变压器原理基本结构.ppt

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1、变压器原理基本结构变压器原理基本结构变压器变压器本章重点本章重点 (1)(1)变压器工作原理变压器工作原理 (2)(2)变压器的基本方程式和电磁关系变压器的基本方程式和电磁关系 (3)(3)变压器的等效电路变压器的等效电路本章难点本章难点 (1)(1)变压器的等效电路及参数含义变压器的等效电路及参数含义 (2)(2)三相变压器的联结组判别三相变压器的联结组判别发电机发电机11kv升压变压器升压变压器110kv三绕组三绕组变压器变压器230kv去系统另一部分去系统另一部分降压变压器降压变压器11kv配电变压器配电变压器其他负载其他负载D电力系统中变压器的使用电力系统中变压器的使用 变压器是通过电

2、磁感应原理，或者利用互感作用从一个变压器是通过电磁感应原理，或者利用互感作用从一个变压器是通过电磁感应原理，或者利用互感作用从一个变压器是通过电磁感应原理，或者利用互感作用从一个电路向另一个电路传递能量的电器。两个互相绝缘的绕组套在电路向另一个电路传递能量的电器。两个互相绝缘的绕组套在电路向另一个电路传递能量的电器。两个互相绝缘的绕组套在电路向另一个电路传递能量的电器。两个互相绝缘的绕组套在同一铁心上，他们之间有磁的耦合，没有电路的直接联系。同一铁心上，他们之间有磁的耦合，没有电路的直接联系。同一铁心上，他们之间有磁的耦合，没有电路的直接联系。同一铁心上，他们之间有磁的耦合，没有电路的直接联系

3、。当原边接到交流电源时，原边有交流电流并在铁心中产当原边接到交流电源时，原边有交流电流并在铁心中产当原边接到交流电源时，原边有交流电流并在铁心中产当原边接到交流电源时，原边有交流电流并在铁心中产生交变磁通，根据电磁感应定律，原、副边绕组分别感应电势生交变磁通，根据电磁感应定律，原、副边绕组分别感应电势生交变磁通，根据电磁感应定律，原、副边绕组分别感应电势生交变磁通，根据电磁感应定律，原、副边绕组分别感应电势e e11、e e2,2,副边有了电势可向负载供电，实现能量传递，调节变副边有了电势可向负载供电，实现能量传递，调节变副边有了电势可向负载供电，实现能量传递，调节变副边有了电势可向负载供电，

4、实现能量传递，调节变比比比比k k即可达到变压的目的。即可达到变压的目的。即可达到变压的目的。即可达到变压的目的。k=N1N2变压比e1=-N1ddte2=-N2ddt变压器的工作原理及基本结构变压器的工作原理及基本结构(1)按按用途用途 电力变压器、整流变压器、仪用变压器、特种变压器电力变压器、整流变压器、仪用变压器、特种变压器(2)按按相数相数 单相、三相、多相变压器单相、三相、多相变压器(3)按按结构结构 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)按按冷却方式冷却方式 干式、油浸式、充气式变压器干式、油浸式、充气式变

5、压器变压器的分类变压器的分类电子变压器干式变压器电源变压器电力变压器电力变压器电力变压器电力变压器电力变压器绕组和装配绕组和装配变压器的基本结构和主要部件变压器的基本结构和主要部件主要部件：铁心和绕组（构成器身）；还有油箱、绝缘套管、分接主要部件：铁心和绕组（构成器身）；还有油箱、绝缘套管、分接开关、安全气道等开关、安全气道等 三相油浸式电力变压器三相油浸式电力变压器 三相变压器三相变压器既是磁路，也是套装绕组的骨架既是磁路，也是套装绕组的骨架包括：心柱（套有绕组）和铁轭（形成闭合磁路）包括：心柱（套有绕组）和铁轭（形成闭合磁路）由由0.350.5mm厚硅钢片叠成或非晶合金制成厚硅钢片叠成或非

6、晶合金制成结构上分为：心式和壳式，电力变压器主要用心式结构上分为：心式和壳式，电力变压器主要用心式铁心铁心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(a)单相心式变压器示意图单相心式变压器示意图（b b）心式变压器）心式变压器铁铁 铁铁 铁铁 心心轭轭 柱柱 轭轭1122单相壳式变压器单相壳式变压器绕组绕组是变压器的电路部分，用纸包或纱包的绝缘扁线或圆线绕成是变压器的电路部分，用纸包或纱包的绝缘扁线或圆线绕成高压绕组匝数多，导线细；低压绕组匝数少，导线粗高压绕组匝数多，导线细；低压绕组匝数少，导线粗依照高低压绕组的相对位置

