电机原理与维修 变压器.pptx

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1、2022-8-27125、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、油浸强迫油循环式）、干式变压器、充气式变压器。6、电力变压器按容量大小通常分为小型变压器（容量为10630kVA）、中型变压器（容量为8006300kVA）、大型变压器（容量为800063000kVA）和特大型变压器（容量在90000kVA及以上）。下面是我收集的一些变压器图片：第1页/共115页2022-8-272第2页/共115页2022-8-273第3页/共115页2022-8-274第4页/共115页2022-8-275第5页/共115页2022-8-276第6页/共115页2022-8

2、-277第7页/共115页2022-8-278第8页/共115页2022-8-279第9页/共115页2022-8-2710第10页/共115页2022-8-2711第11页/共115页2022-8-2712第12页/共115页2022-8-2713第13页/共115页2022-8-27142-1 变压器的基本工作原理和结构一、变压器的基本工作原理第14页/共115页2022-8-27152-1 如上图，若一次绕组一侧加交流电源U1,那么一次绕组中将有交流电流流过。从而在铁心中产生交变磁通，进而在一二次绕组中产生交变电动势e1和e2。据电磁感应定律： 1122deNdtdeNdt 第15页/共

3、115页2022-8-27162-1.1若忽略绕组的漏电抗压降，设一二次绕组耦合系数为一，不考虑绕组的电阻压降，则一二次绕组的端电压：于是：111222dueNdtdueNdt 111222ueNueN第16页/共115页2022-8-27172-1.1二、变压器的基本结构第17页/共115页2022-8-27182-1.21、铁心和绕组：变压器中最主要的部 件，他们构成了变压器的器身。 1）铁心：构成了变压器的磁路，同时又是套装绕组的骨架。铁心由铁心柱和铁轭两部分构成。铁心柱上套绕组，铁轭将铁心柱连接起来形成闭合磁路。 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，铁心一般用

4、高磁导率的磁性材料硅钢片叠成。硅钢片有热轧和冷轧两种，其厚度为0.350.5mm，两面涂以厚0.020.23mm的漆膜，使片与片之间绝缘。第18页/共115页2022-8-27192-1.2铁心型式 ：变压器铁心的结构有心式、壳式等形式。壳式结构的特点是铁心包围绕组的顶面、底面和侧面，如图所示。心式结构的特点是铁心柱被绕组包围，如图所示。壳式结构的机械强度较好，但制造复杂，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心式结构。第19页/共115页2022-8-27202-1.2第20页/共115页2022-8-27212-1.2 铁心叠装 ：变压器的铁心一般是由剪成一定

5、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，一般采用交错式叠法，使相邻层的接缝错开。 铁心截面:铁心柱的截面一般作成阶梯形，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，以改善铁心内部的散热条件，如图所示。第21页/共115页2022-8-27222-1.2当采用冷轧硅钢片时，由于顺着碾压方向导磁系数高，损耗小，故用斜切钢片的叠装方法。（1-7） 铁心柱的截面在小容量变压器中常用方形或矩形，大型变压器用阶梯截面。直径超过380mm时，还有冷去油道。 渐开线性铁心（2-10）第22页/共115页2022-8-27232-1.2 2）绕组绕组：绕组是变压器的电路部分，它由铜

6、或 铝绝缘导线绕制而成 。 一次绕组（原绕组）：输入电能 二次绕组（副绕组）：输出电能 他们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，通过电磁感应作用，一次绕组的电能就可传递到二次绕组，且使一、二次绕组具有不同的电压和电流。 第23页/共115页2022-8-27242-1.2 其中，两个绕组中，电压较高的我们称为高压绕组，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，变压器的绕组又可分为同心式、交迭式。由于同心式绕组结构简单，制造方便，所以，国产的均采用这种结构，交迭式主要用于特种变压器中。第24页/共115页2022-8-27252-1.2 3）油箱及冷却装置 油

