tzhng)变压器变压器根据根据(gnj)冶金、矿山、化工、交通等冶金、矿山、化工、交通等 部门的具体要求而设计制造的专部门的具体要求而设计制造的专 用变压器用变压器如：整流变压器如：整流变压器脉冲变压器脉冲变压器电炉变压器电炉变压器矿用变压器矿用变压器船用变压器船用变压器电焊变压器电焊变压器控制变压器控制变压器仪用变压器仪用变压器仪用变压器：用在测量仪用变压器：用在测量(cling)设备中设备中第5页/共109页第六页，共109页电炉变压器专用电炉变压器专用(zhunyng)，给电炉供电，给电炉供电）整流变压器（专用整流变压器（专用(zhunyng)，给，给直流电力机车供电）直流电力机车供电）电子电子(dinz)变压器：用在电子变压器：用在电子(dinz)线路中线路中第6页/共109页第七页，共109页 按相数分：按相数分： 单相单相(dn xin)变压器变压器 三相三相(sn xin)变压器变压器单相变压器单相变压器三相变压器三相变压器第7页/共109页第八页，共109页。
按线圈按线圈(xinqun)分：分： 双线圈双线圈(xinqun)变压器变压器 三线圈三线圈(xinqun)变压器变压器 多线圈变压器多线圈变压器 按铁芯结构分：按铁芯结构分： 心式变压器心式变压器 壳式变压器壳式变压器芯芯式式变变压压器器壳式变压器壳式变压器第8页/共109页第九页，共109页 按冷却按冷却(lngqu)条件分：条件分：油浸式变压器油浸式变压器强迫油循环电力变压器强迫油循环电力变压器油浸式变压器油浸式变压器铁芯和绕组都一起浸入灌满了变压器油的油箱中，可以加强绝缘和改善冷却散热条件铁芯和绕组都一起浸入灌满了变压器油的油箱中，可以加强绝缘和改善冷却散热条件（大容量）（大容量）干式变压器干式变压器 能满足能满足(mnz)特殊要求，如安全（小容量变压器）特殊要求，如安全（小容量变压器）充气式变压器充气式变压器绝缘性能优于油浸式（大容量）绝缘性能优于油浸式（大容量）SF6干式变压器干式变压器第9页/共109页第十页，共109页 大型大型(dxng)油浸电力变压器油浸电力变压器 第10页/共109页第十一页，共109页有载调压变压器有载调压变压器无载调压变压器无载调压变压器(6) 按调压方式按调压方式(fngsh)分：分：第11页/共109页第十二页，共109页。
变压器惯例变压器惯例(gunl)原则原则1）在同一条支路内，电压与电流的正方向一致在同一条支路内，电压与电流的正方向一致2）磁通量正方向与电流正方向之间符合右手螺旋关系磁通量正方向与电流正方向之间符合右手螺旋关系3）由交变磁通量产生）由交变磁通量产生(chnshng)的感应电动势正方向与产生的感应电动势正方向与产生(chnshng)该磁通量该磁通量的电流正方向一致，并有的电流正方向一致，并有 的关系i i2 u1 i i1 e1 交变磁通交变磁通 N1 N2 负负 载载电电 源源铁心铁心 e2=u2 第12页/共109页第十三页，共109页 u2u1i1i2 1 2一次一次绕组绕组(roz)二次二次绕组绕组(roz) 施加：施加：u1i1 N1 i1 1 e 1e1e2u2i2 N2 i2 2 e 2 L 1 L 2 ZLe2e 2e1e 1第13页/共109页第十四页，共109页1. 电压电压(diny)变换变换 一次侧电路一次侧电路(dinl)U1 = E1 + (R1 + jX1) I1 = E1 + Z1I1 R1 R1 ：一次绕组电阻：一次绕组电阻(dinz)(dinz) X1 X1 ：一次绕组漏电抗。
一次绕组漏电抗 Z1 Z1 ：一次绕组漏阻抗一次绕组漏阻抗忽略忽略 Z1 Z1 ，则，则U1E1 图形符号表示的电路图形符号表示的电路图图ZLe1 e2i1+ +u1i2 u2E1 =j4.44 N1 f m第14页/共109页第十五页，共109页 二次侧电路二次侧电路(dinl)E2 =j4.44 N2f m = E2Z2I2 U2 = E2(R2 + jX2) I2 U2 = ZLI2 U2E2 R2R2、X2X2、Z2 Z2 ：二次绕组的电阻、漏电：二次绕组的电阻、漏电(lu din)(lu din)抗、漏阻抗抗、漏阻抗忽略忽略 Z2 Z2 ，则，则 一、二次绕组一、二次绕组(roz)的电动势之比称为电压比的电动势之比称为电压比 U1 U2k =E1E2=N1N2忽略忽略 Z1 和和 Z2第15页/共109页第十六页，共109页2. 电流电流(dinli)变换变换 i2 的大小的大小(dxio)由什么决定？由什么决定？ i1 的大小的大小(dxio)由由什么决定？什么决定？ I2 由由 |ZL | 决定；决定； I1 取决于取决于 I2 I1 随随 I2 变化的原因：变化的原因： 能量守恒。
能量守恒 从电磁关系分析从电磁关系分析:U1N4.44 N1f m = 常数常数 N1i1N2i2N1i0 磁通势平衡磁通势平衡(pnghng)方程：方程： F1m+ F2m= F0m第16页/共109页第十七页，共109页当：当：I2 = I2N ，I1 = I1N（满载（满载(mnzi)）在满载在满载(mnzi)或接近满载或接近满载(mnzi)时，时， I0 可忽略不计，有可忽略不计，有N1I1 + N2I2 = N1I0 N1I1m + N2I2m = N1I0m 两边除以两边除以 得得2即即N1I1 + N2I2 = 0 第17页/共109页第十八页，共109页I1 = N2N1 I2 N1I1 + N2I2 = 0 I1I2 N2N1= =1k= =大小大小(dxio)关系：关系： 相位相位(xingwi)关系：关系： I1与与 I2 相位相反相位相反 I2 具有去磁性质：具有去磁性质： I2 削弱削弱(xuru)m m 不变不变 I1 增加增加 维持维持m 不不变变 因此因此 I2I1 电流变换电流变换e2e 2e1e 1u1i1ZLi2 1 2 u2第18页/共109页第十九页，共109页。