7、分为：同心式，交叠式依照高低压绕组的相对位置分为：同心式，交叠式铁铁 铁铁 铁铁 心心轭轭 柱柱 轭轭1122铁铁心心柱柱铁铁心心柱柱铁铁 轭轭铁铁 轭轭11112222同心式绕组同心式绕组交叠式绕组交叠式绕组油箱及其他附件油箱及其他附件 n油箱 n储油柜 n呼吸器 n冷却器 n绝缘套管 n分接开关 n压力释放阀 n气体继电器 变压器铭牌和额定值变压器铭牌和额定值(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 对三相变压器是指对三相变压器是指线电压线电压。

8、(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。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=U1N I1N 三相变压器：三相变压器：(4)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(5)额定相数，效率，温升，短路电流，运行方式，冷却方额定相数，效率，温升，短路电流，运行方式，冷却方式，接线图，连接组别等等。式，接线图，连接组别等等。变压器铭牌和额定值变压器铭牌和额定值

9、变压器的空载运行变压器的空载运行 原边加额定电压，副边开路、负载电流为零时的运行情况，原边加额定电压，副边开路、负载电流为零时的运行情况，称为变压器的称为变压器的空载运行空载运行。一、电磁关系分析一、电磁关系分析me1e2e11u1u2i0i2=0变压器空载运行变压器空载运行正方向规定正方向规定（1 1）原边绕组内电流的正方向与电源电压正方向一致；）原边绕组内电流的正方向与电源电压正方向一致；（2 2）按右手螺旋关系，正方向的电流产生正方向的磁通；）按右手螺旋关系，正方向的电流产生正方向的磁通；（3 3）感应电势正方向与产生该电动势的磁通方向之间符合右手螺旋关系，故）感应电势正方向与产生该电动

10、势的磁通方向之间符合右手螺旋关系，故感应电势与电流正方向一致。感应电势与电流正方向一致。副边：副边：（1 1）副边绕组感应电势正方向与）副边绕组感应电势正方向与产生该电动势的磁通正方向之间符合右手螺产生该电动势的磁通正方向之间符合右手螺旋关系；旋关系；（2 2）副边绕组电流正方向与副边绕组电动势正方向一致；）副边绕组电流正方向与副边绕组电动势正方向一致；（3 3）副边绕组端电压的正方向与电流正方向一致。）副边绕组端电压的正方向与电流正方向一致。主、漏磁通的区别主、漏磁通的区别(1)性质上性质上 0与与I0成非线性关系，成非线性关系，1与与I0成线性关系；成线性关系；(2)数量上数量上 0占占9

11、9%以上，以上，1仅占仅占1%以下；以下；(3)作用上作用上 0起传递能量的作用，起传递能量的作用，1起漏抗压降作用。起漏抗压降作用。u1i0F0=N1i0e1e2e11m设设 =m sint，则则电磁关系分析电磁关系分析忽略漏阻抗压降后有效值：忽略漏阻抗压降后有效值：故：故：电势有效值电势有效值电压平衡方程式电压平衡方程式正方向规定如前，注意：正方向规定如前，注意：（1 1）正方向规定可以任意正方向规定可以任意 （2 2）通常原边按电动机惯例对待，副边按发电机惯例通常原边按电动机惯例对待，副边按发电机惯例 （3 3）习惯上，端电压习惯上，端电压U表示电压降，电势表示电压降，电势E表示电压升表

12、示电压升1 1、电压平衡方程式、电压平衡方程式副绕组：空载时，I2=0原绕组：原边漏磁通：原边漏磁通：写成复数形式：其中：若i1随时间作正弦变化，则可写成：称为原绕组称为原绕组漏电抗漏电抗。与频率，漏电感、匝数平方成正比，与漏磁导成正比。与频率，漏电感、匝数平方成正比，与漏磁导成正比。漏磁导漏磁导磁势磁势漏电抗漏电抗激磁电流激磁电流 磁化电流（无功分量）磁化电流（无功分量），铁耗电流（有功分量），铁耗电流（有功分量）。i iFe定义：产生主磁通所需要的电流，叫定义：产生主磁通所需要的电流，叫激磁电流激磁电流，im表示。表示。空载时，空载时，一次侧空载电流就是激磁电流一次侧空载电流就是激磁电流。