7、浸变压器的器身在充满油的油箱里。变压器油既是绝缘介质，又有散热的功能。小容量变压器采用平板式油箱，容量稍大时采用排管式油箱。 当排管不能满足散热要求时，先将排管做成散热器，再安装在油箱上。大型变压器采用强迫油循环冷却等方式。 4）绝缘套管 将线圈的高低压引线引到箱外的绝缘装置，第25页/共115页2022-8-27262-1.2 起着对地绝缘和固定引线的作用。可分为：纯磁套管、空心充气或充油套管和电容式套管。 5）保护装置 （1）储油柜（油枕）：油保护装置，柜内油面高度随变压器的热胀冷缩而变动。他的作用是保证变压器的油箱内充满油，减少油和空气的接触面积，降低油老化的速度。 （2）吸湿器（呼吸器

8、）：内有硅胶或活性氧化铝，吸收进入储油柜的水分。第26页/共115页2022-8-27272-1.2（3）安全气道（防爆筒）：一个长钢圆筒，端口处有一定厚度的玻璃板或酚醛纸板，下端与油箱相连通。当变压器内压力骤增时，气流冲破玻璃或酚醛纸板，避免造成爆裂。现一般改用压力释放阀。（4）净油器（5）气体继电器 此外，变压器还有调压分接开关和测温及温度控制装置。第27页/共115页2022-8-27282-1.3变压器的铭牌三、变压器的铭牌 1.变压器的型号（表2-1） SL-500/10 SFPL-63000/300 2.额定值 视在功率：在交流线路中，电压与电流有效值的乘积。 视在功率2=有功功率

9、2+无功功率2 第28页/共115页2022-8-27292-2变压器的空载运行和负载运行一、变压器的空载运行 空载运行：是指变压器原绕组接到额定电压、额定频率的电源上，副绕组开路时的运行状态。 1.空载运行时的电磁关系第29页/共115页2022-8-27302-2.1 主磁通： 漏磁通： 2.电压、电动势和磁通的关系 在研究变压器问题时，一般将一次绕组看成一次测电源的负载；将二次侧看成变压器负载的电源。 （1）.按习惯方式规定方向： 1）在负载支路，电流的正方向与电压降的正方向一致，而在电源支路，电流的正方向与电动势的正方向一致；第30页/共115页2022-8-27312-2.1 2）磁

10、通的正方向与产生它的电流的正方向符合右手螺旋定则； 3）感应电动势的正方向与产生它的磁通的正方向符合右手螺旋定则。 （2）感应电动势与磁通之间的关系 假定主磁通按正弦规律变化，即 =msint 根据电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;第31页/共115页2022-8-27322-2.1即：其有效值：01111cossin(90 )mdeNNtEtdt02222cossin(90 )mdeNNtEtdt0111111cossin(90 )mdeNNtEtdtmmfNNE11144.42第32页/共115页2022-8-27332-2.1mmfNNE22244. 42m

11、mfNNE1111144. 42第33页/共115页2022-8-27342-2.1 （3）电动势平衡方程式： 根据对正方向的规定，可以得到空载时电动势平衡方程式： 将漏感电动势写成压降的形式 ： 于是：10111RIEEU01011IIEjxLj101111001ZIxjREEIIU第34页/共115页2022-8-27352-2.1 式中 Z1=R1+ I1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I0Z1很小，其数值不超过U1的0.2%，将I0Z1忽略，则上式变成： 在副方，由于电流为零，则副方的感应电动势等于副方的空载电压，即：11EU220EU第35页/共115页20

12、22-8-27362-2.1(4)变压器的变比： 在变压器中，原、副绕组的感应电动势E1和E2之比称为变压器的变比，用K表示，即： 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U1E1 ，U20E2，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:21212144.444.4NNfNfNkmmEENNOUUUUk2121第36页/共115页2022-8-27372-2.1 3.空载电流和空载损耗 （1）空载电流： 变压器空载运行时原绕组中的电流I0主要用来产生磁场，又称为励磁电流.空载电流主要分为两部分，一是磁化电流I0r,单纯起励磁作用，不消耗有功功率

