电机原理及拖动第四章课件.ppt

1、一、变压器的用途变压器：是一种静止的电机，它利用电磁感应原理变压器：是一种静止的电机，它利用电磁感应原理将一种电压、电流的交流电能转换成同频率的另一将一种电压、电流的交流电能转换成同频率的另一种电压、电流的电能。换句话说，种电压、电流的电能。换句话说，变压器的作用是变压器的作用是实现电能在不同等级之间进行转换。实现电能在不同等级之间进行转换。发电升压降压用户1二、变压器的简单工作原理一次绕组二次绕组铁芯负载2 磁路中的两个线圈没有电磁路中的两个线圈没有电的直接联系，只有磁的耦合。的直接联系，只有磁的耦合。原绕组原绕组：也称一次绕或初级绕：也称一次绕或初级绕组。是变压器的两个线圈中接组。是变压器

2、的两个线圈中接交流电源的线圈，其匝数为交流电源的线圈，其匝数为N N1 1副绕组副绕组：也称二次绕组或次级：也称二次绕组或次级绕组。是变压器接到用电设备绕组。是变压器接到用电设备上的线圈，其匝数为上的线圈，其匝数为N N2 2 交变磁通同时与原、副绕组交链，在原、副绕组内交变磁通同时与原、副绕组交链，在原、副绕组内产生感应电动势。产生感应电动势。简单的单相变压器简单的单相变压器3三、变压器的分类三、变压器的分类 变压器的种类很多，可按其用途、结构、相变压器的种类很多，可按其用途、结构、相数、冷却方式等不同来进行分类。数、冷却方式等不同来进行分类。1 1、按用途分类按用途分类，可分为可分为电力变

3、压器电力变压器（主要（主要用在输配电系统中，又分为升压变压器、降压用在输配电系统中，又分为升压变压器、降压变压器、联络变压器和厂用变压器）、变压器、联络变压器和厂用变压器）、仪用互仪用互感器感器（电压互感器和电流互感器）、（电压互感器和电流互感器）、特种变压特种变压器器（如调压变压器、试验变压器、电炉变压器、（如调压变压器、试验变压器、电炉变压器、整流变压器、电焊变压器等）。整流变压器、电焊变压器等）。4 2 2、按铁心结构分类，有心式变压器和壳式变压器。、按铁心结构分类，有心式变压器和壳式变压器。3 3、按绕组数目分类、按绕组数目分类:可分为双绕组变压器可分为双绕组变压器,三绕三绕 组变压器

4、、多绕组变压器和自耦变压器。组变压器、多绕组变压器和自耦变压器。4 4、按相数分类，有单相变压器、三相变压器。、按相数分类，有单相变压器、三相变压器。5 5、按冷却介质和冷却方式分类，可分为油浸式变、按冷却介质和冷却方式分类，可分为油浸式变压器（包括油浸自冷式、油浸风冷式、油浸强迫油压器（包括油浸自冷式、油浸风冷式、油浸强迫油循环式）、干式变压器、充气式变压器。循环式）、干式变压器、充气式变压器。6 6、电力变压器按容量大小通常分为小型变压器、电力变压器按容量大小通常分为小型变压器（容量为（容量为1010630kVA630kVA）、中型变压器（容量为）、中型变压器（容量为8008006300k

5、VA6300kVA）、大型变压器（容量为）、大型变压器（容量为8000800063000kVA63000kVA）和特大型变压器（容量在和特大型变压器（容量在90000kVA90000kVA及以上）。及以上）。5电力变压器电力变压器电源变压器电源变压器环形变压器环形变压器接触调压器接触调压器控制变压器控制变压器三相干式变压器三相干式变压器62 2、其他部件：除器身外，典型的油锓电力、其他部件：除器身外，典型的油锓电力变压器中还有油箱、变压器油、绝缘套管变压器中还有油箱、变压器油、绝缘套管及继电保护装置等部件。及继电保护装置等部件。变压器的主要构成是铁心、绕组和其他附件：变压器的主要构成是铁心、绕

6、组和其他附件：1.铁心和绕组：是构成变压器的主要部件。铁心和绕组：是构成变压器的主要部件。铁心是变压器的磁路部分；绕组是变压器的铁心是变压器的磁路部分；绕组是变压器的电路部分。电路部分。四、变压器基本结构7变压器及其附件1.温度计；温度计；2.吸湿器；吸湿器；3.储油柜；储油柜；4.油表；油表；5.安全气道；安全气道；6.气体继电器；气体继电器；7.高压套管；高压套管；8.低压套管；低压套管；9.分接开关；分接开关；10.油箱；油箱；11.铁芯；铁芯；12.线圈；线圈；13.放油阀放油阀8 1.1.铁心和绕组：是构成变压器的器身的铁心和绕组：是构成变压器的器身的主要部件。主要部件。铁心材料：为

