電機(jī)學(xué)件湯蘊(yùn)璆編著 變壓器PPT課件

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1、1 1、變壓器的工作原理、變壓器的工作原理一次一次繞組繞組二次二次繞組繞組 變壓器的主要部件變壓器的主要部件鐵心和套在鐵心上的兩個(gè)繞組。兩繞組鐵心和套在鐵心上的兩個(gè)繞組。兩繞組只有磁耦合沒(méi)電聯(lián)系。在一次繞組中加上交變電壓，產(chǎn)生交鏈一、只有磁耦合沒(méi)電聯(lián)系。在一次繞組中加上交變電壓，產(chǎn)生交鏈一、二次繞組的交變磁通，在兩繞組中分別感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。二次繞組的交變磁通，在兩繞組中分別感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。111111UIEuie222222UIEuie第第2.12.1節(jié)節(jié) 變壓器的工作原理和基本結(jié)構(gòu)變壓器的工作原理和基本結(jié)構(gòu)第1頁(yè)/共89頁(yè)理想變壓器，即滿足以下三個(gè)條件的變壓器：(1)一次繞組和二次繞組為完全耦合，即

2、鏈過(guò)一次和二次繞組的磁通為同一磁通。(2)鐵心磁路的磁阻為零，鐵心損耗也等于零。(3)一次和二次繞組的電阻都等于零。第2頁(yè)/共89頁(yè)圖2-1理想變壓器正方向的規(guī)定正方向的規(guī)定tNeudd111tNeudd222第3頁(yè)/共89頁(yè)41122eNkeNk匝數(shù)比、電壓比、變比匝數(shù)比、電壓比、變比1122uNkuN kNNii1122102211mFeRiNiNF121 1222 221NNu iuiu iNN 第4頁(yè)/共89頁(yè)LLZkIUkkIUkIUZ22222211/LZ1u1e1i2e2u2i第5頁(yè)/共89頁(yè)6電源變壓器電力變壓器控制變壓器接觸調(diào)壓器三相干式變壓器第6頁(yè)/共89頁(yè)7 S9 型配電

3、變壓器型配電變壓器（10 kV） 第7頁(yè)/共89頁(yè)82 2、變壓器的基本結(jié)構(gòu)、變壓器的基本結(jié)構(gòu)鐵心鐵心變壓器中主要的磁路部分，變壓器中主要的磁路部分，分為鐵心柱與鐵軛兩部分。分為鐵心柱與鐵軛兩部分。 單相芯式變壓器單相芯式變壓器1 1鐵心柱鐵心柱 2 2鐵軛鐵軛3 3高壓線圈高壓線圈 4 4低壓線圈低壓線圈三相芯式變壓器三相芯式變壓器1 1鐵心柱鐵心柱 2 2鐵軛鐵軛3 3高壓線圈高壓線圈 4 4低壓線圈低壓線圈第8頁(yè)/共89頁(yè)9單相殼式變壓器單相殼式變壓器1 1鐵心柱鐵心柱 2 2鐵軛鐵軛 3 3繞組繞組繞組繞組變壓器中的電路部分。變壓器中的電路部分。 1 1低壓繞組低壓繞組 2 2高壓繞組

4、高壓繞組交疊式繞組交疊式繞組第9頁(yè)/共89頁(yè)10油浸式電力變壓器油浸式電力變壓器1 1信號(hào)式溫度計(jì)信號(hào)式溫度計(jì)2 2吸濕器吸濕器3 3儲(chǔ)油柜儲(chǔ)油柜4 4油位計(jì)油位計(jì)5 5安全氣道安全氣道6 6氣體繼電器氣體繼電器7 7高壓套管高壓套管8 8低壓套管低壓套管9 9分接開(kāi)關(guān)分接開(kāi)關(guān)1010油箱油箱1111鐵心鐵心1212線圈線圈1313放油閥門(mén)放油閥門(mén)第10頁(yè)/共89頁(yè)11圖2-4三相油浸電力變壓器a)外形圖b)器身裝配圖第11頁(yè)/共89頁(yè)123.3. 額定值額定值額定容量為變壓器的視在功率（用額定容量為變壓器的視在功率（用SN 表示，單位表示，單位 kVA ，VA）額定電壓（一次和二次繞組上分別

