1、第第4章章第第4章章 变压器变压器变压器的类别、变压器的类别、基本结构、额定值基本结构、额定值4.1变压器的空载运行变压器的空载运行4.2变压器的负载运行变压器的负载运行4.3下 页变压器的等效电路及相量图变压器的等效电路及相量图4.4变压器的参数测定变压器的参数测定4.5标幺值标幺值4.6变压器的运行特性变压器的运行特性4.7三相变压器三相变压器4.8特种变压器特种变压器4.9第第4章章本章教学基本要求 1.了解变压器的主要结构、基本工作原理及主要额定值的意义；2.通过变压器的负载运行分析，深入理解负载运行时变压器各物理量之间的关系，绕组折算的物理意义及其计算方法，掌握负载运行时的等值电路、
2、相量图、参数测参数测定及求解电压变化率和效率，学会分析变压器的运行性定及求解电压变化率和效率，学会分析变压器的运行性能；能；3.熟悉三相变压器的联接组别，并能根据绕组接线图判熟悉三相变压器的联接组别，并能根据绕组接线图判别其联接组别或按照已知的联接组别画出绕组的接线图。别其联接组别或按照已知的联接组别画出绕组的接线图。下 页上 页返 回第第4章章本章教学重点和难点n重点：1.理解在不同运行状态下理解在不同运行状态下I0、I1和和I2等参数的物理意义；等参数的物理意义；2.变压器的基本方程式、等值电路、相量图；变压器的基本方程式、等值电路、相量图；3.三相变压器的联接组别。三相变压器的联接组别。
3、n难点：负载运行时各量之间的关系。负载运行时各量之间的关系。下 页上 页返 回第第4章章本次课程内容、要求和重点内容：内容：变压器参数测定方法、变压器的运行特性。要求：要求：1.熟悉变压器参数测定方法 2.掌握参数的标幺值表示 2.学会分析变压器的运行性能，电压调整率概念重点：重点：参数的标幺值，变压器外特性。下 页上 页返 回第第4章章n4.5.14.5.1 变压器的空载试验变压器的空载试验n4.5.24.5.2 变压器的短路试验变压器的短路试验4.5 变压器的参数测定变压器的参数测定 变压器的参数有励磁参数和短路参数励磁参数和短路参数，只有已知参数，才能运用前面所介绍的基本方程式、等值电路
4、或相量图求解各量。设计变压器时采用计算法确定各参数；对制造好的变压器，其参数可通过试验试验测得。求取 Rm、Xm、Im、p0（pFe）、k求取 RK、XK、UK、pcu 下 页上 页返 回第第4章章4.5.1 变压器的空载试验通过空载试验可得励磁参数、变比和铁损等数据。通过空载试验可得励磁参数、变比和铁损等数据。试验试验一般在一般在低压侧低压侧做（安全，便于计量）做（安全，便于计量）空载试验接线图下 页上 页返 回第第4章章说明 试验可在高压侧测量也可试验可在高压侧测量也可在低压侧测量，视实际测量在低压侧测量，视实际测量方便而定。方便而定。为了便于测量和安全，空载试验一般在低压侧空载试验一般在
5、低压侧做，做，即在低压绕组ax上加电压U1(=U2N)，高压绕组AX开路，测量电压U2、空载电流Im和输入功率p0。步骤：步骤：低压侧加电压，高压侧开路；电源电压由01.2U2N（或1.2 U2N0），测U1、U20、Im和p0值；可得Im=f(U1)及p0=f(U1)下 页上 页返 回第第4章章空载实验数据计算其中:（低压）（高压）低压高压1221UUUUNNkNNmIUZ10200mIpR mmRRRZZZ2020;22;RRZZmm根据测得的空载实验数据可计算单相变压器的参数：n变比为：n空载阻抗：n空载电阻：下 页上 页返 回第第4章章说明1励磁电抗：mmIUZZ10200mmIpRR
6、22mmmRZX由于认为：n励磁阻抗：n励磁电阻：22;RRZZmm因变压器空载时无功率输出，所以输入的功率全部消耗在变压器的内部，为铁芯损耗pFe和空载铜耗I2mR2之和，但空载电流Im很小，pFe I2mR2，故可忽略空载铜耗，认为 p0pFe=I2mRm。下 页上 页返 回第第4章章说明2 由于空载实验在低压侧做，计算所得的励磁参数是低计算所得的励磁参数是低压侧的值，如需折算到高压侧，各计算值应乘压侧的值，如需折算到高压侧，各计算值应乘k2，还应注意的是，励磁参数随电压的大小而变化，计算时要取额定励磁参数随电压的大小而变化，计算时要取额定电压下电压下(U1=U2N)的数据，的数据，空载试
