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1、变压器全册精品完变压器全册精品完 整课件整课件1 第第 5 章章 变压器的变压器的结构结构、原理原理和和额定值额定值 5-1 变压器的变压器的用途和工作原理 变压器变压器是一种静止电机，它可以是一种静止电机，它可以 将将一种电压形式的电能转换为另一一种电压形式的电能转换为另一 种电压形式的电能种电压形式的电能。 一、变压器分类及用途一、变压器分类及用途 （1）电力变压器）电力变压器：电力系统传输电：电力系统传输电 能的升、降压变压器和配电变压器能的升、降压变压器和配电变压器 等。变压器在电力系统中具有极其等。变压器在电力系统中具有极其 重要的地位。重要的地位。 问题问题5-1 远距离输电为什么

2、必须采远距离输电为什么必须采 用用高压高压输电？输电？ 原动机原动机 用电户用电户 发电站发电站 发电机组发电机组 降压变压器降压变压器 配电变压器配电变压器 升压变压器升压变压器 （2）专用变压器：）专用变压器：如如电炉变压器电炉变压器(专用专用)，给电炉给电炉(如炼钢炉如炼钢炉)供电。供电。整流变整流变 压器压器(专用专用)： 给直流电力机车供电。给直流电力机车供电。 HSSP-7200/6电炉变压器电炉变压器 整流变压器整流变压器 （3）仪用变压器）仪用变压器：用在测量设备中。：用在测量设备中。 （4）电子变压器）电子变压器： 用在电子线路中。用在电子线路中。 电子变压器电子变压器 仪用

3、变压器仪用变压器 二、变压器的工作原理二、变压器的工作原理 A X a x 1 u 1 i 1 e 2 e 2 u 2 i 1 N 2 N 变压器的工作原理图变压器的工作原理图 （1）原理图）原理图 一个一个铁心铁心：提供磁通的闭合路径。：提供磁通的闭合路径。 两个两个绕组绕组：一一次侧绕组次侧绕组(原边原边)N1,二次侧绕组二次侧绕组(副边副边)N2。 (2)工作原理工作原理 当当一次一次绕组接绕组接交流交流电压后，就有激磁电流电压后，就有激磁电流 i0 存在，该电流在铁心中可存在，该电流在铁心中可 产生一个交变的主磁通产生一个交变的主磁通。 在两个绕组中分别产生感应电势在两个绕组中分别产生

4、感应电势e1和和e2 若略去绕组电阻和漏抗压降，则两侧电压之比为：若略去绕组电阻和漏抗压降，则两侧电压之比为： 定义为变压器的定义为变压器的变比变比。 从此式可以看出，若固定 u1，只要改变匝数比即可达到改变电压的目的 了，即若使若使 N2N1， ，则为 则为升压变压器升压变压器；若使；若使 N20。 当为容性负载时，当为容性负载时， 2为负，为负，U通常为负或者通常为负或者0(个别情况为正个别情况为正)。 二、外特性二、外特性 一一次侧电压为额定电压，负载功率因数次侧电压为额定电压，负载功率因数cos 2为常数时，为常数时，二二次侧电压次侧电压(一一 般用标幺值般用标幺值)随负载系数随负载系

5、数(负载电流标幺值负载电流标幺值)的变化曲线。的变化曲线。 2 2N U U 2 2N I I U cos0.8 cos1 cos0.8 0 6-6 变压器变压器损耗损耗和和效率效率 一、变压器一、变压器损耗损耗 变压器的损耗可以分为变压器的损耗可以分为两两大类：大类：铁耗铁耗和和铜耗铜耗(铝线变压器称之为铝线变压器称之为铝耗铝耗)。每。每 类当中又有类当中又有基本基本损耗和损耗和附加附加损耗之分。损耗之分。 变压器的变压器的空载空载损耗主要为损耗主要为铁耗铁耗，稳态短路负载稳态短路负载损耗主要为损耗主要为铜耗铜耗。 (1)铁耗铁耗 pFe=mI02Rm 铁耗分铁耗分基本铁耗基本铁耗和和附加铁

6、耗附加铁耗。基本基本铁耗铁耗主要是主要是磁滞磁滞和和涡流涡流损耗。损耗。涡流涡流损耗通损耗通 过采用叠片铁心而大大降低，所以总铁耗中过采用叠片铁心而大大降低，所以总铁耗中磁滞磁滞损耗份额较大约占损耗份额较大约占6070%。 附加附加铁耗主要有：铁耗主要有：在铁心接缝等处由于磁通密度分布不均匀所引起的损耗在铁心接缝等处由于磁通密度分布不均匀所引起的损耗 ； 在拉紧螺杆、铁轭夹件，油箱壁等构件处所产生的涡流损耗在拉紧螺杆、铁轭夹件，油箱壁等构件处所产生的涡流损耗。 由于铁耗由磁密及其频率等决定，在一次侧电压不变时，磁密基本不变，所以变压器载由于铁耗由磁密及其频率等决定，在一次侧电压不变时，磁密基本