5、為額定電壓（一次和二次繞組上分別為U1N 和和U2N ，單位單位V, kV）額定電流（一次和二次繞組上分別為額定電流（一次和二次繞組上分別為I1N 和和I2N ，單位單位 A , kA）對(duì)于三相變壓器而言指的是對(duì)于三相變壓器而言指的是第12頁(yè)/共89頁(yè)13單相變壓器單相變壓器N2N2N1N1NIUIUS三相變壓器三相變壓器N2N2N1N1N33IUIUS額定頻率額定頻率fN 我國(guó)的規(guī)定為我國(guó)的規(guī)定為50Hz3/3/NNNNIIUUIIUU相相相相三角形星型三相變壓器相相IUSN 3NNNNNIUIUS333第13頁(yè)/共89頁(yè)14 例例 有一臺(tái)三相油浸自冷式鋁線電力變壓器，有一臺(tái)三相油浸自冷式鋁

6、線電力變壓器，AkV160NSkV4 . 0/kV35/2NN1UU試求一次、二次繞組的額定電流。試求一次、二次繞組的額定電流。解解：A.AUSI1NNN64210353101603331A9 .230A104 . 03101603332NNN2USIY,y0聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)第14頁(yè)/共89頁(yè)一、一次和二次繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，電壓比:1.物理情況2-2 2-2 變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行變壓器的一次繞組接交流電源變壓器的一次繞組接交流電源, ,二次繞組開(kāi)路二次繞組開(kāi)路, ,負(fù)載負(fù)載電流為零電流為零( (即空載即空載) )時(shí)的運(yùn)行時(shí)的運(yùn)行, ,稱為空載運(yùn)行。稱為空載運(yùn)行。1u1e2e20u02i1N

7、2N10i 第15頁(yè)/共89頁(yè)dtdNeudtdNRieRiu2220111011101 2.電壓方程第16頁(yè)/共89頁(yè)3.變壓器的變比及變壓原理KNNeeuu2121201k二、主磁通和激磁電流 通過(guò)鐵心并與一次、二次繞組相交鏈的磁通，用 表示.1主磁通第17頁(yè)/共89頁(yè)ttNEtdtENdteNmcoscos2sin211111111mmfNEfNUfNEfNE44. 444. 444. 4221111111或第18頁(yè)/共89頁(yè)2激磁電流產(chǎn)生主磁通所需要的電流，用 表示。空載運(yùn)行時(shí)，空載電流就是激磁電流，即激磁電流包括兩個(gè)分量，一個(gè)是磁化電流 , ,一個(gè)是鐵耗電流 。mimii10iFei

8、第19頁(yè)/共89頁(yè)20空載電流空載電流 包含兩個(gè)分量包含兩個(gè)分量: : 一個(gè)是一個(gè)是磁化電流磁化電流，作用是建立磁場(chǎng)，產(chǎn)生主磁通，作用是建立磁場(chǎng)，產(chǎn)生主磁通無(wú)功無(wú)功分量；分量； 另一個(gè)是另一個(gè)是鐵耗分量鐵耗分量 （實(shí)際上還有一次繞組的銅耗，由于（實(shí)際上還有一次繞組的銅耗，由于銅耗遠(yuǎn)小于鐵耗，所以忽略），作用是供變壓器鐵心損耗銅耗遠(yuǎn)小于鐵耗，所以忽略），作用是供變壓器鐵心損耗有功分量。有功分量。 性質(zhì)：由于空載電流的無(wú)功分量遠(yuǎn)大于有功分量，所以空性質(zhì)：由于空載電流的無(wú)功分量遠(yuǎn)大于有功分量，所以空載電流主要是感性無(wú)功性質(zhì)載電流主要是感性無(wú)功性質(zhì)也稱也稱激磁電流激磁電流。IFeI22FemIIImI

9、第20頁(yè)/共89頁(yè)磁化電流 用于激勵(lì)鐵心中的主磁通，屬于無(wú)功電流。 i)(if（1）磁化電流:)(1)(1ii ti ,1t90180i1i1 第21頁(yè)/共89頁(yè)由于鐵心中存在鐵心損耗，故激磁電流 中除無(wú)功的磁化電流 外，還有一個(gè)與鐵心損耗相對(duì)應(yīng)的鐵耗電流 ，與 同相位。于是用復(fù)數(shù)表示時(shí)，激磁電流 為:miiFei1emI.FemIII（）鐵耗電流:mImI2E1E11UEFeI 第22頁(yè)/共89頁(yè) 三、激磁阻抗 1.磁化電抗與鐵耗電阻 121111111mdididmdtdtdtN ieNNLEj L IjI XEIjX 或第23頁(yè)/共89頁(yè)又：所以有鐵心線圈的并聯(lián)等效電路。)11(1jXR

