第3章变压器精选PPT.ppt

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1、第3章变压器1第1页，本讲稿共84页变压器：是一种静止的电机，它利用电磁感应原理将一种变压器：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种电压、电流电压、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，的电能。换句话说，变压器就是实现电能在不同等级之间进变压器就是实现电能在不同等级之间进行转换。行转换。发电升压降压用户3.1 变压器的基本工作原理和结构变压器的基本工作原理和结构2第2页，本讲稿共84页3.1.1 3.1.1 基本工作原理和分类基本工作原理和分类一、基本工作原理 只要只要(1)磁通有变化量磁通有变化量;(2)一、二次绕组的匝数不

2、同，一、二次绕组的匝数不同，就能达到改变压的目的。就能达到改变压的目的。3第3页，本讲稿共84页1.按用途分类按用途分类 电力变压器、电炉变压器、整流变压器、仪用变压器电力变压器、电炉变压器、整流变压器、仪用变压器2.按相数分类按相数分类 单相变压器、多相变压器。单相变压器、多相变压器。3.按每相绕组的个数分类按每相绕组的个数分类 双绕组变压器、三绕组变压器、双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器、自耦变压器等。多绕组变压器、自耦变压器等。4.按冷却方式分类按冷却方式分类 干式、油浸式。干式、油浸式。5.按结构形式分类：按结构形式分类：心式变压器和壳式变压器。心式变压器和壳式变压器。二、分类

3、二、分类4第4页，本讲稿共84页大连理工大学电气工程系铁铁心心柱柱铁铁心心柱柱铁铁 轭轭铁铁 轭轭11112222 心式变压器心式变压器低压绕组低压绕组高压绕组高压绕组2.2 变压器的基本结构变压器的基本结构(b)单相心式变压器示意图单相心式变压器示意图 5第5页，本讲稿共84页大连理工大学电气工程系铁铁 铁铁 铁铁 心心轭轭 柱柱 轭轭11222.2 变压器的基本结构变压器的基本结构 单相壳式变压器单相壳式变压器 更多的图片更多的图片 6第6页，本讲稿共84页大连理工大学电气工程系2.2 变压器的基本结构变压器的基本结构 S9 型配电变压器型配电变压器（10 kV）更多的图片更多的图片 7第

4、7页，本讲稿共84页大连理工大学电气工程系2.2 变压器的基本结构变压器的基本结构 大型油浸电力变压器大型油浸电力变压器 更多的图片更多的图片 8第8页，本讲稿共84页大连理工大学电气工程系2.2 变压器的基本结构变压器的基本结构 大型油浸电力变压器大型油浸电力变压器 更多的图片更多的图片 9第9页，本讲稿共84页大连理工大学电气工程系2.2 变压器的基本结构变压器的基本结构 干式变压器干式变压器 更多的图片更多的图片 10第10页，本讲稿共84页3.1.2 3.1.2 变压器的基本结构变压器的基本结构主要部件主要部件1.铁心铁心 由硅钢片叠成或非晶合金制成。由硅钢片叠成或非晶合金制成。123

5、41432奇奇数数层层偶偶数数层层2.绕组绕组 用绝缘圆导线或扁导线绕成。用绝缘圆导线或扁导线绕成。3.其他其他 外壳、油箱、油、油枕、绝缘套管等。外壳、油箱、油、油枕、绝缘套管等。11第11页，本讲稿共84页 三相油浸式电力变压器三相油浸式电力变压器 12第12页，本讲稿共84页连接发电机与电网的升压变压器连接发电机与电网的升压变压器连接发电机的连接发电机的封闭母线封闭母线 与电网相连与电网相连的高压出线端的高压出线端返回13第13页，本讲稿共84页三相干式变压器接触调压器14第14页，本讲稿共84页电源变压器环形变压器控制变压器15第15页，本讲稿共84页大连理工大学电气工程系3.1.3

6、型号与额定值型号与额定值1.额定电压额定电压 U1N/U2N 指空载电压的额定值。指空载电压的额定值。即当即当 U1=U1N 时时,U20=U2N 如铭牌上标注如铭牌上标注:电压电压 10 000/230 V 三相变压器是指线电压。三相变压器是指线电压。2.额定电流额定电流 I1N/I2N 指满载电流值，即长期工作所允许的最大电流。指满载电流值，即长期工作所允许的最大电流。三相变压器是指线电流。三相变压器是指线电流。2.2 变压器的基本结构变压器的基本结构16第16页，本讲稿共84页大连理工大学电气工程系 指视在功率的额定值。指视在功率的额定值。单相变压器：单相变压器：SN=U2N I2N=U