3. 阻抗阻抗(zkng)变变换换|ZL|N1 N2I1+ +U1I2 U2忽略忽略(hl) Z1、Z2 、 I0 ，则，则 = U1U2I2I1 = = kN1N2| Ze | = =U1I1 = kU2I2/ kU2I2= k2| Ze | = = k2 | ZL |变压器的阻抗变换变压器的阻抗变换I1k2|ZL|+ +U1 等等 效效第19页/共109页第二十页，共109页 【例 】 某半导体收音机的输出需接一只电阻为 800 的扬声器（喇叭），而目前市场(shchng)上供应的扬声器电阻只有 8 问利用电压比为多少的变压器才能实现这一阻抗匹配？解：解：ReRLk = 8008= = 10第20页/共109页第二十一页，共109页问题(wnt)：变压器能否对直流电进行变压？当铁心线圈中通入恒定直流电时，将产生恒定磁场，不会在当铁心线圈中通入恒定直流电时，将产生恒定磁场，不会圈中感应电势在直流电路中，线圈的电感相当于短路，线圈中感应电势在直流电路中，线圈的电感相当于短路，线圈的电流只与线圈的电压和电阻有关，功率也只有线圈电线圈的电流只与线圈的电压和电阻有关，功率也只有线圈电阻消耗的功率。
阻消耗的功率RIUIPRUI2第21页/共109页第二十二页，共109页二、三相二、三相(sn xin)变压器变压器X1 1、三相、三相(sn xin)(sn xin)组式组式变压器变压器 三相组式变压器磁路的特点和应用：三相组式变压器磁路的特点和应用： 各相磁通互不关联各相磁通互不关联 单元运输体积小，适用于特大型变压器单元运输体积小，适用于特大型变压器yzABCYZcbaxA B C 第22页/共109页第二十三页，共109页2 2、三相、三相(sn xin)(sn xin)心式变压心式变压器器A B C A B C A B C A + B + C = 0 三相心式变压器磁路的特点和应用：三相心式变压器磁路的特点和应用： 铁心耗材小、占地面积小、便于维铁心耗材小、占地面积小、便于维 护和效率高护和效率高 目前广泛在电力系统目前广泛在电力系统(din l x tn)(din l x tn)中使用第23页/共109页第二十四页，共109页00:06 25 X Y ZX Y ZX Y ZX Y Z 三相三相(sn xin)(sn xin)绕组是变压器的电路系统，电力变压器绕组是变压器的电路系统，电力变压器的三相的三相(sn xin)(sn xin)绕组有两种联结方式，即星形联结和三角绕组有两种联结方式，即星形联结和三角形联结。
形联结星形联结星形联结(linji) (linji) 或称为或称为Y Y联结联结(linji)(linji)三角形三角形联结联结 或称为或称为D D联联结结AX BY CZAX BY CZA B CA B CAX CZ BY AX CZ BY A B CA B CA B CA B CX Y ZX Y Z（有二种方式）（有二种方式） 第24页/共109页第二十五页，共109页连接方式连接方式(fngsh) 高压绕组高压绕组 低压绕低压绕组组 星形联结有中性线星形联结有中性线 YN yn 星形联结无中性线星形联结无中性线 Y y 三角形联结三角形联结 D dGB: Y,yn、Y,d、YN,d、Y,y、YN,y最常用最常用(chn yn)的三种的三种第25页/共109页第二十六页，共109页一、主要一、主要(zhyo)部件部件1. 铁心铁心(ti xn) 由硅钢片叠成或非晶合金制成由硅钢片叠成或非晶合金制成 12341432奇奇数数层层偶偶数数层层2. 绕组绕组 用绝缘圆导线或扁导线绕成用绝缘圆导线或扁导线绕成3. 其他其他 外壳、油箱、油、油枕、绝缘套管等外壳、油箱、油、油枕、绝缘套管等 第26页/共109页第二十七页，共109页。
材料：铁心一般由材料：铁心一般由0.350.5mm厚的彼此绝缘的硅钢片叠装而成厚的彼此绝缘的硅钢片叠装而成组成组成铁心柱铁心柱 作用作用(zuyng)是套装绕组是套装绕组铁轭铁轭 作用作用(zuyng)是连接铁心柱，使磁路闭和是连接铁心柱，使磁路闭和铁心的分类铁心的分类心式结构心式结构壳式结构壳式结构 铁铁 心心 第27页/共109页第二十八页，共109页绕绕 组组材料材料 在绝缘筒上用绝缘铜在绝缘筒上用绝缘铜线线(tn xin)或铝线绕成或铝线绕成 装配方式装配方式同心式绕组同心式绕组交叠式绕组交叠式绕组 铁铁心心柱柱铁铁心心柱柱铁铁 轭轭铁铁 轭轭11112222低压低压(dy)绕绕组组高压高压(goy)绕绕组组交叠式绕组交叠式绕组同心式绕组同心式绕组第28页/共109页第二十九页，共109页 三相三相(sn xin)油浸式电力变压器油浸式电力变压器 第29页/共109页第三十页，共109页ABC 三相电力变压器三相电力变压器 型型 号号 SFPSZ-63000 / 110 额定容量额定容量 63000 kVA 额定电压额定电压 110 52.5 / 10.5 kV 额定电流额定电流 330 / 3637 A 接线方式接线方式 YN, y0 短路电压短路电压 14.8 制制 造造 厂厂 沈阳变压器厂沈阳变压器厂 油浸式电力变压器基本(jbn)结构储油储油(ch yu)柜柜气体气体(qt)继继电器电器散热器散热器吸湿器吸湿器温度计温度计净油器净油器分接开关分接开关事故油池事故油池铭牌铭牌高压套管高压套管低压套管低压套管变色硅胶变色硅胶压力压力 释释放器放器参观变压器参观变压器变压器的基本结构动画变压器的基本结构动画第30页/共109页第三十一页，共109页。