10、EIIIFeFem磁化電抗：式中 稱為變壓器的磁化電抗，是表征鐵心磁化性能的一個(gè)參數(shù)。另外： 鐵耗電阻：稱為鐵耗電阻，是表征鐵心損耗的一個(gè)參數(shù)。12 fLXFeFeFeFeREIRIE11或2FeFeFeIpR第24頁(yè)/共89頁(yè)25FeREFeImIUIX 2.2.激磁電抗與激磁電阻激磁電抗與激磁電阻)(mmmmmjXRIZIE1mIUmRmXE 第25頁(yè)/共89頁(yè)激磁電抗：激磁電抗：是表征鐵心的磁化性能的一個(gè)等效參數(shù)是表征鐵心的磁化性能的一個(gè)等效參數(shù);激磁電阻：激磁電阻：是表征鐵心損耗的一個(gè)等效參數(shù)。是表征鐵心損耗的一個(gè)等效參數(shù)。激磁阻抗：激磁阻抗：222XRRXXFeFem222XRXRR

11、FeFemmmmjXRZ第26頁(yè)/共89頁(yè)2-3 2-3 變壓器的負(fù)載運(yùn)行變壓器的負(fù)載運(yùn)行變壓器的一次繞組接到交流電源，二次繞組接到負(fù)載阻抗 時(shí)，二次繞組中便有電流流過(guò)，這種情況稱為變壓器的負(fù)載運(yùn)行。一、磁動(dòng)勢(shì)平衡和能量傳遞1.磁動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系02211iNiNLLZLmiii11第27頁(yè)/共89頁(yè) 2能量傳遞2211ieieL式中，左端的負(fù)號(hào)表示輸入功率，右端的正號(hào)表示輸出功率。上式說(shuō)明，通過(guò)一次、二次繞組的磁動(dòng)勢(shì)平衡和電磁感應(yīng)關(guān)系，一次繞組從電源吸收的電功率就傳遞到二次繞組，并輸出給負(fù)載。這就是變壓器進(jìn)行能量傳遞的原理。第28頁(yè)/共89頁(yè)二、磁動(dòng)勢(shì)方程 正常負(fù)載時(shí)，i i1 1和i i2 2

12、都隨時(shí)間正弦變化，此時(shí)磁動(dòng)勢(shì)方程可用復(fù)數(shù)表示為：miNiNiN12211 上式表明負(fù)載時(shí)用以建立主磁通的激磁磁上式表明負(fù)載時(shí)用以建立主磁通的激磁磁動(dòng)勢(shì)是一次和二次繞組的合成磁動(dòng)勢(shì)。動(dòng)勢(shì)是一次和二次繞組的合成磁動(dòng)勢(shì)。mINININ12211第29頁(yè)/共89頁(yè)三、漏磁通和漏磁電抗 1.漏磁通 在實(shí)際變壓器中，除了通過(guò)鐵心、并與一次和二次繞組相交鏈的主磁通之外，還有少量?jī)H與一個(gè)繞組交鏈且主要通過(guò)空氣或油而閉合的漏磁通。一次繞組的漏磁通：由電流 產(chǎn)生且僅與一次繞組相交鏈的磁通，用 表示；1i1第30頁(yè)/共89頁(yè)二次繞組的漏磁通：由電流 產(chǎn)生且僅與二次繞組相交鏈的磁通，用 表示。2i2dtdiLdtdN

13、edtdiLdtdNe2222211111第31頁(yè)/共89頁(yè) 和 分別稱為一次和二次繞組的漏磁電抗，簡(jiǎn)稱漏抗漏抗是表征繞組漏磁效應(yīng)的一個(gè)參數(shù),且都為常值。2.漏磁電抗1X2X222222212111112211,;NiNLNiNLLXLX2222211111IjXILjEIjXILjE第32頁(yè)/共89頁(yè)四、變壓器的基本方程11iN1miN1dtdNedtdNe221122iN2NoImagedtdiLe111磁動(dòng)勢(shì)磁通感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一次繞組二次繞組dtdiLe212第33頁(yè)/共89頁(yè)121111122222didiui RLeei RLudtdt若各電壓、電流均隨時(shí)間正弦變化，則相應(yīng)的復(fù)數(shù)形式 :

14、根據(jù)基爾霍夫第二定律，有:2222222211111111)()(UZIUjXRIEEZIEjXRIU第34頁(yè)/共89頁(yè)變壓器的基本方程為： kEEZIEINININUZIEEZIUmmm2111221122221111第35頁(yè)/共89頁(yè)2-4 變壓器的基本方程和等效電路 1.繞組歸算 （A）方法 通常是把二次繞組歸算到一次繞組，也就是假想把二次繞組的匝數(shù)變換成一次繞組的匝數(shù)，而不改變一次和二次繞組原有的電磁關(guān)系。（B）原則 只要?dú)w算前后二次繞組的磁動(dòng)勢(shì)保持不變，則對(duì)一次繞組來(lái)說(shuō),變換是等效的；即一次繞組將從電網(wǎng)吸收同樣大小的功率和電流，并有同樣大小的功率傳遞給二次繞組。第36頁(yè)/共89頁(yè).(