13、，称为空载电流的无功分量。另一部分是铁耗电流I0a，因磁滞和涡流损耗引起，为空载电流的有功分量。 磁化电流一般比铁耗电流大10倍左右，空载电流几乎属于无功电流。第37页/共115页2022-8-27382-2.1 （2）空载损耗： 空载损耗绝大部分是铁心损耗，只有极少部分为绕组的铜损耗。铁心损耗主要是在交变磁场下产生的磁滞损耗和涡流损耗。磁滞损耗与电源频率的一次方和铁心最大磁通密度的平方成正比。 4.空载运行时的向量图和等效电路 1)空载时的向量图: 我们已知101111001ZIxjREEIIU第38页/共115页2022-8-27392-2.1绘图步骤(p54）:第39页/共115页202

14、2-8-27402-2.1 从向量图可见，空载电流与电源电压的相位差为900，因此空载时变压器的功率因数很低。 （2）等效电路 为分析方便，可以用一个既能保持变压器原来内部的电磁关系不变，又便于工程计算的线性电路来代替实际变压器，这种电路称为等效电路。令：101100()mmmEjI xEI ZIrjx 第40页/共115页2022-8-27412-2.1则有：如图2-20： r1是原绕组的电阻,X1是对应原绕组漏磁路磁导的电抗，它们数值很小且为常数。 但rm、Xm却受铁心饱和度的影响，不是常数。对电力变压器来说，由于漏阻抗远小于励磁阻抗，所以可以把一次漏阻抗忽略不计。可见空载电流主要取决于励

15、磁阻抗的大小，一般希望空载电流越小越好，所以变压器采用高导磁材料，以增大Zm。101011()()mmmUIzzIrjxrjx第41页/共115页2022-8-27422-2.2变压器的负载运行二、变压器的负载运行 当变压器原方接入交流电源，副方接上负载时的运行方式称为变压器的负载运行。第42页/共115页2022-8-27432-2.2 1.负载运行时的电磁关系 当二次侧接上负载，二次侧感应电动势将在二次绕组中产生电流I2, I2流过二次绕组将产生磁通势。此时，铁心中的磁通势将由一二次绕组共同决定。由于电源电压和频率都为常数，相应磁通基本不变。因此由空载到负载，一次绕组中电流将增加一个分量I

16、，以平衡二次绕组产生的作用。即：11220I NI N第43页/共115页2022-8-27442-2.2 2.负载运行的基本方程式 （1）磁通势平衡方程式 负载是一二次绕组产生的合成磁通势和空载时产生的主磁通的励磁磁通势基本相等。即： 可以推得： 1201 12 21 0FFFN IN IN I 2120121020201111()()LNIIINNIIIIIIINk 第44页/共115页2022-8-27452-2.2 其中： 由于I0远小于I1,所以可以忽略。即有： （2）电动势平衡方程式 在原方，电动势平衡方程式为：2112,LINIkkN 21IIk11.1.111.1.1.)(ZI

17、EjxRIEU第45页/共115页2022-8-27462-2.2 在副方，电动势平衡方程式为： 综上，负载时： 22.2.222.2.2.)(ZIEjxRIEU.11111.22222112210121022()()mLUEIRjxUEIRjxNININIEk EEIZUIZ 第46页/共115页2022-8-27472-2.2 3.绕组折算与等效电路 （1）绕组折算：由于原、副绕组的匝数，原、副绕组的感应电动势12，这就给分析变压器的工作特性和绘制相量图增加了困难。为了克服这个困难，常用一假想的绕组来代替其中一个绕组，使之成为变比k=的变压器，这样就可以把原、副绕组联成一个等效电路，从而大

18、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一个上标号“”以示区别。通常将二次折算到一次侧。第47页/共115页2022-8-27482-2.2 折算的本质：在由副方向原方折算时， 由于副方通过磁动势平衡对原方产生影响，因此，只要保持副方的磁动势不变，则变压器内部电磁关系的本质就不会改变。即折算前后副方对整个回路的电磁关系的影响关系不能发生变化！副方各量折算方法如下： 1）二次侧电动势的折算值：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可得.122212NEEk EEN.22.EkE第48页/共115页2022-8-27492-2.2 2）二次侧