7、1N I1N 三相变压器：三相变压器：3.额定功率（额定容量）额定功率（额定容量）SN4.额定频率额定频率 fN 一般：一般：fN=50Hz（工频）（工频）SN=3 U2N I2N=3 U1N I1N 2.2 变压器的基本结构变压器的基本结构17第17页，本讲稿共84页大连理工大学电气工程系 【例例 2.2.1】某三相变压器，某三相变压器，YN,d 联结，容量联结，容量SN=500 kVA，额定电压，额定电压 U1N/U2N=35/11 kV。求该变。求该变压器在额定状态下运行时，高、低压绕组的线电流和相压器在额定状态下运行时，高、低压绕组的线电流和相电流。电流。解：解：(1)高压绕组的额定线

8、电流高压绕组的额定线电流I1NL=I1N=SN3 U1N因高压绕组为因高压绕组为 Y 形联结，额定相电流为形联结，额定相电流为 I1NP=I1NL=8.25 A2.2 变压器的基本结构变压器的基本结构=A 8.25 A 500103 1.73235103 18第18页，本讲稿共84页大连理工大学电气工程系(2)低压绕组额定线电流低压绕组额定线电流 I2NL=I2N=SN3 U1N因低压绕组为因低压绕组为形联结，额定相电流为形联结，额定相电流为 I2NP=I2NL32.2 变压器的基本结构变压器的基本结构=A 26.24 A 500103 1.73211103 =A 15.15 A 26.241

9、.73219第19页，本讲稿共84页3.2 单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行3.2.1 电磁关系电磁关系一、物理情况20第20页，本讲稿共84页二、各电磁量参考方向的规定1 1）性质上：）性质上：与与 成非线性关系；成非线性关系；与与 成线性关系成线性关系；2 2）数量上：）数量上：占占99%99%以上，以上，仅占仅占1%1%以下以下；3 3）作用上：）作用上：起传递能量的作用，起传递能量的作用，起漏抗压降作用。起漏抗压降作用。主磁通与漏磁通的区别主磁通与漏磁通的区别一次侧遵循电动机惯例，二次侧遵循发电机惯例。一次侧遵循电动机惯例，二次侧遵循发电机惯例。强调强调：磁通与产生它的电流之间

10、符合右手螺旋定则；电动势与感磁通与产生它的电流之间符合右手螺旋定则；电动势与感应它的磁通之间符合右手螺旋定则。应它的磁通之间符合右手螺旋定则。21第21页，本讲稿共84页 三、电动势与磁通的关系三、电动势与磁通的关系 假定主磁通按正弦规律变化，即假定主磁通按正弦规律变化，即 =m msintsint 根根据据电电磁磁感感应应定定律律和和对对正正方方向向规规定定，一一、二二次次绕绕组组中中感感应应电电动动势势的瞬时值为的瞬时值为 ：22第22页，本讲稿共84页 式中：23第23页，本讲稿共84页 在在变变压压器器中中，原原、副副绕绕组组的的感感应应电电动动势势E E1 1和和E E2 2之之比称

11、为变压器的变比，用比称为变压器的变比，用 表示，即：表示，即：上上式式表表明明，变变压压器器的的变变比比等等于于原原、副副绕绕组组的的匝匝数数比比。当当变变压压器器空空载载运运行行时时，由由于于U U1 1EE1 1 ，U U2020E E2 2，故故可可近近似似地地用用空空载载运运行行时时原原、副副方方的的电电压压比比来来作为变压器的变比，即作为变压器的变比，即24第24页，本讲稿共84页一、空载电流一、空载电流 变变压压器器空空载载运运行行时时原原绕绕组组中中的的电电流流 主主要要用用来来产产生生磁场，又称为励磁电流，分析它的波形：磁场，又称为励磁电流，分析它的波形：1）当当不不考考虑虑铁

12、铁心心损损耗耗时时，励励磁磁电电流流是是纯纯磁磁化化电电流流，用用 来来表表示示。由由于于磁磁路路有有饱饱和和现现象象，磁磁化化电电流流 与与产产生生它它的的磁磁通通之之间间的的关关系系是是非非线线性性的的。当当磁磁通按正弦规律变化时，励磁电流为尖顶波通按正弦规律变化时，励磁电流为尖顶波。3.2.3 空载电流和空载损耗空载电流和空载损耗25第25页，本讲稿共84页i0i0i0只考虑饱和时的励磁电流只考虑饱和时的励磁电流t26第26页，本讲稿共84页i0i0i0考虑磁滞回线时的励磁电流考虑磁滞回线时的励磁电流i0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）与）与 同相的磁化电流同相

13、的磁化电流（2）导前）导前 900有功分量有功分量IFet27第27页，本讲稿共84页 从从上上图图中中，可可以以看看出出磁磁化化电电流流 与与磁磁通通是是同同相相位的。位的。2 2）当当考考虑虑铁铁心心损损耗耗时时，励励磁磁电电流流 0 0中中还还必必须须包包含铁耗分量含铁耗分量 ，即，即 这时励磁电流这时励磁电流 将超前磁通一相位角将超前磁通一相位角 28第28页，本讲稿共84页二、空载损耗已制成变压器，铁损已制成变压器，铁损 空载损耗约占额定容量的空载损耗约占额定容量的0.2%0.2%1%1%，而且随变压器容，而且随变压器容量的增大而下降。量的增大而下降。减少空载损耗，采用优质铁磁材料：

