变压器知识培训.ppt

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1、变压器培训教材,变压器是一种静止的电气设备， 通过电磁耦合作用，把电能或信号从一个电路传递到另一个电路。通常用来改变电压的大小，故叫变压器，有时用于电气隔离。,本章学习重点,电力变压器,电力变压器,电力变压器,电力变压器,电力变压器,电炉变压器(专用) 给电炉(如炼钢 炉)供电。,电焊变压器(专用) 给电焊机供电。,整流变压器(专用)： 给直流电力机车供电,三相干式变压器,电源变压器,接触调压器,控制变压器,仪用、试验用变压器：用在测量设备中，如互感器。,电子变压器：用在电子线路中。,3-1 变压器的结构和工作原理,一、主要结构（磁路、电路及辅助部分）,1.铁芯：铁心是变压器主磁通经过的磁路部

2、分；铁心通常用 0.35mm厚表面涂有绝缘漆的硅钢片冲成一定的形状叠制而成。,心式冷轧硅钢片迭片,铁心柱截面形状：小型变压器做成方形或者矩形；大型变 压器做成阶梯形。容量大则级数多。叠片间留有间隙作为油道(纵向/横向)。,2.绕组（线圈）绕组是变压器的电路部分，一般为绝缘扁铜线或绝缘圆铜线在绕线模上绕制而成。绕组套装在变压器铁心柱上，低压绕组在内层，高压绕组套装在低压绕组外层，以便于绝缘。根据绕组与铁心的配置方式不同有心式和壳式之分。,3.油箱和变压器油：油箱用钢板焊接而成。油起到绝缘和导热作用。,单相变压器：两个线圈没有电的直接联系， 只有磁的耦合。,原边绕组（一次绕组或初级绕组）：两个线圈

3、中接交流电源的线圈， 其匝数为N1,副边绕组（二次绕组或次级绕组）：接到用电设备上（负载）的线圈，匝数为N2,变压器原、副边电势之比等于原、副边匝数之比，通常称之为变压器的变比。,二、基本工作原理,根据图示的正方向，写出原副 边的电压回路方程,感应电动势为电压升，其方向与电压降相反,三、额定值,1.额定容量SN SN为变压器的额定视在功率。单位为VA/kVA/MVA，通常把变压器1、2次侧的额定容量设计为相同。与直流电机额定容量有何不同？,(2)额定电压U1N/U2N U1N为额定运行时原边接线端点间应施加的电压。U2N为原边施加额定电压时副边出线端间的空载电压。单位为V或者kV。三相变压器中

4、，额定电压指的是线电压。指有效值。,(3)额定电流I1N/I2N 是变压器在额定容量和额定电压下所应提供的电流，在三相变压器指线电流。单位为A/kA。指有效值。,(4)额定频率fN 单位为Hz,我国规定，fN=50Hz 此外，铭牌上还会给出型号/三相联接组号/连接图/阻抗电压Uk /运行方式/冷却方式/重量等数据。,对单相：I1N=SN/U1N ，I2N=SN/U2N,例题,1） 线电流：,解：,2）相电流：,3）相电压：,3-2 单相变压器的空载运行,变压器空载运行：变压器的原绕组加上额定电压，副绕组开路。,几个概念：空载电流、励磁磁动势、主磁通、漏磁通,一、空载运行时的物理情况,主磁通和漏

5、磁通1在绕组内产生的感应电动势：,e1：主磁通在原边绕组内感应电动势的瞬时值 e2：主磁通在副边绕组内感应电动势的瞬时值； e1：漏磁通 1在原边绕组内感应电动势的瞬时值,二、空载电流,1、忽略空载损耗时的空载电流,如果原边接到正弦电压上，则主磁通为正弦，对不对？,主磁通为正弦时，励磁电流为尖顶波。不可以用相量表示，在工程上，通常用等效正弦波来代替实际空载电流，其等效条件为：频率相等、有效值相等。,2、考虑空载损耗时的空载电流,空载电流不仅要建立空载磁场，还要给磁滞和涡流等空载损耗提供能量。所以考虑空载损耗时的空载电流应超前于主磁通。,还可以从另一个角度来理解，由于磁滞和涡流，使得磁通的变化滞