7、不变，所以变压器载 额定电源下正常运行时，铁耗基本不变，称为不变损耗。铁耗在等效电路中用励磁电阻上额定电源下正常运行时，铁耗基本不变，称为不变损耗。铁耗在等效电路中用励磁电阻上 的损耗来表示。的损耗来表示。 (2)铜耗铜耗 pCu=2 pKN 铜耗分铜耗分基本基本铜耗和铜耗和附加附加铜耗。基本铜耗指绕组电流引起的欧姆电阻损耗。铜耗。基本铜耗指绕组电流引起的欧姆电阻损耗。 附加铜耗指由于附加铜耗指由于集肤效应集肤效应所引起的电流在导线截面分布不均匀所产生的额所引起的电流在导线截面分布不均匀所产生的额 外损耗。外损耗。 铜耗随着负载电流的变化而变化。额定电流时的铜耗称为额定铜耗铜耗随着负载电流的变

8、化而变化。额定电流时的铜耗称为额定铜耗 pKN=m(I1N2R1+I2N2R2)一般负载时的铜耗一般负载时的铜耗 pCu=m(I12R1+I22R2)=2m(I12R1+I22R2)=2pKN 由短路负载试验在额定电流时测得的损耗可以认为是由短路负载试验在额定电流时测得的损耗可以认为是pKN. 二、变压器的二、变压器的效率效率 输入功率：P1=mU1I1cos1=P2+p 输入出率：P2=mU2I2cos 2=SNcos 2 效率：效率： 三、三、最大最大效率效率 将效率公式变换为将效率公式变换为 2 2 2 cos cos N Fe NKN S p Sp 2 2 2 cos cos N NF

9、eKN S Spp 假设假设cos2不变，空载时不变，空载时=0，输出功率，输出功率=0。开始增大时，开始增大时，pFe/变小而变小而 pKN增大，但由于增大，但由于值尚小，值尚小，pFe/起主导作用，故效率增大起主导作用，故效率增大,当当增大到增大到m 时时,效率会达到最大值效率会达到最大值max，在进一步增大，在进一步增大时，时，反而会降低。反而会降低。 令令dd=0，解得，解得2pKN=pFe 。即当。即当可变损耗可变损耗=不变损耗时不变损耗时最大最大。 Fe m KN p p 2 max 2 cos cos2 mN mNFe S Sp 0 1 N max max N 一般一般m=0.5

10、0.77 第第 7 章章 三相变压器三相变压器 目前的电力系统，输配电都是采用三相制，目前的电力系统，输配电都是采用三相制， 三相变压器应用最广泛。三相变压器应用最广泛。 三相变压器可以是由三台单相变压器组成三相变压器可以是由三台单相变压器组成 的的三相变压器组三相变压器组。而大部分三相变压器。而大部分三相变压器 是将是将 三个铁心柱和铁轭联成一个三相磁略，形三个铁心柱和铁轭联成一个三相磁略，形 成三相一体成三相一体心式三相变压器心式三相变压器。 三相三相 变压器在变压器在对称负载对称负载下运行时，各相的下运行时，各相的 电流电流( (电压电压) )大小相等，相位相差大小相等，相位相差1201

11、20 度，度， 对任对任 何一相来说，上一章所得出的基本理论何一相来说，上一章所得出的基本理论 都适用。都适用。 三相三相变压器也有它自身的特点变压器也有它自身的特点, , 本章将讲述三相变压器的有关知识。本章将讲述三相变压器的有关知识。 7-1 三相变压器三相变压器的磁路结构的磁路结构 一、三相变压器组的磁路一、三相变压器组的磁路 将三台相同的单相变压器一次、二次侧绕组，按对称式做三相联结，将三台相同的单相变压器一次、二次侧绕组，按对称式做三相联结， 可组成三相变压器组，如图所示。可组成三相变压器组，如图所示。 A BC X a Y Z b c xyz A B C 这种变压器组的各相磁路是这

12、种变压器组的各相磁路是相互独立相互独立的。当一次侧加上三相对称正弦电压的。当一次侧加上三相对称正弦电压 时，三相空载电流是对称的，三相绕组的主磁通时，三相空载电流是对称的，三相绕组的主磁通A、B、C也是对称的。也是对称的。 对于特大特大容量变压器，采用这种变压器组时将方便运输容量变压器，采用这种变压器组时将方便运输。 二、三相二、三相芯式芯式变压器的磁路变压器的磁路 三相三相芯式芯式变压器铁心是将三台单相变压器的铁心合在一起经演变而成的。变压器铁心是将三台单相变压器的铁心合在一起经演变而成的。 当绕组流过三相交流电时，通过中间铁心柱的磁通便是当绕组流过三相交流电时，通过中间铁心柱的磁通便是A、