14、优质硅钢片、激光减少空载损耗，采用优质铁磁材料：优质硅钢片、激光化硅钢片或应用非晶态合金。化硅钢片或应用非晶态合金。29第29页，本讲稿共84页3.2.3 空载时的电动势方程、等效电路和相量图空载时的电动势方程、等效电路和相量图一、电动势平衡方程和变比 1 1、一次侧电动势平衡方程、一次侧电动势平衡方程忽略很小的漏阻抗压降，并写成有效值形式，有忽略很小的漏阻抗压降，并写成有效值形式，有则 可见，影响主磁通大小的因素有可见，影响主磁通大小的因素有电源电压电源电压和和频率频率，以及，以及一次线圈的匝数一次线圈的匝数。重要公式30第30页，本讲稿共84页 2 2、二次侧电动势平衡方程、二次侧电动势平

15、衡方程3 3、变比、变比定义定义 对三相变压器，变比为一、二次侧的相电动势之比，近似对三相变压器，变比为一、二次侧的相电动势之比，近似为额定相电压之比，具体为为额定相电压之比，具体为Y，d接线接线D，y接线接线31第31页，本讲稿共84页二、空载时的等效电路和相量图二、空载时的等效电路和相量图1 1、等效电路、等效电路一次侧的电动势平衡方程为一次侧的电动势平衡方程为空载时等效电路为空载时等效电路为32第32页，本讲稿共84页励磁电阻、励磁电抗、励磁阻抗。由于磁路具有饱励磁电阻、励磁电抗、励磁阻抗。由于磁路具有饱和特性，所以和特性，所以 不是常数，随磁路饱和程度增大而减小。不是常数，随磁路饱和程

16、度增大而减小。由于由于 ，所以有时忽略漏阻抗，空载等效电路只，所以有时忽略漏阻抗，空载等效电路只是一个是一个 元件的电路。在元件的电路。在 一定的情况下，一定的情况下，大小取决于大小取决于 的大小。从运行角度讲，希望的大小。从运行角度讲，希望 越小越好，所以变压器常采用越小越好，所以变压器常采用高导磁材料，增大高导磁材料，增大 ，减小，减小 ，提高运行效率和功率因数。，提高运行效率和功率因数。二、空载时的等效电路和相量图二、空载时的等效电路和相量图33第33页，本讲稿共84页2 2、相量图、相量图根据前面所学的方程，可作根据前面所学的方程，可作出变压器空载时的相量图：出变压器空载时的相量图：（

17、1）以 为参考相量（2）与 同相，滞后 ，（3）滞后 ，；（4）（5）34第34页，本讲稿共84页空载运行小结空载运行小结（1 1）一次侧主电动势与漏阻抗压降总是与外施电压平衡）一次侧主电动势与漏阻抗压降总是与外施电压平衡,若忽若忽略漏阻抗压降，则一次主电势的大小由外施电压决定略漏阻抗压降，则一次主电势的大小由外施电压决定.（2 2）主磁通大小由电源电压、电源频率和一次线圈匝数决定，）主磁通大小由电源电压、电源频率和一次线圈匝数决定，与磁路所用的材质及几何尺寸基本无关与磁路所用的材质及几何尺寸基本无关。（3 3）空载电流大小与主磁通、线圈匝数及磁路的磁阻有关，铁）空载电流大小与主磁通、线圈匝数

18、及磁路的磁阻有关，铁心所用材料的导磁性能越好，空载电流越小。心所用材料的导磁性能越好，空载电流越小。（4 4）电抗是交变磁通所感应的电动势与产生该磁通的电流的比）电抗是交变磁通所感应的电动势与产生该磁通的电流的比值，线性磁路中，电抗为常数，非线性电路中，电抗的大小随值，线性磁路中，电抗为常数，非线性电路中，电抗的大小随磁路的饱和而减小。磁路的饱和而减小。35第35页，本讲稿共84页3.3 单相变压器的负载运行3.3.1 3.3.1 负载运行时的电磁关系负载运行时的电磁关系变压器一次侧接在额定频率、额定电压的交流电源上，二次接变压器一次侧接在额定频率、额定电压的交流电源上，二次接上负载的运行状态

19、，称为上负载的运行状态，称为负载运行负载运行。36第36页，本讲稿共84页用图示负载运行时的电磁过程用图示负载运行时的电磁过程37第37页，本讲稿共84页3.3.23.3.2 基本方程基本方程一、磁动势平衡方程或 电磁关系将一、二次联系起来电磁关系将一、二次联系起来,二次电流增加或减少必然引起二次电流增加或减少必然引起一次电流的增加或减少一次电流的增加或减少.用电流形式表示用电流形式表示。,I;,I:L作用作用它起平衡二次磁动势的它起平衡二次磁动势的另一个是负载分量另一个是负载分量产生主磁通产生主磁通它用来它用来一个是励磁电流一个是励磁电流两个分量两个分量变压器的负载电流包括变压器的负载电流包

