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1、一次绕组、二次绕组；相量；主磁通、漏磁通；一次绕组、二次绕组；相量；主磁通、漏磁通；正方向：正方向： 基本关系式：基本关系式：K为匝比，或电压比为匝比，或电压比 单相壳式变压器单相壳式变压器单相心式变压器单相心式变压器主磁通与漏磁通：主磁通与漏磁通： 1）由于铁磁材料有饱和现象，所以主磁路的磁阻不）由于铁磁材料有饱和现象，所以主磁路的磁阻不是常数，主磁通与建立它的电流之间呈非线性关系。是常数，主磁通与建立它的电流之间呈非线性关系。 漏磁通的磁路大部分是由非铁磁材料组成，所以漏漏磁通的磁路大部分是由非铁磁材料组成，所以漏磁路的磁阻基本上是常数，漏磁通与产生它的电流呈磁路的磁阻基本上是常数，漏磁通
2、与产生它的电流呈线性关系。线性关系。 2）主磁通在一次、二次绕组中均感应电动势，当二）主磁通在一次、二次绕组中均感应电动势，当二次侧接上负载时便有电功率向负载输出，故主磁通起次侧接上负载时便有电功率向负载输出，故主磁通起传递能量的作用。传递能量的作用。 漏磁通仅在原绕组中感应电动势，不能传递能量，漏磁通仅在原绕组中感应电动势，不能传递能量，仅起压降作用。因此，在分析变压器和交流电机时常仅起压降作用。因此，在分析变压器和交流电机时常将主磁通和漏磁通分开处理。将主磁通和漏磁通分开处理。正方向的规定：正方向的规定： 从理论上讲，正方向可以任意选择，因各物理量的从理论上讲，正方向可以任意选择，因各物理
3、量的变化规律是一定的，并不依正方向的选择不同而改变。变化规律是一定的，并不依正方向的选择不同而改变。但正方向规定不同，列出的电磁方程式和绘制的相量但正方向规定不同，列出的电磁方程式和绘制的相量图也不同。图也不同。 通常按电工惯例来规定正方向，且符合以下内容：通常按电工惯例来规定正方向，且符合以下内容： 1）在同一支路内，电压与电流的正方向一致。）在同一支路内，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）磁通量正方向与电流正方向之间符合右手螺旋关系。关系。 3）由交变磁通量产生的感应电动势正方向与产生）由交变磁通量产生的感应电动势正方向与产生该磁通量的电流正方向一致，
4、并有：该磁通量的电流正方向一致，并有： 仿照漏电抗的表示方法，将感应电动势表示为电流流过一个仿照漏电抗的表示方法，将感应电动势表示为电流流过一个阻抗时所引起的阻抗压降，阻抗中的实部对于铁心损耗：阻抗时所引起的阻抗压降，阻抗中的实部对于铁心损耗： 这种处理方法就是把这种处理方法就是把磁场的问题磁场的问题简化成简化成电路形式电路形式来表达。来表达。 rm、xm因铁心中存在发热和饱和现象，故都是变量，它们都因铁心中存在发热和饱和现象，故都是变量，它们都是虚拟值，且是虚拟值，且xm rm 。 Xm是表征铁心磁化性能的一个综合参数，随铁心饱和程度是表征铁心磁化性能的一个综合参数，随铁心饱和程度的增加而减
5、小（频率不变，外加电压增大，则饱和程度增加）；的增加而减小（频率不变，外加电压增大，则饱和程度增加）； rm是表征铁心发热而消耗有功功率的一个参数。是表征铁心发热而消耗有功功率的一个参数。 在实际中，因电源电压变化范围不大，所以铁心中的磁通量在实际中，因电源电压变化范围不大，所以铁心中的磁通量变化范围也不是很大，变化范围也不是很大，Zm的值基本可视为不变。的值基本可视为不变。第三节第三节 单相变压器的基本方程式单相变压器的基本方程式 此时，二次绕组中有感应电流。此时，二次绕组中有感应电流。 一、负载运行时的物理情况一、负载运行时的物理情况 由于一次、二次绕组的匝数不等，甚至相差很大，由于一次、
6、二次绕组的匝数不等，甚至相差很大，而且这两个绕组之间没有直接联系，只通过电磁感应而且这两个绕组之间没有直接联系，只通过电磁感应联系，所以，上述方程式的求解十分繁琐，只是用于联系，所以，上述方程式的求解十分繁琐，只是用于定性说明变压器的内部电磁关系。在定量计算方面，定性说明变压器的内部电磁关系。在定量计算方面，希望有一个与方程式组等效的、便于工程计算的单纯希望有一个与方程式组等效的、便于工程计算的单纯电路。电路。 为此，进行为此，进行绕组归算绕组归算。 所谓绕组归算，就是用一次绕组来代替二次绕组，所谓绕组归算，就是用一次绕组来代替二次绕组，称为二次侧归算到一次侧的绕组归算（当然，一次侧称为二次侧