13、B、C 三个铁三个铁 心柱磁通的相量和。心柱磁通的相量和。 如果三相电压对称，则三相磁通的总和如果三相电压对称，则三相磁通的总和 A+B+C=0，因此，中间铁心校，因此，中间铁心校 可以省去。可以省去。 为了使结构简单、制造方便、减小体积、节省材料，通常将三相铁心柱的为了使结构简单、制造方便、减小体积、节省材料，通常将三相铁心柱的 中心线布置在同一平面内，演变成常用三相心式变压器铁心。中心线布置在同一平面内，演变成常用三相心式变压器铁心。 0 ABC A B C A B C 这种铁心结构，两边两相磁路的磁阻比中间一相这种铁心结构，两边两相磁路的磁阻比中间一相磁阻磁阻大一些。当外加三大一些。当外

14、加三 相电压对称时，各相磁通相等，但三相空载电流不等，中间那相空载电流相电压对称时，各相磁通相等，但三相空载电流不等，中间那相空载电流 小一些。在小容量变压器中表现较明显小一些。在小容量变压器中表现较明显,一般一般I0A=I0C= (1.2-1.5) I0B在大型变在大型变 压器中，其不平衡度较小。压器中，其不平衡度较小。 在计算空载电流时，可取三者算术平均值。因为空载电流较小，对变压器在计算空载电流时，可取三者算术平均值。因为空载电流较小，对变压器 负载影响不大，与三相变压器组比较起来，还是非常经济的。负载影响不大，与三相变压器组比较起来，还是非常经济的。 三、比较三、比较 组式组式变压器三

15、相铁心相互独立，三相磁路没有关联变压器三相铁心相互独立，三相磁路没有关联,三相磁路对称三相磁路对称,三相三相 电流平衡电流平衡,便于拆开运输便于拆开运输,并可以减少备用容量。并可以减少备用容量。 芯式芯式变压器铁心互不独立，三相磁路互相关联；中间相的磁路短，磁阻变压器铁心互不独立，三相磁路互相关联；中间相的磁路短，磁阻 小，励磁电流不平衡，但对实际运行的变压器，其影响极小。小，励磁电流不平衡，但对实际运行的变压器，其影响极小。 在相同的在相同的SN下，下，芯式芯式变压器经济，省材料，体积小、重量轻。变压器经济，省材料，体积小、重量轻。 7-2 三相变压器的三相变压器的联结组联结组 三相变压器的

16、三相变压器的一、二一、二次侧均有次侧均有A、B、C三相绕组，它们之间的联结方式对变三相绕组，它们之间的联结方式对变 压器的运行性能有较大影响。一般来说三相绕组可以连结成压器的运行性能有较大影响。一般来说三相绕组可以连结成Y或者或者(d)型。联结组型。联结组 的问题包括变压器两侧对应相之间的相对极性，同一侧各相之间的标号等问题。的问题包括变压器两侧对应相之间的相对极性，同一侧各相之间的标号等问题。 一、一、同一铁心柱上同一铁心柱上高、低压侧绕组之间高、低压侧绕组之间相电势相电势的相位关系的相位关系 高压侧用高压侧用AX、BY、CZ，低压侧用，低压侧用ax、by、cz来标记各相绕组的引线端来标记各

17、相绕组的引线端 的符号，简称标号。的符号，简称标号。 同一铁心柱上一、二次侧同一铁心柱上一、二次侧之间的之间的 相位关系仅有两种：相位关系仅有两种：同相同相或或反相反相 规定感应电势的参考正方向为由规定感应电势的参考正方向为由首端指向首端指向 末端末端A-X。 根据根据绕向（用同名端表示）绕向（用同名端表示）和和标标 号号，可以判断，可以判断同一柱上一、二同一柱上一、二次侧次侧 之间的相位关系。之间的相位关系。 单相变压器的联结组只有两种，单相变压器的联结组只有两种， 即即I,i0和和I,i6 绕向相同，标号相同绕向相同，标号相同则两侧相电势则两侧相电势同相同相 绕向相同，标号相反绕向相同，标