6、后于励磁电流的变化。,从相量图中可以看出，磁化电流为无功分量，用来建立磁场，而铁耗为有功分量。,三、感应电动势和变压器变比,m：主磁通的幅值；E1m：原绕组感应电动势的幅值。,当主磁通按正弦规律变化时，原绕组中感应电动势也按正弦规律变化， 但相位比主磁通落后900。,原边电动势幅值,相量表示：,注意： 为有效值相量，而 为幅值相量,副边电势分析,副边绕组链接同一磁链，副边电动势幅值：,有效值：,相量表示：,对于三相变压器，变比指相电势之比。,漏磁通1通过的磁路是线性的，漏电势可表示为：,若励磁电流i0按正弦规律变化， 即,;,原边漏磁通产生的感应电动势,相量表示：,结论：,课堂练习：3-11,

7、作业：3-10,考虑漏磁通和原边绕组的电阻时，变压器空载运行时相量形式表示的电压平衡方程式：,R1：原边绕组电阻； Z1R1jX1为原边绕组漏阻抗,四、空载运行时的电动势平衡方程式,正方向的规定：电压与电流符合关联参考方向，主磁通与励磁电流方向符合右手螺旋法则，感应电动势与磁通方向符合右手螺旋法则,根据相量形式的电压平衡式：,五、空载运行的等效电路和相量图,漏感电动势：,漏感两端电压降：,Rm：变压器的铁耗电阻或激磁电阻，反映铁耗； Xm: 变压器的激磁电抗； Zm：变压器的激磁阻抗。,激磁电抗与原边的漏抗不同，随铁芯的饱和程度变化而变化， 当铁芯饱和时，其值将如何变化？在变压器中铁芯饱和程度

8、由 哪几个量决定？,一台变压器空载运行，当其原边电压的频率不变，有效值升高 10%后，其励磁电流将如何变化？激励电抗将如何变化？,铁芯饱和，则磁导率下降，故激磁电感下降，但电抗还与频率 有关。,频率不变，匝数不变，电压有效值升高，则主磁通幅值升高， 励磁电流将升高，激磁电抗将变小,等效电路综合了空载时变压器内部的物理情况， 在等值电路中R1、X1是常量；Xm是变量， 它随铁心磁路饱和程度的增加而减少。,等效电路,代表电动势,代表压降,相量图,（1） 作为参考相量， 和 落后 900。,（2）考虑磁滞现象，正弦空载电流 超前 一个很小的 角。,小结,1、变压器的结构（磁路和电路部分）；,2、额定

9、值 ；,3、空载电流。主磁通为正弦波，空载电流为尖顶波；,5、空载时 的等值电路；,4、4.44公式及利用其进行分析；,6、电压平衡方程式,关于能量流动,原边向电网发出电能？与我们 分析得到的结论相反，如何解释？,首先，能量的流动与正方向的规定 无关。其次，交流电路中，能量的 流动不能用直流电路的方法来分析， 必须根据电流和电压的相量关系进行 分析。,3-3 单相变压器的负载运行,变压器原边接在电源上， 副边接上负载的运行情况，称为负载运行。,变压器接通负载 副边电流 副边磁势 主磁通变化 原边电动势改变 原边电流改变 新的平衡,一种什么样的平衡？磁场（即主磁通）将如何变化？,忽略原边漏阻抗压

10、降， 主磁通 不变。主磁路的磁导不变，所以磁动势应基本不变，仍为N1I0，但从空载到负载，初级绕组电流由 变为 ，增加了一个分量 ，这个分量起什么作用？,副边绕组带负载后，副边绕组有电流 ，这个电流企图改变变压器主磁通，原边绕组中会产生相应的电流分量 来阻止主磁通的改变，这两个电流分量的综合作用效果是磁场保持不变。那它们有什么作用？,实现了电能的传递,原边绕组从电网吸收的功率，一部分用来建立变压器进行电能变换所需的磁场，主要是无功分量；另一部分传递给副边绕组。 副边绕组电流增加或减小的同时，引起原边电流的增加或减小，吸收的功率也增大或减小。,1. 磁动势平衡方程式,在额定负载时， I1L比Im