19、电流的折算值: 3）二次侧漏阻抗的折算值：根据折算前后副绕组的铜损耗不变的原则：.2221ININ.22221NIIINk第49页/共115页2022-8-27502-2.2得：222 22222222222222222222222222222()()()()LLLI rI rIrrk rIIxxk xIZrjxkrjxk ZIZZk ZI无功损耗:漏阻抗为：负载阻抗：第50页/共115页2022-8-27512-2.2 （2）等效电路 ：经过折算120111112222212022()()mLIIIUEI rxUEIrxEEI ZUI Z 第51页/共115页2022-8-27522-2.2

20、等效电路如图T型电路：第52页/共115页2022-8-27532-2.2 考虑到ZmZ1，I1NI0，当负载变化时，变化很小，可以认为不随负载的变化而变化。这样，便可把T型等效电路进行简化处理： 第53页/共115页2022-8-27542-2.2 4.变压器负载时的向量图 通常在做定性分析时用相量图比较形象直观，而在做定量计算时用等效电路比较简便（图2-24）。12121212112KkkkkKZZZrxrrrxxxIIUI ZU 第54页/共115页2022-8-27552-2.2向量图：第55页/共115页2022-8-27562-3 变压器的工作特性 变压器的工作特性主要指其外特性和

21、效率特性，主要指标有电压变化率和效率。 一、变压器的外特性和电压变化率 1.变压器的外特性；当变压器的电源电压和负载的功率因数为常数时，二次端电压随负载电流变化的规律。即U2=f(I2).第56页/共115页2022-8-27572-3.1变压器的外特性和电压变化率外特性曲线：第57页/共115页2022-8-27582-3.1 2.电压的变化率 电压变化率反映了变压器供电电压的稳定性，一定程度上反映了电能的质量。2 0222221211 0 0 %1 0 0 %1 0 0 %NNNNNUUUUUUUUUU第58页/共115页2022-8-27592-3.1由简化等效电路：变压器的负载系数12

22、11212112121100%cossin100%cossin100%NNkkNNkNkNUUUUI rI rUIrIrU第59页/共115页2022-8-27602-3.2变压器的损耗、效率和效率特性 1.变压器的损耗 变压器没有机械损耗，变压器损耗主要包括铁损耗和1、2次绕组的铜损耗两部分。95%，99%。 （1）铁损耗:基本铁损耗为铁心中的涡流和磁滞损耗，取决于磁通密度的大小磁通交变的频率和硅钢片的质量。附加铁损耗包括有铁心叠片坚决缘损伤引起的局部涡流损耗、主磁通在结构部件中引起的涡流损耗等，较小。 铁损耗与一次侧外加电源电压大小有关，与负载大小无关。又称不变损耗。第60页/共115页2

23、022-8-27612-3.2 （2）铜损耗：基本铜损耗是电流在一二次绕组上电阻的损耗，附加铜损耗包括以集肤效应一起导线等截面积变小而增加的损耗以及漏磁场在结构部件中引起的涡流损耗等。铜损耗的大小与负载电流的平方成正比，所以又称为“可变损耗”。集肤效应又叫趋肤效应,当交变电流通过导体时,电流将集中在导体表面流过,这种现象叫集肤效应。2.变压器的效率及效率特性第61页/共115页2022-8-27622-3.2 变压器原边从电网吸收电功率P1，其中很小部分功率消耗在原绕组的电阻上(pcu1=mI12R1)和铁心损耗上 (pFe=mI02Rm)。其余部分通过电磁感应传给副绕组，称为电磁功率PM。副

24、绕组获得的电磁功率中又有很小部分消耗在副绕组的电阻上(pcu2=mI22R2)，其余的传输给负载，即输出功率:2222cosImUP 第62页/共115页2022-8-27632-3.2这样，变压器的功率关系可表示如下：所以变压器的效率为：2、效率的求解：1）以按给定负载条件直接给变压器加负载，测出输出和输入有功功率就可以计算出来。这种方法称为直接负载法 。2211PpppPcuFecu%10011%10012Ppppp第63页/共115页2022-8-27642-3.22）电力变压器可以应用间接法计算效率， 间接法又称损耗分析法。其优点在于无需给变压器直接加负载，也无需运用等效电路计算，只要