7、验时应调整外施电压等于空载试验时应调整外施电压等于额定电压。额定电压。对于三相变压器测得的功率是三相的对于三相变压器测得的功率是三相的，而励磁参数是指每一相的，故在计算时应将三相功率除以应将三相功率除以3，即取一相功率计算，同时应将测得的线值数据转换成相值数将测得的线值数据转换成相值数据；变压比据；变压比 k值用相电压之比值用相电压之比。下 页上 页返 回第第4章章4.5.2变压器短路试验 通过短路试验可得短路参数、铜损等数据。短路试验接线图如下图所示。一般在一般在高压侧高压侧做（安全，方便）做（安全，方便）下 页上 页返 回第第4章章说明1 短路试验时电流较大，可达额定电流，而所加电压却很低
8、，一般为额定电压的（415）左右，因此一般在高压侧一般在高压侧加压，而低压侧短路加压，而低压侧短路。即短路实验一般在高压侧做，原边加原边加电压，副边短路电压，副边短路。应注意的是，由于变压器的短路阻抗zk一般很小，当原边的电流达到额定值时，原边所加的电压很低，所以在短路实验时，变压器的高压绕组前接调压器，将调压器的输出电压由零开始慢慢升高，直至短路电流为额定电流为止直至短路电流为额定电流为止，记录原边的短路电压Uk、电流Ik和输入功率pk数据。思考思考空载试验时电流表接在靠近变压器侧，短路试验时电压表接在靠近变压器侧，为什么？下 页上 页返 回第第4章章说明2 短路实验时，变压器副边无功率输出
9、，输入功率全部消耗在内部，由于当绕组中短路电流为额定值时，原边所加的电压很低，主磁通比正常运行时小很多，铁芯损耗pFe与铜损pCu相比可忽略，短路损耗中主要是原、副边的铜损短路损耗中主要是原、副边的铜损，即有：pkpCu=pCu1+pCu2。下 页上 页返 回第第4章章短路参数计算n短路阻抗：n短路电阻：n短路电抗：n根据规定，测得的电阻应换算到国标规定的75时的数值，换算公式为：对于铜线：对于铝线：式中t为实验时的环境温度（）。kkkIUZ2kkkIPR22kkkRZXtRRkCk2287522875tRRkCk5.234755.23475根据测得的短路实验数据可计算单相变压器的参数下 页上
10、 页返 回第第4章章说明n在75时的短路阻抗为：对于三相变压器应注意用相值对于三相变压器应注意用相值计算，所得的参数也是每相值。如果要将原、副边参数分开，可近似认为可近似认为：R1R2；X1X2；Z1Z2。227575kCkCkXRZ对T型等效电路R1R2=RkX1X2=Xk下 页上 页返 回第第4章章短路电压短路电压(阻抗电压阻抗电压Uk)百分数百分数n短路试验时，使短路电流恰为额定电流的外施电压，为短路电压短路电压，记作，记作Uk。n以额定电压百分数表示，称为短路电压百分数短路电压百分数CkNCkkkZIZIU75175%100%10017511NCkNNkkUZIUUUn电阻分量和电抗分
11、量的百分值%1001751)(NCkNRkURIU%1001751)(NCkNXkUXIU下 页上 页返 回第第4章章nUk不能太小Uk太小时，变压器接额定电压发生短路时电流太大。n Uk也不能太大Uk太大时，负载变化时，压降增大，即电压波动较大。n中、小变压器 Uk=4%10%n大型电力变压器 Uk=12.5%17.5%Uk电压对变压器运行特性的影响电压对变压器运行特性的影响下 页上 页返 回第第4章章例：例：(教材教材P102)n一台三相电力变压器，额定容量为一台三相电力变压器，额定容量为2500kVA，额定电压为，额定电压为60/6.3kV，高压，高压Y联接、低压联接联接、低压联接,试验
12、数据如下：试验数据如下：1、求以高压侧为基准的、求以高压侧为基准的”T”型等效电路参数型等效电路参数2、短路电压百分值及其电阻分量和电抗分量的百分值、短路电压百分值及其电阻分量和电抗分量的百分值试验类型电压（V）电流（A）功率（KW）备注短路空载4800 630024.06 11.4626.57.7高压侧测低压侧测下 页上 页返 回第第4章章4.6 标幺值n基值的选取是任意的，在变压器中，一般选额定值作为各基值的选取是任意的，在变压器中，一般选额定值作为各物理量的基值物理量的基值，但存在有相互关系的几个物理量中，所选基值的个数并不是任意的，当某几个物理量的基值已被确定，其它物理量的基值也就跟着
13、确定了。如单相变压器如单相变压器，当选定原边的额定电压和额定电流作为电压和电流的基值时，原边每相阻抗的基值也就确定了，应为额定电压除以额定电流，即：|Z|1b=U1b/I1b。）基值（与实际值同单位实际值（任意单位）标幺值标幺值是指某个物理量的实际值与其所选定的同一单位的固定值(称基值称基值)的比值，即：为了与实际值区分，标幺值都用在其右上角加为了与实际值区分，标幺值都用在其右上角加“*”号表号表示。示。下 页上 页返 回第第4章章n基值（采用下标采用下标“b”）电压基值电压基值额定电压额定电压 U1b=U1Nj j U2b=U2Nj j 电流基值电流基值额定电流额定电流 I1b=I1Nj j