18、号相反则两侧相电势则两侧相电势反相反相 绕向相反，标号相同绕向相反，标号相同则两侧相电势则两侧相电势反相反相 绕向相反，标号相反绕向相反，标号相反则两侧相电势则两侧相电势同相同相 二、三相变压器的二、三相变压器的联结组联结组 三相变压器的联结组用三相变压器的联结组用高低压侧对应高低压侧对应线电势线电势之间的相位关系来描述。之间的相位关系来描述。 如果一次侧为如果一次侧为Y接法，接法，AB相相线电势线电势EAB的相位为的相位为0度，二二次侧也为次侧也为Y接法，接法， 对应的对应的ab相的相的线电势线电势Eab之相位为之相位为0度，则该联结组记为度，则该联结组记为Y,y0。 实际变压器高低压侧对应

19、线电压之间的相位差一般为实际变压器高低压侧对应线电压之间的相位差一般为0o，30o, 60o, 90o, 120o, . . 150o, 300o, 330o。正好对应于钟表盘上的。正好对应于钟表盘上的12个位置。个位置。 1. 时钟表示法时钟表示法 将一次侧的某线电势固定在将一次侧的某线电势固定在0 点，二次侧对应相的线电势所点，二次侧对应相的线电势所 指的位置指的位置(小时数小时数)可以用来表示可以用来表示 二者之间的相位差，即可以用二者之间的相位差，即可以用 来表征联结组。来表征联结组。 AB E ab E 150 2. 根据绕组连接图判断根据绕组连接图判断联结组别联结组别 A X B

20、Y C Z x a y b z c * * A B C AB E a b c ab E Y,y6 例：判断连接组别例：判断连接组别 O Q A B C a b c O Q 重心重合法重心重合法 钟表法钟表法 A X B Y C Z x a y b z c * * A B C AB E a b c ab E Y,d11 * O a b c A B C O Q 重心重合法重心重合法 钟表法钟表法 A X B Y C Z x a y b z c * * A B C AB E a b c ab E D,y3 Q A B C a b c Q O 重心重合法重心重合法 钟表法钟表法 （1）钟表法钟表法 根

21、据接线图画出一次侧相量图，并找出线电势根据接线图画出一次侧相量图，并找出线电势EAB的相位。的相位。 对照两侧的绕组绕向和标号，根据接线图画出二次侧的相对照两侧的绕组绕向和标号，根据接线图画出二次侧的相 量图。量图。(二次侧的相电势与一次侧同一铁心柱上的绕组的相电二次侧的相电势与一次侧同一铁心柱上的绕组的相电 势势同相同相或者或者反相反相)。 比较两侧线电势的相位差，对照钟表盘确定连接组别。比较两侧线电势的相位差，对照钟表盘确定连接组别。 （2）重心重心重合重合法法 分别做出一、二次侧的相量图；三角形联结时要注意绕组的首位端，并分别做出一、二次侧的相量图；三角形联结时要注意绕组的首位端，并 画

22、成三角形相量图。画成三角形相量图。 将一、二次侧相量图将一、二次侧相量图重心重心O和和Q重合，比较重合，比较OA和和Qa的相对方位，即可确的相对方位，即可确 定联结组别。定联结组别。 A X B Y C Z x a y b z c * * 3. 根据根据联结组别联结组别画绕组接线图画绕组接线图 例：根据联接组别画接线图例：根据联接组别画接线图 Y,d5 A B C AB E a b c ab E O A B C AB E a b c ab E Q A X B Y C Z x a y b z c * * D,y3 4 . 变压器的标准变压器的标准联结组联结组 单相和三相变压器有很多联结组别，为了

23、避免制造与使用时造成混乱，单相和三相变压器有很多联结组别，为了避免制造与使用时造成混乱， 国家标准规定国家标准规定： 单相双绕组变压器有单相双绕组变压器有一一个标准联结组个标准联结组 I, i0 三相双绕组变压器有三相双绕组变压器有5种标准联结组种标准联结组：Y, yn0 , Y,d11, YN,d11, Y,z11, D,z0 。 z表示曲折形联结。表示曲折形联结。 Y,yn0用作配电变压器，其二次侧可以引出中线作为用作配电变压器，其二次侧可以引出中线作为三相四线制三相四线制，可以，可以 供供动力电动力电和和照明电照明电；（高压侧；（高压侧 U135kV，低压侧，低压侧U2400V , 单相

24、时为单相时为 230V）YN,d11用于用于110kV以上的高压输电线路，高压侧可以以上的高压输电线路，高压侧可以接地接地。 有有z形的联结适用于形的联结适用于防雷防雷性能较高的变压器性能较高的变压器 7-3 变压器变压器励磁电流励磁电流、磁通磁通和和电势电势波形波形 一、励磁电流一、励磁电流和和磁通磁通波形关系波形关系 变压器中的电势变压器中的电势ep由磁通变化由磁通变化(d/dt)引起，当引起，当为正弦时，为正弦时，ep为相位上滞为相位上滞 后后90度的正弦函数；若度的正弦函数；若非正弦时，非正弦时，ep将发生畸变，这是应当避免的。下将发生畸变，这是应当避免的。下 面讨论如何获得正弦面讨论