7、了提高磁路的导磁性能，铁心材料：为了提高磁路的导磁性能，减少铁心中的磁滞、涡流损耗，铁心一减少铁心中的磁滞、涡流损耗，铁心一般用高磁导率的磁性材料般用高磁导率的磁性材料硅钢片叠硅钢片叠成。硅钢片有热轧和冷轧两种，其厚度成。硅钢片有热轧和冷轧两种，其厚度为为0.350.350.5mm0.5mm，两面涂以厚，两面涂以厚0.020.020.23mm0.23mm的漆膜，使片与片之间绝缘。的漆膜，使片与片之间绝缘。四、变压器基本结构9铁芯绕组单相壳式变压器铁轭铁芯柱1 1）铁心：构成了变压）铁心：构成了变压器的磁路，同时又是套器的磁路，同时又是套装绕组的骨架。铁心由装绕组的骨架。铁心由铁心柱和铁轭两部分

8、构铁心柱和铁轭两部分构成。铁心柱上套绕组，成。铁心柱上套绕组，铁轭将铁心柱连接起来铁轭将铁心柱连接起来形成闭合磁路。形成闭合磁路。四、变压器基本结构10 2 2）绕组：绕组是变压器的电路部分，它）绕组：绕组是变压器的电路部分，它由铜或由铜或 铝绝缘导线绕制而成铝绝缘导线绕制而成 。一次绕组（原绕组）：输入电能一次绕组（原绕组）：输入电能 二次绕组（副绕组）：输出电能二次绕组（副绕组）：输出电能 绕组通常套装在同一个心柱上，一次和二绕组通常套装在同一个心柱上，一次和二次绕组具有不同的匝数，通过电磁感应作次绕组具有不同的匝数，通过电磁感应作用，一次绕组的电能就可传递到二次绕组，用，一次绕组的电能就

9、可传递到二次绕组，且使一、二次绕组具有不同的电压和电流。且使一、二次绕组具有不同的电压和电流。11 两个绕组中，电压较高的称为高压绕两个绕组中，电压较高的称为高压绕组，相应的电压较低的称为低压绕组。从组，相应的电压较低的称为低压绕组。从高、低压绕组的相对位置来看，变压器的高、低压绕组的相对位置来看，变压器的绕组可分为同心式、交迭式。由于同心式绕组可分为同心式、交迭式。由于同心式绕组结构简单，制造方便，所以，国产变绕组结构简单，制造方便，所以，国产变压器一般采用同心结构，交迭式主要用于压器一般采用同心结构，交迭式主要用于特种变压器中。特种变压器中。四、变压器基本结构12同心式绕组和交迭式绕组同心

10、式绕组和交迭式绕组高压绕组低压绕组高压绕组低压绕组图4-3心式变压器一般用于高电压电力输配电变压器图4-5壳式变压器用于大电流的特殊变压器-电焊变压器、电炉变压器13四、变压器基本结构 除变压器的绕组可分为同心式、交迭除变压器的绕组可分为同心式、交迭式外，变压器铁心的结构有心式、壳式等式外，变压器铁心的结构有心式、壳式等形式。形式。壳式结构壳式结构的特点是铁心包围绕组的的特点是铁心包围绕组的顶面、底面和侧面，顶面、底面和侧面，心式结构心式结构的特点是铁的特点是铁心柱被绕组包围，壳式结构的机械强度较心柱被绕组包围，壳式结构的机械强度较好，但制造复杂。好，但制造复杂。14四、变压器基本结构 心式结

11、构比较简单，绕组的装配及绝心式结构比较简单，绕组的装配及绝缘比较容易，电力变压器的铁心主要采用缘比较容易，电力变压器的铁心主要采用心式结构。心式结构。铁心叠装铁心叠装 ：变压器的铁心一般是由剪成：变压器的铁心一般是由剪成一定形状的硅钢片叠装而成。为了减小接一定形状的硅钢片叠装而成。为了减小接缝间隙以减小激磁电流，一般采用缝间隙以减小激磁电流，一般采用交错式交错式叠法叠法，使相邻层的接缝错开。，使相邻层的接缝错开。15 铁心截面铁心截面:铁心柱的截面一般作成铁心柱的截面一般作成阶梯形阶梯形，以充分利用绕组内圆空间。容量较大的变以充分利用绕组内圆空间。容量较大的变压器，铁心中常设有油道，以改善铁心