14、 I2b=I2Nj j 功率基值功率基值额定容量额定容量 SbSNj j=Ub Ib 阻抗基值阻抗基值额定电压与额定电流之商额定电压与额定电流之商n同一侧电路中的同类物理量要用同一个基值 如励磁阻抗要用|Z1|b做基值。n不同侧各物理量应采用不同基值，一次侧用一次测基值，二次侧用二次侧基值。问：二次测向一次侧折算后，用哪个基值？问：二次测向一次侧折算后，用哪个基值？下 页上 页返 回第第4章章标么值的优点标么值的优点1便于比较变压器和电机的性能参数 例电力变压器例电力变压器 Zk*=0.040.175 I0*=0.020.12可直观反映出变压器的运行情况,例如已知一台运行着的变压器端电压和电流
15、为35kV、20A，从这些实际数据上判断不出什么问题，但如果已知它的标幺值为U1*=1.0、I1*=0.6，说明这台变压器欠载运行。例例:U2*=0.9 变压器二次低于额定值变压器二次低于额定值 I2*=1.1 变压器过载变压器过载10%运行运行3折算前后各量相等省去折算,例：4、某些物理意义不同，但具有相同数值计算方便*2222212*2UUUkUkUUUUNNN*11111*/kNkNkkNNkNkkUUUUZIIUZZZZ缺点缺点:没有单位；没有单位；物理概念比较模糊。物理概念比较模糊。下 页上 页返 回第第4章章例：一台单相变压器，额定容量为1000kVA，额定电压为66kV/6.3k
16、V。在高压侧进行短路试验，测得Rk=61W，Xk=204.98W；在低压侧进行空载试验，测得Rm=13.71W，Xm=329.55W。试求各参数的标幺值。解：解：U1b=U1N=66000VI1b=I1N=1000/66AU2b=U2N=6300VI2b=I2N=1000/6.3A|Z|1b=U1b/I1b短路试验在高压侧进行，测得的参数Rk、Xk为折算到高压侧的值，以高压侧的基值来计算参数的标幺值空载试验在低压侧进行，测得的参数Rm、Xm为折算到低压侧的值，以低压侧的基值来计算参数的标幺值|Z|2b=U2b/I2b下 页上 页返 回第第4章章4.7 变压器的运行特性 4.7.1 外特性和电压
17、变化率 变压器外特性是指当U1=U1N，cosj2=常数时，副边端电压随负载电流变化的规律，即：U2=(I2)曲线。下 页上 页返 回变压器的运行特性有外特性外特性U2=(I2)和效率效率特性特性=(I2)，而变压器的主要性能指标是电压电压变化率变化率。第第4章章变压器外特性 由于变压器内部存在漏阻抗，当有负载电流时，就会产生电压降，输出电压是随负载电流变化而变化，其变化规律与负载的性质有关。下 页上 页返 回滞后滞后超前超前第第4章章电压变化率 为了表征电压随负载电流变化的程度，可用电压变化率U表示。电压变化率是指在原边原边加额定电压，副边空载电压加额定电压，副边空载电压与某一功率因数下的额
18、定负载的副边电压差值与副边额定电压的比值用百分数来表示，即有：电压变化率反映了变压器电压的稳定性，是一项重要的性能指标。100%)-(1100%100%*2121222UUUUUUUUNNNN下 页上 页返 回第第4章章 可根据简化等值电路的相量图,推导出电压变化率的公式为：式中=I2/I2N=I2*，称为变压器的负载系数，直接反映负载的大小，如b=0表示空载；b=1表示满载。下 页上 页返 回100%)sincos(100%1221121NkkNNNUXRIUUUUjjb第第4章章用标幺值表示时电压变化率公式从上式可见，变压器的电压变化率与短路参数Rk和Xk、负载系数、负载功率因数角j2有关
19、，当当负载为电阻性或感性时负载为电阻性或感性时，电压变化率U0，且电电阻性负载电压变化率小于感应负载的电压变化率阻性负载电压变化率小于感应负载的电压变化率；当负载容性时负载容性时，一般情况下，|Rkcosj2|Xksinj2|使电压变化率U*0），下列各物理量将如何变化（忽略漏抗压降）：Zm（），Im（），pFe（），pCu（）。6、变压器空载试验一般在（）侧做；短路试验一般在（）侧做。7、变压器电源电压一定，其二次端电压大小决于（）、（）和（）。增大增大不变不变越小越小越大越大铁铁增大增大不变不变增大增大不变不变不变不变不变不变增大增大低压低压高压高压负载大小负载大小负载性质负载性质变压器短
