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1、第 2 章 变 压 器,2.1 变压器的工作原理,2.2 变压器的基本结构,2.3 变压器的运行分析,2.4 变压器的参数测定,2.5 变压器的运行特性,2.6 三相变压器的联结组,2.7 三相变压器的并联运行,2.8 自耦变压器,2.9 三绕组变压器,2.10 仪用互感器,第 2 章 变 压 器,2.1 变压器的工作原理,2.2 变压器的基本结构,2.3 变压器的运行分析,2.4 变压器的参数测定,2.5 变压器的运行特性,2.6 三相变压器的联结组,2.7 三相变压器的并联运行,2.8 自耦变压器,2.9 三绕组变压器,2.10 仪用互感器,电机与拖动,2.4 变压器的参数测定,一、空载试
2、验 为了便于测试和安全， 空载试验在低压侧进行,测得数据： U1、I0、P0、U2。,第 2 章 变压器,求得数值： 变比k，铁损耗PFe，励磁阻抗Z0等,Z1,Z2,Z0,1. 铁损耗 PFeP0 2. 励磁阻抗模 |Z0 |,第 2 章 变压器,求得数值：,U1不变，铁耗为什么不变？,3. 励磁电阻,4. 励磁电抗,5. 电压比,若要将|Z0 |、R0和X0折算至高压侧，则 折算至高压侧的参数=k2 折算至低压侧的参数,2.4 变压器的参数测定,二、短路试验,试验在高压侧进行,测得数据： US 、 I1N 、PS 。,Us = (5%10%)U1N,A,求得数值： 铜损耗PCu，短路阻抗,
3、2.4 变压器的参数测定,求得数值： 1. 铜损耗 PCu = PS 2. 短路阻抗模,2.4 变压器的参数测定,I1NI0可用简化的等效电路来分析。,3. 短路电阻,4. 短路电抗,2.4 变压器的参数测定,折算至75时的RS值：,铜线：,铝线：,R0需要温度换算吗？,2.4 变压器的参数测定,绕阻电抗与温度无关：,75时的短路阻抗模：,若要将|ZS |、RS和XS折算至低压侧，则,5. 阻抗电压,US,铭牌上常用阻抗电压的标么值表示：,电压、电流与阻抗（电阻和电抗）的基值: U1N 、 I1N 、 U2N 、 I2N 、,|ZS|* =,= US*, 中、小型电力变压器： |ZS|* =
4、0.04 0.105 大型电力变压器： |ZS|* = 0.125 0.175,应用标幺值的优缺点,(1)额定值的标幺值等于1。采用标幺值时，不论变压器的容量大小，变压器的参数和性能指标总在一定的范围内，便于分析和比较。 如电力变压器的短路阻抗标幺值zs*=0.030.10，如果求出的短路阻抗标幺值不在此范围内，就应核查一下是否存在计算或设计错误。,1、应用标幺值的优点,(2)采用标幺值时，原、副边各物理量不需进行折算，便于计算。 如副边电压向原边折算，采用标幺值:,注意基值选择，应选一次侧基值,(3)采用标幺值能直观地表示变压器的运行情况。 如已知一台运行着的变压器端电压和电流为35kV、2
5、0A，从这些实际数据上判断不出什么问题 但如果已知它的标幺值为Us*=1.0、Is*=0.6，说明这台变压器欠载运行。,(4)同单位的两个物理量之间的比较更为直观。 已知一台运行着的变压器额定电流为95A，负载电流50A；另一台的额定电流18A，负载电流为15A，问：哪一台带的负载大？,（5）相电压和线电压标幺值恒相等，相电流和线电流标幺值恒相等；,2、缺点,标么值没有单位，物理意义不明确。,（6）某些意义不同的物理量标么值相等,负载系数,三相变压器的空载实验和短路试验,三相变压器测得的是线值、三相功率 应换算成相值和单相功率,求折算至高压侧的 |Z0|、R0、X0 和 |ZS| 、RS、XS
