1、電機與拖動基礎第1頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五內容變壓器的工作原理、分類及結構單相變壓器的空載運行單相變壓器的基本方程式單相變壓器的等效電路圖三相變壓器結構及工作原理第2頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五概述重要的電氣元件電能傳遞將一種電壓的電能轉換為另一種電壓的電能信號傳輸信號的隔離變換阻抗匹配第3頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五概述變壓器：是一種靜止的電機，它利用電磁感應原理將一種電壓、電流的交流電能轉換成同頻率的另一種電壓、電流的電能。換句話說，變壓器就是實現電能在不同等級之間進行轉換。發電升壓降壓用戶

2、第4頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五高壓變壓器干式變壓器各類變壓器的圖片第5頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五平面式變壓器干式變壓器油浸式變壓器電源變壓器第6頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五第7頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五變壓器的分類電力變壓器本課程相關內容電力系統中輸配電力的主要設備升壓變壓器：升高電壓的變壓器降壓變壓器：降低電壓的變壓器配電變壓器：電力輸配送變壓器聯絡變壓器：聯絡不同等級電壓的變壓器第8頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五變壓器的分類根據

3、行業應用的不同需求，用于提供電源或其他用途整流變壓器：大型電解電鍍供電電爐變壓器：專給煉鋼爐供電高壓試驗變壓器小容量控制變壓器礦用變壓器無線電變壓器：傳遞信號電壓互感器、電流互感器等第9頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五變壓器的分類電力變壓器變壓器的總容量大致相當于發電機容量的68倍輸配電過程通常將電壓升高，通過高壓輸電線傳送到遠方的城市，經過降壓變壓器降為10kv電壓，再經過配電降壓變壓器分配給用戶輸送同樣的功率，電壓低則電流大大電流在輸電線路上引起損耗大電流在線路阻抗上產 生大的壓降，受電端電壓很低，電能傳送不出去只有高電壓能將電能輸送到遠方110kV 35kV

4、10kV 380V 用戶發電廠 一次變電所 二次變電所 配電區發電機 升壓變壓器 降壓變壓器 降壓變壓器 配電變壓器第10頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五變壓器的分類冷卻方式油浸式變壓器鐵心和繞組都浸在裝滿變壓器油的油箱里加強絕緣和改善冷卻散熱條件干式變壓器滿足特殊要求，如安全性要求等相數單相變壓器三相變壓器第11頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五變壓器的分類繞組數目雙繞組變壓器鐵心中有兩個繞組，即一次繞組和二次繞組自耦變壓器一次繞組和二次繞組合為一個繞組三繞組變壓器三個繞組連接三個不同電壓的線路多繞組變壓器分裂變壓器第12頁，共109頁，

5、2022年，5月20日，23點30分，星期五變壓器的結構基本部件鐵心絕緣繞組輔助部件變壓器油箱絕緣套管分接開關散熱器繼電保護裝置一次繞組鐵芯二次繞組負載第13頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五變壓器的結構鐵心變壓器中的主要磁路部分減少磁滯損耗和渦流損耗常采用磁導率高的硅鋼采用硅鋼片疊壓而成，厚度為0.35mm或0.5mm組成鐵心柱套裝繞組鐵軛組成閉合磁路通道第14頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五變壓器的結構鐵心結構心式鐵軛靠著繞組的頂面和底面，不包圍繞組的側面結構簡單繞組的裝配和絕緣容易國產變壓器多采用此結構殼式鐵軛包圍繞組的頂面、底面和側

6、面制作工藝復雜采用材料多多用于小容量電源變壓器第15頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五變壓器的結構繞組變壓器的電路部分，一般用紙包的絕緣扁線或圓線繞成高壓繞組接于高壓電網低壓繞組接于低壓電網結構同心式高低壓繞組同心地套在鐵心柱上。為便于絕緣，通常低壓繞組在里，高壓繞組在外結構簡單，制造方便。國產電力變壓器多采用此結構第16頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五變壓器的結構交疊式餅式。高低壓繞組互相交疊放置為便于絕緣，最上層和最下層的兩個繞組都是低壓繞組漏電抗小，機械強度高，引線方便。大型的電爐變壓器常采用此結構第17頁，共109頁，2022年，5