20、路阻抗变压器短路阻抗第第4章章8、变压器运行时的效率与（）、（）和（）、（）有关，当（）变压器的效率最大。9、变压器运行时基本铜耗可视为（），基本铁耗可视为（）。10、一台变比为k10的变压器，从低压侧作空载实验，求得副边的励磁阻抗标幺值为16，那末原边的励磁阻抗标幺值是（）。A、16；B、1600；C、0.1611、变压器负载呈容性，负载增加时，副边电压（）。A、呈上升趋势；B、不变，C、可能上升或下降 12、一台变压器在（）时效率最高。A、b=1；B、p0/pk=常数；C、pcu=pFe；D、S=SN。上 页返 回下 页负载大小负载大小负载性质负载性质铜耗铜耗铁耗铁耗铜耗铜耗=铁耗铁耗可变
21、损耗可变损耗不变损耗不变损耗ACC第第4章章13、为什么变压器的空载功率可以近似看成铁耗，而短路功率近似看成铜耗？14、变压器空载实验一般在哪侧进行？变压器短路实验一般在哪侧进行？为什么？上 页返 回下 页答：因为空载时电流很小，在空载损耗中铁耗占绝大多数，答：因为空载时电流很小，在空载损耗中铁耗占绝大多数，所以空载损耗近似看成铁耗。而短路时，短路电压很低，所以空载损耗近似看成铁耗。而短路时，短路电压很低，因而磁通很小，铁耗也很小，短路损耗中铜耗占绝大多数，因而磁通很小，铁耗也很小，短路损耗中铜耗占绝大多数，所以近似把短路损耗看成铜耗。所以近似把短路损耗看成铜耗。答：低压侧额定电压小，为了试验
22、安全和选择仪表方便，答：低压侧额定电压小，为了试验安全和选择仪表方便，空载试验一般在低压侧进行。高压侧电流小，短路试验时空载试验一般在低压侧进行。高压侧电流小，短路试验时所加电压低，为了选择仪表方便，短路试验一般在高压侧所加电压低，为了选择仪表方便，短路试验一般在高压侧进行。进行。第第4章章15、一台三相变压器，SN=5600kVA，U1N/U2N=35/6kV，Y、d接线，从短路试验（高压侧）得：Uk=2610V、Ik=92.3A、Pk=53kW，计算短路参数的标么值。上 页返 回第第4章章本次课程内容、要求和重点内容：内容：三相变压器的磁路与电路系统、特种变压器自学要点。要求：要求：1.熟
23、悉三相变压器的磁路系统 2.掌握三相变压器的联接组别联接组别含义，能根据绕组接线图能根据绕组接线图判别其联接组别判别其联接组别或按照已知的联接组别画出绕组的接线图。3.熟悉常用特种变压器结构特点、工作原理及使用注意。重点：重点：三相变压器的联接组别。下 页上 页返 回第第4章章4.8.14.8.1 三相变压器的磁路系统三相变压器的磁路系统4.8.24.8.2 三相变压器的电路系统三相变压器的电路系统4.8 三相变压器三相变压器(three-phase transformer)下 页上 页返 回n应用：目前各国电力系统均采用三相制，三相变压器广泛应用于电力系统中。n运行原理：在对称三相负载下运行
24、时，变压器的各相电压、电流大小相等，互差120相角，三相完全对称。运行原理的分析和计算时，可以取三相中的一相来研究，即三相问题可以化为单相问题。通过单相导出的基本方程、等效电路等方法，可直接用于三相中的任一相。n特点第第4章章4.8.1三相变压器的磁路系统1.组式 由三个容量与结构完全相同的单相变压器组成的三相变压器。n特点：每相都有自己独立的磁路，互不相关，各相每相都有自己独立的磁路，互不相关，各相的励磁电流在数值上完全相等。的励磁电流在数值上完全相等。三相变压器结构分：组式、芯式。下 页上 页返 回第第4章章n磁路三相磁路彼此无关联三相磁路彼此无关联CZCBYBAXAAXaxBYbyCZc
25、zABCn工作过程：原边外施三相对称电压三相对称磁通由于磁路对称，产生三相对称的空载电流。下 页上 页返 回第第4章章n应用 三相组式变压器优点是：对特大容量(100万kVA及以上)的变压器制造容易，备用量小。但其铁芯用料多，占地面积大，只适用于超高压、特大容量的场合。下 页上 页返 回第第4章章n 特点 三相磁路相互关联，有电和磁的联系，磁路长度不等，当外加三相对称电压时，三相励磁电流不对称，三相主磁通对称，中间铁心柱内磁通2.芯式把三台单相变压器的铁心拼成星形磁路星形磁路。0CBA中间心柱中将无磁通通过，因此可以把它省略如图图b所示。再将B相铁轭缩短，进一步把三个芯柱安排在同一平面内，如图