11、大很多， 负载分量是I1中的主要部分.,与空载时相比，运行过程中基本不变,2.电动势平衡方程式:,除了主磁通在原、副边绕组中感应电动势E1和E2外，原、副边还有漏磁通产生的漏电势。,变压器负载运行时的电磁关系示意图,变压器稳态运行时的六个基本方程式,各电磁量之间同时满足这六个方程,利用 ，k，Z1，Z2，Zm，ZL求解出 ， ， 。,比较麻烦。,当k较大时，变压器原、副边电压相差很大，为计算和作图带来不便。,变压器原边和副边没有直接电路的联系，只有磁路的联系，计算不便。如能得到一个等效电路，把磁路的作用体现在参数之中，就可以方便分析计算，而不用记忆六个方程式。,？,副边的负载通过磁动势影响原边

12、。 只要副边的磁势不变， 原边的物理量就不变。 这就是绕组折算的依据。我们是否可以用一个匝数为N1的绕组代替副边绕组？,两台变压器，除副边绕组 匝数不同外，其他参数均 相同。将它们原边接相同 正弦电压，副边带不同的 负载，若N2I2=N3I3，则 两台变压器原边电流大小 是否相等，感应电动势大 小是否相等为什么？,只不过绕组中的物理量（如电流、电压等）要改变。同理，也可将原边用一个匝数为N2的绕组来代替。,实际绕组的各个量，称为实际值；假想绕组的各个量，称为折算值，一般用原来表示符号右上角加 “”表示； 保持副边绕组的磁势不变进行折算， 称为副边向原边折算； 保持原边绕组的磁势不变进行折算，

13、称为原边向副边折算。 通常是副边向原边折算。,在保持变压器原来的磁动势不变、能量关系不变的前提下，将原边或副边用另一个不同匝数的绕组代替，从而根据原来绕组得到新绕组的物理量的值，称为折算。,1. 副边电流的折算值,保持折算前后 不变，,2. 副边电动势和副边电压的折算值,（1）折算前后主磁场、漏磁场不变。,同理，,即,（2）折算前后副边总的视在功率不变,折算前后副边输出的视在功率不变,3. 副边绕组的电阻和负载电阻的折算值,折算前后副边绕组的损耗不变,折算前后副边输出的有功功率保持不变,4. 副边绕组的漏抗和负载电抗的折算值,折算前后副边绕组的无功功率不变,折算前后副边输出的无功功率保持不变,

14、5.副边阻抗的折算值,折算法只是一种数学等效方法。将副边物理量折算到原边的方法为：凡是单位为伏的物理量（电动势、电压）的折算值等于原来数值乘k；单位为欧的物理量（电阻、电抗、阻抗）的折算值等于原来数值乘k2；电流的折算值等于原来的数值乘以1/k.,已没有变比k,副边绕组经折算后，原来的基本方程成为：,意味着什么？,注意：电路中全部的量和参数都是每一相的值。原边为实际值，副边为折算值。,变压器的T形等效电路图,T型电路包含有串联、并联回路。复数运算复杂。,实际变压器中， 负载变化时 变化不大。将T型等效电路中的激磁支路移出，并联在电源端口,得到型等值电路。,近似型等值电路,变压器的近似形等效电路

15、图,负载运行时， Im在I1N中所占的比例很小。在工程实际计算中，忽略Im，将激磁回路去掉， 得到更简单的阻抗串联电路。,Rk 为短路电阻； Xk 为短路电抗； Zk 为短路阻抗。,空载运行时， 不能用简化等效电路。,简化等效电路,决定了变压器稳态短路电流的大小，也表征了额定负载 时电压降落的大小，是变压器的一个重要的参数。,五、相量图,相量图的画法，视变压器给定的和求解的具体条件。 给定量和求解量不同， 画图步骤也不一样。 对于不同的等效电路，有不同的相量图,基本方程组可以用相量图来表示。,变压器接感性负载， 负载阻抗由电阻和电感组成。 为落后； 接容性负载， 负载阻抗由电阻和电容组成， 为

