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1、2.1 变压器的基本结构和额定值2.2 单相变压器的空载运行 2.3 单相变压器的负载运行2.4 变压器基本方程、等效电路和相量图2.5变压器的参数测定2.6三相变压器变压器的运行特性2.7标么值三相变压器2.8变压器的运行特性变压器是一种静止电器,它通过线圈间的电磁感应,将一种电压 等级的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的交流电能.2.9变压器的并联运行第二章 变压器2.1 变压器的基本工作原理和结构2.1.1 基本工作原理和分类 一、基本工作原理变压器的主要部件是铁心和套在铁心上的 两个绕组。两绕组只有磁耦合没电联系。在一 次绕组中加上交变电压，产生交链一、二次绕 组的交变磁通，在两绕
2、组中分别感应电动势。只要一、二 次绕组的匝数不 同，就能达到改 变压的目的。二、分类按用途分：电力变压器和特种变压器。按绕组数目分：单绕组（自耦）变压器、双绕组变压器、三 绕组变压器和多绕组变压器。按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压器。 按铁心结构分：心式变压器和壳式变压器。 按调压方式分：无励磁调压变压器和有载调压变压器。 按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变压器和 充气式变压器。 2.1.2 基本结构一、铁心变压器的主磁路，为了提高导磁性能和减少铁损，用0.35mm 厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成。变压器的电路，一般用绝缘铜线或铝线绕制而成。 油浸式变压器的器身浸在变压器油
3、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（散热器或冷却器） 。 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。二、绕组三、油箱四、绝缘套管此外，还有储油柜、吸湿器、安全气道、净油器和气体继电器 。2.1.3 型号与额定值一、型号型号表示一台变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方式 等内容，表示方法为如OSFPSZ-250000/220表明自耦三相强迫油循环风冷三绕组铜线有 载调压，额定容量250000kVA，高压额定电压220kV电力变压器。二、额定值三者关系 ：此外，额定值还有额定频率、效率、温升等。指长期运行时所能承受的工作电压指铭牌规定的额定
4、使用条 件下所能输出的视在功率 。指在额定容量下，允许长期通过的额定 电流。在三相变压器中指的是线电流2.2.1 电磁关系一、空载运行时的物理情况2.2 单相变压器的空载运行主磁通与漏磁通的区别二、各电磁量参考方向的规定强调：磁通与产生它的电流之间符合右手螺旋定则；电动势与感 应它的磁通之间符合右手螺旋定则。1）性质上： 与 成非线性关系； 与 成线性关系 ；2）数量上： 占99%以上， 仅占1%以下；3）作用上： 起传递能量的作用， 起漏抗压降作用。三、感应电动势分析1、主磁通感应的电动势主电动势设则有效值相量同理，二次主电动势也有同样的结论。可见，当主磁通按正弦规律变化时，所产生的一次主电
5、动势 也按正弦规律变化，时间相位上滞后主磁通 。主电动势的大小 与电源频率、绕组匝数及主磁通的最大值成正比。2、漏磁通感应的电动势漏电动势漏电动势也可以用漏抗压降来表示，即根据主电动势的分析方法，同样有由于漏磁通主要经过非铁磁路径,磁路不饱和,故磁阻很大且为常 数,所以漏电抗 很小且为常数,它不随电源电压负载情况而变.2.2.2 空载电流和空载损耗一、空载电流 1、作用与组成2、性质和大小 性质：由于空载电流的无功分量远大于有功分量，所以空载电流 主要是感性无功性质也称励磁电流；空载电流 包含两个分量，一个是励磁分量，作用是建立磁场 ，产生主磁通无功分量 ；另一个是铁损耗分量，作用是 供变压器