25、进行空载试验和短路试验，测出额定电压时的空载损耗p p0 0和额定电流时的短路损耗p pkNkN就可以方便地计算出任意负载下的效率。在应用间接法求变压器的效率时通常作如下假定：1.忽略变压器空载运行时的铜耗，用额定电压下的空载损耗p0来代替铁耗pFe，即pFe=p0，它不随负载大小而变化，称为不变损耗； 2.忽略短路试验时的铁耗，用额定电流时的短路损耗pkN来代替额定电流时的铜耗。但需要注意的是：第64页/共115页2022-8-27652-3.2不同负载时的铜耗与负载系数的平方成正比，当短路损耗pk不是在IK=IN时测的，则pkN=(IN/IK)2PK。3. 不考虑变压器副边电压的变化，即认

26、为U2=U2N不变，这样便有P2=mU2I2 cos2=mU2NI2N(I2/I2N)cos2 = SN cos 2kNcupp2第65页/共115页2022-8-27662-3.2这样，效率的公式可变为：以上的假定引起的误差不大（不超过0.5），却给计算带来很大方便，电力变压器规定都用这种方法来计算效率。3.效率特性： 上式说明，当负载的功率因数cos 2一定时，效率随负载系数而变化。图为变压器的效率曲线。20220(1) 100%coskNNkNppppS第66页/共115页2022-8-27672-3.2特性分析： 1.空载时输出功率为零，所以=0。 2.负载较小时，损耗相对较大，功率较

27、低。 3.负载增加，效率亦随之增加。超过某一负载时，因铜耗与成正比增大，效率反而降低，最大效率出现在 =0的地方。因此，取对的导数，并令其等于零，即可求出最高效率max时的负载系数m0mk Npp第67页/共115页2022-8-27682-3.2即当不变损耗（铁耗）等于可变损耗（铜耗）时效率最大。由于变压器总是在额定电压下运行，但不可能长期满负载。为了提高运行的经济性，通常设计成m=0.50.6，这样，使铁耗较小。0max2021100%cos2NmppS 41310ppkN第68页/共115页2022-8-27692-4三相变压器 现代电力系统都采用三相制，故三相变压器使用最广泛。但三相变

28、压器也有其特殊的问题需要研究，例如三相变压器的磁路系统、三相变压器绕组的连接方法和联结组、三相变压器空载电动势的波形和三相变压器的不对称运行等。第69页/共115页2022-8-27702-4.1三相变压器的磁路系统一.三相变压器的磁路 三相变压器的磁路系统可分为各相磁路独立和各相磁路相关两大类。1、组式磁路: 三相变压器组或组式三相变压器,如图所示 特点：1）.显然各相磁路相互独立彼此无关 2）.当原方接三相对称电源时，各相主磁通和励磁电源也是对称的。第70页/共115页2022-8-27712-4.12、心式磁路相关：如图所示，第71页/共115页2022-8-27722-4.1可见，此时

29、的各相磁通之间是相互联系的，即： 特点：在这种铁心结构的变压器中，任一瞬间某一相的磁通均以其他两相铁心为回路，因此各相磁路彼此相关联。.0CBA第72页/共115页2022-8-27732-4.2三相变压器的电路系统-联接组别二.三相变压器的电路系统-联接组别 1.变压器三相绕组的联接方法 对于三相变压器，不论是高压绕组还是低压绕组， 我国主要采用星形连接（Y连接）和三角形连接（D连接）两种。绕组名单相变压器三相变压器首端末端首端末端中点高压绕组AXABCXYZN低压绕组axabcxyzn中压绕组Nm第73页/共115页2022-8-27742-4.2星形连接方式：以高压绕组为例，把三相绕组的

30、个末端X、Y、Z连在一起，结成中点，而把它们的三个首端A、B、C引出，便是星形连接，以符号Y表示。三角形连接方式：如果把一相的末端和另一相首端连接起来，顺序形成一闭合电路，称为三角形连接，用D D表示。第74页/共115页2022-8-27752-4.22.三相变压器的联结组别 按高低压绕组线电动势的相位关系，把变压器绕组的连接分成不同组合，称为三相变压器的组标号。因为高低压绕组相位差为30的倍数，因此其联结组标号可以用时钟法来表示。 把高压绕组的线电动势相量作为时钟的长针，且固定指向12的位置，对应的低压绕组的线电动势相量作为时钟的短针，其所指的钟点数就是变压器联结组的标号。第75页/共11