16、超前。,相量图的画法,（1）画出 ；,假定给定U2、I2、cos2及各个参数,（2）在 相量上加上 得到 ；,（3）,（6）画出 与 的相量和 ；,（7）画出 ，加 得到,（4）画出领先 的主磁通 ；,（5）根据 画出 ， 领先 一个铁耗角了；,变压器原边电压 U1 与电流I1 的夹角为1， 称为变压器负载运行的功率因数角，cos1 称为变压器的功率因数。,对于运行的变压器，负载的性质和大小直接影响了变压器功率因数的性质。,对应于简化等效电路， 其相量图为,单相变压器基本方法总结,分析计算变压器负载运行方法有基本公式、等值电路和相量图。,基本方程式：是变压器的电磁关系的数学表达式； 等值电路：

17、 是基本方程式的模拟电路； 相量图： 是基本方程的图示表示；,三者是统一的， 一般定量计算用等效电路，讨论各物理量之间的相位关系用相量图。,变压器的主要作用是进行电能的传递，建立磁场只是迫不得已。在额定运行时变压器原边电流大部分用来从电源吸收电能，传递到副边，而只有一小部分用来进行励磁。所以，励磁电流与额定电流相比，很小，2%10%。可通过等效电路看出。Xm较大，激磁电抗较大，励磁电流较小。,3-4 变压器参数的测定,变压器的等效电路中的参数在变压器的铭牌上没有标出，利用等效电路时需要用到这些参数，所以要进行实验测定。通常采用空载和短路实验即可测定,如果能测得空载的电压和电流的对应关系，以及测

18、得电流与 电路消耗的有功功率的对应关系，即可得到空载的总阻抗和 总电阻 空载时 ，又 ，所以,Rm与Xm与磁路的饱和程度有关，而变压器磁路的饱和程度又取决于变压器的原边电压，变压器一般运行于额定电压状态下，所以，应取额定电压时的电压、电流和功率值进行计算。,1.通常在低压边加电源电压U0，为减少测量误差，测量仪表按测高阻抗的要求布置。,2.用调压器先将电压调至1.2UN，然后逐渐下调，依次分别读取U0 、I0和p0，作出I0=f(U0)和p0=f(U0)。,在曲线上查出U0=U2N 所对应的I0和p0，可算出,Why?,对升压变压器，这就是等效电路中的激磁参数，但对于降压变压器，需进行换算。,

19、利用U0 、I0和p0计算得到的不是Xm、Rm，如果要得到Xm、Rm， 应用U0、 I0和p0进行计算。,分析：三相变压器等效电路参数是指一相的参数。计算时应按相 电压、相电流进行计算。,对于Y接法，额定电压为额定相电压的 倍，额定电流与额定相 电流相同。另外，损耗是指三相损耗，计算时应用每一相损耗。,例题,两台单相变压器，电压均为220v/110v，原边匝数相等， 但空载电流不等，且 ，今将两个原绕组顺极性串联后加 440V交流电压，问这时两台变压器的付边电压是否相等？,解：,忽略漏阻抗，等效电路,第一台的激磁阻抗为,则第二台的激磁阻抗为,所以， 第一台输入电压： 第二台输入电压：,73.4

20、V 146.6V,这样求解完整吗?为什么?,这里是把励磁参数当作常数而进行求解的,而实际上,Zm2=2Zm1是有 条件的,即在额定电压下.而现在两个变压器不是工作在额定状态, 所以,励磁参数的关系是不成立的.励磁阻抗中,Xm占主要成分,它与 工作电压的关系密切.此时的Zm22Zm1,所以完整的结论是: 二者不相等,1的输出电压较2小,但比2输出的一半大.,目的：测定短路参数Rk、Xk和Zk。,见课本例,为了便于测量，短路试验在低于高压侧额定电压下进行。仪表按测低阻抗的要求布置。调节外加电压Uk从零开始缓慢上调，使短路电流Ik从0开始逐渐增加到1.2IN，依次分别测取Ik、Uk和pk，作出 Ik