25、如何获得正弦。 励磁电流励磁电流im产生磁势产生磁势Fm，Fm在铁心中产生磁通在铁心中产生磁通。的波形由的波形由im的波形决的波形决 定。当定。当磁路不饱和磁路不饱和时，时，和和im是直线关系。即正弦的是直线关系。即正弦的由正弦由正弦im产生。产生。 m i t t 图图 磁路不饱和磁路不饱和正弦正弦im产生正弦产生正弦 m i t t 图图 饱和时正弦的磁通必须由尖顶的励磁电流产生饱和时正弦的磁通必须由尖顶的励磁电流产生 当当磁路饱和磁路饱和时，时，和和im是不再是直线关系。正弦的是不再是直线关系。正弦的im无法产生正弦的无法产生正弦的 ，只能产生平顶的，只能产生平顶的。 正弦的正弦的 必须

26、由必须由尖顶尖顶的的im产生。产生。 尖顶尖顶的的im中除了基波分量中除了基波分量i01外，还有较大的外，还有较大的3次谐波分量次谐波分量i03等。等。 m i t t 图图 饱和时正弦的励磁电流产生平顶磁通饱和时正弦的励磁电流产生平顶磁通 结结 论论 不饱和不饱和时，正弦的时，正弦的由正弦由正弦im 产生。饱和时，产生。饱和时，正弦正弦的的必须必须由由 尖顶尖顶的的im产生。如果产生。如果im仍为仍为正弦正弦， 则产生则产生 的是的是平顶平顶波。波。 平顶的平顶的中含有较大的中含有较大的3次谐波次谐波 磁通，如果不加以抑制，将产生磁通，如果不加以抑制，将产生 含有含有3磁谐波的感应电势。磁谐

27、波的感应电势。 二、二、磁通磁通和和感应电势感应电势波形关系波形关系 相电势相电势ep由磁通变化由磁通变化(d/dt)引起，当引起，当为正弦时，为正弦时，ep为相位上滞后为相位上滞后90度度 的正弦函数；若的正弦函数；若非正弦时，非正弦时，ep将发生畸变。将发生畸变。 结论：结论：正弦的磁通产生正弦感应电势；平顶的磁通产生尖顶的感应电势正弦的磁通产生正弦感应电势；平顶的磁通产生尖顶的感应电势。 三、三、不同联结组电势不同联结组电势波形分析波形分析 为了保证为了保证磁通磁通和和感应电势感应电势为正弦，为正弦，励磁电流励磁电流必须为必须为尖顶尖顶波，即必须含有波，即必须含有3 次谐波分量。可见联接

28、组的接线应当提供次谐波分量。可见联接组的接线应当提供3次谐波的流通路径。否则，次谐波的流通路径。否则，励磁励磁 电流电流中不会有中不会有3次谐波。次谐波。 单相单相变压器的变压器的3次谐波电路是通的，所以单相变压器的次谐波电路是通的，所以单相变压器的励磁电流励磁电流中含有中含有3次次 谐波谐波(为为尖顶尖顶波波)，其，其磁通磁通和和感应电势感应电势均为均为正弦正弦波。波。 YN,Y、D,y、Y,d联结的三相变压器：联结的三相变压器：3次谐波电流可以通过次谐波电流可以通过中线中线或者在或者在三三 角形回路角形回路中流通，所以这类联结组的中流通，所以这类联结组的励磁电流励磁电流中含有中含有3次谐波

29、，其次谐波，其磁通磁通和和电电 势势均为均为正弦正弦波。波。 Y,y联结组：一、二次侧均无联结组：一、二次侧均无中线中线，3次谐波电流没有通路，次谐波电流没有通路，励磁电流励磁电流是正是正 弦波，产生的弦波，产生的磁通磁通理论上为理论上为平顶平顶波，波，平顶波磁通平顶波磁通中含有较大的中含有较大的3次谐波分量，次谐波分量， 如不能有效抑制，导致如不能有效抑制，导致感应电势感应电势为为尖顶波尖顶波。 三相三相组式组式变压器：变压器：各相磁路独立，各相磁路独立，3次谐波次谐波磁通磁通畅通无阻，也就是说，畅通无阻，也就是说，磁路磁路 结构结构对对磁通磁通中的中的3次谐波没有抑制，所以这种形式的变压器