13、包含两分量：。包含两分量：磁路不饱和：磁化曲线线性，磁路不饱和：磁化曲线线性，i正弦变化，与感应电势相差正弦变化，与感应电势相差9090度，为纯无功电流。度，为纯无功电流。（1 1）磁化电流）磁化电流it1t2tt1t2tiiti磁化电流图解法磁化电流图解法铁芯饱和时：磁通正弦变化，磁化电流为尖顶波。铁芯饱和时：磁通正弦变化，磁化电流为尖顶波。it1t2tt1t2tiiti磁化电流磁化电流2铁芯饱和时：当磁通为平顶波，磁化电流为正弦波。铁芯饱和时：当磁通为平顶波，磁化电流为正弦波。（2 2）铁耗电流（有功分量）铁耗电流（有功分量）iFeFe与铁心损耗对应，铁耗电流与铁心损耗对应，铁耗电流 iF

14、e 与与-e1 1同相位，为有功电流。同相位，为有功电流。n空载电流作用和性质空载电流作用和性质一方面：用来励磁，一方面：用来励磁，建立磁场建立磁场-无功分量无功分量另方面：供变压器另方面：供变压器空载损耗空载损耗-有功分量有功分量性质：主要是感性无功性质性质：主要是感性无功性质-也称励磁电流；也称励磁电流；大大小小：与与电电源源电电压压和和频频率率、线线圈圈匝匝数数、磁磁路路材材质质及及几何尺寸有关。几何尺寸有关。激磁阻抗激磁阻抗类同前面漏电抗的推导，主磁通、感应电势、磁化电抗：类同前面漏电抗的推导，主磁通、感应电势、磁化电抗：另，铁耗电流与电势另，铁耗电流与电势-E1 1同相：同相：若若i

15、随时间作正弦变化，上式用复数表示：随时间作正弦变化，上式用复数表示：磁化电抗可得，激磁电流可得，激磁电流I Im m与感应电势与感应电势E E1 1关系：关系：则有：则有：ImIFeIE1RFexImE1RmxmU1.I0.r1x1E1.一次侧等效电路一次侧等效电路U1.I0.r1x1E1.变压器空载等效电路变压器空载等效电路Rmxm空载状态运行的变压器可近似为一个铁心电感接于电网。空载状态运行的变压器可近似为一个铁心电感接于电网。xmx1rmr1xmrm磁滞、涡流效应磁滞、涡流效应建立空载磁通建立空载磁通等效电路等效电路忽略漏阻抗压降后有效值忽略漏阻抗压降后有效值：故：故：可知：影响主磁通大

16、小的因素是电源电压、电源频率和一次可知：影响主磁通大小的因素是电源电压、电源频率和一次侧线圈的匝数，与铁芯的材质和几何尺寸无关。侧线圈的匝数，与铁芯的材质和几何尺寸无关。电势方程：电势方程：相量图相量图 可更好地表达电压、电势、电流之间关系。依据电压平衡可更好地表达电压、电势、电流之间关系。依据电压平衡方程式。方程式。m m作为基准相量。作为基准相量。E2.E1.IFe.m.I.-E1.U1.I0r1.jI0 x1.I0.小结小结（1 1）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）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。路所用的材质及

17、几何尺寸基本无关。（2 2）空载电流大小与主磁通、线圈匝数及磁路的磁阻有关，铁心所）空载电流大小与主磁通、线圈匝数及磁路的磁阻有关，铁心所用材料的导磁性能越好，空载电流越小。用材料的导磁性能越好，空载电流越小。（3 3）电电抗抗是是联联系系电电气气量量（电电动动势势)与与磁磁场场量量（磁磁通通）的的桥桥梁梁。感感应应电电动势可用电抗压降的形式表示。动势可用电抗压降的形式表示。线性磁路中，电抗为常数；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。非线性电路中，电抗的大小随磁路的饱和而减小。变压器的负载运行变压器的负载运行原边接入电源、副边接负载阻抗原边接入电源、副边接负载阻