7、月20日，23點30分，星期五變壓器的額定值額定容量SN變壓器在穩定負載和額定使用條件下，施加額定電壓，且頻率為額定頻率時能輸出額定電流而不超過溫升限值的容量通常一次繞組和二次繞組的額定容量相等三相變壓器，三相的總容量變壓器的視在功率慣用數值，單位為VA(伏安), KVA, MVA額定電壓變壓器各繞組在空載額定分接下端子間電壓的保證值三相變壓器，指線電壓第18頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五變壓器的額定值額定電流變壓器額定容量除以各繞組的額定電壓所計算出的線電流值單相變壓器三相變壓器，還要除以系數額定頻率我國規定標準工業用電頻率為50Hz其他，如變壓器效率、溫升等數

8、據第19頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五變壓器的額定值示例有一臺三相油浸自冷式鋁線電力變壓器，SN=160KVA，采用Y-Yn0聯結,U1N/U2N=350KV/0.4KV。試求一次、二次繞組的額定電流解：第20頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五工作原理電磁感應原理兩個電路通過磁耦合進行電能交換或者信號傳輸變壓器兩端具有相同的工作頻率變壓器兩端具有不同的電壓和電流第21頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五工作原理主要部件一個鐵心磁耦合的重要部件通常采用高磁導率的軟磁材料，流經的磁通量表示為兩個繞組線圈匝數不同且互相絕

9、緣一次繞組電力變壓器原繞組、初級繞組信號變壓器輸入繞組通常與電源或者信號源相連接，接受交流電能或信號通常在表示符號中采用下標“1”，如二次繞組電力變壓器副繞組、次級繞組信號變壓器輸出繞組通常與負載相連，送出交流電能或信號通常在表示符號中采用下標“2”，如第22頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五工作原理一次繞組電流i1為勵磁電流，產生勵磁磁動勢F1=I1N1, F1產生磁通主磁通1流經閉合鐵心(磁阻小)。該磁通同時耦合兩個繞組線圈，在兩個線圈內感應出電動勢e1和e2。變壓器能量轉遞的主要媒介一次側漏磁通1通過變壓器油或空氣形成閉路(磁阻大)。約占1%左右的總磁通不傳遞功

10、率。變壓器損耗工作原理第23頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五工作原理正方向電壓、電流、磁通、電動勢等具有大小和方向正方向只是參考方向，表示一種相對關系，不代表實際方向電工慣例同一支路內，電壓與電流的正方向一致磁通量正方向與電流正方向之間符合右手螺旋關系由交變磁通常生的感應電動勢正方向與產生該磁通量的電流正方向一致，并有楞次定律在變化磁場中線圈感應電動勢的方向總是使它推動的電流產生另一個磁場，阻止原有磁場的變化第24頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五工作原理理想變壓器公式推導假設不考慮一次繞組和二次繞出的電阻以及變壓器損耗繞組耦合緊密，耦合系

11、數為kc=1。無漏磁通由電磁感應定律，有第25頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五工作原理若電壓，電動勢的瞬時值按照正弦規律變化，則它們的有效值滿足(k為匝比)不計鐵心損耗，由能量守恒定律，有一次、二次繞組視在功率相等從而，有有小寫瞬時值大寫有效值第26頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五工作原理理想變壓器公式推導阻抗計算與匹配二次側阻抗一次側阻抗可得由能量守恒變壓器在實現對電壓進行有效值變換的同時，還可以實現電流有效值和阻抗大小的匹配！正比變壓，反比變流，平方變阻 第27頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五單相變壓器的空