高压高压(goy)套管套管低压低压(dy)套管套管第31页/共109页第三十二页，共109页绝缘绝缘(juyun)套管由中心导电杆与瓷套组成导电杆穿过变压器油箱、在油套管由中心导电杆与瓷套组成导电杆穿过变压器油箱、在油箱内的一端与线圈的端点联接，在外面的一端与外线路联接箱内的一端与线圈的端点联接，在外面的一端与外线路联接低压引线一般用纯瓷套管，高压引线一般用充油或电容式套管低压引线一般用纯瓷套管，高压引线一般用充油或电容式套管套管外形常做成伞形，电压等级越高、级数愈多套管外形常做成伞形，电压等级越高、级数愈多第32页/共109页第三十三页，共109页第33页/共109页第三十四页，共109页 白色指针白色指针实际实际(shj)油温油温 红色指针红色指针设定油温设定油温第34页/共109页第三十五页，共109页第35页/共109页第三十六页，共109页第36页/共109页第三十七页，共109页 吸湿器内干燥硅胶有白色和蓝色二种，吸入水分后逐渐变为粉红色在变吸湿器内干燥硅胶有白色和蓝色二种，吸入水分后逐渐变为粉红色在变压器运行中，绝缘油的温度变化时，油枕要发生压器运行中，绝缘油的温度变化时，油枕要发生(fshng)(fshng)吸气和排气作用吸气和排气作用，空气就是通过吸湿器而进出油枕的。
空气就是通过吸湿器而进出油枕的 吸湿器下端的空气进口处设有油封装吸湿器下端的空气进口处设有油封装置在容器内部装满硅胶或氯化钙等吸潮剂，用以除去吸入空气中的尘埃和置在容器内部装满硅胶或氯化钙等吸潮剂，用以除去吸入空气中的尘埃和水分，所以吸湿器又叫做空气滤过器水分，所以吸湿器又叫做空气滤过器 通常把吸湿器安装离地面通常把吸湿器安装离地面1.5-2m1.5-2m的的高度，以便于检查和维护高度，以便于检查和维护 第37页/共109页第三十八页，共109页工作工作(gngzu)原理原理第38页/共109页第三十九页，共109页二、变压器的铭牌二、变压器的铭牌(mngpi)数据数据每台变压器都有一铭牌，上面标注着型号、额定值及每台变压器都有一铭牌，上面标注着型号、额定值及其它数据，便于用户了解变压器的运行其它数据，便于用户了解变压器的运行(ynxng)性能性能电力变压器电力变压器产品型号产品型号 SL7315/10 产品编号产品编号 额定容量额定容量 315kVA 使用使用(shyng)条件条件 户户外式外式额定电压额定电压 10000/400V 冷却条件冷却条件 ONAN额定电流额定电流 18.2/454.7A 短路电压短路电压 4%额定频率额定频率 50 Hz 器身吊重器身吊重 765kg相相 数数 三相三相 油油 重重 380kg联接组别联接组别 Yyno 总总 重重 1525kg制制 造造 厂厂 生产日期生产日期 图图 电力变压器铭牌示意图电力变压器铭牌示意图第39页/共109页第四十页，共109页。
变压器的型号变压器的型号(xngho)设计设计(shj)序序号号高压高压(goy)边额定电压边额定电压（KV）额定容量（额定容量（KVA）铝铝线线三三相相S L 7 31510我国生产的各种变压器系列产品有：我国生产的各种变压器系列产品有：S7、SL7、S9、SC8等等其中SC8型为环氧树脂浇注干式变压器型为环氧树脂浇注干式变压器第40页/共109页第四十一页，共109页变压器的额定值变压器的额定值额定容量额定容量SN 是指变压器的视在功率，对三相变压器是指三是指变压器的视在功率，对三相变压器是指三相容量之和相容量之和额定电压额定电压U1NU2N 是指变压器空载时，各绕组的电压值是指变压器空载时，各绕组的电压值对三相变压器指的是线电压，单位对三相变压器指的是线电压，单位(dnwi)是是V和和kV额定电流额定电流I1NI2N 是指变压器允许长期通过的电流，单位是指变压器允许长期通过的电流，单位(dnwi)是是A额定电流可以由额定容量和额定电压计算额定电流可以由额定容量和额定电压计算额定频率额定频率f 我国规定标准工业用交流电的额定频率为我国规定标准工业用交流电的额定频率为50Hz单相变压器：单相变压器：SN1=I1NU1N =SN2= I2NU2N=SN 三相三相(sn xin)变压器：变压器： 绕组绕组Y接法：接法：绕组绕组接法：接法：第41页/共109页第四十二页，共109页。
【例 】 某三相变压器，YN,d 联结，容量SN = 500 kVA ，额定电压 U1N / U2N = 35/11 kV求该变压器在额定状态(zhungti)下运行时，高、低压绕组的线电流和相电流解：解：(1) 高压高压(goy)绕组的额定线电流绕组的额定线电流I1NL = I1N =SN3 U1N因高压绕组为因高压绕组为 Y 形联结形联结(linji)，额定相电流为，额定相电流为 I1NP = I1NL = 8.25 A = A 8.25 A 500103 1.73235103 第42页/共109页第四十三页，共109页2) 低压绕组低压绕组(roz)额定线电流额定线电流 I2NL = I2N =SN3 U1N因低压因低压(dy)绕组为形联结，额定相电流为绕组为形联结，额定相电流为 I2NP =I2NL3 = A 26.24 A 500103 1.73211103 = A 15.15 A 26.241.732第43页/共109页第四十四页，共109页2.3 变压器的运行变压器的运行(ynxng)分析分析折算概念：将具有两个折算概念：将具有两个(lin )电路和一个磁路的变压器，电路和一个磁路的变压器，简化为一个与变压器在电磁关系上等值的线性电路，这就是简化为一个与变压器在电磁关系上等值的线性电路，这就是折算。