18、抗ZL时的运行情况，称为变压时的运行情况，称为变压器的负载运行器的负载运行。一、电磁关系分析一、电磁关系分析mE1E11U1U2I1I2变压器负载运行变压器负载运行.E2E2.2.Z ZL L变压器负载运行时的磁动势、磁通、电动势之间的关系变压器负载运行时的磁动势、磁通、电动势之间的关系磁动势磁动势磁通磁通电动势电动势一次绕组一次绕组二次绕组二次绕组n小结小结（1 1）在变压器中存在着磁势平衡和电势平衡两个基本关系，）在变压器中存在着磁势平衡和电势平衡两个基本关系，负载负载变化对一次侧的影响是通过二次侧磁势起作用的变化对一次侧的影响是通过二次侧磁势起作用的。（2 2）当二次侧电流增加时，二次侧

19、磁势起趋向于改变铁芯中的主）当二次侧电流增加时，二次侧磁势起趋向于改变铁芯中的主磁通及感应电势磁通及感应电势E1，破坏了一次侧的电压平衡关系。此时一次侧自，破坏了一次侧的电压平衡关系。此时一次侧自动产生一个电流分量去抵偿二次侧磁势的作用，使一次侧电势电压动产生一个电流分量去抵偿二次侧磁势的作用，使一次侧电势电压间达到新的平衡。间达到新的平衡。通过电势与磁势平衡的过程，能量从一次侧传递通过电势与磁势平衡的过程，能量从一次侧传递到二次侧。到二次侧。U1.I1.r1E1.变压器负载时的电路图变压器负载时的电路图r2U2.I2.E2.由由图图可可见见：变变压压器器一一、二二次次绕绕组组的的电电路路是是

20、独独立立的的，只只有有磁的联系，没有电的联系，不便于计算。磁的联系，没有电的联系，不便于计算。x1x2o1o2变压器等效电路变压器等效电路常常采采用用归归算算的的方方法法,把把两两个个电电路路化化成成一一个个电电路路，其其目目的的是是简简化化计计算算，得得出出原原、副边有联系的统一等效电路。副边有联系的统一等效电路。需需要要注注意意：绕绕组组归归算算前前后后，如如果果改改变变了了变变压压器器的的状状态态，折折算算是是毫毫无无意意义义的的。不不能能影影响响非非归归算算方方的的电电压压、电电流流，铁铁芯芯磁磁通通以以及及有有功功和和无无功功功功率率的的大大小小。归归算算的的原原则：则：u保持归算前

21、后绕组的磁效应不变（磁势不变）保持归算前后绕组的磁效应不变（磁势不变）u保持归算前后有功和无功功率不变。保持归算前后有功和无功功率不变。显显然然，只只要要想想办办法法将将两两个个绕绕组组的的感感应应电电势势变变为为相相等等即即可可。也也就就是是将将二二次次绕绕组组匝匝数变为一次绕组匝数即可。数变为一次绕组匝数即可。1.绕组的归算绕组的归算(副边归算到原边副边归算到原边)注意：二次绕组匝数变化后，二次绕组的电流必须调整，否则改变了变压器的电注意：二次绕组匝数变化后，二次绕组的电流必须调整，否则改变了变压器的电磁关系。磁关系。归算是把二次侧绕组匝数变换成一次侧绕组的匝数，而不改变一、二次侧绕组的归

22、算是把二次侧绕组匝数变换成一次侧绕组的匝数，而不改变一、二次侧绕组的电磁关系。电磁关系。1 1）二次侧绕组电流的归算）二次侧绕组电流的归算电流归算原则是：保持归算前后绕组的磁效应不变（磁势不变），归算后的电流归算原则是：保持归算前后绕组的磁效应不变（磁势不变），归算后的量带量带表示。表示。2 2）二次侧阻抗的归算）二次侧阻抗的归算根据根据二次侧消耗的有功功率不变二次侧消耗的有功功率不变，得：，得：根据根据二次侧消耗的无功功率不变二次侧消耗的无功功率不变，得：，得：根据根据二次侧传输给负载的功率不变二次侧传输给负载的功率不变，得：，得：3 3）二次侧绕组电势和电压的归算）二次侧绕组电势和电压的归