6、铁心损耗有功分量 。大小：与电源电压和频率、线圈匝数、磁路材质及几何尺寸有关 ，用空载电流百分数I0%来表示：3、波形由于磁路饱和，空载电 流 与由它产生的主磁 通 呈非线性关系。当磁通按正弦规律变化时 ，空载电流呈尖顶波形。当空载电流按正弦规律变 化时，主磁通呈平顶波形 。实际空载电流为是正弦波，但为了分析、计算和测量的方便，在 相量图和计算式中常用正弦的电流代替实际的空载电流。二、空载损耗对于已制成变压器，铁损与磁通密度幅值的平方成正比，与电 流频率的1.3次方成正比，即空载损耗约占额定容量的0.2%1%，而且随变压器容量的增大而 下降。为减少空载损耗，改进设计结构的方向是采用优质铁磁材
7、料：优质硅钢片、激光化硅钢片或应用非晶态合金。变压器空载时，一次侧从电源吸收少量的有功功率 ，用来供 给铁损 和绕组铜损 。由于 和 均很小，所以 ，即空载损耗近似等于铁损。小结（1）一次侧主电动势与漏阻抗压降总是与外施电压平衡,若忽 略漏阻抗压降，则一次主电势的大小由外施电压决定.（2）主磁通大小由电源电压、电源频率和一次线圈匝数决定， 与磁路所用的材质及几何尺寸基本无关。（3）空载电流大小与主磁通、线圈匝数及磁路的磁阻有关，铁 心所用材料的导磁性能越好，空载电流越小。（4）电抗是交变磁通所感应的电动势与产生该磁通的电流的比 值，线性磁路中，电抗为常数，非线性电路中，电抗的大小随 磁路的饱和
8、而减小。2.3 单相变压器的负载运行2.3.1 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 上负载的运行状态，称为负载运行。2.4 电动势方程、等效电路和相量图一、电动势平衡方程和变比1、电动势平衡平衡方程（1）一次侧电动势平衡方程忽略很小的漏阻抗压降，并写成有效值形式，有则可见，影响主磁通 大小的因素有电源电压 、电源频率 和 一次侧线圈匝数 。（2）二次侧电动势平衡方程2、变比定义对三相变压器，变比为一、二次侧的相电动势之比，近似为额 定相电压之比，具体为Y，d接线D，y接线1、等效电路一次侧的电动势平衡方程为基于 表示法， 感应的 也用电抗压降表示，由于
9、在 铁心中引起 ，所以还要引入一个电阻 ，用 等效 ，即空载时等效电路为励磁电阻、励磁电抗、励磁阻抗。由于磁路具有饱和特性，所以 不是常数，随磁路饱和程度增大而减小 。由于 ，所以有时忽略漏阻抗，空载等效电路 只是一个 元件的电路。在 一定的情况下， 大小取决于 的大 小。从运行角度讲，希望 越小越好，所以变压器常采用高导磁 材料，增大 ，减小 ，提高运行效率和功率因数。 2、相量图根据前面所学的方程，可作 出变压器空载时的相量图：（1）以 为参考相量（4）（2） 与 同相， 超前 （3） 滞后（5）空载时,由一次磁动势 产生主磁通 ,负载时,产生 的磁动势为 一、二次的合成磁动势 。由于 的
10、大小取决于 ，只要 保持不变，由空载到负载， 基本不变，因此有磁动势平衡方程或用电流形式表示表明:变压器的负载电流分成两个分量,一个是励磁电流 ,用来产生 主磁通,另一个是负载分量 ,用来抵消二次磁动势的作用 。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次 电流的增加或减少.负载运行时,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，匝数不同，不 仅能变电压，同时也能变电流。二、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三、折算折算：将变压器的二次（或一次）绕组用另一个绕组来等效，同 时对该绕组的电磁量作相应的变换，以保持两侧的电磁关系不变 。 目