30、次谐波没有抑制，所以这种形式的变压器磁通磁通为为平顶波平顶波，相相 电势电势为为尖顶尖顶波。波。相电势相电势的幅值比的幅值比基波基波幅值大幅值大(4560）%，将危及变压器的绝，将危及变压器的绝 缘，故电力系统中不能采用这种缘，故电力系统中不能采用这种Y,y组式变压器组式变压器。 三相三相心式心式变压器：变压器：三相磁路关联，由于三相的三相磁路关联，由于三相的3次谐波次谐波磁通同相位磁通同相位，在，在主磁主磁 路路上将相互抵销；只有漏磁路上较小的上将相互抵销；只有漏磁路上较小的3次谐波磁通留了下来，也就是说，这次谐波磁通留了下来，也就是说，这 种种磁路结构磁路结构对对3次谐波次谐波磁通磁通有较

31、好的抑制作用，所以有较好的抑制作用，所以磁通磁通近似为近似为正弦波正弦波。可见。可见 中小型三相中小型三相心式心式Y,y变压器是可以用的。变压器是可以用的。 第三绕组第三绕组：超高压、大容量电力：超高压、大容量电力 变压器，常加一个变压器，常加一个三角形三角形的第三绕的第三绕 组提供组提供3次次谐波励磁电流的通路。谐波励磁电流的通路。 以改善电势波形。以改善电势波形。 7-4 变压器的并联运行变压器的并联运行 一、并联运行一、并联运行优点优点 将两台或者两台以上的变压器一、二次侧分别接在各自的将两台或者两台以上的变压器一、二次侧分别接在各自的公共母线公共母线上，同时对上，同时对负载负载供电。供

32、电。 称为变压器的并联运行，其主要称为变压器的并联运行，其主要优点有优点有:(1)提高运行效率；提高运行效率；(2)提高供电可靠性；提高供电可靠性； (3)便于扩容。便于扩容。 A BC abc A B C A B C A BC abc A BC abc 二、二、理想并联运行的条件理想并联运行的条件 (1)变比相同；变比相同； (2)联结组别相同；联结组别相同； (3)各变压器输出电流同相位；各变压器输出电流同相位； (4)各台变压器的阻抗电压相等。各台变压器的阻抗电压相等。 1 a 1 x 2 a 2 x A B A B 两台并联运行的变压器的二次两台并联运行的变压器的二次 侧构成了侧构成了

33、回路回路。若联结组别和变。若联结组别和变 比均完全相等，则可以保证这一比均完全相等，则可以保证这一 回路中没有环流。回路中没有环流。 二次侧很小的电压差也会在还路中引起很大的环流，所以变比只容许极小二次侧很小的电压差也会在还路中引起很大的环流，所以变比只容许极小 的偏差的偏差(0.51)% 联结组别不同的两台变压器的二次侧电压不同相位，必然存在相量差，这联结组别不同的两台变压器的二次侧电压不同相位，必然存在相量差，这 是不容许的。是不容许的。 并联运行的每台变压器的输出电流都同相位时，整个并联组的输出电流才并联运行的每台变压器的输出电流都同相位时，整个并联组的输出电流才 能最大化，各台变压器的

34、装机容量才能充分利用。能最大化，各台变压器的装机容量才能充分利用。 1 U KA I KB I 2 I KA R KA X KB R KB X L Z 2 U KA I KB I 2 I KA I KB I 2 I 并联运行时的等效电路及电流合成并联运行时的等效电路及电流合成 阻抗电压等于短路阻抗的标幺值，在电流相位相同的情况下，各台变压阻抗电压等于短路阻抗的标幺值，在电流相位相同的情况下，各台变压 器电流的分配与其阻抗成反比。器电流的分配与其阻抗成反比。 AKB BKA IZ IZ NAAA ANNANAN U ISI SU II NBBB BNNBNBN U ISI SU II : 11

35、: : 11 : / BNBNNABAKB ANBNBANKA AB ANBNANN KAKB NK KAKB ANKB IIUIIIZ IIIIZIU ZZ UIUI SS SS uu 如果如果uKAuKB，则阻抗电压较小的一台变压器先达到满载，这就限制了，则阻抗电压较小的一台变压器先达到满载，这就限制了 整个并联组的总容量。整个并联组的总容量。 一般规定并联运行的变压器阻抗电压值相差不超过一般规定并联运行的变压器阻抗电压值相差不超过10%。 7-4 三相变压器的不对称运行三相变压器的不对称运行 三相变压器实际运行时，可能出现各种不对称运行的情况。例如：单相负载三相变压器实际运行时，可能出现

36、各种不对称运行的情况。例如：单相负载 或某一相断开检修等对或某一相断开检修等对Y,ynY,yn联结组，不对称负载会引起中点偏移，导致联结组，不对称负载会引起中点偏移，导致二二次侧相次侧相 电压发生较大的变化分析不对称运行采用的方法是电压发生较大的变化分析不对称运行采用的方法是“对称分量法对称分量法” 一、一、对称分量法对称分量法原理原理 一组不对称三相电流（或电压）可以看成是三组对称的电流（或电压）一组不对称三相电流（或电压）可以看成是三组对称的电流（或电压） 的叠加，后者称为前者的的叠加，后者称为前者的对称对称分量。分量。 正序分量正序分量 负序分量负序分量 零序分量零序分量 ,; ABC