26、图c所示，就可以得到三相芯式变压器。下 页上 页返 回第第4章章n磁路AXaxBYbyCZczABC三相芯式变压器的磁路是一个三相磁路，任何一相的磁路都以其他二相的磁路作为自己的回路。0CBA下 页上 页返 回n优点：节省材料，体积小，效率高，维护方便。n 应用：大、中、小容量的变压器广泛用于电力系统中。第第4章章4.8.2 三相变压器的电路系统下 页上 页返 回三相芯式变压器的三个铁芯柱上分别套有A相、B相和C相的高压和低压绕组，三相共六个绕组，如图所示。为绝缘方便，常把低压绕组套在里面、靠近芯柱，高压绕组套装在低压绕组外面。第第4章章n绕组标记绕组名称 单相变压器 三相变压器 中性点 首端
27、 末端首端 末端高压绕组AXA、B、CX、Y、ZN低压绕组axa、b、c x、y、zn1.三相绕组的联结法下 页上 页返 回第第4章章星形联结、三角形联结星形联结记作：“Y”或“y”三角形联结记作：“D”或“d”n三相绕组接线下 页上 页返 回第第4章章(1)星形联结三个首端A、B、C引出，三个末端连接在一起形成中性点，如果将中性点引出，就形成了三相四线制了，表示为YN或yn。下 页上 页返 回第第4章章(2)三角形联结三角形联结是把一相绕组的尾端和另一相绕组的首端相联，顺次联成一个闭合的三角形回路，最后把首端A、B、C引出。三角形联结的三相绕组接法有两种。三角形联结的三相绕组接法有两种。三相
28、绕组按A一XCZB一YA的顺序联结，称为逆序逆序（逆时针）三角形联结（逆时针）三角形联结；三相绕组按A一XB一YCZA的顺序联结，称为顺序（顺时针）三角形联结顺序（顺时针）三角形联结。逆序三角形联结逆序三角形联结顺序三角形联结顺序三角形联结下 页上 页返 回电动势相量顺时针转电动势相量顺时针转电动势相量逆时针转电动势相量逆时针转第第4章章 国产电力变压器常用Y，yn；Y，d和YN，d三种联结，前面的大写字母表示高压绕组的联结前面的大写字母表示高压绕组的联结法法，后面的小写字母表示低压绕组的联结法，后面的小写字母表示低压绕组的联结法，N(或或n)表示有中点引出表示有中点引出的情况。在并联运行时，
29、为了正确地使用三相变压器，必须知道高、低压绕组线电压之间的相位关系。从说明高、低压绕组相电压的相位关系入手。从说明高、低压绕组相电压的相位关系入手。下 页上 页返 回第第4章章 变压器的同一相高、低压绕组都是绕在同一铁芯柱上，并被同一主磁通链绕，当主磁通交变时，在高、低压绕组中感应的电势之间存在一定的极性关系。2.高低压绕组中相电动势的相位关系下 页上 页返 回第第4章章(1)同名端 在任一瞬间瞬间，高压绕组的某一端的电位为正时，低压绕组也有一端的电位为正，这两个绕组间同极性的一端称为同名端，记作“”。同名端由线同名端由线圈的绕向和首末端标志决定。圈的绕向和首末端标志决定。观察高、低压绕组的绕
30、向可判断同名端通直流电流判断同名端当同一芯柱上两绕组的绕向相同时，同极性端在两个绕组的对应端；当同一芯柱上两绕组的绕向相反时，同极性端在两个绕组的非对应端。分别从两绕组的一个端点中流入直流电流，产生的两个恒定磁通方向相同，这两个端点互为同名端。下 页上 页返 回第第4章章XAxa高、低压绕组的同极性端同标志时，高、低压绕组的电动势同相位。ax.AX.AXax高、低压绕组的同极性端异标志时，高、低压绕组的电动势反相位。(2)高低压绕组中相电动势的相位关系确定.AXax.XAxa.axAX感应电动势的参考方向均规定从首端指向末端从首端指向末端 下 页上 页返 回第第4章章3.联结组别 通过变换变压
31、器绕组的联接方式，改变变压器原副边感应电势或电压的相位。变压器联结组别用时钟表示法时钟表示法表示。规定：各绕组的相电势相电势均由首端指向末端，高压绕组电势从A指向X，记为“AX”，简记为“A”，低压绕组电势从a指向x，简记为“a”。下 页上 页返 回第第4章章（1）时钟表示法 把高压绕组线电势作为时钟的长针高压绕组线电势作为时钟的长针(分针分针)，永远指向“12”点钟(或0点)，低压绕组的线电势作为低压绕组的线电势作为时钟的短针时钟的短针(时针时针)，根据高、低压绕组线电势之间的相位指向不同的钟点，低压绕组线电势指向的低压绕组线电势指向的钟点就是联结组的组号。钟点就是联结组的组号。下 页上 页