12、載運行空載運行變壓器的一次繞組接入交流電網，二次繞組開路(沒有負載)物理本質i0：空載電流第28頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五單相變壓器的空載運行電動勢平衡方程感應電動勢和主磁通通常情況一次繞組的電阻壓降和漏電動勢都比較小，可以忽略。若輸入電壓按正弦規律變化，則磁通和感應電動勢也按正弦規律變化如有則第29頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五單相變壓器的空載運行感應電動勢和主磁通感應電動勢在相位上滯后于磁通90，其有效值為向量表達式為第30頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五單相變壓器的空載運行輸入輸出關系變壓器空載運

13、行時，U1為電源電壓，通常為常數。因此，當一次繞組加上銘牌所規定的額定電壓U1N時，二次繞組的輸出電壓即為額定電壓U2N。第31頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五單相變壓器的空載運行空載電流二次側無電能輸出，無電流。二次繞組的存在不影響鐵心和一次繞組的電磁情況。滿足上述條件的一次繞組中的電流稱為空載電流主要作用就是在鐵芯中建立磁場，產生主磁通模型簡化原則變壓器相當于交流電網的非線性感性負載其磁通與電流服從于鐵磁材料的磁化曲線磁通和線圈電流都是非線性，且隨磁路的飽和而變化鐵心非線性一次繞組電阻漏磁通磁滯與渦流第32頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星

14、期五單相變壓器的空載運行為計算的方便，作簡化認為磁通是按正弦規律變化的，可用等效正弦波去代替非正弦的空載電流非正弦空載電流的正弦處理1,有效值相等2,基波同頻同相3,有功功率大小不變第33頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五單相變壓器的空載運行空載電流Im損耗電流IFe從電網獲得電功率用于補償鐵損耗磁化電流I IFe用于建立磁場空載電流第34頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五單相變壓器的空載運行漏磁通和漏電抗存在僅與一次繞組相交鏈的交變漏磁通感應漏電動勢漏電抗x1建模分析漏電動勢在相位上滯后漏磁通90漏磁通路徑是線性的空氣漏磁通與電流是同相位的

15、第35頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五單相變壓器的空載運行主磁通主磁通由勵磁電流Im在鐵芯中建立磁場而起的。感應電動勢也可等效為勵磁電流流過一個阻抗所引起的其中第36頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五單相變壓器的空載運行電動勢平衡方程式考慮變壓器一次繞組的電阻和漏磁通，有漏阻抗第37頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五單相變壓器的空載運行電動勢平衡方程式等效電路圖相量圖相量圖第38頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五單相變壓器的負載運行負載運行變壓器的一次繞組接入交流電網，二次繞組接入負載物理

16、現象一次側接電源U1，二次側接負載ZF，此時二次側流過電流i2。一次側電流不再是Im， 而是變為I1，這就是變壓器的負載運行情況。 負載后，二次側電流產生磁動勢F2=N2I2，該磁動勢將力圖改變磁通m，而磁通是由電源電壓決定的，U1=常數， 也就是說m基本不變。 要維持不變，一次繞組的電流將由原來的I0變為I1。I1產生磁動勢F1= I1N1，F1與F2共同作用產生， F1+F2的作用相當于空載磁動勢F0，也即激磁磁動勢Fm。 第39頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五單相變壓器的負載運行負載運行時的基本方程式1. 磁動勢平衡方程式 F1+F2=I1N1+I2N2= m

17、 =ImN1 I1N1+I2N2=(I1-Im)N1+I2N2=0 I1=Im+(-I2N2/N1) 為負載后一次側的電流。 加入負載后，一次側繞組中的電流由兩個分量組成，一個是其負載分量-I2N2/N1， 另一個是產生磁通的勵磁分量Im， 負載分量產生的磁動勢與二次側電流產生的磁動勢大小相等,方向相反,互相抵消。 第40頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五單相變壓器的負載運行負載運行時的基本方程式1. 磁動勢平衡方程式 在滿載時，Im只占I1的（28），有時可將Im忽略，即： I1(-I2N2/N1)=0，I1/I2=1/k 這就是變壓器的變流作用，只有在較大負載時才