12、内压器，铁心中常设有油道，以改善铁心内部的散热条件。部的散热条件。四、变压器基本结构16 额定值是制造厂对变压器在指定工作额定值是制造厂对变压器在指定工作条件下运行时所规定的一些量值。额定值条件下运行时所规定的一些量值。额定值通常标注在变压器的铭牌上。变压器的额通常标注在变压器的铭牌上。变压器的额定值主要有额定容量、额定电压、额定电定值主要有额定容量、额定电压、额定电流、额定频率等。流、额定频率等。五、变压器额定值17 额定容量额定容量S SN N是指额定运行时的视在功率，是指额定运行时的视在功率，表征传输电能的能力。以表征传输电能的能力。以 VAVA、kVAkVA或或MVAMVA表示。表示。

13、由于变压器的效率很高，通常一、二次由于变压器的效率很高，通常一、二次侧的额定容量设计成相等。侧的额定容量设计成相等。变压器额定容量变压器额定容量18 变压器的额定电压与所连接的输电线路相变压器的额定电压与所连接的输电线路相符合。符合。规定正常运行时加在一次侧的端电压称为规定正常运行时加在一次侧的端电压称为变压器一次侧的额定电压变压器一次侧的额定电压U U1N1N；二次侧的额；二次侧的额定电压定电压U U2N 2N 是指变压器一次侧加额定电压是指变压器一次侧加额定电压时二次侧的时二次侧的空载电压空载电压。额定电压以。额定电压以V V或或kVkV表示。对三相变压器，额定电压是指线电表示。对三相变压

14、器，额定电压是指线电压。压。变压器额定电压变压器额定电压19 额定电流额定电流I I1N1N和和I I2N2N是根据变压器额定容量和额是根据变压器额定容量和额定电压计算出的线电流，称为额定电流，以定电压计算出的线电流，称为额定电流，以A A表示。表示。对单相变压器对单相变压器 对三相变压器对三相变压器 变压器额定电流变压器额定电流NNNNNNUSIUSI2211;NNNNNNUSIUSI22113;320 额定频率额定频率 f fN N 是变压器设计所依据的运行是变压器设计所依据的运行频率，我国工业标准频率为频率，我国工业标准频率为50Hz50Hz 除额定值外，变压器的相数、绕组连接除额定值外

15、，变压器的相数、绕组连接方式及联结组别、短路电压、运行方式和方式及联结组别、短路电压、运行方式和冷却方式等均标注在铭牌上。额定状态是冷却方式等均标注在铭牌上。额定状态是电机的理想工作状态，具有优良的性能，电机的理想工作状态，具有优良的性能，可长期工作。可长期工作。变压器额定频率变压器额定频率21理想变压器是一个端口的电压与另一个端口的电压成正比，且没有功率损耗的一种互易无源二端口网络。它是根据铁心变压器的电气特性抽象出来的一种理想电路元件。22232425262728 一、空载运行时的电磁情况一、空载运行时的电磁情况 空载运行空载运行：是指变压器原绕组接到额定电压、：是指变压器原绕组接到额定电

16、压、额定频率的电源上，副绕组开路时的运行状态额定频率的电源上，副绕组开路时的运行状态。第二节、变压器的空载运行101 0uiN i11e 1e2e0 1i r29e2e1e1i2i0u1u2011110 1ueei r 变压器空载运行（图4-7）30 从理论上讲，正方向可以任意选择，因从理论上讲，正方向可以任意选择，因各物理量的变化规律是一定的，并不依正各物理量的变化规律是一定的，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图也同，列出的电磁方程式和绘制的相量图也不同。在电机方向的学科中通常按习惯方不同。在电机方向的学科中通常

17、按习惯方式规定正方向，称为式规定正方向，称为惯例。惯例。二、变压器中正方向的规定二、变压器中正方向的规定31 连接电源支路的一次绕组相当于用电器，连接电源支路的一次绕组相当于用电器，按按用电惯例用电惯例规定正方向：规定正方向：电流的正方向与电流的正方向与产生它的电压的正方向一致，由电流产生产生它的电压的正方向一致，由电流产生的磁通符合右手螺旋定则，感应电动势的的磁通符合右手螺旋定则，感应电动势的正方向与产生它的磁通的正方向遵循电磁正方向与产生它的磁通的正方向遵循电磁感应定律的规定：感应定律的规定：二、变压器中正方向的规定二、变压器中正方向的规定deNdt 32二、变压器中正方向的规定二、变压器

18、中正方向的规定 连接负载支路的二次绕组相当于电源，按连接负载支路的二次绕组相当于电源，按发电惯发电惯例例规定正方向：规定正方向：电流的正方向与电流的正方向与e e2 2的正方向一致，的正方向一致，输出电压输出电压u u2 2与电流同向。感应电动势的正方向与与电流同向。感应电动势的正方向与产生它的磁通的正方向遵循电磁感应定律的规定；产生它的磁通的正方向遵循电磁感应定律的规定；1112211;dddeNeNeNdtdtdt 33正方向规定e2i2ei134正方向规定e2i2ei135（一）磁通（一）磁通 变压器空载时变压器空载时 如果外加电压是正弦波，则磁通也按正弦变化：如果外加电压是正弦波，则磁