7、归算到一次侧的绕组归算（当然，一次侧也可归算到二次侧）。这里，就是用匝数也可归算到二次侧）。这里，就是用匝数N1代替代替N2。 同时，要有归算原则，即归算前后的磁动势平衡关同时，要有归算原则，即归算前后的磁动势平衡关系、各种能量关系均应保持不变。系、各种能量关系均应保持不变。 绕组归算的计算：绕组归算的计算： 电动势、电压的归算：电动势、电压的归算： 电流的归算：电流的归算： 电阻、电抗、阻抗的归算：电阻、电抗、阻抗的归算： 式中：式中：K为匝比。归算后的物理量加为匝比。归算后的物理量加“”。第五节第五节 等效电路的参数测定等效电路的参数测定 从空载试验可测定变压器的从空载试验可测定变压器的变
8、比变比K、铁耗、铁耗pFe、励磁参数。、励磁参数。 接线图如右图。接线图如右图。 在额定频率、正弦的在额定频率、正弦的额定电额定电压压U1N作用下，测取作用下，测取U1、I10、p0和和U20。 一、空载试验一、空载试验 因励磁参数与磁路饱和有关，也就是与电源电压有关。因励磁参数与磁路饱和有关，也就是与电源电压有关。以额定电压下测定的数据来计算励磁支路的参数。以额定电压下测定的数据来计算励磁支路的参数。 短路试验是将二次绕组短接，在短路试验是将二次绕组短接，在一次绕组中逐步升高电压，使绕组一次绕组中逐步升高电压，使绕组中流过额定电流。中流过额定电流。 接线图如右图。接线图如右图。 在一次绕组中
9、流过额定频率的在一次绕组中流过额定频率的额额定电流定电流时，测取时，测取ps、Us和和Is和。三和。三相变压器取每相值计算参数。相变压器取每相值计算参数。 二、短路试验二、短路试验 试验时的温度为试验时的温度为 ，短路电阻应折算到，短路电阻应折算到75时的数值。时的数值。 T0：对铜线为：对铜线为234.5，对铝线为，对铝线为228。第六节第六节 三相变压器三相变压器 两种形式：两种形式：1）三个独立单相变压器组成的变压器组，称为三相组式变压）三个独立单相变压器组成的变压器组，称为三相组式变压器或三相变压器组。器或三相变压器组。2）铁心为三相共有的三相变压器。分芯式和壳式两种，我国）铁心为三相
10、共有的三相变压器。分芯式和壳式两种，我国电力变压器大部分是采用芯式铁心。电力变压器大部分是采用芯式铁心。在对称负载时，三相变压器的研究仅需分析一相即可。在对称负载时，三相变压器的研究仅需分析一相即可。单相变压器的基本方程式、等效电路、相量图及运行特性完全单相变压器的基本方程式、等效电路、相量图及运行特性完全适用三相变压器。适用三相变压器。三相变压器特有的问题：电路系统、磁路系统以及两三相变压器特有的问题：电路系统、磁路系统以及两者对磁通量、电动势和电流波形的影响。者对磁通量、电动势和电流波形的影响。一、三相变压器的电路系统联结组一、三相变压器的电路系统联结组1.联接法联接法三相变压器的绕组接法
11、有星形（三相变压器的绕组接法有星形（Y）、三角形（）、三角形（D）两种。）两种。高压方用大写字母、低压方用小写字母表示，引出中性点用高压方用大写字母、低压方用小写字母表示，引出中性点用N表示。如表示。如YN、yn、D、d等。等。2.联接组联接组同名端：由于变压器高、低压绕组交链着同一主磁通，在同一同名端：由于变压器高、低压绕组交链着同一主磁通，在同一瞬间高压绕组的某一端电位为正，低压绕组必有一端点电位也瞬间高压绕组的某一端电位为正，低压绕组必有一端点电位也相对为正，这两个对应端点称为同名端，在同名端的对应端点相对为正，这两个对应端点称为同名端，在同名端的对应端点上用符号上用符号“”标出。标出。
12、 同名端取决于绕组的绕制方向，与绕组首、尾端的标志无关。同名端取决于绕组的绕制方向，与绕组首、尾端的标志无关。规定绕组电动势的正方向为从首端指向末端。规定绕组电动势的正方向为从首端指向末端。标准联结组：标准联结组： 一般来说，一般来说， Y，y接法和接法和D，d接法可以有接法可以有0、2、4、6、8、10等等6个个偶数联结组别；偶数联结组别； Y，d接法和接法和D，d接法可以有接法可以有1、3、5、7、9、11等等6个个奇数组别；奇数组别； 因此三相变压器共有因此三相变压器共有12个不同的联结组别。个不同的联结组别。 为了使用和制造上的方便，我国国家标准规定只生产下为了使用和制造上的方便，我国