18、基本成立，用此原理可以設計出電流互感器。 第41頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五單相變壓器的負載運行負載運行時的基本方程式2. 電動勢平衡方程式根據規定的正方向可以寫出電壓平衡方程 U1= -E1+I1(r1+jx1) = -E1+I1Z1 U2= E2-I2(r2+jx2) = E2- I2Z2第42頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五單相變壓器的負載運行綜合分析，可得出變壓器負載運行時的基本方程式為第43頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五變壓器的等效電路及相量圖希望設計一個電路，正確反映變壓器內部電磁過程，便于工

19、程計算。稱為等效電路。一、繞組歸算 根據電勢平衡方程可以畫出變壓器的一次側和二次側等效電路圖第44頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五變壓器的等效電路及相量圖由于一、二次側繞組匝數不同，其電勢E1和E2也不同，難以將兩側的等效電路合并成一個完整的等效電路。 歸算原因：為了簡化計算和分析； 歸算條件：歸算前后，變壓器的電磁效應不改變，變壓器的功率大小也不改變。 歸算方法：我們可以將二次側等效為用一個與一次側匝數N1相同的繞組來等效替代。歸算以后，兩側匝數相等，E1=E2，k=1,原來的磁動勢平衡方程I1N1+I2N2=ImN1變成了I1+I2=Im，兩側的等效電路就可以合

20、并了。具體如下 第45頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五變壓器的等效電路及相量圖1.電動勢和電壓歸算 E2=4.44 f N1m=E1 E2=4.44 f N2m 所以E2/E2= N2/N2=N1/N2=k，E2=kE2 同樣U2=kU2 2.電流歸算 N1I2=N2I2 則 I2=I2N2/N1=I2/k 也可由輸出視在功率不變得出第46頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五變壓器的等效電路及相量圖3. 阻抗的歸算阻抗折算要保持漏感無功功率及損耗不變 的原則第47頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五變壓器的等效電路及相

21、量圖二、等效電路利用對二次繞組歸算過的變壓器的基本方程式可以導出變壓器負載運行時的等效電路第48頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五變壓器的等效電路及相量圖T型等效電路第49頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五變壓器的等效電路及相量圖三、簡化等效電路第50頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五變壓器的等效電路及相量圖四、相量圖根據方程式或者等效電路，可以畫出相量圖，從而了解變壓器中電壓、電流、磁通等量之間的相位和大小關系。等效電路，方程式和相量圖是用來研究分析變壓器的三種基本手段，是對一個問題的三種表述，相量圖對各物理量的相

22、位更直觀顯現出來。定性分析時，用相量圖較為清楚；定量計算時，則用等效電路。第51頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五等效電路的參數測定一、空載試驗空載試驗可以測定變壓器負載運行時的變比K、鐵損pFe和等效電路中的勵磁阻抗Zm第52頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五 二、負載試驗（短路試驗） ： 實驗過程：將變壓器的副邊直接短路，副邊的電壓等于零，稱為變壓器短路運行方式。 實驗方法：為便于測量，通常在高壓側加電壓，將低壓側短路。短路試驗將在降低電壓下進行，使Ik不超過1.2I1N。實驗目的：在不同的電壓下測出短路特性曲線Ik=f(Uk)、pk=f

23、（Uk），如圖所示，根據額定電流時的pk、Uk值，可以計算出變壓器的短路參數。第53頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五 注意：1.短路時，從短路的等效電路圖可以看出，此時的短路損耗以銅耗為主 2.因電阻會隨著溫度發生變化，所以，我們的所得值要換算到標準工作溫度下75度： （對銅導線而言） 第54頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五 （對鋁線 ）所以，相應的短路損耗和短路電壓也應換算到750C的值pkN= rk75 UkN=I1N Zk75 對于三相變壓器，按上式計算時pk、Ik、Uk均為一相的數值。第55頁，共109頁，2022年，5月20日，