19、通也按正弦变化：=m msintsint（由于磁通连接一二次侧的电路，为便于分析问（由于磁通连接一二次侧的电路，为便于分析问题，往往以磁通为参考相量题，往往以磁通为参考相量 ）三、磁通、电动势与空载电流三、磁通、电动势与空载电流11ue 110 1|eei r 1110 1ueei r 36 如果主磁通按正弦规律变化，根据电如果主磁通按正弦规律变化，根据电磁感应定律和对正方向规定，一、二次绕磁感应定律和对正方向规定，一、二次绕组中感应电动势的瞬时值为组中感应电动势的瞬时值为 ：)90sin(2cos01111tEtNdtdNem)90sin(2cos02222tEtNdtdNem)90sin(

20、2cos0111111tEtNdtdNem（二）电动势与磁通的关系（二）电动势与磁通的关系37 式中：mmfNNE11144.42mmfNNE22244.42mmfNNE1111144.4238 在变压器中，原、副绕组的感应电动势在变压器中，原、副绕组的感应电动势E E1 1和和E E2 2之比称为变压器的变比，用之比称为变压器的变比，用 表示，即：表示，即：上式表明，变压器的变比等于原、副绕组的匝数上式表明，变压器的变比等于原、副绕组的匝数比。当变压器空载运行时，由于比。当变压器空载运行时，由于U U1 1EE1 1 ，U U2020=E E2 2，故可近似地用空载运行时原、副方的电压比来作

21、故可近似地用空载运行时原、副方的电压比来作为变压器的变比，即为变压器的变比，即k21212144.444.4NNfNfNkmmEE112 02NNUUkUU39 变压器空载运行时原绕组中的电流变压器空载运行时原绕组中的电流 主要用来主要用来产生磁场，又称为励磁电流，分析它的波形：产生磁场，又称为励磁电流，分析它的波形：1 1）当不考虑铁心损耗时，励磁电流是纯磁化电）当不考虑铁心损耗时，励磁电流是纯磁化电流，用流，用 来表示。由于磁路有饱和现象，磁化电来表示。由于磁路有饱和现象，磁化电流流 与产生的磁通与产生的磁通之间的关系是非线性的。之间的关系是非线性的。问题：什么形式的励磁电流能够产生正弦磁

22、通？问题：什么形式的励磁电流能够产生正弦磁通？0iii（三）空载电流（三）空载电流当磁通按正弦规律变化时，励磁电流为尖顶波当磁通按正弦规律变化时，励磁电流为尖顶波40i0i0i0只考虑饱和情况的励磁电流t41i0i0i02)考虑铁心损耗时的励磁电流i励磁电流可分解为两个分量：励磁电流可分解为两个分量：（1 1）与）与 同相的磁化电流同相的磁化电流（2 2）引前）引前 90900 0有功分量有功分量I IFeFeI tiFe42 从上图中，可以看出磁化电流从上图中，可以看出磁化电流 与与磁通磁通 是同相位的。是同相位的。当考虑铁心损耗时，励磁电流当考虑铁心损耗时，励磁电流 中中还应该包含铁耗分量

23、，即还应该包含铁耗分量，即 励磁电流励磁电流 超前磁通一相位角超前磁通一相位角 i 0iIFe0FeI I I 220FeIIII00IFeII m 43 根据对根据对正方向的规定正方向的规定，可得到空载时电动，可得到空载时电动势平衡方程式：势平衡方程式：将漏感电动势写成压降的形式：令将漏感电动势写成压降的形式：令11011rUEEI 10011jLjxEII 四、电动势平衡方程式、等效电路及相量图电动势平衡方程式、等效电路及相量图01111 11290cossin()mdeNNtEtdt1110 1ueei r 1 1102mNLI漏磁路不具有饱和特性44 式中式中 是原绕组的漏阻抗。是原绕

24、组的漏阻抗。对于电力变压器，空载时原绕组的漏阻抗对于电力变压器，空载时原绕组的漏阻抗压降压降 很小，其数值不超过很小，其数值不超过U U1 1的的0.2%0.2%，忽略忽略 ，则上式变成：，则上式变成：由于副方电流为零，则副方的感应电动势由于副方电流为零，则副方的感应电动势等于副方的空载电压，即：等于副方的空载电压，即：11EU220EU110101101UEI rj I xEI Z 111Zrjx01I Z01I Z45 空载时的相量图空载时的相量图:已知已知1E1EIFeI0I10rI10 xI j1U0空载时的相量图和等效电路空载时的相量图和等效电路 考虑铁耗（磁滞、涡流），考虑铁耗（磁