15、1)電流的歸算: 歸算前、后二次繞組的磁動(dòng)勢(shì)保持不變，可得：221221IkINNI(2)電勢(shì)的歸算: 歸算前、后二次繞組的磁動(dòng)勢(shì)保持不變，則鐵心中的主磁通保持不變，可得：212222,:ENkEkEEN即第37頁(yè)/共89頁(yè) (3)阻抗的歸算: 歸算前、后二次繞組的傳輸功率、損耗保持不變，得：222222,XkXRkR歸算后，變壓器的基本方程變?yōu)?:mmmZIEEIIIUZIEEZIU212122221111第38頁(yè)/共89頁(yè)2.T形等效電路 mIIIEE2121,mmmZIEEIIIUZIEEZIU2121222211111R1X2R2XLZ1E1ImImRmX2I2U2E1U 第39頁(yè)/共

16、89頁(yè)40變壓器的變壓器的T形等效電路圖形等效電路圖第40頁(yè)/共89頁(yè)41等效電路的形成等效電路的形成圖中，二次繞組各量均已經(jīng)歸算到一次繞組，即圖中，二次繞組各量均已經(jīng)歸算到一次繞組，即12NN 圖中圖中a、b和和c、d分別是等電位點(diǎn)，可連接起來(lái)而不改變運(yùn)分別是等電位點(diǎn)，可連接起來(lái)而不改變運(yùn)行情況。行情況。12EE第41頁(yè)/共89頁(yè)3.近似和簡(jiǎn)化等效電路 近似等效電路簡(jiǎn)化等效電路第42頁(yè)/共89頁(yè) 在簡(jiǎn)化等效電路中，變壓器的等效阻抗表現(xiàn)為一串聯(lián)阻抗： 稱為等效漏阻抗, 可由短路實(shí)驗(yàn)測(cè)出,故亦稱短路阻抗； 和 分別稱為短路電阻和短路電抗。kZkRkXkZ212121,XXXRRRjXRZZZkk

17、kkk第43頁(yè)/共89頁(yè) 亦稱空載試驗(yàn)。 試驗(yàn)方法：二次繞組開(kāi)路，一次繞組加以額定電壓，測(cè)量此時(shí)的輸入功率 、電壓 和電流 。 一、開(kāi)路試驗(yàn) 2.5 2.5 等效電路參數(shù)的測(cè)定等效電路參數(shù)的測(cè)定0P1U0I為試驗(yàn)方便和安全，通常在低壓側(cè)加電壓，高壓側(cè)開(kāi)路。為試驗(yàn)方便和安全，通常在低壓側(cè)加電壓，高壓側(cè)開(kāi)路。WAVV第44頁(yè)/共89頁(yè)222201200mmmmmPUZkRkXZRII數(shù)據(jù)處理：1U0P0I第45頁(yè)/共89頁(yè)二、短路試驗(yàn) 亦稱為負(fù)載試驗(yàn)試驗(yàn)方法：試驗(yàn)方法：二次繞組短路，一次繞組上加一可調(diào)的低電壓。調(diào)節(jié)外加的低電壓，使短路電流達(dá)到額定電流，測(cè)量此時(shí)的一次電壓 輸入功率和電流，由此即可確

18、定等效漏阻抗。短路試驗(yàn)常在高壓側(cè)加電壓，低壓側(cè)短路。kUkPkI第46頁(yè)/共89頁(yè)kUkPkI222kkkkkkkkkUPZRXZRII數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)處理：第47頁(yè)/共89頁(yè)%100%1001111NKNNKKUZIUUu 短路電壓（阻抗電壓）短路電壓（阻抗電壓）：短路是試驗(yàn)時(shí)短路是試驗(yàn)時(shí),使電流使電流達(dá)到額定值時(shí)所加的電壓。達(dá)到額定值時(shí)所加的電壓。電阻應(yīng)折算到電阻應(yīng)折算到：若為銅線，則：若為銅線，則：5 .234755 .234)75(kCkRR第48頁(yè)/共89頁(yè)HZKVKVUUKVASNNN50,11/127,2000021C15一臺(tái)單相變壓器，在 時(shí)開(kāi)路和短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下【例題 2-1】

19、試驗(yàn)名稱電壓電流功率備注開(kāi)路試驗(yàn)11KV45.5A47KW電壓加在低壓側(cè)短路試驗(yàn)9.24KV 157.5A129KW電壓加在高壓側(cè)試求：(1)歸算到高壓側(cè)時(shí)激磁阻抗和等效漏阻抗的值(2)已知設(shè)21)175(,9 . 3XXRC，畫(huà)出T形等效電路。第49頁(yè)/共89頁(yè)解 一次和二次繞組的額定電流為AAUSINNN7 .1571272000011AAUSINNN2 .1818112000022 電壓比 55.111112721NNUUk1.歸算到高壓側(cè)時(shí)的激磁阻抗和等效漏阻抗322575 .45101155.11322022(2）（）（低壓）IUkZkZmm30285 .45104755.11232