24、23點30分，星期五變壓器的標么值 在工程計算中， 各物理量（電壓、電流、功率等）除采用實際值來表示和計算外， 有時用這些物理量與所選定的同單位的基值之比，即所謂的標么值表示。用“*”表示。第56頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五對標幺值的認識（1）標么值是兩個具有相同單位的物理量（實際值和選定的固定值）之比， 沒有量綱。（2）選定基值時， 對于電路計算U、I、Z和S中， 兩個量的基值是任意選定， 其余兩個量的基值根據電路的基本定律計算。（3）功率的基值是指視在功率的基值， 同時也是有功和無功功率的基值。 阻抗基值也是電阻和電抗的基值。（4）計算單臺變壓器時， 通常以

25、變壓器的額定值作為基值。第57頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五標么值的優點（1）不論變壓器的容量大小， 標么值表示的各參數和典型的性能數據， 通常都在一定的范圍， 便于比較和分析； 如 （2）用標么值表示，歸算到原邊和副邊的變壓器參數恒相等。 換言之，用標么值計算時不需要折算。（3）某些物理量的標么值具有相同的數值， 簡化計算（4）可通過標么值判斷運行情況。 第58頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五變壓器的阻抗電壓短路試驗時， 繞組電流達到額定值時， 加于原繞組的電壓為UkI1NZk， 此電壓稱為變壓器的阻抗電壓或短路電壓。 阻抗電壓的大小

26、用百分比來表示：阻抗電壓的大小反映了變壓器在額定負載下運行時漏阻抗壓降的大小。從運行觀點來看， 阻抗電壓小， 代表輸出電壓受負載變化的影響小。 一般為410.5%. 第59頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五三相變壓器應用現狀：電力系統的輸配電都是采用三相制，三相變壓器應用的最為廣泛。 理論基礎：三相變壓器在對稱負載下運行時，各相的電流(電壓)大小相等，相位相差120 度，對任何一相來說，單相變壓器所得出的結論和基本理論都適用。 學習內容：三相變壓器的特有問題，即討論三相變壓器的電路系統、磁路系統以及二者對磁通量、電動勢和電流波形的影響。 第60頁，共109頁，2022

27、年，5月20日，23點30分，星期五三相變壓器的電路系統聯結組變壓器除了可以進行電壓、電流、阻抗變換外，還可以進行相位變換。變壓器的聯結方法聯接組標號變壓器不但要知道變比，也要知道一、二次繞組電壓相位的變化就要知道變壓器繞組的連接組別深入了解相電壓間的相位差，應當先討論單相變壓器的連接組問題首端、末端、中性點同名端同一時刻，變壓器一、二次繞組某一對端子的電位相同。如一次繞組的某一端子電位為正，同時二次側繞組的一個端子電位也為正，這一對端子為同名端同名端加標注“”第61頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五繞組的端點標志與極性：繞組名單相變壓器三相變壓器首 端末 端首 端末

28、 端中 點高壓繞組U1AU2XU1V1W1ABCU2V2W2XYZN低壓繞組u1au2xu1v1w1abc u2v2w2xyzn第62頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五三相變壓器的電路系統聯結組單相變壓器端子表示法第63頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五三相變壓器的電路系統聯結組1. 聯結法：三相變壓器的一、二次側均有A、B、C三相繞組，它們之間的聯結方式對變壓器的運行性能有較大影響。 一般來說三相繞組可以連結成Y(y)星型，或者D(d)三角型。第64頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五三相變壓器的電路系統聯結組聯結法

29、的規定 一次繞組聯結符號寫在前面，二次繞組符號寫在后面，中間以逗號隔開如：YN,d 表示一次側作星形，二次側作三角形聯結第65頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五三相變壓器的電路系統聯結組2. 連接組 三相變壓器三個繞組采用不同聯結，可以使三相變壓器一次、二次繞組中的線電壓出現不同的相位差。一次、二次線電壓的相位關系將把變壓器繞組的聯結分成各種聯結組對于三相繞組，一次、二次線電壓的相位差總是30電角度的倍數“時鐘表示法”將一、二次繞組的二個線電壓三角形的重心重合在一起，一次側線電壓三角形的一條中線作為時鐘的長針，指向鐘面的12。二次側線電壓三角形對應的中線作為鐘面短針，