37、III ,; ABC III 000 , ABC III 2 3 13 22 j aej 4 2 3 13 22 j aej 3 1a 2 10aa 0 2 0 2 0 AAAA BAAA CAAA IIII Ia IaII IaIa II 2 2 0 1 () 3 1 () 3 1 () 3 AABC AABC AABC IIaIa I IIa IaI IIII 解方程组得：解方程组得： 合成：合成： 0AAAA IIII 0BBBB IIII 0CCCC IIII 2 BA aII CA aII BA aII 2 CA aII 000BCA III 二、二、Y,yn联结组的单相短路联结组的

38、单相短路 单相空载短路后：单相空载短路后： aK II 0 bc II 根据对称分量法：根据对称分量法： 0 11 33 baacK IIIII 2 11 33 baacK Ia IaIII 2 11 33 aabcK IaIIIaI 000 1 3 bcaK IIII 2 1 3 bK a II 1 3 cK IaI 1 3 bK IaI 2 1 3 cK a II 忽略励磁电流时，一次侧也将产生忽略励磁电流时，一次侧也将产生3个电流系统与二次侧的三个电流系统个电流系统与二次侧的三个电流系统 平衡，归算后平衡，归算后 0 0 A I 1 3 KA II 1 3 KA II 0 0 B I 2

39、 1 3 BK a II 1 3 KC aII 1 3 KB aII 2 1 3 CK a II 0 0 C I 0 2 3 AAAAK IIIII 0 1 3 BBBBK IIIII 0 1 3 CCCCK IIIII 在短路前，三相磁通在短路前，三相磁通A、B、C和二次侧的三相电势和二次侧的三相电势Ea、Eb、Ec均为均为 三相对称电势。三相对称电势。 短路后一、二次侧的正、负序电流系统相互平衡，不会影响原来的对称短路后一、二次侧的正、负序电流系统相互平衡，不会影响原来的对称 磁通和电势。磁通和电势。 但但二二次侧的零序电流得不到平衡，将在铁心中激励一个零序磁通次侧的零序电流得不到平衡，将

40、在铁心中激励一个零序磁通a0、 b0、c0叠加在原来的三相对称磁通上，得到一组不对称三相磁通叠加在原来的三相对称磁通上，得到一组不对称三相磁通A、 B、C。 对应的感应电势将不对称。二次电势相量图的中心将下移，对应的感应电势将不对称。二次电势相量图的中心将下移，b、c相电相电 势升高，势升高，a相电势下降。相电势下降。中点浮动中点浮动的幅度依零序磁通大小而定。的幅度依零序磁通大小而定。 组式变压器的零序磁通畅通无阻，所以组式变压器的零序磁通畅通无阻，所以Y,yn接法的组式变压器单相短接法的组式变压器单相短 路时会发生严重的中点浮动，使得路时会发生严重的中点浮动，使得b、c相电压达到危险的高值。

41、相电压达到危险的高值。 芯式变压器中零序磁通被大大抑制，所以芯式变压器中零序磁通被大大抑制，所以中点浮动中点浮动不会严重，在容量不会严重，在容量 不大的配电变压器可以使用心式不大的配电变压器可以使用心式Y,yn接法。接法。 第第 8 章章 三绕组三绕组变压器变压器、自耦、自耦变压器变压器、互感器、互感器 8-1 三绕组三绕组变压器变压器 一、一、结构结构和和用途用途 三绕组三绕组变压器的变压器的每相每相有有3个绕组，当一次绕组接到交流电源后，另外个绕组，当一次绕组接到交流电源后，另外2个绕组就个绕组就 感应出不同的电势，这种变压器用于需要感应出不同的电势，这种变压器用于需要2种不同电压等级的负

42、载。种不同电压等级的负载。 发电厂和变电所通常出现三种不同等级的电压，所以三绕组变压器在电力系统发电厂和变电所通常出现三种不同等级的电压，所以三绕组变压器在电力系统 中应用比较广泛。中应用比较广泛。 每相的每相的高中低高中低压绕组均套于同一铁心柱上。为了绝缘使用合理，通常把压绕组均套于同一铁心柱上。为了绝缘使用合理，通常把高压高压绕绕 组放在最组放在最外外层，中压和层，中压和低压低压绕组放在绕组放在内层内层。 额定容量额定容量是指是指容量最大容量最大的那个绕组的容量，一般容量的百分比按高中低压绕组的那个绕组的容量，一般容量的百分比按高中低压绕组 有三种形式有三种形式100/100/50、100