21、=f(Uk)和pk=f(Uk)曲线。,在曲线上取Ik=IN，查出对应的Uk和pk，可算出,思考：如果取Ik=0.5IN时的 对应的短路电压和短路 损耗计算参数，是否准确？,当 时， 称为短路电压（阻抗电压），在使用时常以相对于 的百分数表示，即,温度换算（修正）：将室温下测定的短路电阻Rk值，换算到基准工作温度75时的数值。换算公式为,为何Rm不需修正？,短路电压uk是变压器的重要参数，其大小反映了在额定负载时，变压器漏抗压降的大小； 正常运行时，希望uk小些，使得端电压随负载波动的幅值较小，压降小。但发生突然短路时，希望uk大些，以降低短路电流； 短路电压的有功电压分量和无功电压分量为：,对

22、于变压器参数测定的几点注意 1、空载试验一般在低压侧加电压，高压侧开路。短路试验一般在高压侧加电压，低压侧短路。目的是安全，表计容易选取。 2、空载试验用低压侧数据计算励磁阻抗，应注意与等效电路是否对应。如果是降压变压器，原边为高压侧，则必须求出折算到高压侧的阻抗值作为变压器励磁阻抗值。对于升压变压器，不必折算。短路实验是利用高压侧数据计算，也要注意折算。 3、一般变压器在额定电压时，空载电流I0=(2-10)%IN，大型变压器不到1%；空载损耗 p0=（0.2-1)%SN。 4、一般变压器在额定电流时，短路阻抗压降 UK=(4-10)%；短路损耗pk=（0.4-4)%SN，大型变压器不到1%

23、 。,基值一般取额定值，如： 原边电压基值： U1B=UIN 原边电流基值： I1B=I1N 原边阻抗基值： Z1B=Z1N=U1N/I1N 原副边功率基值： S1B=S2B=SN,3-5 标么值,在工程计算中， 各物理量（电压、电流、功率等）除采用实际值来表示和计算外，有时用这些物理量与所选定的同单位的基值之比，即所谓的标么值表示。用“*”表示。没有量纲。实际上就是归一化的量，计算标么值的过程又称为定标。在经典的分析中和现代数字控制系统中广泛应用。,原边： 电流标么值 电压标么值 阻抗标么值 副边： 电流标么值 电压标么值 阻抗标么值,优点： 1、便于性能描述和相互比较。例如，不论变压器大小

24、、形状，其两个主要性能指标的大小一般为 I0*=0.02，Uk*=0.05,2、直观明了，直接反映变压器运行状态，例如I1*=1.5 ，说明过载了。,3、使用标么值后，原副边物理量折算前后的标么值相等， 无须折算。例如：,4、某些物理量有相同的标么值。例如：,注意：三相变压器，阻抗的基值应是相额定电压与相额定电流之比。,作业：,一台单相变压器，,参数,负载阻抗,求原边施加额定电压时，副边电流、电压和负载的功率因数。 要求：用实际值和标么值两种方法分别进行计算。,。,一、外特性 指U1=U1N、cos2=常数时，U2=f(I2)的关系曲线。,3-6 变压器的工作特性,为了定量分析 随负载 的变化

25、程度，用电压变化率 来表示：,负载时电压变化率可用简化的等效电路和相量图来分析。,当变压器运行于额定负载时，其电压变化率为：,1、在感性负载时，20， cos20， sin20，u0，表明U2=f(I2)是下降的； 2、在容性负载时，20， cos20 ， sin20；若 Rkcos2Xksin2，则u0，表明U2=f(I2)上翘。,感性负载,二、变压器的损耗和效率特性,变压器的损耗,1变压器的损耗,额定负载运行时，铜耗等于短路损耗：变压器的铜耗是由于变压器原边和副边的工作电流引起的，变压器在工作时，电流随之变化，所以称铜耗为可变损耗。变压器短路运行时，短路电流达到额定值时，短路电压仅为额定电