11、的：用一个等效的电路代替实际的变压器。折算原则：1）保持二次侧磁动势不变；2）保持二次侧各功率或 损耗不变。方法：（将二次侧折算到一次侧)折算后的方程式为根据折算后的方程，可以作出变压器的等效电路 。T型等效电路：近似等效电路简化等效电路 ：其中分别为短路电阻、短路电 抗和短路阻抗。由简化等效电路可知，短路阻抗起限制短路电流的作用，由 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1020倍。三、相量图作相量图的步骤 对应T型等效电路， 假定变压器带感性负 载。作相量图的步骤（假定变压器带感性负载）-对应简化等效电路由等效电路可知根据方程可作出简化相量图2.5 变压器的参数
12、测定 2.5.1 空载实验一、目的：通过测量空载电流和一、二次电压及空载功率来计算 变比、空载电流百分数、铁损和励磁阻抗。二、接线图三、要求及分析1）低压侧加电压，高压侧开路 ； WAVV*三、要求及分析5）空载电流和空载功率必须是额定电压时的值，并以此求取励 磁参数；6）若要得到高压侧参数，须折算；7）对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为相值；4）求出参数2.5.2 短路实验一、目的：通过测量短路电流、短路电压及短路功率来计算变压 器的短路电压百分数、铜损和短路阻抗。二、接线图三、要求及分析 1）高压侧加电压，低压侧 短路；WAV*3）同时记录实验室的室温；4）由于外加电压很小，主磁
13、通很 少，铁损耗很少，忽略铁损，认为。5）参数计算对T型等效电路 ：6）温度折算：电阻应换算到基准工作温度 时的数值。8）对三相变压器，各公式中的电压、电 流和功率均为相值；7）若要得到低压侧参数，须折算；四、短路电压：短路时，当短路电流为额定值时一次所加的 电压，称为短路电压，记作短路电压也称为阻抗电压。四、短路电压： 短路电压常用百分值表示 。 短路电压的大小直接反映 短路阻抗的大小，而短路阻抗 又直接影响变压器的运行性能 。从正常运行角度看，希望 它小些，这样可使副边电压随 负载波动小些；从限制短路电 流角度，希望它大些,相应的短 路电流就小些。2.6 三相变压器 2.6.1 磁路系统一
14、、组式磁路变压器二、心式磁路变压器特点是：三相磁路 彼此无关联。特点是：三相磁路 彼此有关联。2.6.2 电路系统 一、变压器的端头标号绕组 名称单相变压器三相变压器中性点首端末端首端末端高压 绕组U1U2U1、V2、W1U2、V2、W2N低压 绕组u1u2u1、v1、w1u2、v2、w2n中压 绕组U1mU2mU1m、V1m、W1mU2m、V2m、W2mNm二、单相变压器的极性*一、二次绕组的同极性端 同标志时，一、二次绕组 的电动势同相位。*一、二次绕组的同极性端 异标志时，一、二次绕组 的电动势反相位。三、三相变压器的连接组别连接组别：反映三相变压器连接方式及一、二次线电动势（或 线电压
15、）的相位关系。 三相变压器的连接组别不仅与绕组的绕向和首末端标志有关，而 且还与三相绕组的连接方式有关。理论和实践证明，无论采用怎样的连接方式，一、二次侧线电动 势（可电压）的相位差总是300的整数倍。因此可以采用时钟表 示法 作为时钟的分针，指向12点， 作为时钟的时针， 其指向的数字就是三相变压器的组别号。组别号的数字乘以300 ，就是二次绕组的线电动势滞后于一次侧电动势的相位角。三、三相变压器的连接组别连接组别可以用相量图来判断：若高压绕组三相标志不变，低 压绕组三相标志依次后移，可 以得到Y,y4、Y,y8连接组别。1、Y，y连接同名端在对应端，对应的相电 动势同相位，线电动势 和 也同相位，连接组别为Y，y0 。同理，若异名端在对应端，可得 到Y，y6、Y,y10和Y,y2连接组别 。三、三相变压器的连接组别若高压绕组三相标志不变，低 压绕组三相标志依次后移，可 以得到Y,d3、Y,d7连接组别。2、Y，d连接1同名端在对应端，对应的相电 动势同相位，线电动势 和 相差3300，连接组别为Y，d11 。同理，若异名端在对应端，可得 到Y，d5、Y,d9和Y,d1连接组别 。三、三相变压器的连接组别若高