43、/50/100、100/100/100。 二、二、特性特性 3个变比：个变比： k12= N1/N2 U1 / U20 k13= N1/N3 U1 / U1 k23= N2/N3 U20 / U30 负载运行时若不计空载电流负载运行时若不计空载电流 I0 ，则变压器的磁势平衡方程为，则变压器的磁势平衡方程为 112233 0I NI NI N 32 1 1213 0 II I kk 123 0III 简化等效电路中的简化等效电路中的 Z1=R1+jX1 为为一一次侧的阻抗，次侧的阻抗，Z2=R2+jX2为二次侧折算到为二次侧折算到一一次次 侧的阻抗；侧的阻抗；Z3=R3+jX3为三次侧折算到为

44、三次侧折算到一一次侧的阻抗，六个参数可以根据稳态次侧的阻抗，六个参数可以根据稳态短路短路 试验试验求得。求得。 Zk12=Rk12+jXk12= (R1+R2) + j(X1+X2) Zk13=Rk13+jXk13=(R1+R3)+j(X1+X3) Zk23=Rk23+jXk23=(R2+R3)+j(X2+X3) R1=1/2(Rk12+Rk13-Rk23) X1=1/2 (Xk12+Xk13-Xk23) R2=1/2(Rk12+Rk23-Rk13) X2=1/2 (Xk12+Xk23-Xk13) R3=1/2(Rk13+Rk23-Rk12) X3=1/2(Xk13+Xk23-Xk12) 知道

45、参数后就可以根据等效电路计算特性了。知道参数后就可以根据等效电路计算特性了。 8 8- -2 2 自耦自耦变压器变压器 一、一、概念概念 二、变比二、变比 电压变比：电压变比： U1/U2=Nab/Nbc=ka 三、磁势平衡三、磁势平衡 I1Nac+(I1+I2)Nbc=I0Nab I1(Nab-Nbc)+(I1+I2)Nbc=I0Nab I1Nac+IcbNbc=0 IacNac=-IcbNbc I1Nab+I2Nbc=0 I1/I2=-Nab/Nac=-1/ka 也就是在忽略激磁电流后一个绕组本身的两段存在着磁势平衡。也就是在忽略激磁电流后一个绕组本身的两段存在着磁势平衡。 四、容量关系四

46、、容量关系 Sac=UacIac= (U1-U2)I1=U1I1(1-1/ka)=SaN(1-1/ka) Scb=UcbIcb= (I1+I2)U2=U2I2(1-1/ka)=SaN(1-1/ka) 可见两段绕组的容量均只有变压器容量可见两段绕组的容量均只有变压器容量(1-1/ka)倍。倍。 自耦变压器不仅可以省去一个绕组，而且其绕组容量要比相应的双绕自耦变压器不仅可以省去一个绕组，而且其绕组容量要比相应的双绕 组变压器小，这样就减少铁、铜等材料，缩小尺寸。组变压器小，这样就减少铁、铜等材料，缩小尺寸。 (1-1/ka)越小则省材越多，所以适合于越小则省材越多，所以适合于ka接近于接近于1的情

47、况。的情况。 五、五、传导容量传导容量和和电磁容量电磁容量 I2=I1+Ibc S2=U2I2=U2I1(传导容量传导容量) + U2Ibc (电磁容量电磁容量) Scd/S2 = I1/I2 = 1/ka Sdc/S2=1-Scd/S2=1-1/ka 8-3 互感器互感器 互感器属测量装置，按变压器原理工作。互感器属测量装置，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。须通过互感器将待测电量按比例减小后测量。 互感器具有互感器具有2种作

48、用：将高电量转换为能用普通标准仪表测量的电量种作用：将高电量转换为能用普通标准仪表测量的电量 1A/5A/100V/500V;将仪表与高压电路隔离，保证仪表及人身安全。将仪表与高压电路隔离，保证仪表及人身安全。 一、电流互感器一、电流互感器 一次侧只有一次侧只有1到几匝，导线截面积大，串入被到几匝，导线截面积大，串入被 测电路。二次侧匝数多，导线细，与阻抗较小测电路。二次侧匝数多，导线细，与阻抗较小 的仪表（电流表、功率表的电流线圈）构成闭的仪表（电流表、功率表的电流线圈）构成闭 路。路。 电流互感器的运行情况相当于二次侧短路的电流互感器的运行情况相当于二次侧短路的 变压器，一般选择很低的磁密变压器，一般选择很低的磁密(0.08-0.1T),并忽并忽 略励磁电流，则略励磁电流，则I1/I2=N2/N1=k。 励磁电流是误差的主要根源。励磁电流是误差的主要根源。0.2/0.5/1/3，1 表示变比误差不