30、它所指的鐘點就是變壓器連接組的標號第66頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五三相變壓器的電路系統聯結組時鐘表示法如果一次側為Y接法，AB相線電勢EAB的相位為0度，二次側也為Y接法，對應的ab相的線電勢Eab之相位為0度，則該聯結組記為Y,y0或者Yy0。 實際變壓器高低壓側對應線電壓之間的相位差一般為0 度,30度,60度,90度,120度,.150度,300度,330度。正好對應于鐘表盤上的12個位置。 第67頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五三相變壓器的電路系統聯結組明確了單相變壓器和三相變壓器一、二次繞組相電壓的相位關系，就可以確定三相

31、變壓器的連接組標號。即一、二次繞組線電壓之間的相位第68頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五三相變壓器的電路系統聯結組連接組別第69頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五三相變壓器的電路系統聯結組連接組別第70頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五三相變壓器的電路系統聯結組連接組別第71頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五三相變壓器的電路系統聯結組Yy0或Yyn0聯結組第72頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五三相變壓器的電路系統聯結組Yy11或Yyn11聯結組第73頁，共109

32、頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五思考Y,Y2如何連接？第74頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五三相變壓器的磁路系統鐵心的結構形式三相變壓器的磁路系統即三相變壓器的鐵心，可以分成各相磁路獨立和相互聯系二類獨立結構三相變壓器組或稱三相組式變壓器第75頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五三相變壓器的磁路系統鐵心的結構形式各相磁路相關的三鐵心柱變壓器：中間鐵心柱的主磁通為三相主磁通的總和可以省去鐵心柱。 為結構簡單，將三個鐵芯柱排在一個平面磁路長短不一， 勵磁電流占很小比例， 影響不大。 第76頁，共109頁，2022年，5月20日，2

33、3點30分，星期五三相變壓器的電路系統和磁路系統對電動勢波形的影響勵磁電流和磁通波形關系 變壓器中的電勢E由磁通變化(d/dt)引起，當 為正弦時，E為相位上滯后90度的正弦函數；若非正弦時，E將發生畸變，這是應當避免的。下面討論如何獲得正弦。 勵磁電流im產生磁動勢Fm，Fm在鐵心中產生磁通。的波形由im的波形決定。當磁路不飽和時，和im是直線關系。即正弦的由正弦im產生。 第77頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五三相變壓器的電路系統和磁路系統對電動勢波形的影響磁路中的磁通和勵磁電流服從鐵磁物質的磁化曲線，為非線性關系當主磁通為正弦變化時當磁路不飽和時, 和 是直線

34、關系。正弦的 產生正弦的 。 當磁路飽和時，正弦的 必須由尖頂的 產生。 尖頂的 中除了基波分量 外，還有較大的3次諧波分量 第78頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五三相變壓器的電路系統和磁路系統對電動勢波形的影響當勵磁電流為正弦變化時不飽和時，正弦的由正弦 產生。飽和時，正弦的必須由尖頂的 產生。如果 仍為正弦，則產生的是平頂波。 平頂的中含有較大的3次諧波磁通，如果不加以抑制，將產生含有3磁諧波的感應電勢。結論不飽和時，正弦的由正弦 產生。飽和時，正弦的必須由尖頂的 產生。如果 仍為正弦，則產生的是平頂波。 平頂的中含有較大的3次諧波磁通，如果不加以抑制，將產生含

35、有3磁諧波的感應電勢。 第79頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五三相變壓器的電路系統和磁路系統對電動勢波形的影響勵磁電流的波形將影響感應電動勢的波形相電勢E由磁通變化(d/dt)引起，當為正弦時，E為相位上滯后90度的正弦函數；若非正弦時，E將發生畸變。 第80頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五三相變壓器的電路系統和磁路系統對電動勢波形的影響三相繞組的聯結法也將影響感應電動勢的波形1. Yy0、Yyn0聯結的三相變壓器中的電動勢波形一、二次側均無中線，3次諧波電流沒有通路，勵磁電流是正弦波，產生的磁通為平頂波，平頂波磁通中含有較大的3次諧波分