25、滞、涡流），励磁电流不再与主磁通同相，励磁电流不再与主磁通同相，而是引前一个磁滞角。而是引前一个磁滞角。110101UEI rj I x 将上式两边通除以将上式两边通除以0I.1111.00UErjxII 46 变压器空载时从变压器空载时从原侧看进去原侧看进去的等效阻的等效阻抗为抗为 式中式中用电路参数来表示用电路参数来表示 称为变压器的励磁阻抗（励磁电阻励称为变压器的励磁阻抗（励磁电阻励磁电抗）。磁电抗）。.1101.00UEZZII 10mmmEZrjxI 1E 47 由主磁通产生，在主磁路中的损耗即由主磁通产生，在主磁路中的损耗即铁损铁损 所以它不能象漏抗电势所以它不能象漏抗电势那样用单

26、纯的电抗压降来描述。那样用单纯的电抗压降来描述。变压器的等效阻抗：变压器的等效阻抗：)(101011ZZIZIEmU1E 01mZZZ20FempI r 变压器原方的电动势方程可写成变压器原方的电动势方程可写成关系：关系：222001 mFemmmmIZpI rxZrE 48变压器等值电路等值电路综合了空载时变压器内部的物理情况，等值电路综合了空载时变压器内部的物理情况，在等值电路中在等值电路中 是常量；是常量；是变量，它们是变量，它们与铁心磁路饱和程度与铁心磁路饱和程度有关有关。电压方程：电压方程：0I0I1U1Emrmxmrmx1x1r1E1011()mmIrjxrjxU 11 .rx .

27、mmrx49（1 1）r r1 1为原绕组的电阻；为原绕组的电阻；x x1 1是原绕组的漏电抗，与匝数和几何是原绕组的漏电抗，与匝数和几何尺寸有关，表征漏磁通对电流的电磁效应。尺寸有关，表征漏磁通对电流的电磁效应。（2 2）r rm m：变压器的励磁电阻，反映铁耗：变压器的励磁电阻，反映铁耗：Z Zm m：变压器的励磁阻抗。：变压器的励磁阻抗。x xm m:变压器的励磁电抗，反映励磁过程变压器的励磁电抗，反映励磁过程,励磁电抗越大空载电流越小。励磁电抗越大空载电流越小。（3 3）主磁通大小，）主磁通大小，取决于电网电压、频率和匝数。取决于电网电压、频率和匝数。101EjI x 20FempI

28、r 等值电路参数10mEZI 22mmmxZr114.44mUfN 1 1102mNxI50第三节第三节 变压器的负载运行变压器的负载运行 前面我们通过分析了解了变压器的空前面我们通过分析了解了变压器的空载运行情况，当变压器原侧接入交流电源，载运行情况，当变压器原侧接入交流电源，副侧接上负载时的运行方式称为变压器的副侧接上负载时的运行方式称为变压器的负载运行。负载运行。一、负载运行时的电磁情况：一、负载运行时的电磁情况：负载运行如图所示负载运行如图所示51第三节第三节 变压器的负载运行变压器的负载运行521U22rI2E22XI j22E1Em100NIFF2I111INF1I222INF11

29、rI111XIj1E一、负载运行时的电磁关系53 一次侧从空载电流一次侧从空载电流I0变为负载时的电流变为负载时的电流I1原原绕绕组的磁动势也从空载磁动势组的磁动势也从空载磁动势F0变为变为F1=I1N1。负载。负载时的主磁通时的主磁通m就是由原、副绕组的合成磁动势产就是由原、副绕组的合成磁动势产生的，即生的，即:F1+F 2=F 0 变压器负载运行时副方通过磁动势平衡对原方变压器负载运行时副方通过磁动势平衡对原方产生影响，副方电流的改变必将引起原方电流的产生影响，副方电流的改变必将引起原方电流的改变，电能从原方传到了副方。变压器在负载时改变，电能从原方传到了副方。变压器在负载时的电磁关系重新

30、达到平衡。的电磁关系重新达到平衡。二、基本方程式二、基本方程式54（一）磁动势平衡方程式 空载和负载时电压不变，感应电势E1也不变，所以主磁通不变。即：负载时磁路总磁动势空载磁动势负载运行时的磁动势平衡方程式可写为：负载运行时的磁动势平衡方程式可写为：F1+F 2=F 0或：或：120121N IN IN I 102112N IN IN I抵消二次侧的抵消二次侧的磁动势磁动势总磁势总磁势不变不变55 参照图中正方向，电动势平衡方程式为参照图中正方向，电动势平衡方程式为.111111UEI rj I x （二）电动势平衡方程式.222222.UEI rj Ix111Ejx I 222Ejx I

