【正文】 節(jié)二次電壓的目的。分接頭之所以常設(shè)置在高壓側(cè)：一是因?yàn)楦邏豪@組套在最外邊，便于引出分接頭；二是因?yàn)楦邏豪@組電流相對(duì)較小，分接頭的引線及分接開關(guān)載流部分的導(dǎo)體截面也小，開關(guān)觸點(diǎn)易制造。 2cos?NU?NU?22 s i nc o s ?? ?? ??? SSN xrU（ 252） 變壓器的運(yùn)行特性 97 分接頭可通過分接開關(guān)來(lái)調(diào)節(jié)。分接開關(guān)有兩大類：一類是需要變壓器斷電后才能操作的，稱為無(wú)激磁分接開關(guān)，相應(yīng)的變壓器稱為無(wú)激磁調(diào)壓變壓器，其調(diào)壓范圍一般為額定電壓的 177。 5%或 177。 2 %；另一類是在變壓器通電時(shí)也能操作的，稱為有載分接開關(guān)，相應(yīng)的變壓器稱為有載調(diào)壓變壓器，其調(diào)壓范圍一般為額定電壓的 177。 3 %或 177。 4 %。 變壓器的運(yùn)行特性 98 效率 η是指輸出的有功功率 P2和輸入的有功功率 P1的比值，通常用百分值來(lái)表示，即 變壓器的效率與變壓器的損耗有直接的關(guān)系。變壓器的基本損耗可分為兩大類，即鐵芯損耗和銅耗。鐵芯損耗與電源電壓有關(guān)，因電源電壓基本不變，所以鐵芯損耗也基本不變，故稱之為不變損耗（指與變壓器帶負(fù)載的大小即電流無(wú)關(guān)）。通常取空載損耗 P0近似等于鐵芯損耗 PFe。銅耗是電流流過變壓器繞組時(shí)產(chǎn)生的損耗，它與電流的大小和繞組電阻的大小（即短路電阻 rS）有關(guān)，即隨負(fù)載變化而變化，故稱之為可變損耗。 變壓器的效率特性 %10 012 ??PP? （ 253） 變壓器的運(yùn)行特性 99 銅耗 PCu可通過過載系數(shù) β和額定電流時(shí)的短路損耗PSN求得，即 綜上所述，變壓器的總損耗為 又 ,變壓器的輸出有功功率 P2為 故變壓器的效率 η可由式（ ）改寫為 SNSNNSCu PrIIIrIP 22222222 )( ????SNCuFe PPPPP 20 ??????22222222222 c o sc o sc o sc o s ?????? NNNN SIUIUIUP ????%100c os c os%100%100 20222212 ????????? ? SNNNPPSSPPPPP??????（ 254） 變壓器的運(yùn)行特性 100 由式（ ）可知，變壓器的效率 η與負(fù)載的大?。ㄘ?fù)載系數(shù) β）和負(fù)載的性質(zhì)（功率因數(shù) ）有關(guān)。當(dāng)負(fù)載功率因數(shù) 一定時(shí)，效率 η與負(fù)載系數(shù) β的關(guān)系曲線（即效率特性曲線）如 圖 。 2cos?2cos?圖 變壓器的效率特性曲線 變壓器的運(yùn)行特性 101 由 圖 ，效率 η開始隨著負(fù)載 β的增大而顯著增大，隨后增加緩慢（接近 βm），當(dāng)達(dá)到 βm值后，效率η隨著負(fù)載 β的增大反而減小。效率特性曲線的變化特征也可通過效率計(jì)算公式分析得出。當(dāng)變壓器空載時(shí)，輸出功率為零， β=0，效率 η=0；隨著負(fù)載（ β βm ）的增大，在效率計(jì)算公式（ ）中，分子顯著增大，分母中因可變損耗 較小，不變損耗 P0起主要作用，使其增加較緩，因此，效率 η顯著增大；當(dāng)負(fù)載β βm時(shí)，隨著負(fù)載的增大，分母中的可變損耗 較大，起主要作用，它使分母的增大較分子快，故效率 η反而減小。 SNP2?SNP2? 變壓器的運(yùn)行特性 102 由數(shù)學(xué)分析知，最大效率出現(xiàn)在 處。因此取 η對(duì) β的導(dǎo)數(shù)，并令其等于零，即可求出對(duì)應(yīng)于最大效率的負(fù)載系數(shù) 或 。即可變損耗（銅耗）等于不變損耗（鐵耗）時(shí)，效率最高。這一結(jié)論與直流電機(jī)的相同。 