【正文】 hxp 2022/2/16 變壓器 1 第 5章 變壓器 ? 工作原理，基本關(guān)系式 ? 等值電路 ? 等值電路的參數(shù)測定 ? 運(yùn)行特性 ? 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行 (電氣自動(dòng)化 ) ? 變壓器的聯(lián)結(jié)組別 ? 特種變壓器簡介 hxp 2022/2/16 變壓器 2 概述 一、變壓器的用途 ? 是生產(chǎn)、輸送、分配和使用電能的整個(gè)電力系統(tǒng)中的一個(gè)重要的元件。 ? 在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，作為能量傳遞、信號(hào)傳遞的元件。 （提供特種電源） ? 測量用儀器：儀用互感器。 變壓器： 是一種 靜止的電機(jī) ，它利用電磁感應(yīng)原理將一種電壓、電流的 交流電能 轉(zhuǎn)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(shí)現(xiàn)電能在不同等級(jí)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 hxp 2022/2/16 變壓器 3 電力變壓器的基本構(gòu)成部分有：鐵心、繞組、絕緣套管、油箱及其他附件等，其中 鐵心 和 繞組 是變壓器的主要部件，稱為器身。 下圖 是油浸式電力變壓器的結(jié)構(gòu)圖。 P111 雙繞組變壓器 三繞組變壓器 二、變壓器的基本結(jié)構(gòu)： hxp 2022/2/16 變壓器 4 hxp 2022/2/16 變壓器 5 按用途分類 :電力變壓器 儀用互感器 特種變壓器 按繞組數(shù)目分類 :雙繞組變壓器 三繞組變壓器 多繞組變壓器 自耦變壓器 三、變壓器的分類： 按鐵心結(jié)構(gòu)分類 :心式變壓器和殼式變壓器 hxp 2022/2/16 變壓器 6 按相數(shù)分類 :單相變壓器、 三相 變壓器和多相變壓器 電力變壓器按容量大小 分類 :小型變壓器 、 中型變壓器 、大型變壓器和特大型變壓器 按冷卻介質(zhì)和冷卻方式分類 :油浸式變壓器 （ 包括油浸自冷式 、 油浸風(fēng)冷式 、 油浸強(qiáng)迫油循環(huán)式 ） 、 干式變壓器 、 充氣式變壓器 hxp 2022/2/16 變壓器 7 額定容量 SN 額定容量是指額定運(yùn)行時(shí)的視在功率 。 以 VA、kVA或 MVA表示 。 由于變壓器的效率很高 ， 通常一 、二次側(cè)的額定容量設(shè)計(jì)成相等 。 四、變壓器的額定值： 對(duì)三相變壓器 ， 額定電壓是指線電壓 額定電壓 U1N/U2N 正常運(yùn)行時(shí)規(guī)定加在一次側(cè)的端電壓稱為變壓器一次 側(cè)的額定電壓 U1N。 二次側(cè)的額定電壓 U2N 是指變壓器一次側(cè)加額定電壓 時(shí) 二次側(cè)的空載電壓 。額定電壓以 V或 kV表示。 hxp 2022/2/16 變壓器 8 根據(jù)額定容量和額定電壓計(jì)算出的 線電流 ， 以 A表示 。 NNNNNN USIUSI2211 。 ??NNNNNN USIUSI2211 3。3 ?? 額定電流 I1N/I2N 除額定值外 ， 變壓器的相數(shù) 、 繞組連接方式及聯(lián)結(jié)組別 、短路電壓 、 運(yùn)行方式和冷卻方式等均標(biāo)注在銘牌上 。 額定狀態(tài)是電機(jī)的理想工作狀態(tài) ， 具有優(yōu)良的性能 ， 可長期工作 。 額定頻率 fN(50Hz) 對(duì)三相變壓器 對(duì)單相變壓器 hxp 2022/2/16 變壓器 9 ? 三相對(duì)稱運(yùn)行，各相各量差 120176。 。 ? 分析出一相，即知其它兩相。 ? 三相變壓器只需分析一相。 ? 單相變壓器 的結(jié)論可用到三相變壓器 . 五、關(guān)于變壓器運(yùn)行分析的說明 （注意：三相時(shí)要用到相值） hxp 2022/2/16 變壓器 10 5 .2 變壓器的空載運(yùn)行 一、空載運(yùn)行的物理現(xiàn)象： 主磁通 ： 漏磁通： m?222111,IEUIEUs1?1.1 2),s i n (2??????????IIftIi相量 空載運(yùn)行： 是指變壓器原繞組接到額定電壓、額定頻率的電 源上，副繞組開路時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)。 