32、返 回第第4章章（2）单相变压器组别 单相变压器高、低压绕组电势相位关系只有同相位和反相位两种，因此只有同相变压器和反相变压器。)I,I(I/I012连接组别为高、低压绕组的高、低压绕组的电动势同相位电动势同相位I，I表示高、低压线圈均为单相线圈，表示高、低压线圈均为单相线圈，0表示两线圈的电表示两线圈的电动势（电压）同相，动势（电压）同相，6表示反相表示反相 XAxa高、低压绕组的高、低压绕组的电动势反相位电动势反相位XAxa)I,I(I/I66连接组别为下 页上 页返 回第第4章章联结组别：反映三相变压器连接方式及一、二次线电动线电动势（或线电压）势（或线电压）的相位关系。三相变压器的联结
33、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。无论采用怎样的连接方式，一、二次侧线电动势（或线无论采用怎样的连接方式，一、二次侧线电动势（或线电压）的相位差总是电压）的相位差总是300的整数倍。因此可以采用的整数倍。因此可以采用时钟表示时钟表示法法 作为时钟的分针作为时钟的分针，指向，指向12点，点，作为时钟的时针作为时钟的时针，其指向的数字就是三相变压器的组别号其指向的数字就是三相变压器的组别号。组别号的数字乘。组别号的数字乘以以300，就是二次绕组的线电动势滞后于一次侧电动势的相，就是二次绕组的线电动势滞后于一次侧电动势的相位角。位角。ABEabE（3）三相变压器联
34、结组别下 页上 页返 回第第4章章 确定三相变压器联结组别的步骤是：根据三相变压器绕组联结方式（Y或y、D或d）画出高、低压绕组接线图（绕组按A、B、C相序自左向右排列）；在接线图上标出相电势和线电势的假定正方向画出高压绕组电势相量图，根据单相变压器判断同一相的相电势方法，将A、a重合，再画出低压绕组的电势相量图（画相量图时应注意三相量按顺相序顺相序画，等位点画在一起）；根据高、低压绕组线电势相位差，确定联结组别的标号。下 页上 页返 回或或第第4章章例题1下 页上 页返 回同名端在对应端，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。ABEabE第第4章章例题2下 页上
35、页返 回若异名端在对应端，可得到Y，y6连接组别。第第4章章例题3下 页上 页返 回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连接组别。第第4章章总结总结 Yy联结的三相变压器，共联结的三相变压器，共有有Yy0、Yy4、Yy8、Yy6、Yy10、Yy2六种联结组别，标号六种联结组别，标号为偶数。为偶数。下 页上 页返 回第第4章章例题4下 页上 页返 回 同名端在对应端，对应的相电动势同相位，线电动势 和 相差300，连接组别为Y，d1。ABEabE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,d5、Y,d9连接组别。若异名端在对应端，可得到Y，d7、Y
36、,d11和Y,d3连接组别。第第4章章例题5下 页上 页返 回 同名端在对应端，三角形另一种接法，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。ABEabE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。若异名端在对应端，可得到Y，d5、Y,d9和Y,d1连接组别。第第4章章Yd联结组别总结联结组别总结 Yd联结的三相变压器，共联结的三相变压器，共有有Yd1、Yd5、Yd9、Yd7、Yd11、Yd3六种联结组别，标号六种联结组别，标号为奇数。为奇数。下 页上 页返 回第第4章章标准联结组别 为了避免制造和使用上的混乱，国家标准规定
37、对单相双绕组电力变压器只有0联结组别一种。对三相双绕组电力变压器规定只有Yyn0、Yd11、YNd11、YNy0和Yy0五种。下 页上 页返 回第第4章章标准组别的应用nYyn0组别的三相电力变压器用于三相四线制配电系统中，供电给动力和照明的混合负载；nYd11组别的三相电力变压器用于低压高于0.4kV的线路中；nYNd11组别的三相电力变压器用于110kV以上的中性点需接地的高压线路中；nYNy0组别的三相电力变压器用于原边需接地的系统中；nYy0组别的三相电力变压器用于供电给三相动力负载的线路中。下 页上 页返 回第第4章章 联结组别的判断在晶闸管变流技术中的应用n三相半波可控整流电路，工
