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1、1,第3章 变压器,变压器是一种变换交流电能的静止电机，主要功能是把一种交流电压的电能变换为同频率的另一种电压的交流电能。在电力系统中，变压器是一个十分重要的设备。,2,3.1 变压器的原理、结构及额定值,3.1.1 变压器的原理 变压器的主要部件是一个铁芯和套在铁芯上的两个线圈，如图3.1所示。 3.1.2 变压器的结构 ( 1 )铁芯 （2）绕组 ( 3 )油箱 ( 4)绝缘套管,3,图3.1 变压器工作原理图,4,图3.2 三铁芯柱式变压器,5,图3.3 硅钢片的排法,6,图3.4 铁芯柱截面,7,图3.5 交叠式绕组,8,图3.6 35 kV充油式绝缘套管,9,图3.7 油浸式电力变压
2、器,10,3.1.3 变压器的额定值 3.2 变压器的空载运行 本章分析变压器的基本原理和运行性能时，先分析单相变压器，再分析有关三相变压器的特殊问题。 3.2.1 空载运行时的物理情况,11,图3.8 单相变压器空载运行,12,3.2.2 感应电动势和变比,13,14,15,3.2.3 空载电流 3.2.4 电动势平衡方程式,16,图3.9 空载运行时的空载电流、主磁通及其感应电动势,17,3.2.5 等效电路 3.2.6 相量图,18,图3.10 变压器空载时的等效电路,19,图3.11 变压器空载时的相量图,20,. 变压器的负载运行,3.3.1 磁通势平衡关系 3.3.2 基本方程式
3、3.3.3 折算法 ()电动势的折算 (2)电流的折算 (3)阻抗的折算 ()电压的折算,21,图3.12 单相变压器负载运行,22,23,24,25,3.3.4 等效电路 3.3.5 相量图 ,26,图3.13 变压器负载运行示意图,27,图3.14 变压器的“T”形等效电路,28,图3.15 变压器的“”形等效电路,29,图3.16 变压器的简化等效电路,30,图3.17 感性负载时变压器的相量图,31,3. 变压器参数的测定,从上节可知，当用基本方程式、等效电路或相量图分析变压器的运行性能时，必须知道变压器的参数。这些参数直接影响变压器的运行性能，在设计变压器时，可根据使用的材料及结构尺
4、寸把它们计算出来，而对已制成的变压器，可用试验的方法求得。,32,3.4.1 空载试验 3.4.2 短路试验,33,34,图3.18 变压器空载试验接线图,35,图3.19 变压器短路试验接线图,36,3. 变压器的运行特性,表征变压器运行性能的主要指标有两个：一是电压变化率，二是效率。 3.5.1 电压变化率 (1)负载时二次侧端电压的变化 (2)电压变化率,37,38,图3.20 变压器的外特性,39,图3.21 感性负载下变压器的简化相量,40,3.5.2 效率 (1)变压器的损耗 (2)效率的计算 (3)效率特性,41,3. 三相变压器的连接组别,电力系统均采用三相制，所以三相变压器被
5、广泛用于输配电及各种电气设备。电力系统中三相电压是对称的，三相变压器各相的参数是相同的，通常所接负载亦对称（即三相负载阻抗相同），这时三相变压器的一、二次绕组均为三相对称电路。,42,3.6.1 三相变压器的磁路系统 3.6.2 三相变压器的连接组别 （1）单相变压器的连接组别 （2）三相变压器的连接组别 ,43,图3.23 单相绕组的极性,44,图3.24 不同标号或绕法时，一、二次绕组电动势的相位关系,45,图3.25 Y接法,46,图3.26 第一种D接法,47,图3.27 第二种D接法,48,图3.28 Y，y0 连接组别,49,图3.29 Y，y6连接组,50,图3.30 Y，y4连
6、接组,51,图3.31 Y，d11连接组别,52,3.7 变压器的并联运行,3.7.1 变压器理想并联运行和条件 1)一、二次绕组额定电压分别相等(变比相等); 2)连接组别相同; 3)短路阻抗的相对值相等。 3.7.2 连接组别对并联运行的影响,53,图3.32 变压器并联运行线路,54,图3.33 Y,y0与Y，d11并联时二次侧电压差,55,3.7.3 变比不等时的并联运行 3.7.4 短路阻抗相对值不等时的并联运行 1)由已知条件可写出 2)由于uk较小的变压器先达满载,为保证各变压器都不过载,而总输出负载又能最大,则u,56,图3.34 变比不等的两变压器的并联运行,57,图3.35
7、 短路阻抗不等的两变压器并联运,58,59,3.8 自耦变压器和仪用互感器,前面以普通双绕组电力变压器为例,阐述了变压器的基本理论。尽管变压器的品种繁杂,规格甚多,但其基本理论都是相似的,这里不再一一讨。本节仅介绍较为常用的自耦变压器和仪用互感器的工作原理及特点。,60,3.8.1 自耦变压器 (1)工作原理 (2)容量关系 (3)自耦变压器的主要特点和用途,61,图3.36 自耦变压器的结构示意图,62,图3.37 公共部分合并的双绕组单,63,图3.38 自耦变压器原理图,64,3.8.2 仪用互感器 (1)电流互感器 (2)电压互感器 ,65,图3.39 电流互感器,66,图3.40 钳形电流表,67,图3.41 电压互感器,