23、算根据电势与匝数成正比关系得：根据电势与匝数成正比关系得：二次侧端电压：二次侧端电压：（1 1）归算前后，二次侧电流变化）归算前后，二次侧电流变化1/K1/K倍倍（1 1）二次侧电势、电压变化）二次侧电势、电压变化K K倍倍（2 2）二次侧电阻、阻抗、负载变化）二次侧电阻、阻抗、负载变化K K2 2倍倍变压器参数的测定变压器参数的测定变变压压器器中中的的等等效效参参数数励励磁磁阻阻抗抗Z Zm m和和短短路路阻阻抗抗Z Zk k，对对变变压压器器的的运运行行性性能能有有直直接接影影响响，知知道道了了变变压压器器的的参参数数，就就可可绘绘出出等等效效电电路路，然然后后应应用用等等效效电电路路分分

24、析析计计算算。对对已已经经制制成成的的变变压器，可以压器，可以通过空载试验测出励磁阻抗，短路试验测出短路阻抗。通过空载试验测出励磁阻抗，短路试验测出短路阻抗。一、空载试验（开路试验）一、空载试验（开路试验）条件：为试验安全和仪器接线条件：为试验安全和仪器接线方便，一般在低压侧做空载实方便，一般在低压侧做空载实验。试验时，低压侧加验。试验时，低压侧加额定电额定电压压，二次绕组开路。，二次绕组开路。低压侧低压侧高压侧高压侧U1VAWV空载试验可求取空载试验可求取:变比变比k、铁耗、铁耗PFe、励磁阻抗、励磁阻抗Zm 实验数据：实验数据：U1N、I0、P0、U20。(1)铁损耗铁损耗 P0=PFeP

25、Cu =RmI02R1I02 PFeP0(2)励磁阻抗模励磁阻抗模|Zm|Z1+Zm|=U1NI0空空载载时时输输出出功功率率为为0，输输入入功功率率主主用用于于铁铁耗耗，I0很很小小，R1很很小小，铜铜耗耗可可忽忽略略。测测得得的的功功率率近似为铁耗。近似为铁耗。U1.I0.r1x1E1.rmxm(3)励磁电阻励磁电阻RmR1Rm=P0I02(4)励磁电抗励磁电抗 Xm=|Zm|2Rm2(5)电压比电压比U20U1Nk=(6)折算折算 开路试验测量通常为归算到低压侧时的值。折算到高压侧时，开路试验测量通常为归算到低压侧时的值。折算到高压侧时，Rm、Xm 和和 Zm 需要需要折算。折算。实际值

26、为实际值为Rm=k2P0 I02Xm=|Zm|2Rm2二二.短路试验短路试验 测量：测量：PCu、短路参数。、短路参数。实验方法：实验方法：逐渐增加逐渐增加 U1，使电，使电流达到额定值：流达到额定值：I1=I1N。U1=(5%10%)U1N高压侧高压侧低压侧低压侧U1AVW 实验数据：实验数据：Uk=U1、Ik=I1N、Pk。(1)铜损耗铜损耗 PCu PFe+PCu=Pk(2)短路阻抗模短路阻抗模|Zk|=UkIk由于外施电压很低，主磁通很小，铁耗和励磁电由于外施电压很低，主磁通很小，铁耗和励磁电流均可忽略，则输入功率近似等于一、二次侧绕流均可忽略，则输入功率近似等于一、二次侧绕组的铜耗。

27、组的铜耗。U1.-U2.I1=-I2.rkXk短短路路试试验验时时，绕绕组组温温度度与与实实际际运运行行时时不不一一样样。需需要要折折算算到到75度度时时的的值值。若若绕绕组组为为铜铜线线，可可按按课课本上的公式本上的公式2-53进行换算。进行换算。短短路路试试验验时时，使使电电流流达达到到额额定定值值时时所所加加的的电电压压Uk称称为为阻阻抗抗压压降降或或短短路路电电压压。一一般般用用额额定定电电压压的的百百分分值值表表示示。它它也也是是变变压压器器铭牌数据之一。铭牌数据之一。(3)短路电阻短路电阻|Rk|=PkIk2(4)短路电抗短路电抗 Xk=|Zk|2Rk2Uk=UkU1N100%A.