36、量。導致感應電勢為尖頂波 第81頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五三相變壓器的電路系統和磁路系統對電動勢波形的影響（1）三相組式變壓器：三相組式變壓器，各相磁路獨立，3次諧波磁通暢通無阻，也就是說，磁路結構對磁通中的3次諧波沒有抑制，所以這種形式的變壓器磁通為平頂波，相電勢為尖頂波。相電勢的幅值比基波幅值大(4560）%，將危及變壓器的絕緣，故電力系統中不能采用這種Y,y組式變壓器 一次、二次繞組每相感應電動勢為第82頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五三相變壓器的電路系統和磁路系統對電動勢波形的影響電動勢關系磁通的三次諧波雖然小，但是，電動勢

37、中的三次諧波分量可能很大第83頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五三相變壓器的電路系統和磁路系統對電動勢波形的影響（2）三相芯式變壓器此種三相變壓器特點是互相聯系，三次諧波磁通為零序對稱，三相的3次諧波磁通同相位，在主磁路上將相互抵銷。三次諧波磁通在芯式鐵心內不存在。故沒有三次諧波電動勢。電動勢接近于正弦波只有漏磁路上較小的3次諧波磁通留了下來，也就是說，這種磁路結構對3次諧波磁通有較好的抑制作用，所以磁通近似為正弦波。可見中小型三相 芯式Y,y變壓器是可以用的。 大型變壓器？第84頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五三相變壓器的電路系統和磁路系

38、統對電動勢波形的影響2. Dy11、Yd11聯結的三相變壓器中的電動勢波形三相變壓器一次繞組星形聯結，一次繞組勵磁電流沒有三次諧波成分主磁通有三次諧波成分二次繞組為三角形聯結，二次繞組中的感應電動勢E23是零序對稱組，將使二次繞組中產生三次諧波電流I23，I23的產生將使三次諧波磁通減少，使一次、二次繞組的感應電動勢接近于正弦波Dy11聯結的三相變壓器，總是有利于改善電動勢波形的第85頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五變壓器的穩態運行-電壓調整率變壓器穩態運行的方式有二種單獨運行和并聯運行變壓器運行特性的主要指標有二個二次側端電壓和變壓器的效率1. 變壓器負載側端電壓

39、的變化（電壓調整率）變壓器一次側加額定電壓，負載功率因數cos 不變時，二次側端電壓U2隨二次側負載電流I2的變化曲線 對于電阻和電感負載， 外特性下降 對于電容負載，外特性可能上升第86頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五變壓器的穩態運行-電壓調整率電壓調整率二次側端電壓隨負載電流變化的程度變壓器調整率的計算通過相量圖可以獲得第87頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五變壓器穩態運行-效率2. 變壓器的損耗變壓器的損耗可以分為兩大類：鐵耗和銅耗(鋁線變壓器稱之為鋁耗)。每類當中又有基本損耗和附加損耗之分。 變壓器的空載損耗主要為鐵損，穩態短路負載

40、損耗主要為銅耗。鐵損鐵耗 鐵耗分基本鐵耗和附加鐵耗。基本鐵耗主要是磁滯和渦流損耗。渦流損耗通過采用疊片鐵心而大大降低，所以總鐵耗中磁滯損耗份額較大約占6070%。 附加鐵耗主要有：在鐵心接縫等處由于磁通密度分布不均勻所引起的損耗 ；在拉緊螺桿、鐵軛夾件，油箱壁等構件處所產生的渦流損耗。 第88頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五變壓器穩態運行-效率2. 變壓器損耗銅損銅損分基本銅損和附加銅損。基本銅損指繞組電流引起的歐姆電阻損耗。附加銅損指由于集膚效應所引起的電流在導線截面分布不均勻所產生的額外損耗。 銅損隨著負載電流的變化而變化。額定電流時的銅損稱為額定銅損 由短路負載試驗在額定電流時測得的損耗可以認為是PKN. 第89頁，共109頁，2022年，5月20日，23點30分，星期五變壓器穩態運行