6、。 解： (1) 由空载试验求得,【例2.4.1】 一台三相变压器， SN = 750 kVA， U1N / U2N = 10 000/231 V，I1N / I2N = 43.3 / 1 874 A。Y,d 联结。 室温为 20 ，绕组为铜线，试验数据如下表：,2.4 变压器的参数测定,三相功率,= 3.83 ,折算至高压侧 Z0 = 2523.85 = 2 406 R0 = 2520.35 = 219 X0 = 2523.83 = 2 394 (2) 由短路试验求得,2.4 变压器的参数测定,= 5.54 ,折算至75,XS = 5.54 ,2.4 变压器的参数测定,2.5 变压器的运行特
7、性,运行特性：外特性、效率特性。 一、外特性 当 U1、cos2 为常数时 U2 = f ( I2), 外特性。,第 2 章 变压器,电压调整率（电压变化率）：,1. 定义公式,电压变化率的定义： 在额定电源电压和一定负载功率因数的条件下，由空载到额定负载时二次侧端电压变化的百分比，即：,2. 折算至一次侧的公式,k,3. 利用简化等效电路计算的公式,2.5 变压器的运行特性,o,I1,用标幺值表示的计算公式,用标幺值表示的计算公式,其中， 为负载系数。,讨论： 对于纯阻性负载， ， ，故 VR 较小； 对于感性负载， ， ，故VR0，即随着负载 电流的增加，二次侧的电压下降较大； 对于容性负
8、载， ， ，若 ， 则VR0 ，说明随着负载电流 的增加，二次侧的电压有可 能升高。, 变压器外特性的引申内容,变压器运行，二次侧电压随负载变化而变化，如果电压变化范围太大，则给用户带来很大的影响。为了保证二次侧电压在一定范围内变化，必须进行电压调整。 通常在变压器的高压绕组上设有抽头(分接头)，用以调节高压绕组的匝数(调节变化)，调节二次侧电压。,二、效率特性 1. 功率 变压器由电源输入的有功功率 P1 = U1I1cos1 变压器输出的有功功率 P2 = U2I2cos2 2. 损耗 (1)总损耗 P1P2 = PCuPFe (2) 铜损耗 PCu = R1I12R2I22 = R1I1
9、2R2I22（用 T 形等效电路）,2.5 变压器的运行特性,I1 = I1N 时 的短路损耗,PCu = RS I12 = RS I22 （用简化等效电路） = 2 PS （用短路试验）,式中:, 负载系数。,由于: PCu I 2, 可变损耗。,(3) 铁损耗 PFe = R0 I02 （用 T 形等效电路） = P0（用空载试验） 由于 PFe m、f 等，,当 U1、f 均不变时，,PFe 不变（与 I2 大小无关） 不变损耗。,2.5 变压器的运行特性,3. 效率,2.5 变压器的运行特性,?,2PS,P0,= SN cos2 = SN 2,因 VR 不大，则若忽略 VR ，则 U2
10、 = U2N P2 = U2I2cos2 = U2NI2cos2,当 U1= U1N、cos2 为常数时： = f ( I2) 或 = f (),4. 效率特性,求得 P0= 2 PS 即 PCu= PFe 时， = max, 效率特性。,令, 小型电力变压器:N = 80% 90% 大型电力变压器:N = 98% 99%,2.5 变压器的运行特性,【例2.5.1】用一台例2.4.1中的三相变压器向20.8(电感性)的三相负载供电，求电压调整率和满载时的效率。,解:(1)求电压调整率 由例2.4.1已求得75时的RS2.36, Xs=5.54,额定相电流I1NP43.3A,额定相电压 3 VR