由于變壓器不會(huì)長(zhǎng)期在額定負(fù)載下運(yùn)行，因此鐵芯損耗小些對(duì)提高全年的平均效率有利。一般取 值為 1/4～ 1/3，則 βm值為 ～ 。 0/ ??? ddSNm PP /0?? 02 PPSNm ??SNPP /0 變壓器的運(yùn)行特性 103 目前電力系統(tǒng)均采用三相制供電，故三相變壓器得到廣泛的應(yīng)用。三相變壓器可由三臺(tái)同容量的單相變壓器組成，這種三相變壓器稱為三相變壓器組；也可用鐵軛把三個(gè)鐵芯柱連在一起構(gòu)成一臺(tái)三相變壓器，這種三相變壓器稱為三相心式變壓器。從運(yùn)行原理來(lái)看，三相變壓器對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，各相的電壓（或電流）大小相等，相位彼此相差 120176。 ，可取任意一相來(lái)分析，且就其一相而言，與單相變壓器沒有什么區(qū)別，故前面所述的單相變壓器的分析方法及結(jié)論完全適用于三相變壓器的對(duì)稱運(yùn)行，在此不再贅述。本節(jié)主要討論三相變壓器的特殊問題，如三相變壓器的磁路系統(tǒng)、電路系統(tǒng)及變壓器的并聯(lián)運(yùn)行。 三相變壓器 三相變壓器 104 三相變壓器組與三相心式變壓器的磁路系統(tǒng)是不相同的。三相變壓器組的磁路如 圖 ，由于三相的主磁通沿各自的磁路閉合，相互獨(dú)立，故三相磁路彼此無(wú)關(guān)。當(dāng)變壓器一次側(cè)外加三相對(duì)稱的電壓時(shí)，三相主磁通 、 和 是對(duì)稱的，又三相主磁路也是對(duì)稱的，故三相空載電流是對(duì)稱的。 三相變壓器的磁路系統(tǒng) A?? B?? C?? 三相變壓器組 的磁路 三相變壓器 105 三相心式變壓器的磁路如 圖 ，它的結(jié)構(gòu)可以看成由三相變壓器組演變而來(lái)的。如果將三臺(tái)單相變壓器的鐵芯合并成如 圖 （ a） 所示的形式，當(dāng)外加三相對(duì)稱電壓時(shí)，三相主磁通是對(duì)稱的，則中間公共芯柱的磁通為 ，即可以取消公共芯柱，如 圖 （ b） 所示。為了節(jié)省材料和便于制造，將三相鐵芯柱布置在同一平面內(nèi)，便得到 圖 （ c）所示的形式，這就是目前廣泛采用的三相心式變壓器的鐵芯結(jié)構(gòu)。在這樣的磁路系統(tǒng)中，每相的主磁通都要通過另外兩相的磁路閉合，故三相磁路彼此相關(guān)。當(dāng)變壓器一次側(cè)外加三相對(duì)稱的電壓時(shí)，三相主磁通 、 和 是對(duì)稱的，但三相磁路不對(duì)稱（ A相和 C相磁路長(zhǎng)度相等且較長(zhǎng)， B相磁路最短），導(dǎo)致三相磁路磁阻不相等，故三相空載電流不相等（ B相較?。? 0?????? CBA ???A?? B?? C?? 三相變壓器 106 在相同的額定容量下，三相心式變壓器具有節(jié)省材料、維護(hù)方便、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛采用；但三相變壓器組中的每個(gè)單相變壓器具有體積小、質(zhì)量輕、便于運(yùn)輸、備用容量小等優(yōu)點(diǎn)，因此在制造和運(yùn)輸有困難的超高壓、特大容量變壓器中采用。 圖 （ a） 三個(gè)鐵芯合并；（ b） 取消公共芯柱； （ c） 三相心式變壓器的磁路 三相變壓器 107 繞組的端頭標(biāo)志與極性 變壓器高、中、低壓繞組的首、尾端的標(biāo)志有統(tǒng)一的規(guī)定，如表 。這些標(biāo)志都標(biāo)在變壓器出線套管上，它關(guān)系到變壓器的相序和高、低壓繞組的相位關(guān)系，是不允許隨意改變的。 