20、括表明表明10&38第38页，本讲稿共84页二、电动势平衡方程根据基尔霍夫电压定律可写出一、二次侧电动势平衡方程根据基尔霍夫电压定律可写出一、二次侧电动势平衡方程负载运行时负载运行时,忽略空载电流有忽略空载电流有:表明，一、二次电流比近似与匝数成反比。可见，匝数不同，不表明，一、二次电流比近似与匝数成反比。可见，匝数不同，不仅能改变电压，同时也能改变电流。仅能改变电压，同时也能改变电流。39第39页，本讲稿共84页3.3.33.3.3 等效电路及相量图等效电路及相量图一、折算折算原则折算原则：1 1）保持二次侧磁动势不变；保持二次侧磁动势不变；2 2）保持二次侧各功率）保持二次侧各功率或损耗不

21、变。或损耗不变。方法方法：（将二次侧折算到一次侧（将二次侧折算到一次侧)折算：折算：将变压器的二次（或一次）绕组用另一个绕组将变压器的二次（或一次）绕组用另一个绕组(N(N2 2=N=N1 1)来等来等效，同时对该绕组的电磁量作相应的变换，以保持两侧的电磁关效，同时对该绕组的电磁量作相应的变换，以保持两侧的电磁关系不变系不变,用一个等效的电路代替实际的变压器。用一个等效的电路代替实际的变压器。40第40页，本讲稿共84页折算后的方程式为折算后的方程式为41第41页，本讲稿共84页二、等效电路根据折算后的方程，可以作出变压器的等效电路。根据折算后的方程，可以作出变压器的等效电路。T T型等效电路

22、型等效电路：近似等效电路近似等效电路42第42页，本讲稿共84页简化等效电路：简化等效电路：其中分别称为分别称为短路电阻短路电阻、短路短路电抗电抗和和短路阻抗短路阻抗。由简化等效电路可知，短路阻抗起限制短路电流的作用，由简化等效电路可知，短路阻抗起限制短路电流的作用，由于短路阻抗值很小，所以变压器的短路电流值较大，一般由于短路阻抗值很小，所以变压器的短路电流值较大，一般可达额定电流的可达额定电流的1010 2020倍。倍。43第43页，本讲稿共84页三、相量图作相量图的步骤作相量图的步骤对对应应T T型等效电路，型等效电路，假定假定变压器带感性负载变压器带感性负载。44第44页，本讲稿共84页

23、作相量图的步骤（假定带感性负载）作相量图的步骤（假定带感性负载）对应简化等效电路对应简化等效电路由等效电路可知由等效电路可知根据方程可作出简化相量图根据方程可作出简化相量图思考思考题题 作出变压器带上不同性质作出变压器带上不同性质负载时的简化相量图负载时的简化相量图?45第45页，本讲稿共84页3.4 变压器的参数测定3.4.1 3.4.1 空载实验空载实验一、目的：通过测量空载电流和一、二次电压及空载功率来计算通过测量空载电流和一、二次电压及空载功率来计算变比、空载电流百分数、铁损和励磁阻抗变比、空载电流百分数、铁损和励磁阻抗。二、接线图二、接线图三、要求及分析WAVV*1 1）低压侧加电压

24、，高压侧开路；）低压侧加电压，高压侧开路；46第46页，本讲稿共84页4 4）求出参数）求出参数5 5）空载电流和空载功率必须是额定电压时的值，并以此求取）空载电流和空载功率必须是额定电压时的值，并以此求取励磁参数；励磁参数；6 6）若要得到高压侧参数，须折算）若要得到高压侧参数，须折算；7 7）对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为相值；）对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为相值；47第47页，本讲稿共84页3.4.23.4.2 短路实验短路实验1.目的：通过测量短路电流、短路电压及短路功率来计算变压器通过测量短路电流、短路电压及短路功率来计算变压器的短路电压百分数、铜损和短路

25、阻抗。的短路电压百分数、铜损和短路阻抗。2.接线图3.要求及分析1 1）高压侧加电压，低压侧）高压侧加电压，低压侧短路；短路；WAV*3 3）同时记录实验室的室温；）同时记录实验室的室温；4 4）由于外加电压很小，主磁通很少，）由于外加电压很小，主磁通很少，铁损耗很少，忽略铁损，认为铁损耗很少，忽略铁损，认为 。48第48页，本讲稿共84页5 5）参数计算）参数计算对对T T型等效电路：型等效电路：四、短路电压短路时，当短路电流为额定值时一次所加的短路时，当短路电流为额定值时一次所加的电压，称为短路电压，记作电压，称为短路电压，记作短路电压也称为阻抗电压短路电压也称为阻抗电压。6 6）温度折算