28、ABC三相组式铁心变压器三相组式铁心变压器三相变压器三相变压器三相变压器概述三相变压器概述B.C.XYZA.C.B.A.C.B.ABC三相心式铁心的形成三相心式铁心的形成二、单相变压器的极性和绕组标志二、单相变压器的极性和绕组标志u同极性端的确定同极性端的确定u三相变压器的三相变压器的Y和和D连接连接为确定相电压的相位关系，高压、低压绕组相电压相量的正方向规定为：从绕组的首端为确定相电压的相位关系，高压、低压绕组相电压相量的正方向规定为：从绕组的首端指向尾端。指向尾端。相电压的相位关系，取决于绕组的同名端是否同在尾端或首端。相电压的相位关系，取决于绕组的同名端是否同在尾端或首端。AUAXaxu

29、aAUAXxaua相电压相量的正方向规定为：从绕组的首端指向尾端。相电压相量的正方向规定为：从绕组的首端指向尾端。相电压的相位关系，取决于绕组的同名端是否同在尾端或首端。同在首端或尾端，电压相相电压的相位关系，取决于绕组的同名端是否同在尾端或首端。同在首端或尾端，电压相位相同；否则，电压相位相反。位相同；否则，电压相位相反。AUAXxauaAUAXaxuaUA与ua反相UA与ua反相绕组连接方式和连接组别绕组连接方式和连接组别国家标准规定五种连接组别：国家标准规定五种连接组别：Y，Yn12；YN，y12；Y，y12；YN，d11；Y，d11星形接法（星形接法（Y），或者带中性点（），或者带中性

30、点（YN）三角形接法（三角形接法（D）三三相相绕绕组组原原边边、副副边边采采用用不不同同的的连连接接方方式式时时，高高压压侧侧线线电电压压与与低低压压侧侧线线电电压压之之间间可可以以形形成成不不同同的的相相位位。为为表表明明这这种种高高低低压线电压之间的关系，采用压线电压之间的关系，采用“时钟表示法时钟表示法”。UA.UB.UC.Ub.Uc.Ua.ABCUAB.abcab.UY,y12连接组UA.UB.UC.UAB.ub.ua.uab.时钟法组别判定UAB.uab.UAB相量作为时针指向相量作为时针指向12点，固定不动；点，固定不动；uab相量作为分针，相量作为分针，其指向的点数即为连接组号。

31、其指向的点数即为连接组号。UA.UB.UC.ub.uc.ua.ABCUAB.abcab.uY,y6连接组UA.UB.UC.UAB.ub.ua.uab.UAB.uab.UA.UB.UC.ua.ub.uc.ABCUAB.cabab.uY,y4连接组UA.UB.UC.UAB.ua.ub.uab.UAB.uab.UA.UB.UC.ub.uc.ua.ABCUAB.abcab.uY,d11连接组UA.UB.UC.UAB.ub.ua.uab.UAB.uab.注意：对注意：对D形接法，线电形接法，线电压等于相电压压等于相电压标幺值标幺值在工程计算中，各物理量除了采用实际值来表示和计算外，有时也在工程计算中，各

32、物理量除了采用实际值来表示和计算外，有时也用标幺值来表示和计算。用标幺值来表示和计算。标标幺幺值值就就是是某某一一物物理理量量的的实实际际值值与与选选定定对对应应物物理理量量的的基基值值之之比比。标标幺值幺值=实际值实际值/基值基值某一物理量某一物理量A，基值用，基值用Ab，则标幺值为：，则标幺值为：A*=A/Ab标标幺幺值值为为相相对对值值，无无量量纲纲。对对电电路路计计算算，四四个个基基本本物物理理U,I,S,Z中，其中两个基值任选，另外两个按电路理论计算。中，其中两个基值任选，另外两个按电路理论计算。一般选取电压和电流的基值一般选取电压和电流的基值Ub、Ib，其他两个量的基值由计算得到。

33、，其他两个量的基值由计算得到。对单相系统，功率和阻抗基值分别为：对单相系统，功率和阻抗基值分别为：注意：注意：功率基值即是有功功率也是无功功率功率基值即是有功功率也是无功功率的基值，也是容量的基值。阻抗基值即是电的基值，也是容量的基值。阻抗基值即是电阻基值又是电抗基值阻基值又是电抗基值在在变变压压器器和和电电机机中中，通通常常选选择择额额定定电电压压和和额额定定电电流流作作为为基基值值。此此时时额额定定电电压压、电流和额定视在功率的标幺值为电流和额定视在功率的标幺值为1 1，更简洁。，更简洁。以额定相电压以额定相电压UN和额定相电流和额定相电流IN作为相电压和相电流基值。则有：作为相电压和相电