38、作原理如图所示，ZB为整流变压器，TB为同步变压器。1.电路工作在整流与逆变状态2.触发电路常采用NPN晶体管正弦波移相或锯齿波移相，其反映触发电路的输入电压uTA(称同步电压)与晶闸管阳极电压uA之间的相位差。正弦波移相，同步电压uTA滞后对应的晶闸管阳极电uA120；锯齿波移相，同步电压uTA滞后对应的晶闸管阳极电压uA180。下 页上 页返 回第第4章章TB问：图(b)中整流变压器ZB的联接组别是什么？若触发电路为正弦波移相，同步变压器TB的联接组别？（设采用Y/Y联接）(a)(b)下 页上 页返 回第第4章章思考：若触发电路为锯齿波移相，同步变压器TB的联接组别？（设采用Y/Y联接）下
39、 页上 页返 回第第4章章其他用途变压器（自学）n自学具体要求：n1、自耦变压器n分析自耦变压器结构特点和工作原理。n熟悉电压关系、电流关系、容量关系，特别要注意变压器容量和绕组容量的概念。n自耦变压器的优缺点和适用范围。n2、交流互感器n电压互感器的工作原理和使用注意事项。n电流互感器的工作原理和使用注意事项。下 页上 页返 回第第4章章课后复习要点：n如何确定绕组的极性和三相变压器的联结组别如何确定绕组的极性和三相变压器的联结组别n熟练：熟练：已知接线图已知接线图画相量图画相量图判别组别判别组别n了解：已知组别了解：已知组别画相量图画相量图画接线图画接线图n思考题：思考题：P119 4.3
40、1n作业：作业：P118 4.30下 页上 页返 回第第4章章本章小结本章小结n本章内容：本章内容：主要介绍了变压器基本工作原理和运行主要介绍了变压器基本工作原理和运行特性；三相变压器的联结组别问题；自耦变特性；三相变压器的联结组别问题；自耦变压器、仪用互感器的结构和特点等。压器、仪用互感器的结构和特点等。下 页上 页返 回第第4章章1n变压器是利用电磁感应原理将某一电压等级的变压器是利用电磁感应原理将某一电压等级的电能转换成相同频率的另一电压等级的电能的电能转换成相同频率的另一电压等级的电能的静止电器，在变换电压的同时，还能变换电流。静止电器，在变换电压的同时，还能变换电流。下 页上 页返
41、回第第4章章2n在变压器中不仅有电路问题，还有磁在变压器中不仅有电路问题，还有磁路问题，所以它的基本工作原理是建路问题，所以它的基本工作原理是建立在电磁感应和磁势平衡关系上的。立在电磁感应和磁势平衡关系上的。基本方程式、等值电路、相量图是描基本方程式、等值电路、相量图是描述变压器内部电磁关系的工具，有关述变压器内部电磁关系的工具，有关变压器的基本理论也可推广应用于交变压器的基本理论也可推广应用于交流电机中。流电机中。下 页上 页返 回第第4章章n通过空载和短路实验，可求得变压器励磁通过空载和短路实验，可求得变压器励磁和短路等参数。和短路等参数。n变压器的电压调整率是表征负载运行时的变压器的电压
42、调整率是表征负载运行时的副边电压稳定性和供电质量副边电压稳定性和供电质量n效率特性表征负载运行时的经济性。效率特性表征负载运行时的经济性。3下 页上 页返 回第第4章章n表示三相变压器原、副边线电势的相位关表示三相变压器原、副边线电势的相位关系是联结组别；系是联结组别；n若已知接线图，可根据接线图画出相量图，若已知接线图，可根据接线图画出相量图，从而判断出联结组别；从而判断出联结组别；n若已知联结组别，可根据组别画出相量图，若已知联结组别，可根据组别画出相量图，从而画出接线图；从而画出接线图；n变压器的极性和联结组别也可通过实验确变压器的极性和联结组别也可通过实验确定定。4下 页上 页返 回第
43、第4章章n自耦变压器除通过电磁感应传递能量外，还自耦变压器除通过电磁感应传递能量外，还能从原边直接向副边传导能量，所以在相同能从原边直接向副边传导能量，所以在相同容量情况下，它比普通双绕组变压器耗材少，容量情况下，它比普通双绕组变压器耗材少，体积小，效率高。体积小，效率高。5下 页上 页返 回第第4章章n使用互感器的目的是使测量回路与高压线使用互感器的目的是使测量回路与高压线路隔离，便于测量，同时也为了操作人员路隔离，便于测量，同时也为了操作人员和设备的安全，互感器的使用注意事项是和设备的安全，互感器的使用注意事项是确保互感器正常工作的前提。确保互感器正常工作的前提。6上 页返 回第第4章章其
44、他用途变压器（自学）自学要求:1.掌握自耦变压器、电压互感器、电流互感器工作原理2.熟悉自耦变压器、电压互感器、电流互感器适用范围。下 页上 页返 回第第4章章1.自耦变压器n自耦变压器的特点是副绕组是原绕组的一部分，原、副绕组既有磁的耦合，又有电的联系。自耦变压器有单相和三相，有升压，也有降压。图所示为单相双绕组自耦变压器接线图。下 页上 页返 回第第4章章n从图中可见，从图中可见，AX为原绕组，匝数为为原绕组，匝数为N1，ax为副绕组，匝为副绕组，匝数为数为N2，其中副绕组也是原绕组的一部分，称为公共绕组，其中副绕组也是原绕组的一部分，称为公共绕组，将将Aa绕组称为串联绕组。绕组称为串联绕