26、：电阻应换算到基准工作温度）温度折算：电阻应换算到基准工作温度时的数值。时的数值。8 8）对三相变压器，各公式中的电压、电流对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为相值；和功率均为相值；7 7）若要得到低压侧参数，须折算；）若要得到低压侧参数，须折算；49第49页，本讲稿共84页短路电压常用百分值表示短路电压常用百分值表示 短路电压的大小直接短路电压的大小直接反映短路阻抗的大小，而反映短路阻抗的大小，而短路阻抗又直接影响变压短路阻抗又直接影响变压器的运行性能。器的运行性能。从正常运行角度看，从正常运行角度看，希望短路电压小些，这样希望短路电压小些，这样可使副边电压随负载波动可使副边电压随负

27、载波动小些；从限制短路电流角小些；从限制短路电流角度，希望它大些，相应的度，希望它大些，相应的短路电流就小些。短路电流就小些。50第50页，本讲稿共84页3.5 标么值 标么值标么值,就是指某一物理量的实际值与选定的同一单位的就是指某一物理量的实际值与选定的同一单位的基准值的比值基准值的比值,即即一、定义二、基准值的确定1 1、通常以额定值为基准值。、通常以额定值为基准值。2 2、各侧的物理量以各自侧的额定值为基准；、各侧的物理量以各自侧的额定值为基准；线值以额定线值为基准值，相值以额定相值为基准值；线值以额定线值为基准值，相值以额定相值为基准值；单相值以额定单相值为基准值，三相值以额定三相值

28、为基准值；单相值以额定单相值为基准值，三相值以额定三相值为基准值；3 3、标么值标么值=实际值实际值基准值基准值51第51页，本讲稿共84页三、优点四、缺点标么值没有单位，物理意义不明确。标么值没有单位，物理意义不明确。3 3、折算前、后的标么值相等。线值的标么值、折算前、后的标么值相等。线值的标么值=相值的标么值；相值的标么值；单相值的标么值单相值的标么值=三相值的标么值；三相值的标么值；1 1、额定值的标么值为、额定值的标么值为1 1。2 2、百分值、百分值=标么值标么值100%100%；4 4、某些意义不同的物理量标么值相等、某些意义不同的物理量标么值相等52第52页，本讲稿共84页3.

29、6 变压器的运行特性3.6.1 3.6.1 电压变化率电压变化率用相量图可以推导出电压变化率的表达式用相量图可以推导出电压变化率的表达式：定义：是指一次侧加定义：是指一次侧加50Hz50Hz额定电压、二次空载电压与带负载后额定电压、二次空载电压与带负载后在某功率因数下的二次电压之差，与二次额定电压的比值，即在某功率因数下的二次电压之差，与二次额定电压的比值，即 电压变化率是表征变压器运行性能的重要指标之一电压变化率是表征变压器运行性能的重要指标之一,它大小它大小反映了供电电压的稳定性。反映了供电电压的稳定性。式中式中称为负载系数称为负载系数 由表达式可知，电压变化率的大小与负载大小、性质及由表

30、达式可知，电压变化率的大小与负载大小、性质及变压器的本身参数有关。变压器的本身参数有关。53第53页，本讲稿共84页1.001.054第54页，本讲稿共84页3.6.2 电压调整 为了保证二次端电压在允许范围之内为了保证二次端电压在允许范围之内,通常在变压器的高通常在变压器的高压侧设置抽头压侧设置抽头,并装设分接开关并装设分接开关,调节变压器高压绕组的工作调节变压器高压绕组的工作匝数匝数,来调节变压器的二次电压。来调节变压器的二次电压。分接开关有两种形式：一种只能在断电情况下进行调节，称分接开关有两种形式：一种只能在断电情况下进行调节，称为无载分接开关为无载分接开关-这种调压方式称为无励磁调压

31、；另一种可以这种调压方式称为无励磁调压；另一种可以在带负荷的情况下进行调节，称为有载分接开关在带负荷的情况下进行调节，称为有载分接开关-这种调压方这种调压方式称为有载调压。式称为有载调压。中、小型电力变压器一般有三个分接头，记作UN 5%。大型电力变压器采用五个或多个分接头,例UN 2x2.5%或UN 8x1.5%。55第55页，本讲稿共84页3.6.33.6.3 损耗、效率及效率特性损耗、效率及效率特性 铁损耗与外加电压大小有关，而与负载大小基本无关，故也铁损耗与外加电压大小有关，而与负载大小基本无关，故也称为不变损耗。称为不变损耗。一、变压器的损耗 铜损耗铜损耗分基本铜损耗和附加铜损耗。基