折算折算条件：折算前后变压器的磁势、磁场折算条件：折算前后变压器的磁势、磁场(cchng)、功率和损耗、功率和损耗都不变折算方法：折算方法：通常将副绕组折算到原绕组即用一个匝数为通常将副绕组折算到原绕组即用一个匝数为N1的，的，与副绕组有相同磁势的新绕组去代替原来的副绕组折算后与副绕组有相同磁势的新绕组去代替原来的副绕组折算后的物理量在右上方加的物理量在右上方加“”“”表示一、绕组折算一、绕组折算第44页/共109页第四十五页，共109页2. 折算后的二次绕组电压和电动势折算后的二次绕组电压和电动势输出视在功率不变：输出视在功率不变： U2I2 = U2 I2U2 = I2I2U2= kU2 匝数相同：匝数相同： E2= E1 = kE2 1. 折算后的二次绕组电流折算后的二次绕组电流 磁通势不变：磁通势不变： I2 =N2N1I2=I2kN1I2 = N2I2第45页/共109页第四十六页，共109页3. 折算后的二次绕组漏阻抗折算后的二次绕组漏阻抗(zkng)和负载阻抗和负载阻抗(zkng) 有功有功(yu n)功率不变功率不变R2 I22 = R2 I22R2 = R2 I22I22= k2 R2无功功率无功功率(w n n l)不不变变X2I22 = X2 I22X2 = X2 I22I22= k2 X2因而因而Z2 = k2 Z2将副边各量折将副边各量折算到原边的法算到原边的法则是：则是：电势和电压乘电势和电压乘以以k，电流除，电流除以以k，电阻、，电阻、电抗、阻抗乘电抗、阻抗乘以以k2，而功率，而功率因数角不变。
因数角不变同理同理 ZL = k2 ZL第46页/共109页第四十七页，共109页 折算实质上是在功率和磁通势保持不变的条件折算实质上是在功率和磁通势保持不变的条件(tiojin)下，对绕组的电压、电流所进行的一种线性变换下，对绕组的电压、电流所进行的一种线性变换提出提出(t ch)(t ch)漏阻抗后的变压器漏阻抗后的变压器二、等效电路二、等效电路ZLU1I1R1 jX1E1 jX2 R2 I2E2U2第47页/共109页第四十八页，共109页 T 形等效电路形等效电路 等效电路可以把基本方程式所表示的电磁关系用等效电路可以把基本方程式所表示的电磁关系用 电路的形式表示出来，把电路的形式表示出来，把“场化为路场化为路”来分析，来分析，“场场 化路化路”是研究变压器和电机是研究变压器和电机(dinj)理论的基本方法理论的基本方法 ZLU1I1R1 jX1I0 U2 jX2 R2I2R0 jX0E1 = E2第48页/共109页第四十九页，共109页简化简化(jinhu)等效电路等效电路 该电路用于满载该电路用于满载 或接近或接近(jijn)满满载运行载运行 时的分析、计算时的分析、计算。
短路电阻：短路电阻： RS = R1 + R2 短路电抗：短路电抗： XS = X1 + X2 短路阻抗：短路阻抗： ZS = RS + j XSI0 很小，很小，I1 I2 ZLU1 I1 I2 RS jXS U2 第49页/共109页第五十页，共109页 【例 】 一台单相变压器，U1N /U2N = 380/190 V，Z1 = ( 0.4j0.8 ) ，Z2 = ( 0.15j0.3 ) ，Z0 = ( 600j1 200 ) ，ZL = ( 7.5j4.75 ) ，当一次绕组加上额定( dng)电压 380 V 时，试分别用T 形等效电路和简化等效电路求负载电流和电压的实际值解：解：(1) 用用T形等效电路形等效电路k =U1NU2N = = 2 380190Z2 = k2Z2 = 22 (0.15j0.3) = (0.6j1.2) ZL = k2ZL = 22 (7.5j4.75) = (30j19) = 35.5 32.35O 第50页/共109页第五十一页，共109页电路电路(dinl)总阻抗总阻抗Z = Z1 Z0 (Z2 ZL) Z0 Z2 ZL = 36.6 34.88O I1 =U1Z= A36.6 34.88O 380 0O= 10.38 34.88O A E2 = E1 = Z1I1U1 = ( 0.4j0.8 ) V 10.38 34.88O 380 0O= 371.91 180.68O V I2 = E2 Z2ZL = 10.14 147.25O A 第51页/共109页第五十二页，共109页。
I2 = kI2 = 210.14 A = 20.28 AU2 = |ZL| I2 (2) 用简化用简化(jinhu)等效电路等效电路 ZS = Z1Z2 = (1.0j2.0) = 180.04 V= 7.524.752 20.28 V= 10.15 34.17O A I1 =I2 = U1 ZSZL I2 = kI2 = 210.15 A = 20.3 AU2 = |ZL| I2 = 180.22 V第52页/共109页第五十三页，共109页 项目项目 折算前折算前 折算后折算后一次一次电压方程电压方程二次二次电压方程电压方程电流关系电流关系感应电动势感应电动势感应电动势感应电动势的关系的关系输出电压输出电压三、三、 基本基本(jbn)方程式方程式U1 =E1Z1I1 U1 =E1Z1I1 U2 = E2Z2I2 U2 = E2 Z2I2 N1I1N2I2 = N1I0 I1I2 = I0 E1 =Z0I0 E1 =Z0I0 E1= kE2E1 = E2U2 = ZLI2 U2 = ZLI2 第53页/共109页第五十四页，共109页 四、四、 相量图相量图 设：设： U2 = U2 0 U2I2 电感性电感性(gnxng)负载负载 2E1 = E2R2I2jX2I2E1I0I2I1R1I1jX1I1 1U1第54页/共109页第五十五页，共109页。