13、国家标准规定只生产下列列5种标准联结组别的电力变压器，即种标准联结组别的电力变压器，即 Y，yn0；Y，d11；YN，d11；YN，y0；Y，y0。其中以前其中以前3种最为常用。对于单相变压器，标准联结组为种最为常用。对于单相变压器，标准联结组为I，I0。第七节第七节 变压器的稳态运行变压器的稳态运行 变压器的稳态运行的方式有两种：一台变压器的单独运行和变压器的稳态运行的方式有两种：一台变压器的单独运行和多台变压器的并联运行。多台变压器的并联运行。 本节仅探讨一台变压器单独运行时的运行特性。本节仅探讨一台变压器单独运行时的运行特性。 主要指标有两个：主要指标有两个：1）二次侧端电压的变化）二次
14、侧端电压的变化 用电压调整率来表示。用电压调整率来表示。 利用近似等效电路，引入负载系数利用近似等效电路，引入负载系数 第七节第七节 变压器的稳态运行变压器的稳态运行 2）变压器的效率）变压器的效率变压器只有铁耗与铜耗两变压器只有铁耗与铜耗两大类，每类损耗又有基本大类，每类损耗又有基本损耗与附加损耗。损耗与附加损耗。通常空载损耗是指铁耗，通常空载损耗是指铁耗，负载损耗是指铜耗。负载损耗是指铜耗。 变压器的外特性如图。变压器的外特性如图。 基本铁耗磁滞损耗、涡流损耗基本铁耗磁滞损耗、涡流损耗 附加铁耗产生原因很多，很难精确计算。附加铁耗产生原因很多，很难精确计算。第七节第七节 变压器的稳态运行变
15、压器的稳态运行 基本铜耗一、二次绕组的直流电阻损耗基本铜耗一、二次绕组的直流电阻损耗 附加铜耗由漏磁通所引起的集肤效应和邻近效应而产生的额附加铜耗由漏磁通所引起的集肤效应和邻近效应而产生的额外损耗。外损耗。 式中：式中： 采用一些假定后：采用一些假定后：第八节第八节 自耦变压器与互感器自耦变压器与互感器 前面以普通双绕组电力变压器为例，阐述变压器的前面以普通双绕组电力变压器为例，阐述变压器的基本理论。基本理论。本节主要介绍较为常用的自耦变压器和互感器的工作本节主要介绍较为常用的自耦变压器和互感器的工作原理及结构特点。原理及结构特点。 一、自耦变压器一、自耦变压器自耦变压器：把普通双绕组变压器自
16、耦变压器：把普通双绕组变压器 的高压绕组和低的高压绕组和低压绕组串联连接，便构成一台自耦变压器。正方向规压绕组串联连接，便构成一台自耦变压器。正方向规定与双绕组变压器相同。定与双绕组变压器相同。 若忽略励磁电流，绕组两部分所产生的磁动势互相平衡：若忽略励磁电流，绕组两部分所产生的磁动势互相平衡： 可推得：可推得： 即，即，I1与与I2相位差为相位差为180电角度，电角度，I12与与I2在同一方向上，故有：在同一方向上，故有： 第一项为电磁容量，第二项为传导容量，它不需增加绕组容第一项为电磁容量，第二项为传导容量，它不需增加绕组容量，亦即，自耦变压器可直接向电源吸取部分功率。量，亦即，自耦变压器
17、可直接向电源吸取部分功率。 自耦变压器的优缺点：自耦变压器的优缺点：优点：自耦变压器优点：自耦变压器绕组容量绕组容量比普通双绕组变压器要小，比普通双绕组变压器要小，使用硅钢片、导线要少，制造成本低，重量轻，体积使用硅钢片、导线要少，制造成本低，重量轻，体积小，相应的铜耗、铁耗较小，变压器效率较高。小，相应的铜耗、铁耗较小，变压器效率较高。 当当K较大时，较大时，I12比比I2N小不了多少，经济效果不明显。通小不了多少，经济效果不明显。通常选择电压比常选择电压比K3。 缺点：因一、二次侧有电的联系，直接传递了一部分缺点：因一、二次侧有电的联系，直接传递了一部分功率，所以，内部绝缘和过电压保护都要加强。功率，所以，内部绝缘和过电压保护都要加强。变压器的并联运行变压器的并联运行定义：定义：指将两台或多台指将两台或多台变压器的一次、变压器的一次、二次分别接在公二次分别接在公共母线上，同时共母线上，同时向负载供电的运向负载供电的运行方式。行方式。设这两台并联运行的变压器联结组相同，变比相等，设这两台并联运行的变压器联结组相同，变比相等，但是阻抗的标幺值不等。从图可得：但是阻抗的标幺值不等。从图可得：