31、5页2022-8-27762-4.2同极性(名)端：由于变压器高、低压绕组交链着同一主磁通，当某一瞬间高压绕组的某一端为正电位时，在低压绕组上必有一个端点的电位也为正，则这两个对应的端点称为同极性端，并在对应的端点上用符号“*”标出。注意：绕组的极性只决定于绕组的绕向，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。当同一铁心柱上高、低压绕组首端的极性相同时，其电动势相位相同，如图所示。当首端极性不同时，高、低压绕组电动势相位相反，如图：第76页/共115页2022-8-27772-4.2第77页/共115页2022-8-27782-4.2三相变压器的联结组高、低绕组对应线电

32、动势之间的相位差，不仅与绕组的极性（绕法）和首末端的标志有关，而且与绕组的连接方式有关。1、Y，y接法 如图所示：第78页/共115页2022-8-27792-4.2当各相绕组同铁心柱时，Y，y接法有两种情况。 1）、高、低压绕组同极性端有相同的首端标志，高、低压绕组相电动势相位相同，则高、低压绕组对应线电动势和也同相位，其联结组为Y，y0。 2）、同极性端有相异的端点标志，高、低压绕组相电动势相位相反，则对应的线电动势和相位也相反，因此其联结组为Y，y6。第79页/共115页2022-8-27802-4.22、Y，d接法第80页/共115页2022-8-27812-4.2对于Y,y连接而言,

33、可的0,2,4,6,8,10六个偶数的联结组号. 相对于Y,d而言,就可的1,3,5,7,9,11六个奇数的联结组号.第81页/共115页2022-8-27822-4.23、标准联结组： 总的来说，Y，y接法和D，d接法可以有0、2、4、6、8、10等6个偶数联结组别，Y，d接法和D，y接法可以有1、3、5、7、9、11等6个奇数组别，因此三相变压器共有12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列5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3种最为常用。对于单相变压器，标准联结组为I，I0。第82页/共115页

34、2022-8-27832-4.24.变压器的绕组连接时应注意以下几点：1）绕组的极性只表示绕组的绕法，与绕组首末端的标志无关；2）高、低压绕组的相电动势均从首端指向末端，线电动势从A指向B； 3）同一铁心柱上的绕组（在连接图中为上下对应的绕组），首端为同极性时相电动势相位相同，首端为异极性时相电动势相位相反；4）相量图中A、B、C与a、b、c的排列顺序必须同为顺时针排列，即原、副方同为正相序。第83页/共115页2022-8-27842-4.3变压器的并联运行并联运行的定义： 是指将两台或多台变压器的原方和副方分别接在公共母线上，同时向负载供电的运行方式，如图所示。第84页/共115页2022

35、-8-27852-4.3并联运行的优点： 1）可以提高供电的可靠性。 2）可以根据负荷的大小调整投入并联运行变压器的台数，以提高运行效率； 3）可以减少备用容量，并可随着用电量的增加，分期分批地安装新的变压器，以减少初投资。 当然，并联变压器的台数也不宜太多，因为在总容量相同的情况下，一台大容量变压器要比几台小容量变压器造价低、基建设投资少、占地面积小。第85页/共115页2022-8-27862-4.3变压器的理想并联运行条件： 1）空载时并联的各变压器副绕组之间没有环流。 2）带负载后各变压器的负载系数相等。 3）负载时各变压器对应相的电流相位相同。并联运行的变压器必须满足以下三个条件：1

36、）各变压器高、低压方的额定电压分别相等， 即各变压器的变比相等；2) 各变压器的联结组相同；3）各变压器短路阻抗的标么值相等，且短路电抗与短路电阻之比相等。上述三个条件中，条件2必须严格保证。第86页/共115页2022-8-27872-2.3条件不满足时的情况： 1）如果各变压器的联结组不同：将会在变压器的副绕组所构成的回路上产生一个很大的电压差，这样的电压差作用在变压器必然产生很大的环流（几倍于额定电 流） 它将烧坏变压器的绕组，因此联结组不同的变压器绝对不能并联运行。 2）变比不相等时：在并联运行的变压器之间也会产生环流。 3）当并联运行的变压器阻抗标么值不相等时：各并联变压器承担的负载