34、流基值。则有：一次和二次侧相电压的标幺值：一次和二次侧相电流的标幺值：一次和二次侧阻抗的标幺值：功率的基值：可见，一二次侧具有相同的功率基值。可见，一二次侧具有相同的功率基值。线电压、线电流的标幺值：以线电压、线电流的额定值作为基值。则三相电路中，以线电压、线电流的额定值作为基值。则三相电路中，相电压和相电压和线电压的标幺值恒相等，相电流和线电流的标幺值恒相等。线电压的标幺值恒相等，相电流和线电流的标幺值恒相等。三相功率的基值取为变压器的三相额定容量，有三相功率的基值取为变压器的三相额定容量，有:当系统中有多台变压器或电机时：各变压器或电机都有以各自功率基值计算的标幺值，考虑到整个系统的计算，

35、应选定一各变压器或电机都有以各自功率基值计算的标幺值，考虑到整个系统的计算，应选定一特定的功率特定的功率Sb作为整个系统的功率基值，这样系统中各个装置的标幺值需要换算到以作为整个系统的功率基值，这样系统中各个装置的标幺值需要换算到以Sb为功率基值的标幺值。为功率基值的标幺值。其中，S1*、Z1*分别为功率基值为Sb1时功率和阻抗的标幺值；S*、Z*分别为功率基值为Sb时功率和阻抗的标幺值在同一电压基值下在同一电压基值下，阻抗的标幺值与对应的功率基值成正，阻抗的标幺值与对应的功率基值成正比。比。选用同一电压基值此即为不同功率基值下的阻抗、功率标幺值换算关系。此即为不同功率基值下的阻抗、功率标幺值

36、换算关系。应用标幺值的优点:(1)(1)不不论论变变压压器器或或电电机机容容量量的的大大小小，用用标标幺幺值值表表示示时时，各各个个参参数数和和典典型型的的性性能能数数据据通通常常都都在在一一定定的的范范围围以以内内，因因此此便便于于比比较较和和分分析。析。(2)(2)用用标标幺幺值值表表示示时时，归归算算到到高高压压侧侧或或低低压压侧侧时时变变压压器器的的参参数数恒恒相相等，故用标幺值计算时不必再进行归算。等，故用标幺值计算时不必再进行归算。(3)(3)标幺值的缺点是没有量纲，无法用量纲关系来检查。标幺值的缺点是没有量纲，无法用量纲关系来检查。变压器的运行性能变压器的运行性能 运行性能：外特

37、性、效率特性。运行性能：外特性、效率特性。一一.外特性和电压调整率外特性和电压调整率 当当 U1、cos 2 为常数时为常数时 U2=f(I2)外特性。外特性。(1)电压调整率的定义电压调整率的定义U2 I2 OU2N2=1 2=0.8(电感性电感性)2=0.8(电容性电容性)I2N U2uN 5%额定负载、功率因数为指定值时，称为额定负载、功率因数为指定值时，称为额定电额定电压调整率压调整率定义：定义：当一次侧电压保持为额定，负载功率因数为当一次侧电压保持为额定，负载功率因数为常值，从空载到负载时二次侧电压变化的百分值，常值，从空载到负载时二次侧电压变化的百分值，用用u u表示。表示。U1与

38、U2间的夹角很小，则近似有：ZLU1I1I2Rk jXk U2 变压器简化等效电路变压器简化等效电路感性负载相量图感性负载相量图 基本铜耗基本铜耗：是指电流流过绕组时所产生的直流电阻损耗。：是指电流流过绕组时所产生的直流电阻损耗。1.1.铜耗铜耗杂杂散散铜铜耗耗：主主要要指指漏漏磁磁场场引引起起电电流流集集肤肤效效应应，使使绕绕组组的的有有效效电电阻阻增增大大而增加的铜耗，以及漏磁场在结构部件中引起的涡流损耗等。而增加的铜耗，以及漏磁场在结构部件中引起的涡流损耗等。铜耗与负载电流的平方成正比，因而也称为铜耗与负载电流的平方成正比，因而也称为可变损耗。可变损耗。二、效率和效率特性二、效率和效率特