31、56变压器的基本方程综合分析,变压器稳态运行时的六个基本方程式11112222121122011022I mLUEI ZUEI ZEkEI NI NI NEZUI Z各电磁量之间同时满足这六个方程利用U1,k,Z1,Z2,Zm,ZL求解出 U2,I1,I2 57 由于变压器原边和副边没有直接电路的联系，由于变压器原边和副边没有直接电路的联系，只有磁路的联系。当只有磁路的联系。当k k较大时两侧的电气参数差别较大时两侧的电气参数差别很大，为了计算方便可以采用折算法，将副边的参很大，为了计算方便可以采用折算法，将副边的参数折算到原边。负载通过磁动势影响原边，折算时数折算到原边。负载通过磁动势影响原

32、边，折算时只要副边的磁动势不变，可保证原边的物理量不变。只要副边的磁动势不变，可保证原边的物理量不变。常用一假想的绕组来代替副边绕组，使之成为变比常用一假想的绕组来代替副边绕组，使之成为变比k=k=的变压器的变压器，这样就可以把原、副绕组联成一个，这样就可以把原、副绕组联成一个等效电路，从而大大简化变压器的分析计算。这种等效电路，从而大大简化变压器的分析计算。这种方法称为绕组折算。折算后的量在原来的符号上加方法称为绕组折算。折算后的量在原来的符号上加一个上标号一个上标号“”以示区别。以示区别。三、变压器参数的折算三、变压器参数的折算58 折算的本质：只要保持副方的磁动势不变，则只要保持副方的磁

33、动势不变，则变压器内部电磁关系的本质就不会改变。变压器内部电磁关系的本质就不会改变。即折算前即折算前后副方对整个回路的电磁关系的影响不能发生变化！后副方对整个回路的电磁关系的影响不能发生变化！副方各量折算方法如下：1）副方电流的折算值 :2122NINI2I22221NIIINk由副边向原边折算保持折算前后保持折算前后 不变，则不变，则 2F折算后磁势折算前磁势59 2 2）副边电动势的折算值：）副边电动势的折算值：由于折算前后主磁通和漏磁通均未由于折算前后主磁通和漏磁通均未改变，根据电动势与匝数成正比的关系改变，根据电动势与匝数成正比的关系可得可得mmNfjENfjE21211244.444

34、.4kNNEE2122kNNEE212222122 EkEEEkE211221224.444.44 mmEjf NEjf N603 3）副边漏阻抗的折算值：）副边漏阻抗的折算值：根据折算前后副绕组的铜损耗不变的原则根据折算前后副绕组的铜损耗不变的原则2222222()Irrk rI22222 2FepI rI r613 3）副边漏阻抗的折算值：）副边漏阻抗的折算值：根据折算前后副绕组的漏磁通武功损耗不变的原则根据折算前后副绕组的漏磁通武功损耗不变的原则2222222()Ixxk xI222222I xI x22222222()Zrjxkrjxk Z624)副边电压的折算值22222222222

35、2)(1UkZIEkZkIkEkZIEU5)负载阻抗的折算值LLZkIUkIkUkIUZ22222222163M相变压器铜耗：有功输出：无功输出：222222rmIrmI222222222coscos1cosImUIkmkUImU222222222sinsin1sinImUIkmkUImU6411112222102102212mLUEI ZUEI ZIIIEI ZUI ZEE 副边绕组经折算后与原来的基本方程形式一样：四、等效电路和相量图6566（一）（一）等效电路等效电路1210221211211()11mLmLmLEEIIIZZZEZZZIEZZZ 11112111eqmLUIZI ZZZ

36、Z 672r1I1U1x1r1ELZ2x2I2E2U1I2r1I1U1x1rLZ2x21EE2U0I2Imrmx（一）（一）T型等效电路：等效电路：68697071（二）负载相量图（二）负载相量图11112222120121022mLUEI ZUEI ZIIIEEEI ZUI Z 72相量图的定性画法2222EI ZU21114.44 mEEjf N（1）参考相量主磁通m（2）根据 （3）感性负载 （4）根据 引前磁通 0I（5）根据102()III（6）根据 1111UEI Z 2U2I22rI22jI x12EE0I2I1Im1E11rI1 1jI x1U222/()LIEZZ73五、型等

37、值电路与简化等值电路 实际变压器中，I1N I0，负载变化时 变化不大。则将T型等效电路中的励磁支路移出，并联在电源端口,得到型等值电路。1 mZZ21EE2r1I1U1x1rLZ2x2U0I2Imrmx（一）型等值电路74（二）简化的等值电路 负载运行时，I0在I1N中所占的比例很小。在工程实际计算中，忽略I0，将激磁回路去掉，得到更简单的阻抗串联电路。2r1I1U1x1rLZ2x2U0I2Imrmx2121221212kkkkkrrrrk rxxxxk xZrjxrk称为短路电阻；称为短路电阻；xk称为短路电抗；称为短路电抗；Zk为短路阻抗。为短路阻抗。空载运行时，空载运行时，不能用简化的