45、组。1.电压关系电压关系n与双绕组变压器一样，当在原边加电压时，有主磁通和漏与双绕组变压器一样，当在原边加电压时，有主磁通和漏磁通产生，主磁通在原、副绕组中产生感应电势磁通产生，主磁通在原、副绕组中产生感应电势1、2，如果忽略漏阻抗压降，则原、副边的电压关系为：如果忽略漏阻抗压降，则原、副边的电压关系为：式中式中kA为自耦变压器的变比，为自耦变压器的变比，kA1时为降压变压器。时为降压变压器。2.电流关系电流关系n负载运行时，主磁通可认为与空载时近似相等，则有磁势负载运行时，主磁通可认为与空载时近似相等，则有磁势平衡方程式：平衡方程式：ANNkNNEEUU212121102211NININI下
46、 页上 页返 回第第4章章n忽略励磁电流时可得：忽略励磁电流时可得：上式表明，电流上式表明，电流1与与2的实际方向相反。的实际方向相反。n对于图中节点对于图中节点a利用基尔霍夫电流定律，可得公共绕组利用基尔霍夫电流定律，可得公共绕组ax中的电流中的电流I为：为：n当忽略当忽略0时，时，1与与2反相，在反相，在kA1时，则有时，则有21，在节点，在节点a上的电流有效值为：上的电流有效值为：I=I2-I1。AkIININI2122110；或22221)1(1IkIkIIIIAA下 页上 页返 回第第4章章3.容量关系n自耦变压器中存在变压器容量和绕组容量这两个容量。变压器容量是指原边输入容量或副边
47、输出容量，又称通过容量，数值上等于额定电压与额定电流的乘积。绕组容量是指该绕组的电压与电流的乘积，又称电磁容量。下 页上 页返 回第第4章章 对于双绕组变压器，功率是全部通过原、副绕组的电磁对于双绕组变压器，功率是全部通过原、副绕组的电磁耦合从原边传送到副边，即有：耦合从原边传送到副边，即有：SN=UN1IN1=UN2IN2 所以，变压器的绕组容量就等于原绕组容量或副绕组容所以，变压器的绕组容量就等于原绕组容量或副绕组容量，也就是铭牌上标注的变压器容量。但是自耦变压器的变量，也就是铭牌上标注的变压器容量。但是自耦变压器的变压器容量与绕组容量却不相等。压器容量与绕组容量却不相等。自耦变压器的额定
48、变压器容量为：自耦变压器的额定变压器容量为：SN=UN1IN1=UN2IN2。下 页上 页返 回第第4章章nAa串联绕组的绕组容量为：nax公共绕组的绕组容量为：n上两式说明，额定运行时串联绕组与公共绕组的绕组容量相等，均为自耦变压器容量的（1-1/kA）倍。n自耦变压器的输入容量为：NANNNAaAaSkIUNNNIUS)1(1111211tremaxAaaxAaSSIUIUIUUIUS111111)(NAANNNaxaxSkkIUIUS)1(1)1(122下 页上 页返 回第第4章章 其中Sem为电磁容量；Str为传导容量，说明输入容量中一部分是电磁容量，是通过电磁感应作用传到副边的；另一
49、部分是传导容量，它是由I1直接传到副边的，它不需要增加绕组容量，所以自耦变压器的变压器容量大于绕组容量，和同容量的普通双绕组变压器比，耗材少，体积小，成本低，效率高。变比kA越接近1，(1-1/kA)越小，绕组容量越小于变压器容量，自耦变压器优点越突出，故一般变比在1.52之间。自耦变压器在电力系统、工厂、实验室以及家用电器等均有应用。下 页上 页返 回第第4章章1）电压互感器 电压互感器作用是将高电压降为低电压（一般额定值为100V）供电给测量仪表和继电器的电压线圈，使测量、继电保护回路与高压线路隔离，保证人员和设备的安全。电压互感器接线如图所示，原绕组并联在被测的高压线路上，副绕组与电压表
50、、功率表的电压线圈等构成闭合回路。由于副边所接的电压表等负载的阻抗很大，副边电流很小，电压互感器实际上相当于一台空载运行的双绕组降压变压器。2.互感器互感器下 页上 页返 回第第4章章 为了减少测量误差，设计时应尽量减小短路阻抗和励磁电流，当忽略漏阻抗压降时有：式中ku为电压互感器的变压比。一般与电压互感器相配的电压表，已考虑变比的折算，所以从电压表上可直接读出实际的电压值。ukNNEEUU212121下 页上 页返 回第第4章章下 页上 页返 回第第4章章n实际应用中，阻抗压降虽很小但还是存在，会产生一定的误差，所以电压互感器常用精度等级有：0.2、0.5、1.0、3.0。n电压互感器在使用