37、系数将不会相等，下面分析变压器并联运行时的负载分配问题。第87页/共115页2022-8-27882-4.3在实际运行中，条件1）和3）可以稍有差异，但要求各并联运行的变压器其变比的差值不超过 1%，短路阻抗的差值不超过10%。第88页/共115页2022-8-27892-4.3变压器并联运行时的负载分配：如图所示:第89页/共115页2022-8-27902-4.3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,这样,从上图可的 :用标幺值表示:KBBKAABAZIZIIII.2.*/*/*.KAKBBAKBBKAAZZIIZIZI第90页/共115页2022-8-279

38、1补充：标幺值在工程计算中，各物理量往往不用实际值表示，而采用相应的标幺值来进行表示： 标幺值=实际值/基值通常取各量的额定值作为基值。 采用标幺值的优点： 1.采用标么值可以简化各量的数值，并能直观地看出变压器的运行情况。 2.采用标么值计算，原、副方各量均不需要折算 3.用标么值表示，电力变压器的参数和性能指标总在一定的范围之内，便于分析比较。 第91页/共115页2022-8-27922-4.3可见,负载电流的标幺值与其短路阻抗的标幺值成反比.由于短路阻抗角相差不大,短路阻抗角的差别对并联变压器的负载分配影响不大,因此上试可以写成标量的形式,即:设变压器负载运行时副边电压U2=U2N保持

39、不变,则负载系数:KAKBKAAKBAuuZZII/*/*/*2222222SSSUIUIIIINNNNN第92页/共115页2022-8-27932-4.3进而可以写成:KAKBKAKBBAuuZZ/*/*/第93页/共115页2022-8-27942-5其他变压器 电力系统中，除大量采用双绕组变压器外，还常采用多种特殊用途的变压器，他们涉及面广，种类繁多。一、自耦变压器 自耦变压器：把普通双绕组变压器 的高压绕组和低压绕组串联连接， 便构成一台自耦变压器，如图所示。正方向规定与双绕组变压器相同。第94页/共115页2022-8-27952-5.1第95页/共115页2022-8-27962

40、-5.1 自耦变压器能节省大量材料、降低成本、减小变压器的体积重量，有利于大型变压器的运输和安装。在高电压、大容量的输电系统中，自耦变压器主要用来连接两个电压等级相近的电力网，做联络变压器用。实验室中用作调压器，此外可以用作异步电动机的启动补偿器第96页/共115页2022-8-2797 2、电流关系和电压关系： 如图C所示，在分析时我们可忽略自耦变压器的漏磁通和绕组电阻，这样我们可以得到以下等式： = = k kA A k kA A： 自耦变压器的变比。负载时磁动势平衡关系为：UUNN21EE21NN21.102211)(NIINNNI第97页/共115页2022-8-2798 若忽略励磁电

41、流，则有：A点电流关系为：带入上式，可得：0)(2211INNNIIII21第98页/共115页2022-8-279900222121221122212111ikiiNNININININININIA第99页/共115页2022-8-27100 3、容量关系： 自耦变压器的容量是它的输入容量或输出容量。额定运行时容量用S自N表示： SN=（1-1/KA）S自自N在这里：SN-等于普通变压器的额定容量，在自耦变压器中，叫做绕组容量绕组容量1/KAS自自N-自耦变压器的传导容传导容量量 第100页/共115页2022-8-271014、主要优缺点： 优点：优点：由于自耦变压器的绕组容量小于额定容量，

42、当额定容量相同时，自耦变压器与双绕组变压器相比，其单位容量所消耗的材料少、变压器的体积小、造价低，而且铜耗和铁耗也小，因而效率高。这就是自耦变压器的主要优点。 第101页/共115页2022-8-27102 缺点：缺点：由于自耦变压器原、副绕组之间有直接电的联系，为了防止因高压边单相接地故障而引起低压边的过电压，用在电力系统中的三相自耦变压器中性点必须可靠接地。同样，由于原、副绕组之间有直接电的联系，当高压边遭受过电压时，会引起低压边严重过电压，为避免这种危险，需要在原、副边都装设避雷器。 第102页/共115页2022-8-27103仪用互感器二、仪用互感器 仪用互感器包括仪用互感器包括电压