26、压的0.5%10.5%，此时铁芯中主磁通很小，铁耗和励磁电流均可忽略，铜耗等于短路损耗：,变压器的总损耗为：,U较小,可见， 一定功率因数下， 随负载电流的不同而改变。,时，不变损耗等于可变损耗，效率达到最高。,2变压器的效率,效率曲线,注意: 要将等效电路计算得到 的副边的结果折算成实 际值,感兴趣的同学可以尝试一下用型等效电路和简化等效电路 求解，比较一下计算结果。,这是一台降压变压器，空载实验的结果要进行折算。而短路实验不需折算。可以先求出实际值，再求标么值，也可以先求出标么值，再求实际值。,短路电压的百分比形式与短路电压的标么值、短路阻抗的标么值 相等。,两式两边平方相加可求出,小结：

27、,1、掌握电压变化率的物理意义、影响因素及其与短路电压的差别。（短路电压只是表征变压器本身的短路参数对输出电压的潜在影响，而输出电压还与负载电流的大小、负载的阻抗角有关，电压变化率则是反映这三方面因素的一个物理量。）,2、变压器损耗，铁耗、空载损耗、不变损耗之间的关系，铜耗、短路损耗、可变损耗之间的关系。,3、变压器效率最高的点不是在额定点，而是在50%60%的额定负载时。,3-7三相变压器,电力系统普遍采用三相供电制， 电力系统用的最多的是三相变压器，在三相对称负载下运行，各相电压、电流是对称的（大小相等、相位互差1200 ），因此，在运行原理的分析和计算时，可以取三相中的任意一相来研究，这

28、样，前面导出的单相变压器的基本方程式、等效电路和相量图均可应用于三相变压器中的任一相。,1.三相绕组的联接法 三相绕组通常可以接成星形（Y形）或三角形（或D）。原副边绕组可有Y/Y、Y/、/Y和/等多种配合。其中Y接有中点引出线用Y0或Yn表示。,一、三相变压器的绕组联接法和联接组,2、高、低压绕组中电动势相位关系,单相变压器中， 高压绕组首端为“A”、末端为“X”；低压绕组首端为“a”、末端为“x” 。,原、副绕组被同一主磁通交链， 感应电动势在任一瞬间原边绕组一端点为高电位，副边绕组也有一端点为高电位。 这两个端点为“同名端”,首未端只是人为的标识，与同名端并无对应关系。,时钟表示法：高压

29、绕组电势 从A到X，记为 , 作为时钟的长针，指向12点；低压绕组电势 从a到x，记为 ，作为时钟的短针，根据相位关系，指向针面上哪个数字，该数字为变压器的联接组别的标号。,对于任意标定的a、x，感应电势 和 的相位关系有两种情况， 即 与 同相或反相。,3.三相变压器绕组的联接组,三相变压器的联接组是用副边线电动势与原边线电动势的相位差来决定； 与原、边三相绕组的联接方法、绕组的绕向和绕组的首末端的标法有关； 确定三相变压器的联接组号需通过画相量图来判别。,（1）在接线图上标出各相电动势相量；,（2）画出原边电动势相量位形图；,（3）根据同一铁心柱上原、副绕组感应电动势的相位关系， 画出副边

30、绕组电动势位形图。将“a”点与“A”点重合，使相位关系更直观。,（4）比较原、副绕组线电动势 与 的相位关系。 根据钟点法确定联接组别。,Y/Y6,Y/Y4,同一铁心柱上绕组的是cab,改变同名端,Y/1,标号既不能表示是否是同名端， 也不能表示是否是同一铁芯上 的线圈。,联接组的几点说明：,（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）/联接可以得到与Y/Y联接相同的组号； /Y联接也可以得到与Y/联接相同的组号；,（5）最常用的联接组是Y/Y12