32、本铜损耗是在电流分基本铜损耗和附加铜损耗。基本铜损耗是在电流在一、二次绕组直流电阻上的损耗；附加损耗包括因集肤效应在一、二次绕组直流电阻上的损耗；附加损耗包括因集肤效应引起的损耗以及漏磁场在结构部件中引起的涡流损耗等。引起的损耗以及漏磁场在结构部件中引起的涡流损耗等。变压器的损耗主要是变压器的损耗主要是铁损耗铁损耗和和铜损耗铜损耗两种。两种。铁损耗铁损耗包括基本铁损耗和附加铁损耗。基本铁损耗为磁滞损包括基本铁损耗和附加铁损耗。基本铁损耗为磁滞损耗和涡流损耗。附加损耗包括由铁心叠片间绝缘损伤引起的局部耗和涡流损耗。附加损耗包括由铁心叠片间绝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

33、耗等。涡流损耗、主磁通在结构部件中引起的涡流损耗等。铜损耗大小与负载电流平方成正比，故也称为可变损耗。铜损耗大小与负载电流平方成正比，故也称为可变损耗。56第56页，本讲稿共84页 效率大小反映变压器运行的经济性能的好坏，是表征变压器效率大小反映变压器运行的经济性能的好坏，是表征变压器运行性能的重要指标之一。运行性能的重要指标之一。二、效率及效率特性效率是指变压器的输出功率与输入功率的比值。效率是指变压器的输出功率与输入功率的比值。其中57第57页，本讲稿共84页效率表达式效率表达式 变压器效率的大小与负载的变压器效率的大小与负载的大小、功率因数及变压器本身参数大小、功率因数及变压器本身参数有

34、关。有关。效率特性：效率特性：在功率因数一定时，变在功率因数一定时，变压器的效率与负载电流之间的关系压器的效率与负载电流之间的关系=f(),=f(),称为变压器的效率特性。称为变压器的效率特性。58第58页，本讲稿共84页 即当即当铜损耗等于铁损耗铜损耗等于铁损耗(可变损耗等于不变损耗可变损耗等于不变损耗)时时,变压变压器效率最大：器效率最大：或或 为了提高变压器的运行效益，设计时应使变压器的铁为了提高变压器的运行效益，设计时应使变压器的铁损耗小些。损耗小些。令令 ,则则 59第59页，本讲稿共84页3.7 三相变压器3.7.1 3.7.1 磁路系统磁路系统一、组式磁路变压器二、心式磁路变压器

35、特点是：三相磁路特点是：三相磁路彼此无关联。彼此无关联。特点是：三相磁路特点是：三相磁路彼此有关联。彼此有关联。60第60页，本讲稿共84页3.7.2 3.7.2 电路系统电路系统一、变压器的端头标号绕组名绕组名称称单相变压器三相变压器中性点首端首端末端末端首端首端末端末端高压绕高压绕组组U1U2U1、V2、W1U2、V2、W2N低压绕低压绕组组u1u2u1、v1、w1u2、v2、w2n中压绕中压绕组组U1mU2mU1m、V1m、W1mU2m、V2m、W2mNm61第61页，本讲稿共84页二、单相变压器的极性*一、二次绕组的同极性端一、二次绕组的同极性端同标志时，一、二次绕组同标志时，一、二次

36、绕组的电动势同相位。的电动势同相位。*一、二次绕组的同极性端一、二次绕组的同极性端异标志时，一、二次绕组异标志时，一、二次绕组的电动势反相位。的电动势反相位。62第62页，本讲稿共84页三、三相变压器的连接组别连接组别连接组别：反映三相变压器连接方式及一、二次线电动势（或：反映三相变压器连接方式及一、二次线电动势（或线电压）的相位关系。线电压）的相位关系。三相变压器的三相变压器的连接组别连接组别不仅与绕组的绕向和首末端标志有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。关，而且还与三相绕组的连接方式有关。理论和实践证明，无论采用怎样的连接方式，一、二次侧线电动理论和实践证明

37、，无论采用怎样的连接方式，一、二次侧线电动势（可电压）的相位差总是势（可电压）的相位差总是30300 0的整数倍。因此可以采用时钟表的整数倍。因此可以采用时钟表示法示法 作为时钟的分针，指向作为时钟的分针，指向1212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。组别号的数字乘以其指向的数字就是三相变压器的组别号。组别号的数字乘以30300 0，就是二次绕组的线电动势滞后于一次侧电动势的相位角。，就是二次绕组的线电动势滞后于一次侧电动势的相位角。63第63页，本讲稿共84页连接组别可以用相量图来判断：连接组别可以用相量图来判断：若高压绕组三相标志不变，低若高压绕组

38、三相标志不变，低压绕组三相标志依次后移，可压绕组三相标志依次后移，可以得到以得到Y,y4Y,y4、Y,y8Y,y8连接组别。连接组别。1 1、Y Y，y y连接连接 同名端在对应端，对应的同名端在对应端，对应的相电动势同相位，线电动势相电动势同相位，线电动势 和和 也同相位，连接组别为也同相位，连接组别为Y Y，y0y0。同理，若异名端在对应端，可同理，若异名端在对应端，可得到得到Y Y，y6y6、Y,y10Y,y10和和Y,y2Y,y2连接连接组别。组别。64第64页，本讲稿共84页若高压绕组三相标志不变，低若高压绕组三相标志不变，低压绕组三相标志依次后移，可压绕组三相标志依次后移，可以得到