43、互感器和电流互感器，是电力系统中使用的测量设备，其工作原理与变压器基本相同。使用互感器的目的是：1与小量程的标准化电压表和电流表配合测量高电压、大电流；与小量程的标准化电压表和电流表配合测量高电压、大电流；2使测量回路与使测量回路与被测回路隔离，以保障工作人员和测试设备的安全；被测回路隔离，以保障工作人员和测试设备的安全；3为各类继电保护和控制系统提供控制信号。第103页/共115页2022-8-271042-5.2二、电流互感器：如图所示：第104页/共115页2022-8-27105如果将励磁电流忽略，根据磁动势平衡关系：式中，k i 为电流互感器的变流比，显然，当测量出I2后，被测电流I

44、1=Ki I 2在实际中，由于励磁电流和漏阻抗的影响，电流互感器也存在着误差。.2.212.1.221.10IkINNININIi第105页/共115页2022-8-27106电流互感器在使用时应注意电流互感器在使用时应注意：1在运在运行过程中绝对不允许副方开路行过程中绝对不允许副方开路。这是因为电流互感器的原方电流是由被测试的电路决定的，在正常运行时，电流互感器的副方相当于短路，副方电流有强烈的去磁作用，即副方的磁动势近似与原方的磁动势大小相等、方向相反，因而产生铁心中的磁通所需的合成磁动势和相应的励磁电流很小。第106页/共115页2022-8-27107若副方开路，则原方电流全部成为励磁

45、电流，使铁心中的磁通增大，铁心过分饱和，铁耗急剧增大，引起互感器发热。同时因副绕组匝数很多，将会感应出危险的高电压，危及操作人员和测量设备的安全；2副方应可副方应可靠接地；靠接地；3副方回路阻抗不应超过副方回路阻抗不应超过规定值，以免增大误差。规定值，以免增大误差。第107页/共115页2022-8-271082-5.2一、电压互感器：第108页/共115页2022-8-271092-5.2第109页/共115页2022-8-27110 当忽略漏抗时： = = 这样，被测电压 U1=K U2UU21EE21NN21uk第110页/共115页2022-8-271112-5.2但实际上很明显，电压

46、互感器存在着误差，这个误差包括变比误差和相位误差。但实际上很明显，电压互感器存在着误差，这个误差包括变比误差和相位误差。在使用电压互感器时应注意：在使用电压互感器时应注意： 1副方不允许短路，否则会产生很大的短路电流，烧坏互感器的绕组；副方不允许短路，否则会产生很大的短路电流，烧坏互感器的绕组；2副方应可靠接地；副方应可靠接地；3副方接入副方接入的阻抗不得小于规定值，以减小误差。的阻抗不得小于规定值，以减小误差。第111页/共115页2022-8-271122-5.3电焊变压器三、电焊变压器电焊变压器是一种特殊的降压变压器，为保证电焊的质量和电弧燃烧的稳定性，应满足以下几点： 1.应具有60-

47、75V的空载电压，以保证容易起弧，但考虑操作的安全，电压不超过85V。 2.应具有迅速下降的外特性，以满足电弧特性的要求。 3.为适应不同工件，应能够调节焊接电流的大小。第112页/共115页2022-8-271132-5.3 4.短路电流不应太大，也不应太小。一般短路电流不超过额定电流的两倍。一二次绕组一班装在两个铁心柱上，所以漏阻抗较大，常用改变漏抗的方法很多，常用的有磁分路法和可变电抗法 。（p77）第113页/共115页2022-8-271142-5.4整流变压器四、整流变压器 在整流装置中，将电源电压变换成整流器所需要的交流电压，还可以将三相交流系统变换为多相系统，以减小整流器输出直流电压的脉动程度 1.作用原理 第114页/共115页2022-8-27115感谢您的观看！第115页/共115页