电容性负载电容性负载U2I2E1 = E2 R2I2 jX2I2 I0I2 U1 2E1I1R1I1 jX1I1 1 电阻性负载电阻性负载U2I2E1 = E2R2I2jX2I2I0I2U1E1R1I1jX1I1 1I1第55页/共109页第五十六页，共109页 一、空载试验一、空载试验(shyn) 试验试验(shyn)在低压侧进行在低压侧进行低压低压侧侧高压高压侧侧U1VAWV 测得数据测得数据(shj)： U1、I0、P0、U22. 励磁阻抗模励磁阻抗模 |Z0 | =U1I0 求得数值：求得数值：高压侧开路，低压侧通过调高压侧开路，低压侧通过调压器接电源，增加电压到额定压器接电源，增加电压到额定值时记录各表数据值时记录各表数据1. 铁损耗铁损耗 PFeP0 第56页/共109页第五十七页，共109页3. 励磁励磁(l c)电阻电阻R0 =P0I024. 励磁电抗励磁电抗 X0=|Z0 |2R025. 电压电压(diny)比比U2U1k =将将|Z0 |、R0和和X0折算至高压折算至高压(goy)侧，则侧，则 折算至高压折算至高压(goy)侧的参数侧的参数=k2 折算至低压侧折算至低压侧的参数的参数a第57页/共109页第五十八页，共109页。
二、短路二、短路(dunl)试验试验 试验试验(shyn)在高压侧进行在高压侧进行 测得数据测得数据(shj)： US 、 I1 、PS U1 = (5%10%)U1N高压高压侧侧低压低压侧侧U1AVW 求得数值：求得数值： 1. 铜损耗铜损耗 PCu = PS 2. 短路阻抗模短路阻抗模 |ZS | = USI1首先将低压侧短路然后将调压器首先将低压侧短路然后将调压器 的输出电压从零开始慢慢地向上的输出电压从零开始慢慢地向上 调，同时密切注视高压绕组中的电调，同时密切注视高压绕组中的电 流，待电流达到额定值时立即停止流，待电流达到额定值时立即停止 升压，并记录此时各表数据升压，并记录此时各表数据第58页/共109页第五十九页，共109页3. 短路短路(dunl)电阻电阻 RS =PSI124. 短路短路(dunl)电抗电抗 XS =| ZS | 2RS2 5. 阻抗阻抗(zkng)电压电压 US 铭牌上常用阻抗电压的标么值表示：铭牌上常用阻抗电压的标么值表示：标么值标么值 = 实际值实际值 基值基值电压、电流与阻抗（电阻和电抗）的基值电压、电流与阻抗（电阻和电抗）的基值: U1N 、 I1N 、 U2N 、 I2N 、I1NU1N、I2NU2N第59页/共109页第六十页，共109页。
阻抗阻抗(zkng)电压的标么值：电压的标么值： US* =USU1N= |ZS | I1NU1N= |ZS |U1N / I1N= |ZS|* 中、小型电力中、小型电力(dinl)变压器：变压器： |ZS|* = 0.04 0.105 大型电力大型电力(dinl)变压器：变压器： |ZS|* = 0.125 0.175折算至折算至75时的时的RS值：值：铜线铜线(tn xin)： 铝线：铝线： RS75 = RS 234.5 + 75234.5 +RS75 = RS 228 + 75228 +第60页/共109页第六十一页，共109页大连理工大学电气工程系绕阻电抗与温度绕阻电抗与温度(wnd)无关：无关： XS75 = XS 75时的短路时的短路(dunl)阻抗模：阻抗模：若要将若要将|ZS |、RS和和XS折算折算(sh sun)至低压侧，则至低压侧，则 1k2折算至低压侧的参数折算至低压侧的参数= = 折算至高压侧的参数折算至高压侧的参数第61页/共109页第六十二页，共109页标么值标么值 标么值,就是指某一物理量的实际值与选定的同一单位(dnwi)的基准值的比值,即一、定义(dngy)二、基准值的确定(qudng)1 1、通常以额定值为基准值。
通常以额定值为基准值 2 2、各侧的物理量以各自侧的额定值为基准；、各侧的物理量以各自侧的额定值为基准； 线值以额定线值为基准值，相值以额定相值为基准值；线值以额定线值为基准值，相值以额定相值为基准值；单相值以额定单相值为基准值，三相值以额定三相值为基准值单相值以额定单相值为基准值，三相值以额定三相值为基准值； .SSQ,P.ZZX,R.EUBB的的基基准准值值为为和和的的基基准准值值为为和和的的基基准准值值为为和和BU3 3、标么值标么值= =实际值实际值基准值基准值第62页/共109页第六十三页，共109页问题：1、为什么短路实验 必须在降压下进行？2、为什么空载损耗可近似(jn s)看作铁耗？短路损耗可近 似看作铜耗？答：答： 空载时电流很小，铜耗可以空载时电流很小，铜耗可以(ky)忽略，但磁通基本为忽略，但磁通基本为额定值，故铁耗与变压器额定运行情况相仿，所以空载损耗额定值，故铁耗与变压器额定运行情况相仿，所以空载损耗可以可以(ky)近似看成是铁耗近似看成是铁耗 短路试验时绕组上所加的电压比较小，所以变压器的磁短路试验时绕组上所加的电压比较小，所以变压器的磁通也比较小，这时铁耗就比其额定运行时的值要小得多。