20、220202(2）（）（低壓）IPkRkRmm321103028322572222mmmRZX 7 .585 .157924011KKKIUZ第50頁(yè)/共89頁(yè)2 . 55 .1571012923211KKKIPR5 .582 . 57 .582222KKKRZX換算到C7545. 6155 .234755 .2342 . 5)75(CKR9 .585 .5845. 62222)75()75(KCKCKXRZ9 . 3)75(1R55. 2)75(1)75()75(2RRRK25.292121KXXX（2）T形等效電路圖第51頁(yè)/共89頁(yè)2-6 2-6 三相變壓器三相變壓器三相變壓器對(duì)稱運(yùn)行時(shí)

21、，其各相的電壓，電流大小相等，三相變壓器對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，其各相的電壓，電流大小相等，相位相差相位相差 ，因此在在運(yùn)行原理的分析與計(jì)算時(shí)，可，因此在在運(yùn)行原理的分析與計(jì)算時(shí)，可以取三相中一相來(lái)研究，即三相問(wèn)題可以轉(zhuǎn)化為單相問(wèn)以取三相中一相來(lái)研究，即三相問(wèn)題可以轉(zhuǎn)化為單相問(wèn)題。題。120第52頁(yè)/共89頁(yè)ABCXYZA B C 一、三相變壓器的磁路1.三相變壓器組第53頁(yè)/共89頁(yè)2.三相心式變壓器 如果把三臺(tái)單相變壓器的鐵心拼成星形磁路，則當(dāng)三相繞組外施三相對(duì)稱電壓時(shí)，由于三相主磁通也對(duì)稱，故三相磁通之和將等于零，即 這樣，中間心柱將無(wú)磁通通過(guò)，可省略。進(jìn)而把三個(gè)心柱安排在同一平面內(nèi)，可得三相心式變

22、壓器。0ABC 第54頁(yè)/共89頁(yè)ABCCBAABC 三相心式變壓器的磁路 a)三相星形磁路 b)三相磁通的相量圖 第55頁(yè)/共89頁(yè)ABC 三相心式變壓器的磁路 c)實(shí)際心式變壓器的磁路 第56頁(yè)/共89頁(yè)571 1、聯(lián)結(jié)法、聯(lián)結(jié)法a)星形聯(lián)結(jié)星形聯(lián)結(jié) b)三角形聯(lián)結(jié)三角形聯(lián)結(jié)二、三相變壓器繞組的聯(lián)結(jié) 第57頁(yè)/共89頁(yè)58abcyxz1 1、聯(lián)結(jié)法、聯(lián)結(jié)法a)星形聯(lián)結(jié)星形聯(lián)結(jié)b)三角形聯(lián)結(jié)三角形聯(lián)結(jié) 聯(lián)結(jié)方式聯(lián)結(jié)方式 高壓繞組高壓繞組 低壓繞組低壓繞組 星形有中性線星形有中性線 YN yn 星形無(wú)中性線星形無(wú)中性線 Y y 三角形三角形 D d聯(lián)結(jié)法：聯(lián)結(jié)法：高壓繞組聯(lián)結(jié)符號(hào)高壓繞組聯(lián)結(jié)符

23、號(hào) ，低壓繞組聯(lián)結(jié)符號(hào)，低壓繞組聯(lián)結(jié)符號(hào)有有Y,yn、Y,d、YN,d、Y,y、YN,y最常用的三種最常用的三種逗號(hào)可以省略第58頁(yè)/共89頁(yè)59按一次、二次線電壓的相位關(guān)系把變壓器繞組的聯(lián)結(jié)分成按一次、二次線電壓的相位關(guān)系把變壓器繞組的聯(lián)結(jié)分成各種聯(lián)結(jié)組。各種聯(lián)結(jié)組。第59頁(yè)/共89頁(yè)60a)I/I-0聯(lián)結(jié)組聯(lián)結(jié)組b)I/I-6聯(lián)結(jié)組聯(lián)結(jié)組電壓相量相位的確定電壓相量相位的確定同名端同名端+第60頁(yè)/共89頁(yè) A B CBUbUCUcUAUaUXYZ x y zabc圖2-23 Y,y0聯(lián)結(jié)組 a)繞組聯(lián)結(jié)圖 第61頁(yè)/共89頁(yè)62Y y0 聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)組組第62頁(yè)/共89頁(yè)BUbUCUcUAUa