11、 =(RS cos 2+ XS sin 2) 100% =(2.360.8+5.540.6) 100%=3.9% (2)求满载效率 满载时=1,故,U1NP,I1NP,5 780,43.3,2.5 变压器的运行特性,2.5 变压器的运行特性,=97.6%,2.6 三相变压器的联结组,第 2 章 变压器,三相变压器高、低压绕组对应的线电动势之间的相位差，通常用时钟法来表示,什么是变压器的联结组：,绕组的绕制方向 绕组首末端的标注方法 三相绕组的连接方法,联结组与什么有关：,联结组的表示方式：,联结组: 连接形式 + 联结组号。 联结组号:有011十二个数，,U1 U2 u1 u2,U1与u1是
12、同极性端 (同名端) U1与u2是 异极性端 (异名端),(a) 绕向相同,U1 U2 u1 u2,U1与u2 是 同极性端 (同名端) U1与u1 是 异极性端 (异名端),(b) 绕向相反,一、单相绕组的极性,同名端决于绕组的绕制方向，与首末端的标注无关,同名端： 原、副边中，某一瞬间，同为高电位（或同为低电位）的出线端。,相位关系:,第 2 章 变压器,时钟表示法：EU看作长针，固定指向12的位置，Eu看作短针 。,电动势的正方向：从末端指向首端,I/I-0,I/I-6,1、 三相变压器绕组的联结方式,绕组标注方法,二、三相变压器绕组的联结,或者有的记法,A,C,B,X,Z,Y,相电势,
13、线电势,两种三相绕组接线：,把三相绕组的三个末端连在一起，而把它们的首端引出 三个末端连接在一起形成中性点，如果将中性点引出，就形成了三相四线制了，表示为YN或yn。,1、星形联结,电动势的正方向：从首端指向末端,三角型（）接法：第一种接法,A, Y,B, Z,C, X,线电势,三相相序为A-B-C-A时，A，B，C三个点是顺时针方向依次排列，ABC是等边三角形。,三角型（）接法：第二种接法,线电势,三相变压器高、低绕组都可以用Y或连接，用Y连接时，中点可引出线，也可不引出线。,时钟表示法：,把原边绕组的线电动势相量作为时钟的长针，且固定指向12的位置， 对应的副边绕组的线电动势相量作为时钟的
14、短针，其所指的钟点数就是变压器联结组的标号。,2、 三相变压器绕组的联结组,原、副绕组对应的线电动势之间的相位关系,1）.Yy连接,A,C,B,X,Z,Y,A a,B,C,X,Y,Z,时钟表示法，EAB为长针始终指向12点，Eab为短针，用它指向的时钟数表示组别数。,连接组别：Y,y0,2. Yd连接,B,A,C,X,Y,Z,连接组别为：Y,d11,2. Yd连接,X,Y,Z,连接组别为：Y,d1,三、联结组的判断方法,例2.6.1,Y,yn6,2.6 三相变压器的联结组,电动势的正方向：从末端指向首端,2.6 三相变压器的联结组,例2.6.2,u1(v2),w2 u2 v2,D,d2,联接组
15、的几点认识：,（1）当变压器的绕组标志（同名端或首末端）改变时， 变压器的联接组号也随着改变。,（2）Y/Y联接的三相变压器， 其联接组号都是偶数；,（3） Y/联接的三相变压器，其联接组号都是奇数；,（4）高、低压绕组对应的线电动势因连接方式不同会出现30整数倍的相位差。,（5）标准联结组Y，yn0、Y，d11、YN，d11、Y，y0、YN，y0。最常用的联接组是Y/Y12 和 Y/11。,例如:Y,y0：高、低压绕组对应的线电动势的相位差为0。,Y,d11：高、低压绕组对应的线电动势的相位差为1130330。,2.7 三相变压器的并联运行,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 时调节投入变压器的台数。 可以减少变压器的储备容量。,第 2 章 变压器,1. 空载时各台变压器的 I2 = 0，即各台变压器之 间无环流。 2. 负载运行时，各台变压器分担的负载与它们 的容量成正比。 3. 各台变压器同一相上输出的电流同相位， 使得总输出电流： I2 = Ii 。 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