而通也比较小，这时铁耗就比其额定运行时的值要小得多而短路试验时的电流约为额定值，因而此时变压器的铜耗与其短路试验时的电流约为额定值，因而此时变压器的铜耗与其额定运行时的值相仿，比这时的铁耗大得多，所以短路试验额定运行时的值相仿，比这时的铁耗大得多，所以短路试验损耗可以损耗可以(ky)近似看成是铜耗近似看成是铜耗第63页/共109页第六十四页，共109页大连理工大学电气工程系 三相变压器的空载三相变压器的空载(kn zi)实验和短路试验实验和短路试验 N1N2U1NVWAAA三相变压器的空载实验三相变压器的空载实验WN1N2USVWAAA三相变压器的短路实验三相变压器的短路实验WI1N第64页/共109页第六十五页，共109页求折算至高压求折算至高压(goy)侧的侧的 |Z0|、R0、X0 和和 |ZS| 、RS、XS 解：解： (1) 由空载试验求得由空载试验求得 【例】【例】 一台三相变压器，一台三相变压器， SN = 750 kVA， U1N / U2N = 10 000/231 V，I1N / I2N = 43.3 / 1 874 AY,d 联结室温为室温为 20 ，绕组为铜线，试验，绕组为铜线，试验(shyn)数据如下表：数据如下表： 试试 验验 线电压线电压/V 线电流线电流/A 功率功率/W 备备 注注空载试验空载试验 231/10 000 103.8 3 800 电压加在低压侧电压加在低压侧短路试验短路试验 440 43.3 10 900 电压加在高压侧电压加在高压侧 | Z0 | =U1I0= = 3.85 231103.8 /3 R0 =P0 / 3I02= = 0.35 3 800 / 3(103.8 /3 )2第65页/共109页第六十六页，共109页。
3.83 U2U1k =10 000 / 3 231= 25 折算折算(sh sun)至高压侧至高压侧 Z0 = 2523.85 = 2 406 R0 = 2520.35 = 219 X0 = 2523.83 = 2 394 (2) 由短路试验求得由短路试验求得 | ZS | =USISRS =PS / 3 IS2= = 1.94 10 900 / 3 43.32= = 5.87 440 / 3 43.3第66页/共109页第六十七页，共109页XS =| ZS | 2RS2 = 5.54 折算折算(sh sun)至至75 RS = 1.94 = 2.36 234.5 +75234.5 +20XS = 5.54 | ZS | = RS2XS2 = 6.02 第67页/共109页第六十八页，共109页大连理工大学电气工程系一、外特性一、外特性(txng)电压电压(diny)调调整率：整率：U2 I2 OU2N2=1（电阻性电阻性） 2= 0.8(电感性电感性)2= 0.8(电容性电容性) I2N U2VR = U2NU2 U2N100% VR一般规定不应一般规定不应超过超过5U2 = f ( I2) 外特性外特性当当 U1、cos 2 为常数时，为常数时，第68页/共109页第六十九页，共109页。
变压器的分接开关变压器的分接开关(kigun)某台变压器的一次绕组某台变压器的一次绕组(roz)有三个抽头（有三个抽头（95%、100%、105%）用于调节变压器的电压当用户发现负载侧的电压偏高时，可采用用于调节变压器的电压当用户发现负载侧的电压偏高时，可采用105%的抽头，反之则采用的抽头，反之则采用95%的抽头，以维持二次侧的电压为额的抽头，以维持二次侧的电压为额定电压22112121NUNUNNUU问题：二次侧电压(diny)低了，高压侧分接头怎样调节？ 讨论：讨论： 变压器可采用改变分接头的方法来调节输出电压的变压器可采用改变分接头的方法来调节输出电压的高低第69页/共109页第七十页，共109页二、效率特性二、效率特性1. 功率功率(gngl)变压器由电源输入的有功功率变压器由电源输入的有功功率(gngl) P1 = U1I1cos1变压器输出的有功功率变压器输出的有功功率(gngl) P2 = U2I2cos22. 损耗损耗(1)总损耗总损耗 P1P2 = PCuPFe(2) 铜损耗铜损耗 PCu = R1I12R2I22 = R1I12R2I22（用（用 T 形等形等效电路）效电路） 第70页/共109页第七十一页，共109页。
I1 = I1N 时时 的短路的短路(dunl)损耗损耗 PCu = RS I12 = RS I22 （用简化等效电（用简化等效电路）路） = 2 PS （用短路（用短路(dunl)试验测得试验测得） 式中式中: : 负载负载(fzi)系系数由于由于: : PCu I 2 =I1I1N 可变损耗可变损耗3) 铁损耗铁损耗 PFe = R0 I02 （用用 T 形等效电路形等效电路） = P0（用空载试验测得用空载试验测得） 由于由于 PFe m、f 等，等，当当 U1、f 均不变时，均不变时， PFe 不变（与不变（与 I2、I1 大小无关）大小无关） 不变损耗不变损耗第71页/共109页第七十二页，共109页3. 效率效率(xio l)P1P2 = 100% 因因 VR 不大，则若忽略不大，则若忽略(hl) VR ，则，则 U2 = U2N P2 = U2I2cos2 = U2NI2cos2 = U2NI2N cos 2 I2I2N= SN cos 2 = SN 2 SN 2 SN 2PFePCu 100% = SN 2 SN 2P0 2PS 100% = 第72页/共109页第七十三页，共109页。