38、不能用简化的等值电路。等值电路。12II 1ULZ2Ukxkr7576感性负载和容性负载的简化相量图21II2UkrI1kxI j11U2UkrI1kxI j11U变压器接感性负载，变压器接感性负载，负载阻抗由电阻和电感组成。负载阻抗由电阻和电感组成。滞后；滞后；接容性负载，接容性负载，负载阻抗由电阻和电容组成，负载阻抗由电阻和电容组成，超前。超前。以以I为参考：为参考：21cos22cos12II 1ULZ2Ukxkr77分析单相变压器基本方法 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：是基本方程式的模拟电路；相量图：是基本

39、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。78第四节第四节变压器参数的测定变压器参数的测定 变压器等效电路中的各种电阻、电抗或阻抗如变压器等效电路中的各种电阻、电抗或阻抗如r rk k、x xk k、r rm m、x xm m等称为变压器的参数，它们对变压等称为变压器的参数，它们对变压器运行能有直接的影响。所以有必要了解如何通器运行能有直接的影响。所以有必要了解如何通过实验的方法测定各种参数。过实验的方法测定各种参数。一、空载实验：一、空载实验：实验目的实验目的:通过测量空载电流通过测量空载电流I I0 0和一、二次电压及和一、二次电压及空载功率

40、空载功率p p0,0,计算变比计算变比k k、励磁阻抗、励磁阻抗Z Zm m=r=rm m+jx+jxm m。空载实验接线：如图所示空载实验接线：如图所示 7980变压器空载实验变压器空载实验实验要求实验要求：1.1.按照电压表外接方法连线，变压器按照电压表外接方法连线，变压器低低压侧加可调电压，高压侧开路；压侧加可调电压，高压侧开路；实验要求实验要求：2.外加电压在外加电压在范围内单向范围内单向进行调节进行调节0 1.2NU81变压器空载实验变压器空载实验实验方法实验方法：在电压变化的过程中，记录相应的一二次：在电压变化的过程中，记录相应的一二次电压、空载电流、空载损耗电压、空载电流、空载损

41、耗作出相应作出相应的曲线，的曲线，01()If U12000,U UIp01()pf U82参数计算参数计算：取电压为额定值时对应的空载电：取电压为额定值时对应的空载电流和空载损耗，作为计算励磁参数的依据。流和空载损耗，作为计算励磁参数的依据。变压器空载情况下，根据前述的空载等效变压器空载情况下，根据前述的空载等效电路图可知：电路图可知：变压器空载实验变压器空载实验10mNZUI200mrpI 22mmmxZr 838485 注意注意：1.1.由于励磁参数与磁路的饱和程度有关，故应取由于励磁参数与磁路的饱和程度有关，故应取额定电压下的数据来计算励磁参数。额定电压下的数据来计算励磁参数。2.2.

42、上述计算公式上述计算公式中的中的U U1 1、I I0 0、p p0 0均为单相数值，均为单相数值，对于三相变压器（图对于三相变压器（图4-18b4-18b），如果测量出的数），如果测量出的数据是线电压、线电流和三相总功率，计算时应换据是线电压、线电流和三相总功率，计算时应换成单相数值。成单相数值。86 注意注意：3.3.空载时电流很小，略去空载时电流很小，略去 ，实验测实验测量的空载损耗即为铁损。量的空载损耗即为铁损。4.4.如果空载试验是在低压侧进行的，测算出的励如果空载试验是在低压侧进行的，测算出的励磁参数为低压侧的数值。要得到高压侧数值需由磁参数为低压侧的数值。要得到高压侧数值需由变比

43、进行折算，变比可通过在高压侧加额定电压，变比进行折算，变比可通过在高压侧加额定电压，测量低压侧电压值而获得：测量低压侧电压值而获得：120NUkU 0Fepp10,mrZZ8788实验目的实验目的：测量变压器短路电流、损耗、短：测量变压器短路电流、损耗、短路电压，计算短路阻抗。路电压，计算短路阻抗。变压器短路实验变压器短路实验kkkZrjx89 实验要求实验要求：将变压器的副边短路，高压侧：将变压器的副边短路，高压侧加可调电压，变压器短路运行应在较低电加可调电压，变压器短路运行应在较低电压下进行，注意使压下进行，注意使I Ik k不超过不超过1.21.2I I1N 1N。变压器短路实验变压器短

44、路实验90变压器短路实验变压器短路实验实验方法实验方法：按照电压表内接方法连接实验线路如：按照电压表内接方法连接实验线路如图所示，从图所示，从0 0开始缓慢调升开始缓慢调升U U1 1，记录不同电压下测，记录不同电压下测出出 绘制实验曲线绘制实验曲线,kkkUIp()kkIf U()kkpf U91参数计算参数计算 ：根据额定电流值时测得的根据额定电流值时测得的p pk k、U Uk k值，值，计算出变压器的短路参数计算出变压器的短路参数 1.1.短路时的短路损耗以铜耗为主短路时的短路损耗以铜耗为主 2.2.因电阻会随着温度发生变化，因此电阻值因电阻会随着温度发生变化，因此电阻值应换算到标准工