正方向的規(guī)定 hxp 2022/2/16 變壓器 11 二、空載時(shí)的電磁關(guān)系： 1）電動(dòng)勢與磁通的關(guān)系： 假定主磁通按正弦規(guī)律變化 ， 即 Φ=Φmsinωt 根據(jù)正方向規(guī)定 ， 則： 01 1 1 1c o s s in ( 9 0 )mmde N N t N tdt? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?)90s i n(2c os 02222 ??????? tEtNdtdNe m ????011 1 1 1 1c o s 2 s in ( 9 0 )ss s sde N N t E tdt? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?電動(dòng)勢總是滯后于產(chǎn)生它的磁通 90度。 012 sin( 90 )Et ??? . 1 ,2mNEj ????hxp 2022/2/16 變壓器 12 式中： mm fNNE ????111 ?mm fNNE ????222 ?sss fNNE11111 ???? ?上式的物理意義 : hxp 2022/2/16 變壓器 13 2） 電動(dòng)勢平衡方程式： 根據(jù)對(duì)正方向的規(guī)定，可以得到空載時(shí)電動(dòng)勢平衡方程式： 10111 RIEEU s????????010110111111.:2,2IIE sssssssjxLjINLNjE??????????????單位電流產(chǎn)生的漏磁鏈??一次繞組漏電抗 將漏感電動(dòng)勢寫成壓降的形式 ： hxp 2022/2/16 變壓器 14 對(duì)于電力變壓器，空載時(shí)原繞組的漏阻抗壓降 I0Z1很小，其 數(shù)值不超過 U1的 %，將 I0Z1忽略，則上式變成： ?? ??11 EU??? 220 EU10111 1001 ZIxjRE EIIU s ?????????????式中 —— 一次繞組的漏阻抗。 sjxRZ 111 ?? 在副方，由于電流為零，則副方的感應(yīng)電動(dòng)勢等于副方的空載電壓，即： hxp 2022/2/16 變壓器 15 3） 變壓器的變比： 在變壓器中 ， 原 、 副繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢 E1和 E2 之比稱為變壓器的變比 ， 用 表示 ， 即 k212121NNfNfNkmmEE ?????NNO UUUUk2121 ?? 變壓器的變比等于原 、 副繞組的匝數(shù)比 。 當(dāng)變壓器空載運(yùn)行時(shí) ， 由于 U1≈E 1 ， U20≈ E2， 故可近似地用空載運(yùn)行時(shí)原 、 副方的電壓比來作為變壓器的變比 ， 對(duì)于三相變壓器 ， 變比是指原 、 副方相電動(dòng)勢之比 ， 也就是 額定相電壓 之比 。 (作業(yè) p164) hxp 2022/2/16 變壓器 16 三 、 空載電流： 變壓器空載運(yùn)行時(shí)原繞組中的電流 主要用來產(chǎn)生磁場 ， 又稱 為勵(lì)磁電流 。 0i1） 當(dāng)不考慮鐵心損耗時(shí) ，勵(lì)磁電流是純磁化電流 ，用 來表示 。 由于磁路有飽和現(xiàn)象 ， 磁化電流 與產(chǎn)生它的磁通 φ 之間的關(guān)系是非線性的 。 當(dāng)磁通按正弦規(guī)律變化時(shí) ， 勵(lì)磁電流為尖頂波 。 orioriori與磁通 同相位 φ 三相變壓器（組式，芯式 p109） hxp 2022/2/16 變壓器 17 a b c A B C A B C X Y Z 3 3 1 mE f N??114 .4 4 mE fN??hxp 2022/2/16 變壓器 18 2） 當(dāng)考慮鐵心損耗時(shí) ， 空載電流 中還必須包含鐵耗分量 ， 即 0iiFei0 ??ior iFe勵(lì)磁電流 將超前磁通一相位角 i0 ?Fei 超前磁通 90176。 φ φ Feiori0ihxp 2022/2/16 變壓器 19 ..1..10FerE I rE I jx????101111001ZIxjREEIIU s?????????????四、空載時(shí)的向量圖和等效電路 : 1) 空載時(shí)的向量圖 :