24、UXYZ x y zbcA B Ca圖2-22 Y,y11聯(lián)結(jié)組 a)繞組聯(lián)結(jié)圖 第63頁(yè)/共89頁(yè)64Yd11 聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)組組第64頁(yè)/共89頁(yè)1.基值的選取應(yīng)用標(biāo)幺值時(shí)，首先要選定基值(用下標(biāo)b表示)。對(duì)于電路計(jì)算而言，四個(gè)基本物理量U、I、Z和S中，有兩個(gè)量的基值可以任意選定，其余兩個(gè)量的基值可根據(jù)電路的基本定律導(dǎo)出。bbbbbbIUZIUS,2-7 2-7 標(biāo)幺值標(biāo)幺值所謂標(biāo)幺值就是某一物理量的實(shí)際值與選定的基值之比?；祵?shí)際值標(biāo)幺值 第65頁(yè)/共89頁(yè) 2. 2.標(biāo)幺值標(biāo)幺值 計(jì)算變壓器或電機(jī)的穩(wěn)態(tài)問(wèn)題時(shí)，常用其額定值 作為相應(yīng)的基值。此時(shí)一次和二次相電壓的標(biāo)幺值為:NbNbUUUUU

25、UUUUU2222*21111*1,一次和二次相電流的標(biāo)幺值為:NbNbIIIIIIIIII2222*21111*1,第66頁(yè)/共89頁(yè)歸算到一次側(cè)時(shí)，等效漏阻抗的標(biāo)幺值為：NkNbkkUZIZZZ111*相電壓和線電壓的標(biāo)幺值相等，相電流和線電流亦相等。三相功率的基值取為變壓器(電機(jī) )的三相額定容量，即：NNNNNbIUIUSS33第67頁(yè)/共89頁(yè)3.應(yīng)用標(biāo)幺值的優(yōu)點(diǎn) (1) 便于比較和分析 (2) 標(biāo)幺值計(jì)算時(shí)不必再進(jìn)行歸算(3) 缺點(diǎn)是沒(méi)有量綱，無(wú)法用量綱關(guān)系來(lái)檢查 第68頁(yè)/共89頁(yè)對(duì)于例2-1的單相20000KVA變壓器，試求出激磁阻抗和漏阻抗的標(biāo)幺值。從【例題 2-1】可知，一

26、次和二次繞組電壓分別為127KV和11KV，額定電流分別為157.5A和1818.2A。由此可得：1.激磁阻抗標(biāo)幺值歸算到低壓側(cè)時(shí) 401011824121818322.(*NmNmUZIZ低壓）低壓）83101172221818322.(*NmNmURIR低壓）低壓）8 .3910117 .2402 .181832(2*NmNmUXIX低壓） 解：【例題例題 2-22-2】第69頁(yè)/共89頁(yè)歸算到高壓側(cè)時(shí)4010127322575157311.(*NmNmUZIZ高壓）高壓）831012730285157311.(*NmNmURIR高壓）高壓）83910127321105157311.(*N

27、mNmUXIX高壓）高壓）由于歸算到低壓側(cè)的激磁阻抗是歸算到高壓側(cè)的k的平方倍低壓）(2mmZkZ而高壓側(cè)的阻抗基值亦是低壓側(cè)的k的平方倍，所以從高壓側(cè)或低壓側(cè)算出的激磁阻抗標(biāo)幺值恰好相等；故用標(biāo)幺值計(jì)算時(shí)，可以不再進(jìn)行歸算。第70頁(yè)/共89頁(yè)（2）漏阻抗的標(biāo)幺值073. 0101279 .585 .15731)75(1*)75(NkNkUZIZ008. 01012745. 65 .15731)75(1*)75(NkNkURIR0725. 0101275 .585 .157311*NkNkUXIX 若短路試驗(yàn)在額定電流下進(jìn)行，亦可以把實(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)化成標(biāo)幺值來(lái)計(jì)算，即0727. 012724. 9

28、*KKKIUZ000645. 020000129*2*KKKKPIPR725. 000645. 00727. 0222*2*KKKRZX第71頁(yè)/共89頁(yè)【例題 2-3】一臺(tái)三相變壓器，Y，d聯(lián)結(jié)， 當(dāng)外施額定電壓時(shí)，變壓器的空載損耗 ，空載電流為額定電流的5%。當(dāng)短路電流為額定電流時(shí)，短路損耗 （已換算到75 度時(shí)的值），短路電壓為額定電壓的5.5%。試求歸算到高壓側(cè)的激磁阻抗和漏阻抗的實(shí)際值和標(biāo)幺值. kVkVUUkVASNNN3.6/10/,100021kwp9.40kwpk15解:(1)激磁阻抗和漏阻抗標(biāo)幺值: *1*101200.05mUZI*10*2104.91.961000 (0