45、作温度（应换算到标准工作温度（7575度）：度）：对铜导线而言对铜导线而言：NkkIUZIU1212NkkkkIpIpr22kxZr 75234.575234.5kkrr 92 所以相应的所以相应的 短路损耗和短路电压也应换算到短路损耗和短路电压也应换算到75750 0C C的值的值 短路电压：短路电压：U UkNkN=I=I1N1N Z Zk75 k75 Zxr00757522 02175kNN kprI93 注意注意：1.1.短路电流为额定值时一次所加的电压，称为短短路电流为额定值时一次所加的电压，称为短路电压，用短路电压对应值计算短路阻抗路电压，用短路电压对应值计算短路阻抗 。2.2.上

46、述计算公式上述计算公式中的中的U Uk k、I Ik k、p pk k均为单相数值，均为单相数值，对于三相变压器（图对于三相变压器（图4-19b4-19b），如果测量出的数），如果测量出的数据是线电压、线电流和三相总功率，计算时应换据是线电压、线电流和三相总功率，计算时应换成单相数值。成单相数值。94 3.3.由于外加电压很小，主磁通很少，忽略铁损，由于外加电压很小，主磁通很少，忽略铁损，测量的短路损耗即为铜耗。测量的短路损耗即为铜耗。4.4.由于短路实验是在高压侧进行的，故测算的参由于短路实验是在高压侧进行的，故测算的参数是高压侧的数值。要得到低压侧数值需通过变数是高压侧的数值。要得到低压侧

47、数值需通过变比进行折算。比进行折算。*变压器的短路电压变压器的短路电压 即变压器额定工即变压器额定工作是的阻抗压降是变压器重要参数，用占额定电作是的阻抗压降是变压器重要参数，用占额定电压百分比表示；有时用压百分比表示；有时用标么值标么值表示表示1kNNkUIZ95变压器的标么值 在工程计算中，在工程计算中，各物理量（电压、电流、各物理量（电压、电流、功率等）除采用实际值来表示和计算外，功率等）除采用实际值来表示和计算外，有时有时用这些物理量与所选定的同单位的基值之比，即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。用所谓的标么值表示。用“*”表示。表示。标么值定义：某一物理量的实

48、际值与选定的同一标么值定义：某一物理量的实际值与选定的同一单位的基准值之比单位的基准值之比,即即基准值实际值标么值 96选择标么值的基值（1 1）标么值是两个具有相同单位的物理量（实际）标么值是两个具有相同单位的物理量（实际值和选定的固定值）之比，值和选定的固定值）之比，没有量纲。没有量纲。（2 2）选定基值时，）选定基值时，电路参数如电压电路参数如电压U U、电流、电流I I、阻抗阻抗Z Z和视在功率和视在功率S S，两个量的基值是任意选定，两个量的基值是任意选定，其余量的基值根据电路的基本定律计算。如：取其余量的基值根据电路的基本定律计算。如：取电压、电流额定值作基值电压、电流额定值作基值

49、*NNIUUIUI97选择标么值的基值*/NNNNNIU UUZUZZZIUIIZI*NNNNNSUISSUIU ISU IU IS98（3 3）有功功率和无功功率均以额定视在功率为基）有功功率和无功功率均以额定视在功率为基值：值：电阻和电抗均以额定阻抗为基值电阻和电抗均以额定阻抗为基值；（4 4）计算单台变压器时，）计算单台变压器时，通常以变压器的额定通常以变压器的额定值作为基值。值作为基值。选择标么值的基值*NNNQSPPQSSSS*NNNxZrrxZZZZ99 阻抗基值阻抗基值Z ZN N 功率基值功率基值S SN N 相值的基值是额定相值相值的基值是额定相值 线值的基值是额定线值线值的

50、基值是额定线值 单相的基值是单相额定值单相的基值是单相额定值 三相的基值是三相额定值三相的基值是三相额定值 一次侧量的基值是一次侧额定值一次侧量的基值是一次侧额定值 二次侧量的基值是二次侧额定值二次侧量的基值是二次侧额定值选择标么值的基值100标么值的优点（1 1）不论变压器的容量大小，）不论变压器的容量大小，标么值表示的参数标么值表示的参数和对变压器性能的描述，和对变压器性能的描述，通常都在一定的范围，通常都在一定的范围，便于比较和分析；如：便于比较和分析；如：%52%;103*0*IZk101标么值的优点（2 2）用标么值计算时不需要折算。折算前、后的）用标么值计算时不需要折算。折算前、后