39、以得到Y,d3Y,d3、Y,d7Y,d7连接组别。连接组别。2 2、Y Y，d d连接连接-11-11 同名端在对应端，对应的相同名端在对应端，对应的相电动势同相位，线电动势电动势同相位，线电动势 和和 相差相差3303300 0，连接组别，连接组别为为Y Y，d11d11。同理，若异名端在对应端，可同理，若异名端在对应端，可得到得到Y Y，d5d5、Y,d9Y,d9和和Y,d1Y,d1连接连接组别。组别。65第65页，本讲稿共84页若高压绕组三相标志不变，若高压绕组三相标志不变，低压绕组三相标志依次后移，低压绕组三相标志依次后移，可以得到可以得到Y,d5Y,d5、Y,d9Y,d9连接组连接组

40、别。别。3 3、Y Y，d d连接连接-1-1同名端在对应端，对应的同名端在对应端，对应的相电动势同相位，线电动相电动势同相位，线电动势势 和和 相差相差30300 0，连接，连接组别为组别为Y Y，d1d1。同理，若异名端在对应端，同理，若异名端在对应端，可得到可得到Y Y，d7d7、Y,d11Y,d11和和Y,d3Y,d3连接组别。连接组别。66第66页，本讲稿共84页 总之，对于总之，对于Y Y，y y（或（或D D，d d）连接，可以得到）连接，可以得到0 0、2 2、4 4、6 6、8 8、1010等六个偶数组别；而等六个偶数组别；而Y Y，d d（或（或D D，y y）连接，可以得

41、到）连接，可以得到1 1、3 3、5 5、7 7、9 9、1111等六个奇数组别。等六个奇数组别。变压器的连接组别很多，为了便于制造和并联运行，国变压器的连接组别很多，为了便于制造和并联运行，国家标准规定，家标准规定，Y Y，yn0yn0、Y Y，d11d11、YNYN，d11d11、YNYN，y0y0和和Y Y，y0y0连接组为三相双绕组电力变压器的标准连接组别。连接组为三相双绕组电力变压器的标准连接组别。其中前三种最为常用：其中前三种最为常用：Y,yn0Y,yn0 连接的二次绕组可以引出中连接的二次绕组可以引出中线，成为三相四线制，用作配电变压器时可兼供动力和照明负线，成为三相四线制，用作

42、配电变压器时可兼供动力和照明负载。载。Y,d11Y,d11连接用于低压侧电压超过连接用于低压侧电压超过400V400V的线路中。的线路中。YN,d11YN,d11连连接主要用于高压输电线路中，使电力系统的高压侧可以接地。接主要用于高压输电线路中，使电力系统的高压侧可以接地。67第67页，本讲稿共84页3.7.3 3.7.3 磁路系统和绕组连接方式对电动势波形的影响磁路系统和绕组连接方式对电动势波形的影响 i i0 0中有无中有无i i0303,看电路连接中有无看电路连接中有无i i0303通路，通路，Y Y连接中，无连接中，无i i0303通路通路,i,i0 0为正弦波为正弦波;YN;YN或或

43、D D连接连接,i,i0303可以在绕组中流过，可以在绕组中流过，i i0 0为尖顶波。为尖顶波。单相变压器，当磁路饱和时，单相变压器，当磁路饱和时，u u1 1为正弦波，为正弦波，和和e e1 1也是正弦也是正弦波，而波，而i i0 0为尖顶波为尖顶波分解为基波分解为基波i i0101和三次谐波和三次谐波i i0303（忽略其它（忽略其它高效次谐波）。高效次谐波）。对三相变压器，由于绕组的连接方式不同，对三相变压器，由于绕组的连接方式不同，i i0 0 中可能中可能i i0303 ，使使和和e e1 1为非正弦波为非正弦波同样可分解为基波和三次谐波（忽略其同样可分解为基波和三次谐波（忽略其它

44、高效次谐波）它高效次谐波）。中有无中有无3 3 ，看磁路结构，三相组式变压器，看磁路结构，三相组式变压器，3 3可以可以在铁心中流过，在铁心中流过，为平顶波；三相心式变压器，为平顶波；三相心式变压器，3 3不能在铁不能在铁心中流过，只能借助油和油箱壁等形成回路，磁路磁阻很大，心中流过，只能借助油和油箱壁等形成回路，磁路磁阻很大，3 3很小，很小，基本为正弦波。基本为正弦波。68第68页，本讲稿共84页三三相相励励磁磁电电流流返回69第69页，本讲稿共84页磁磁通通与与电电势势的的相相位位关关系系返回70第70页，本讲稿共84页一、Y，y连接的三相变压器一次侧一次侧Y Y接线，接线，i i030