29、.05)mpRI2* 222201.9619.9mmmXZR*0.055kkkkUZUI000*(75 )*2(75 )(75 )150.0151000kkkkpRpI02*222(75 )(0.055)(0.015)0.053kkkXZR第72頁(yè)/共89頁(yè)歸算到高壓側(cè)時(shí)激磁阻抗和漏阻抗的實(shí)際值高壓側(cè)的額定電流 和阻抗基值為:10074.5731010374.5710310003311111NNbNNNIUZAAUSI于是歸算到高壓側(cè)時(shí)各阻抗的實(shí)際值:5 . 5100055. 01991009 .1919610096. 12000100201*1*1*1*bkkbmmbmmbmmZZZZXXZ

30、RRZZZ3 . 5100053. 05 . 1100015. 01*1*)75()75(00bkkbkkZXXZRR第73頁(yè)/共89頁(yè)一、外特性和電壓調(diào)整率 2-8 2-8 變壓器的運(yùn)行性能變壓器的運(yùn)行性能電壓調(diào)整率定義：定義：當(dāng)當(dāng)一次側(cè)電壓保持為額一次側(cè)電壓保持為額定，負(fù)載功率因數(shù)為定，負(fù)載功率因數(shù)為常值，從空載到負(fù)載常值，從空載到負(fù)載時(shí)二次側(cè)電壓變化的時(shí)二次側(cè)電壓變化的百分值，用百分值，用u u表示。表示。%100%1001212220NNNUUUUUUu額定電壓調(diào)整率的概念第74頁(yè)/共89頁(yè)2I2U1U22ABCKRI2KXI j2abh2222cossinKKabI RI X2222

31、cossinKKhI XI R2122222222222212cossin(cossin)12KKKKhUUabUI RI XI XI RU11NUU12122222222211*22100%cossincossin1() 100%2(cossin) 100%NNKKKKNNkkUUuUI RI XI XI RUUIRX 第75頁(yè)/共89頁(yè) 基本銅耗：是指電流流過(guò)繞組時(shí)所產(chǎn)生的直流電阻損耗。1.銅耗雜散銅耗：雜散銅耗：主要指漏磁場(chǎng)引起電流集膚效應(yīng)，主要指漏磁場(chǎng)引起電流集膚效應(yīng)，使繞組的有效電阻增大而增加的銅耗，以及使繞組的有效電阻增大而增加的銅耗，以及漏磁場(chǎng)在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗等。漏磁場(chǎng)

32、在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗等。銅耗與負(fù)載電流的平方成正比，因而也稱為銅耗與負(fù)載電流的平方成正比，因而也稱為可變損耗。可變損耗。二、效率和效率特性二、效率和效率特性第76頁(yè)/共89頁(yè)2.鐵耗 基本鐵耗：是變壓器鐵心中的磁滯和渦流損耗。雜散鐵耗：包括疊片之間的局部渦流損耗和主磁通在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗等。鐵耗可近似認(rèn)為與 或 成正比，由于變壓器的一次電壓保持不變,故鐵耗可視為不變損耗。 2mB21U第77頁(yè)/共89頁(yè)效率效率 : 輸出功率與輸入功率之比。輸出功率與輸入功率之比。pPPPP2212 3.效率特性21PpP 222222coskFeFeCuRmIppppImUP其中其中: 2222

33、202220coscoskFeRmIpImUImU第78頁(yè)/共89頁(yè)從效率特性可見(jiàn)從效率特性可見(jiàn), ,當(dāng)當(dāng)負(fù)載達(dá)到某一數(shù)值時(shí)負(fù)載達(dá)到某一數(shù)值時(shí), ,效率將達(dá)到最大值。效率將達(dá)到最大值。最大效率：變壓器的最大效率：變壓器的銅耗恰好等于鐵耗。銅耗恰好等于鐵耗。FeKpRmI22效率特性：效率特性：)(2If工程計(jì)算：KNNKNPIPISPIPPp2*2202*222*201coscoscos1第79頁(yè)/共89頁(yè)【例題 2-4】已知例2-1中變壓器的參數(shù)和損耗為 求此變壓器帶上額定負(fù)載 (滯后)時(shí)的額定電壓調(diào)整率和額定效率,并確定最大效率和達(dá)到最大效率時(shí)的負(fù)載電流.%99. 4%100)60. 00