三相變壓器的電路系統(tǒng) — 聯(lián)結(jié)組 繞組名稱 單相變壓器 三相變壓器 中點(diǎn) 首端 尾端 首端 尾端 高壓繞組 A X A、 B、 C X、 Y、 Z N 低壓繞組 a x a、 b、 c x、 y、 z n 中壓繞組 Am Xm Am、 Bm、Cm Xm 、 Ym、 Zm Nm 表 變壓器首尾端標(biāo)志 三相變壓器 108 由于變壓器高、低壓繞組都被同一交變磁通所交鏈，因此，高、低壓繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就有對(duì)應(yīng)的極性關(guān)系，即當(dāng)高壓繞組某一端頭電位高于另一端頭時(shí)，低壓繞組在該瞬時(shí)也有一個(gè)端頭電位高于另一端頭，則這兩個(gè)具有高電位的端頭就是同極性端（或同名端），一般在同極性端的端頭標(biāo)上“ ”標(biāo)記；當(dāng)然，另外兩個(gè)低電位的端頭也是同極性端 ,但無(wú) 須再標(biāo)記。同極性端與繞 組的繞向有關(guān)，如 圖 所示。但對(duì)于已繞制好的 變壓器，由于繞向已定， 因此同極性端就已經(jīng)確定。 圖 同極性端與繞組繞向的關(guān)系 （ a） 高、低壓繞組繞向相同 。 （ b） 高、低壓繞組繞向相反 三相變壓器 109 單相變壓器的聯(lián)結(jié)組 單相變壓器的聯(lián)結(jié)組是反映單相變壓器高、低壓繞組的電壓（或電動(dòng)勢(shì)）相位關(guān)系的。由于繞組的首尾端標(biāo)志是人為標(biāo)定的，因此如果規(guī)定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正方向?yàn)槭锥酥赶蛭捕?，則當(dāng)同極性端采用不同的標(biāo)志方法時(shí)，高、低壓繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就可能同相位或反相位。 若把同極性端標(biāo)為首端，即當(dāng) A端為高電位時(shí)， a端也為高電位，則低壓側(cè)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 與高壓側(cè)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 同相位，如 圖 （ a） 所示。若把異極性端標(biāo)為首端，即當(dāng) A端為高電位時(shí)， x端也為高電位，則低壓側(cè)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 與高壓側(cè)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 反相位，即相位差 180176。 ，如 圖 （ b） 所示。 axE?AXE?axE?AXE? 三相變壓器 110 圖 單相變壓器聯(lián)結(jié)組的原理圖與電動(dòng)勢(shì)相量圖 （ a） 同極性端標(biāo)為首端 。（ b） 異極性端標(biāo)為首端 三相變壓器 111 在實(shí)際工作中，習(xí)慣用電壓相量來(lái)取代電動(dòng)勢(shì)相量，用電路圖來(lái)取代原理圖，即將 圖 ，這并不影響分析的結(jié)果。為了形象地表示高、低壓繞組的相位關(guān)系，常采用時(shí)鐘表示法，即把高壓繞組的電壓相量看做時(shí)鐘的長(zhǎng)針并固定指向 12點(diǎn)，低壓繞組的電壓相量看做時(shí)鐘的短針，它所指的時(shí)數(shù)就是單相變壓器的聯(lián)結(jié)組。在圖 （ a）中，高、低壓繞組電壓同相位，指向 12點(diǎn)（即 0點(diǎn)），則聯(lián)結(jié)組為 Ⅰ ， Ⅰ 0（舊國(guó)標(biāo)為 I / I— 12），其中 Ⅰ ， Ⅰ （或 Ⅰ /Ⅰ ）表示單相變壓器；在圖 （ b）中，高、低壓繞組電壓反相位，當(dāng)高壓繞組的電壓相量指向 12點(diǎn)時(shí)，低壓繞組的電壓相量指向 6點(diǎn)，則聯(lián)結(jié)組為 Ⅰ ， Ⅰ 6（舊國(guó)標(biāo)為 Ⅰ /Ⅰ — 6）。