45、3=0=0，i i0 0为正弦波，磁通为正弦波，磁通应为平顶波。应为平顶波。（2 2）对）对三相心式变压器三相心式变压器，3 3不能在铁心中流过，只能借助油和不能在铁心中流过，只能借助油和油箱壁等形成回路，磁路磁阻很大，油箱壁等形成回路，磁路磁阻很大，3 3很小，很小，基本为正弦基本为正弦波，感应电动势波，感应电动势 e e 也基本为正弦波也基本为正弦波 。但通过油箱壁时将产生。但通过油箱壁时将产生涡流损耗，造成局部过热，降低变压器的效率，因此，容量大涡流损耗，造成局部过热，降低变压器的效率，因此，容量大于于1800kVA1800kVA时，不宜采用心式时，不宜采用心式Y Y，y y连接。连接。

46、（1 1）对）对三相组式变压器三相组式变压器，3 3可以在铁心中存在，所以可以在铁心中存在，所以为平顶为平顶波，感应电动势波，感应电动势e e 为尖顶波，其中的三次谐波幅值可达基波幅为尖顶波，其中的三次谐波幅值可达基波幅值的值的45%60%45%60%，使相电动势的最大值升高很多，可能击穿绕组绝，使相电动势的最大值升高很多，可能击穿绕组绝缘，因此，三相组式变压器不采用缘，因此，三相组式变压器不采用Y Y，y y连接。连接。71第71页，本讲稿共84页二、YN，y连接的三相变压器 一次侧一次侧YNYN接线，接线，i i0303可以流过，可以流过，i i0 0为尖顶波，磁通为尖顶波，磁通应为应为正

47、弦波，感应电动势正弦波，感应电动势 e e 也为正弦波也为正弦波 。一次绕组一次绕组Y Y连接，连接，i i0303=0=0，i i0 0为正弦波，为正弦波，应为平顶波，其应为平顶波，其中的中的3 3在二次绕组中感应电动势在二次绕组中感应电动势e e2323，并在，并在D D内产生内产生i i2323。i i2323建立建立的磁通的磁通2323大大削弱大大削弱3 3的作用，因此合成磁通和电动势均接近的作用，因此合成磁通和电动势均接近正弦波。正弦波。三、D，y连接的三相变压器 一次侧一次侧D D接线，接线，i i0303可以流过，可以流过，i i0 0为尖顶波，磁通为尖顶波，磁通应为正应为正弦波

48、，感应电动势弦波，感应电动势 e e 也为正弦波也为正弦波 。四、Y，d连接的三相变压器72第72页，本讲稿共84页五、Y，yn连接的三相变压器 二次侧二次侧 yn yn 接线，负载时可以为三次谐波提供通路，使接线，负载时可以为三次谐波提供通路，使相电动势波形得到改善。但是由于负载的影响，产生相电动势波形得到改善。但是由于负载的影响，产生i i2323不能不能很大，所以相电动势波形不能得到很好改善，这种情况基本很大，所以相电动势波形不能得到很好改善，这种情况基本与与Y Y，y y连接一样，只适用于容量较小的三相心式变压器，而连接一样，只适用于容量较小的三相心式变压器，而组式变压器仍然不采用。组

49、式变压器仍然不采用。结论：结论：（1 1）变压器一次侧是）变压器一次侧是YNYN连接时，电动势波为正弦。连接时，电动势波为正弦。（2 2）变压器有一侧是变压器有一侧是D D连接时，电动势波为正弦连接时，电动势波为正弦。（3 3）无论相电动势是否为正弦波，但线电动势一定是正弦波。无论相电动势是否为正弦波，但线电动势一定是正弦波。（4 4）若一定需要）若一定需要Y Y，y y连接，则可以增加第三绕组，采用连接，则可以增加第三绕组，采用D D接线接线73第73页，本讲稿共84页3.8 变压器的并联运行3.8.13.8.1 并联运行的理想条件并联运行的理想条件并联运行的优点：并联运行的优点：并联运行是

50、指将几台变压器的一、二次绕组分别接在一、并联运行是指将几台变压器的一、二次绕组分别接在一、二次侧的公共母线上，共同向负载供电的运行方式。二次侧的公共母线上，共同向负载供电的运行方式。并联运行的理想情况是：并联运行的理想情况是：1 1、空载时各变压器绕组之间无环流；、空载时各变压器绕组之间无环流；2 2、负载后，各变压器的负载系数相等；、负载后，各变压器的负载系数相等；3 3、负载后，各变压器的负载电流与总的负载电流同相位。、负载后，各变压器的负载电流与总的负载电流同相位。1 1、提高供电的可靠性；、提高供电的可靠性；2 2、提高供电的经济性。、提高供电的经济性。74第74页，本讲稿共84页 为