当当 U1= U1N、cos2 为常数为常数(chngsh)时：时： = f ( I2) 或或 = f ()4. 效率效率(xio l)特特性性求得求得 P0= 2 PS即即 PCu= PFe 时，时， = max 效率效率(xio l)特特性令令 d d = 0 小型电力变压器小型电力变压器: :N = 80% 90% 大型电力变压器大型电力变压器: :N = 98% 99% I2O(0.40.6) I2N第73页/共109页第七十四页，共109页三相变压器常用三相变压器常用(chn yn)的连接形式有的连接形式有Y/Y， /Y，Y/等联结组号联结组号:有有011十二个数，以十二个数，以表示出高、低压绕组表示出高、低压绕组线电动势之间的相位差线电动势之间的相位差第74页/共109页第七十五页，共109页原、副绕组中相对原、副绕组中相对(xingdu)应的极性相同的接线端应的极性相同的接线端同同名名( (t t n ng gm m n ng g) )端端00:06 76 1234123412341与与3端端 2与与4端端为为同极性端同极性端1与与4端端 2与与3端端为为同极性端同极性端 由于高、低压绕组交链同一主磁通，当某个瞬间由于高、低压绕组交链同一主磁通，当某个瞬间(shn jin)(shn jin)高高压绕组某一端头电位为正（或负）时，低压绕组同时也有一个端头电压绕组某一端头电位为正（或负）时，低压绕组同时也有一个端头电位为正（或负）位为正（或负） 。
这两个对应的端头称为同极性端或同名端，用这两个对应的端头称为同极性端或同名端，用“”“”记号标出记号标出 1234第75页/共109页第七十六页，共109页12341234123412341与与3端端 2与与4端端为为同极性端同极性端1与与4端端 2与与3端端为为同极性端同极性端 从二个同极性端同时从二个同极性端同时输入输入(shr)(shr)电流时，电流时，产生的磁通方向相同产生的磁通方向相同 从二个异极性端同时输从二个异极性端同时输入电流时，产生入电流时，产生(chnshng)(chnshng)的的s s磁通方向磁通方向相反第76页/共109页第七十七页，共109页同名同名(tngmng)端测试：端测试： 区分区分(qfn)高、低压绕组：高、低压绕组： 将高、低压将高、低压(dy)绕组任意标号绕组任意标号; 将将X与与x联在一起；联在一起； 在在AX端加适当的交流电压端加适当的交流电压UAX； 测量测量UAa和和Uax ； 判断：判断：若若UAa=UAXUax，则为减极性，即，则为减极性，即A与与a为同名端；为同名端；若若UAa=UAXUax，则为加极性，即，则为加极性，即A与与x为同名端。
为同名端UAX高压高压低压低压AXax高压绕组中电流小，导线细，电阻大；高压绕组中电流小，导线细，电阻大；低压绕组中电流大，导线粗，电阻小低压绕组中电流大，导线粗，电阻小可用万用表的电阻档（可用万用表的电阻档（R1档）测量出来档）测量出来第77页/共109页第七十八页，共109页二、标准二、标准(biozhn)(biozhn)联结组联结组Y，yn0 Y，d11 YN，d11 Y，y0 YN，y0联结组号的判定联结组号的判定(pndng)方法是根据时钟表示法方法是根据时钟表示法时钟表示法时钟表示法把高压边和低压边的同名向量把高压边和低压边的同名向量(xingling)看作时钟面上看作时钟面上 的长针（分针）和短针（时针）让长针固的长针（分针）和短针（时针）让长针固 定指向定指向12，则短针所指的时数就是连接组中，则短针所指的时数就是连接组中 的标号121234567891011我国我国常用常用电力变压器联结组电力变压器联结组 Y, Y,yn0 yn0 用于低压配电变压器用于低压配电变压器 （如（如10/0.4kV10/0.4kV） Y,d11 Y,d11 用于中低压变压器用于中低压变压器 （如（如35/10.5kV35/10.5kV） YN,d11 YN,d11 用于高压变压器用于高压变压器 （如（如220/110kV220/110kV）第78页/共109页第七十九页，共109页。
教材中绕组首尾端的教材中绕组首尾端的(dund)标示方标示方法：法：绕组名称绕组名称首端首端末端末端中性点中性点高压绕组高压绕组U1,V1,W1U2,V2,W2N低压绕组低压绕组u1,v1,w1u2,v2,w2n第79页/共109页第八十页，共109页1、单相、单相(dn xin)变压器的变压器的联结组联结组Eu0EUEu06联结联结(linji)组组 I,i 0联结联结(linji)组组 I,i 6EU联结方式联结方式 标号标号 U1U2u1u2相位关系相位关系:U1U2u1u2EUEuEUEu相位关系相位关系:感应电动势的参考方向规定：从绕组末端指向首端感应电动势的参考方向规定：从绕组末端指向首端第80页/共109页第八十一页，共109页2 2、三相、三相(sn xin)(sn xin)变压器的联结组变压器的联结组例例EWEUEVU1V1W1EUVu1v1w1EuEvEwEuvY,yn6EU EV EWU1 V1 W1 U2 V2 W2u1 v1 w1 n u2 v2 w2Eu Ev EwY/Y连接连接(linji)均为偶数连接均为偶数连接(linji)组组第81页/共109页第八十二页，共109页。
U1 u1 v2W1V1U2 V2 W2w2 v1联接联接(lin ji)(lin ji)组别：组别：Y,d11Y,d11Y/连接连接(linji)均为奇数连接均为奇数连接(linji)组组XYZxyzU1V1W1U2V2W2u1v1w1u2v2w2u2 w1第82页/共109页第八十三页，共109页U1联接联接(lin ji)组别：组别：Y,d3W1V1U2 V2 W2u2 w1w2 v1u1 v2V1U1W1U1 V2 W2u1w1v1w2 u2 v2练练 习习第83页/共109页第八十四页，共109页 思考题 第84页/共109页第八十五页，共109页 负荷容量很大，一台变压器不能满足要求负荷容量很大，一台变压器不能满足要求 负荷变化较大，用多台变压器并联运行可以随负荷变化较大，用多台变压器并联运行可以随 时调节投入变压器的台数时调节投入变压器的台数 可以减少可以减少(jinsho)变压器的储备容量变压器的储备容量 u1 u2 T1 T2 第85页/共109页第八十六页，共109页1. 空载时各台变压器的空载时各台变压器的 I2 = 0，即各台变压器之，即各台变压器之 间无环流间无环流。