39、性变压器运行时将产生损耗，变压器的损耗分为铜耗和铁耗两类。每一类又变压器运行时将产生损耗，变压器的损耗分为铜耗和铁耗两类。每一类又包括基本损耗和杂散损耗。包括基本损耗和杂散损耗。2.2.铁耗铁耗 基本铁耗：基本铁耗：是变压器铁心中的磁滞和涡流损耗。是变压器铁心中的磁滞和涡流损耗。杂散铁耗：杂散铁耗：包括叠片之间的局部涡流损耗和主磁通在结构部件中引起的包括叠片之间的局部涡流损耗和主磁通在结构部件中引起的涡流损耗等。涡流损耗等。铁耗可近似认为与铁耗可近似认为与 或或 成正比，由于变压器的一次电压保持不变成正比，由于变压器的一次电压保持不变,故铁故铁耗可视为耗可视为不变损耗不变损耗。效率 :输出功率

40、与输入功率之比。3.效率特性其中:从效率特性可见从效率特性可见,当负载达到某一数值时当负载达到某一数值时,效率将达到最大值效率将达到最大值max。把上式对。把上式对I I2 2求导求导,并使并使 ,可得可得:上式说明，发生最大效率时，变压器的铜耗恰好等于铁耗。上式说明，发生最大效率时，变压器的铜耗恰好等于铁耗。效率特性：效率特性：效率效率是负载电流的函数，如图所示是负载电流的函数，如图所示 。工程上常用间接法来计算效率，即测出铜耗和铁耗工程上常用间接法来计算效率，即测出铜耗和铁耗,再计算效率。再计算效率。公式如下公式如下:小型电力变压器小型电力变压器:N=80%90%大型电力变压器大型电力变压

41、器:N=98%99%负荷容量很大，一台变压器不能满足要求。负荷容量很大，一台变压器不能满足要求。负荷变化较大，用多台变压器并联运行可以随时调节投入变压器的台数。负荷变化较大，用多台变压器并联运行可以随时调节投入变压器的台数。可以减少变压器的储备容量。可以减少变压器的储备容量。u1 u2 T1 T2 变压器并联运行是指：一次绕组和二次绕组分别并联到一次侧和二次侧的公共变压器并联运行是指：一次绕组和二次绕组分别并联到一次侧和二次侧的公共母线上的运行方式。母线上的运行方式。变压器的并联运行变压器的并联运行(1)空载时各台变压器的空载时各台变压器的 I2=0，即各台变压器之，即各台变压器之 间无环流。

42、间无环流。(2)负载运行时，各台变压器分担的负载与它们负载运行时，各台变压器分担的负载与它们 的容量成正比。的容量成正比。(3)各台变压器同一相上输出的电流同相位，各台变压器同一相上输出的电流同相位，使得总输出电流：使得总输出电流：I2=Ii。2.并联运行的变压器应满足要求并联运行的变压器应满足要求(1)电压比相等，以保证二次侧的空载电压相等。电压比相等，以保证二次侧的空载电压相等。规定：规定：电压比之差电压比之差0.5%(平均电压比平均电压比)(2)联结组相同，以保证二次侧空载电压相位相同。联结组相同，以保证二次侧空载电压相位相同。1.理想并联运行的状态理想并联运行的状态(3)短路阻抗标幺值

43、相等，阻抗角要相同。短路阻抗标幺值相等，阻抗角要相同。三绕组三绕组变压器变压器有三个绕组和三个电压等级。有三个绕组和三个电压等级。低压低压 中压中压 高压高压 降压变压器降压变压器 中压中压 低压低压 高压高压 升压变压器升压变压器 三绕组变压器三绕组变压器电压互感器电压互感器U1 U2=N1 N2=ku 国产互感器：国产互感器：U2N=100 V 使用注意：使用注意：二次绕组禁止短路。二次绕组禁止短路。二次绕组与铁心必须接地。二次绕组与铁心必须接地。空载运行的降压变压器。空载运行的降压变压器。u1 Vu1u2电压互感器电压互感器 E2 N1很小。很小。短路运行的升压变压器。短路运行的升压变压器。I1 I2=N2 N1=ki 国产互感器：国产互感器：I2N=5 A 使用注意：使用注意：二次绕组禁止开路。二次绕组禁止开路。开路时：开路时：I2=0，I1 不变不变 一次绕组工作电压较高时，一次绕组工作电压较高时，二次绕组与铁心必须接地。二次绕组与铁心必须接地。Ai2i1电流互感器电流互感器自耦变压器自耦变压器只有一个绕组。只有一个绕组。手手柄柄接接线线柱柱