31、 和 Y/11；,2.三相芯式变压器：它有三个铁芯柱，彼此关联，每相磁通都经另外两铁芯柱而闭合。三相芯式变压器使用材料少，价格低，占地面积小，因而得到广泛应用。,二、三相变压器的磁路系统,1.三相组式变压器：即由三台相同的单相变压器，其绕组按一定接线方法联接成三相变压器。三相磁路各自独立，彼此无关。,1.Y/Y联接法,三、三相变压器的绕组联接法和磁路系统对电势波形的影响,三相变压器Y/Y联接时，各相的三次谐波电流同相位，当无中线引出时，它们无法流通，故励磁电流近似于正弦波，磁通则为平顶波，而平顶波又可分解为基波和三次谐波（忽略3次以上高次谐波）。Y/Y连接的三相变压器，励磁电流为正弦波，磁通为

32、平顶波。,（1）三相组式变压器Y/Y联接 各相磁路独立，3较大且频率f3 =3f1，所以感应电势e3的幅值可达基波e1幅值的45-60%；同时e3与e1的幅值相重叠，以致使相电势的最大值升高很多，绕组相电势畸变严重。因此有可能将绕组绝缘击穿。,注意：三次谐波电势只是在相电势中存在，线电势中相互抵消，不存在三次谐波。,（2）三相心式变压器Y/Y联接 三相磁路彼此关联，3 不能沿铁心闭合，只能借助变压器油和油箱壁形成回路，因而3被大大削弱，使相电势的三次谐波被削弱，接近于正弦波。但由于铁心三次谐波的泄漏，会对周围铁构件形成铁耗，变压器工作时的效率降低。因此变压器容量不能太大。 所以说，三相心式变压

33、器Y/Y联接时，虽然绕组相电势也有三次谐波，也会引起波形畸变，但不严重。,结论： 1、三相组式变压器不能采用Y/Y联接法。 2、容量较大（1800kVA）和电压较高（35kV）的三相心式变压器，也不宜采用Y/Y联接法。,2、 /Y联接法 原边绕组接时，原边励磁电流中允许3次谐波电流在其内部环流，所以主磁通和相电势近似正弦波。,3、 Y/联接法 原边绕组Y接时，原边励磁电流中3次谐波分量无法流通，因而主磁通近似平顶波，主磁通和相电势中产生3次谐波。在原边和副边感应3次谐波电势。但是，副边3次谐波电势产生3次谐波环流，产生3次谐波磁通，削弱主磁通中的3次谐波磁通。主磁通和相电势接近正弦波。,结论：

34、 原副绕组有一边联接成形，就能使相电势接近于正弦波，有利用变压器安全运行。,小结：,1、体现三相变压器电路联接、同名端的时钟表示法。,2、三相变压器磁路，组式和心式铁芯。电路联接对不同磁路的变压器运行性能的影响。组式变压器不能接成Y/Y，容量较大的心式变压器也不能接成Y/Y，原副边至少有一边接成，以抑制磁路中的三次谐波磁通的影响。,3-8 变压器的并联运行,变压器并联运行：原、副绕组分别并联到原边和副边的公共母线上。,变压器并联运行的优点：,（1）能提高供电的可靠性； （2）提高系统的运行效率； （3）减少初投资；,从副边看，相当于两个并联的交流电压源给负载供电。希望两个 电压源之间没有环流，

35、不要有内耗，即两个电压源幅值相等、 频率和相位相同。另外，最好两个电源能够合理分担负载。,（1）各变压器的原、副边额定电压分别相等， 即变比k相等。 （2）各变压器的联接组号相同； （3）各变压器短路电压或短路阻抗的相对值相等。,变压器并联运行满足的条件,（2）联接组号不同,联接组号不同的变压器， 副边电压相量之间的相位至少相差300，,联接组号不同的变压器并联， 将产生很大的空载环流， 数值会超过额定电流很多倍， 严禁并联。,变压器的短路阻抗标么值随者容量的大小而变化， 故并联运行的变压器容量之比不超过3:1。,3-9 其它用途变压器,一、自耦变压器,原副边共用一部分绕组的变压器。,原副边既