2. 负载运行时，各台变压器分担的负载与它们负载运行时，各台变压器分担的负载与它们 的容量成正比的容量成正比3. 各台变压器同一相上输出的电流各台变压器同一相上输出的电流(dinli)同相位，同相位， 使得总输出电流使得总输出电流(dinli)： I2 = Ii 一、并联一、并联(bnglin)运行的理想状态运行的理想状态二、理想并联运行的条件二、理想并联运行的条件1. 电压比相等，以保证二次空载电压相等电压比相等，以保证二次空载电压相等 规定：电压比之差规定：电压比之差0.5%(平均平均(pngjn)电压比电压比)2. 联结组相同，以保证二次空载电压相位相同联结组相同，以保证二次空载电压相位相同 第86页/共109页第八十七页，共109页3. 短路阻抗短路阻抗(zkng)标么值相标么值相等ZSIL= ZS IL ILIL=ZSZS(1) 各台变压器承担的负载各台变压器承担的负载 与其与其(yq)短路阻抗模成反比短路阻抗模成反比 两台并联运行的等效电路两台并联运行的等效电路 U2 U1ZSZSILZL ILIL(2)当当 ZS 模的标么值模的标么值|ZS|* （或（或 US 的标么值的标么值US* ） 相等时，各台变压器承担的负载与其相等时，各台变压器承担的负载与其(yq)容量成正比容量成正比。
3)当各台变压器的当各台变压器的 ZS 的阻抗角相等时，的阻抗角相等时， 各台变压器的输出电流同相位各台变压器的输出电流同相位第87页/共109页第八十八页，共109页1. 自耦变压器的基本结构自耦变压器的基本结构(jigu) (只有一个绕组只有一个绕组)手手柄柄接接线线柱柱一、自耦变压器的结构一、自耦变压器的结构(jigu)原原理理第88页/共109页第八十九页，共109页2. 自耦变压器的工作自耦变压器的工作(gngzu)原理原理(1) 电压关系电压关系(gun x) 忽略漏阻抗，则忽略漏阻抗，则= U1 U2E1 E2=N1 N2= k I 降压自耦变压器降压自耦变压器 N1N2+ +U1I1E1E2 U2I2 I+ +U2I1E1E2 U1I2 升压自耦变压器升压自耦变压器 第89页/共109页第九十页，共109页2) 电流电流(dinli)关系关系 N1I1N2I2 = N1I0 N1I1N2I2 = 0 I1 = I2 N2N1I1 I2 N2 N1 =I1与与 I2 相位相反相位相反 1 k =I = I1I2 公共公共(gnggng)绕组的电流绕组的电流忽略忽略 I0，则，则第90页/共109页第九十一页，共109页。
在降压在降压(jin y)变压器中，变压器中， I1 I2 (3) 功率关系功率关系(gun x) 变压器容量变压器容量 SN = U2NI2N = U1NI1N S2 = U2I2在降压变压器中在降压变压器中 = U2 (II1 )= U2IU2I1= SiStI = I1 I2 第91页/共109页第九十二页，共109页在升压在升压(shn y)变压器中变压器中S1 = U1I1= U1 (II2 )= U1IU1I2= SiSt 降压变压器降压变压器 升压升压(shn y)变压器变压器 感应功率感应功率 Si传导功率传导功率 StU2I U1IU2I1 U1I2 在在 SN 一定时，一定时， k 越接近越接近 1，Si 越小，越小， St 所占所占 比例比例(bl)越大，经济效果越显著越大，经济效果越显著第92页/共109页第九十三页，共109页二、自耦变压器的优缺点二、自耦变压器的优缺点 优点：用材料较少，重量轻，尺寸小，便优点：用材料较少，重量轻，尺寸小，便 于制造和安装，损耗小，提高于制造和安装，损耗小，提高(t go)了效率 缺点：使过电压保护复杂，短路电流缺点：使过电压保护复杂，短路电流(dinli)比普比普 通变压器大一些。
通变压器大一些第93页/共109页第九十四页，共109页三、自耦变压器的主要用途：三、自耦变压器的主要用途：n 作联络作联络(linlu)变压器用，用来连接两个电压等级变压器用，用来连接两个电压等级相近的电相近的电n 力网，进行大容量电能的传输力网，进行大容量电能的传输n 实验室常采用实验室常采用(ciyng)自耦调压器，得到连续可变的自耦调压器，得到连续可变的交流电交流电n 压n 自耦变压器还作为自耦变压器还作为(zuwi)异步电动机异步电动机的起动器的起动器第94页/共109页第九十五页，共109页250000/250000/60000kVA250000/250000/60000kVA525/242/36kV525/242/36kV(500/220/35kV)(500/220/35kV)第95页/共109页第九十六页，共109页调压器（自耦变压器）调压器（自耦变压器）第96页/共109页第九十七页，共109页 三相自耦调压器是由三个单相三相自耦调压器是由三个单相(dn xin)自耦调压器自耦调压器连接而成，用一个手柄调压，以保证三相调压的同步性连接而成，用一个手柄调压，以保证三相调压的同步性。
第97页/共109页第九十八页。