34、725. 08 . 008. 0(%100)sincos(2*2*KKXRIu02047 1601198.75%cos2000 0.847 160KNnNKNPPSPP （2）最大效率和達(dá)到最大效率時(shí)的負(fù)載%92.984728 . 02000542. 047212cos2102*0maxPSIPNNkwpkwpXRkNkk160,47,0725. 0,008. 0)75(0*)75(008 . 0cos2解:額定電壓調(diào)整率和額定效率: kwpkwpXRkNkk160,47,0725. 0,008. 0)75(0*)75(00第80頁(yè)/共89頁(yè)2.92.9變壓器的并聯(lián)運(yùn)行變壓器的并聯(lián)運(yùn)行圖圖2-

35、322-32兩臺(tái)變壓器的并聯(lián)運(yùn)行兩臺(tái)變壓器的并聯(lián)運(yùn)行a)a)單線圖單線圖b)b)等效電路圖等效電路圖第81頁(yè)/共89頁(yè)1.變壓器的理想并聯(lián)運(yùn)行變壓器的理想并聯(lián)運(yùn)行是指：變壓器的理想并聯(lián)運(yùn)行是指： (1)(1)空載時(shí)并聯(lián)的變壓器之間沒(méi)有環(huán)流?？蛰d時(shí)并聯(lián)的變壓器之間沒(méi)有環(huán)流。(2)(2)負(fù)載時(shí)能夠按照各臺(tái)變壓器的額定容量來(lái)合理地分擔(dān)負(fù)負(fù)載時(shí)能夠按照各臺(tái)變壓器的額定容量來(lái)合理地分擔(dān)負(fù)載。載。(3)(3)負(fù)載時(shí)各變壓器所分擔(dān)的電流應(yīng)為同相。負(fù)載時(shí)各變壓器所分擔(dān)的電流應(yīng)為同相。為達(dá)到理想并聯(lián)運(yùn)行，分析表明，各變壓器應(yīng)滿足下列條件：為達(dá)到理想并聯(lián)運(yùn)行，分析表明，各變壓器應(yīng)滿足下列條件： (1)(1)各變壓

36、器的額定電壓和電壓比應(yīng)當(dāng)相等。各變壓器的額定電壓和電壓比應(yīng)當(dāng)相等。(2)(2)各變壓器的聯(lián)結(jié)組號(hào)必須相同。各變壓器的聯(lián)結(jié)組號(hào)必須相同。(3)(3)各變壓器的短路阻抗標(biāo)幺值要相等，阻抗角要相同。各變壓器的短路阻抗標(biāo)幺值要相等，阻抗角要相同。第82頁(yè)/共89頁(yè)變比不等時(shí)的環(huán)流變比不等時(shí)的環(huán)流IIkU1IkU1LZ kIZ kIIZK2UCI11IIICkIkIIUUkkIZZ2.2.并聯(lián)運(yùn)行時(shí)變壓器的負(fù)載分配并聯(lián)運(yùn)行時(shí)變壓器的負(fù)載分配第83頁(yè)/共89頁(yè)并聯(lián)運(yùn)行的負(fù)載分配并聯(lián)運(yùn)行的負(fù)載分配IIkU1IkU12UCILIIkIIkIkIIILIkIIkIkIIIIIIIIZZZIIIZZZIkk2 2

37、2 2) 1 (時(shí)：當(dāng)LZK2I kIZII2 kIIZIII2CLIIIICLIIIIIIIIIIIkk22)2(時(shí)：當(dāng)IIIIII222電流關(guān)系：第84頁(yè)/共89頁(yè)聯(lián)結(jié)組號(hào)的問(wèn)題聯(lián)結(jié)組號(hào)的問(wèn)題聯(lián)結(jié)組號(hào)不相同的變壓器，絕對(duì)不允許并聯(lián)運(yùn)行。聯(lián)結(jié)組號(hào)不相同的變壓器，絕對(duì)不允許并聯(lián)運(yùn)行。比如，比如，Y,y0Y,y0與與Y,d11Y,d11并聯(lián)并聯(lián)U2IU2U2II30UU2 20.518E0.518E2 2由于變壓器本身的漏阻抗很小，由于變壓器本身的漏阻抗很小，將產(chǎn)生很大的環(huán)流，燒壞繞組。將產(chǎn)生很大的環(huán)流，燒壞繞組。第85頁(yè)/共89頁(yè)變比相等時(shí)的負(fù)載分配變比相等時(shí)的負(fù)載分配LIIkIIkIkIIILIkIIkIkIIIIIZZZIIIZZZI2 22 2 kIkIILIILIZZIIkIkIIkIkIIkIkIILIILIZZZZII*第86頁(yè)/共89頁(yè)2-6第87頁(yè)/共89頁(yè)作業(yè)作業(yè)習(xí)題2-19、2-20、2-23、2-26 本章結(jié)束88第88頁(yè)/共89頁(yè)89感謝您的觀看！第89頁(yè)/共89頁(yè)