36、有磁的耦合，又有电的直接联系。自耦变压器比普通变压器省材料，因此成本低，损耗小，效率高。原、副边电路有直接的联系， 变压器内部绝缘和防过电压的措施要加强。容量较小、电压等级一般不高。,自耦变压器用作交流电动机降压起动和实验室调压设备等；还可用于电力系统中作联络变压器 。,二、仪用互感器,互感器属测量装置，传递的是信号，按变压器原理工作。 电力系统中的大电流/高电压有时无法直接用普通的电流表和电压表来测量，必须通过互感器将待测电量按比例减小后测量。 互感器具有2种作用：将高电量转换为能用普通标准仪表测量的电量1A/5A和100V；将仪表与高压电路隔离,保证仪表及人身安全。,1、电流互感器,原边由

37、1匝和几匝截面较大的导线构成。利用原、副边匝数不同，变成副边的小电流，送仪表电流线圈测量或控制。电流互感器可以看作是一台电流源供电的副边近似短路的单相变压器,为了减小测量误差，铁心磁密很低，一般取B0.1T，励磁支路阻抗很大，忽略励磁电流：,注意事项：,（1） 副边绝对不允许开路。 开路时，原边电流将成为励磁电流，造成铁心损耗急剧上升，过热，烧毁绝缘，并在副边出现极高的电压。所以更换仪表时，一定先将副边绕组短接，待更换结束后再打开短接开关。,（2）副边可靠接地；,（3）串入阻抗值不能超过规定值； 副边阻抗增大，根据并联支路分流原理，副边电流减小，励磁电流增大，误差增加。 所以副边不宜串入过多的

38、仪表。,2、电压互感器,原边由多匝导线构成，接到被测的高电压上。利用原、副边匝数不同，把原边高电压变成副边的低电压，送仪表电压线圈测量或控制。电压线圈阻抗大，近似开路，所以电压互感器可以近似为一个开路运行的单相变压器。,注意事项：,（1） 副边绝对不允许短路。 正常运行时，接近空载。短路时，电流将变得很大，引起绕组过热而烧毁。,（2）副边可靠接地；,（3）串入阻抗值不能太小； 副边阻抗减小，原、副边电流增大，原、副边漏阻抗压降增加，测量误差增加。所以副边并接的仪表不宜过多。,本章小结,额定值（副边额定电压，三相额定电压、额定电流及与额定容量关系） 4.44公式及由此进行实际问题的分析 负载运行

39、的物理过程 等效电路（三种）、相量图 参数测定（表计接法、数据处理中是否要进行折算、参数测定的依据、短路电压） 标么值（等效电路不需绕组折算、有一些物理量标么值相等）,电压变化率（电压调整率）、损耗及效率 三相变压器的联接组号 三相变压器的磁路及相感应电动势波形,1.某一单相电力变压器带阻感负载运行时，原边施加额定电压，在负载电流有效值相同的情况下，功率因数越高，则电压调整率，效率。（假设负载的功率因数角小于等于短路阻抗的阻抗角）,变小，增大,变化情况不明,增大,分子、分母都增大，但分子增大的倍数大，所以效率增大,标么值形式的参数不用进行折算。,2、一台三相电力变压器的SN=560KVA，U1

40、N/U2N=10000/400V，Dy接法，负载运行时不计励磁电流，若低压边I2=808.3A，高压边I1应为： A、808.3A B、56A C、18.67A D、32.33A,功率守恒，但要注意线相关系。C,4、某三相电力变压器的SN=500KVA，U1N/U2N=10000/400V，Yyn接法，下面数据中有一个是它的励磁电流值，它应该是： A、 28.78A B、50A C、2A D、10A,额定电流为,励磁电流约为额定电流的2%10%，只有C符合要求。,5、为了得到正弦感应电动势，当铁心不饱和与饱和时，空载电流应各呈何种波形？为什么？,6、在变压器高压侧和低压侧分别加额定电压进行空载试验，所测得的铁耗是否一样？计算出来的励磁阻抗有何差别？,7.为什么变压器的空载损耗可以近似看成铁损，短路损耗可近似看成铜损？原边施加额定电压，副边接负载时变压器真正的铁耗和铜耗与空载损耗和短路损耗有无差别，为什么？,8.变压器原边电压不变，负载为感性负载，且阻抗角不变，若副边电流增大，则原边电流如何变，副边输出电压如何变化？,