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 Ⅰ ， Ⅰ 0（舊國(guó)標(biāo)為Ⅰ /Ⅰ — 12）為單相變壓器的標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組。 三相變壓器 112 由上述分析可見，對(duì)已繞制好的單相變壓器，高、低壓繞組的電壓相位關(guān)系由端頭標(biāo)志決定：同極性端標(biāo)為首端時(shí)，高、低壓繞組電壓同相位；異極性端標(biāo)為首端時(shí)，高、低壓繞組電壓反相位，即相位差 180176。 。 圖 單相變壓器聯(lián)結(jié)組的電路圖與電壓相量圖 （ a） 同極性端標(biāo)為首端，電壓同相位（ Ⅰ ,Ⅰ 0或 Ⅰ /Ⅰ — 12） （ b） 異極性端標(biāo)為首端（ Ⅰ ,Ⅰ 6或 Ⅰ /Ⅰ — 6） 三相變壓器 113 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組是反映三相變壓器高、低壓繞組的聯(lián)結(jié)方式及其對(duì)應(yīng)線電壓的相位關(guān)系。 三相變壓器繞組的聯(lián)結(jié)方式有兩種基本形式，即星形聯(lián)結(jié)和三角形聯(lián)結(jié)。星形聯(lián)結(jié)是把三相繞組的尾端連在一起作為中點(diǎn)，將三相繞組的首端引出，也可根據(jù)需要把中點(diǎn) N引出，如 圖 （ a）、（ b） 所示，分別用 Y和 YN表示（對(duì)低壓繞組分別用 y和 yn表示）。三角形聯(lián)結(jié)是把一相繞組的尾端與另一相繞組的首端相連，依次連成一個(gè)閉合回路，然后將三相繞組的首端引出，用 D表示（對(duì)低壓繞組用 d表示）。它有兩種聯(lián)結(jié)法：一種是 AXCZBY聯(lián)結(jié)法（為標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)法），如 圖 （ c） 所示；另一種是 AXBYCZ聯(lián)結(jié)法，如 圖 （ d） 所示。 三相變壓器 114 三相變壓器高、低壓繞組對(duì)應(yīng)線電壓的相位關(guān)系也常采用時(shí)鐘表示法，即把高壓繞組的線電壓相量看做時(shí)鐘的長(zhǎng)針并固定指向 12點(diǎn)，低壓繞組的同名線電壓相量看做時(shí)鐘的短針，它所指的小時(shí)數(shù)就是三相變壓器的聯(lián)結(jié)組。 圖 （ a） 星形聯(lián)結(jié)；（ b） 星形聯(lián)結(jié)中點(diǎn)引出； （ c） 三角形聯(lián)結(jié) AXCZBYA； （ d） 三角形聯(lián)結(jié) AXBYCZA 三相變壓器 115 綜上所述，三相變壓器的聯(lián)結(jié)組不僅與繞組的繞向（同名端）有關(guān)，而且還與首尾端的標(biāo)志和三相繞組的聯(lián)結(jié)方式有關(guān)，下面分別介紹。 1 Y， y聯(lián)結(jié) Y， y聯(lián)結(jié)表示三相變壓器高、低壓繞組均采用星形聯(lián)結(jié)。 圖 （ a） 為 Y， y聯(lián)結(jié)三相變壓器的接線圖。圖中將高、低壓繞組的同極性端稱為首端，則高、低壓繞組對(duì)應(yīng)的各相電壓同相位（圖中為簡(jiǎn)明起見，將 簡(jiǎn)寫為 ，其余類推），且高、低壓繞組對(duì)應(yīng)的各線電壓也同相位。即當(dāng) 指向 12點(diǎn)時(shí)， 也指向 12點(diǎn)（即 0點(diǎn)），所以聯(lián)結(jié)組為 Y， y0（舊國(guó)標(biāo)為Y/Y— 12）。 AXU? AU?ABU? abU? 三相變壓器 116 圖 Y， y聯(lián)結(jié)組的接線圖與相量圖 （ a） Y， y0（同極性端標(biāo)為首端，電壓同相位）； （ b） Y， y6（異極性端標(biāo)為首端，電壓反相位） 三相變壓器 117 如果將 圖 （ a） 中高、低壓繞組換標(biāo)為異極性端為首端，如 圖 （ b） 所示，則高、低壓繞組對(duì)應(yīng)的各