【正文】 。 式中 x1 為 一次繞組 的 漏電抗 ： 。 設(shè) 漏磁通 所經(jīng) 磁場(chǎng)磁阻 Rm1，則 漏電動(dòng)勢(shì) : 二、空載運(yùn)行時(shí)的電動(dòng)勢(shì)平衡方程式、相量圖及等效電路 由 主磁通 φ m 產(chǎn)生 的 電動(dòng)勢(shì) E1 與 產(chǎn)生主磁通 的勵(lì)磁電流 Im 之間存在的 關(guān)系 可 用 磁化曲線表示 ,也可以直接 用 參數(shù)形式 來 表示 。 考慮 一次繞組電阻 R1 和 漏磁通 φ 1σ ,空載時(shí) 的 變壓器 就 是 一個(gè)帶鐵心 的 線圈 ，另 加 一個(gè)開路 的 繞組 。且有： mm IEZ 1? FemmpRI? 22m m mX Z R??2 72 由電路理論還可得： IFe = Rm E1/(Rm +Xm )= gm E1 I181。 因 鐵心中 存在 飽和現(xiàn)象 ， Rm、 xm 隨著 飽和程度 的增加 而 減小 。 Rm xm ，都是 虛擬值 。 xm： 表征 鐵心磁化性能 的一個(gè)綜合參數(shù)， 隨著 飽和程度 的 增加 而 減小 。 第 三 節(jié) 單相變壓器的基本方程式 變壓器 一次側(cè) 接在 額定頻率 、 額定電壓 的 交流電源上 ，二次側(cè) 接上 負(fù)載 ZF 的 運(yùn)行狀態(tài) ，稱 為 負(fù)載運(yùn)行 。 負(fù)載運(yùn)行時(shí)的物理情況與空載時(shí)有變化。 但由于電源電壓恒定，即 U1 =常數(shù) ，則 E1＝ m ≈ 常數(shù) ， Ф m ≈ 常數(shù) 。 以 維持 主磁通 Ф m 基本 不變 ，以及由 主磁通 所 感應(yīng)產(chǎn)生 的電動(dòng)勢(shì) E1 基本 不變 。結(jié)論： （ 1）通過 電磁感應(yīng)作用 ， 把 變壓器電能 從 一次側(cè) 傳遞到二次側(cè) 。 2121 INNI ?? ???82 二、負(fù)載運(yùn)行時(shí)的基本方程式 磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式 一次、二次繞組 磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式 由 磁路定律導(dǎo)出 。 鐵心內(nèi)主磁通 Фm 由 這 兩個(gè)磁動(dòng)勢(shì) 的 合成磁動(dòng)勢(shì) 所 激勵(lì) 。 85 電動(dòng)勢(shì)平衡方程式 變壓器的一次、二次繞組之間不可能完全耦合，除 一次 、二次繞組 的 合成 磁動(dòng)勢(shì) 產(chǎn)生 主磁通 Ф m 外， 一次 、 二次繞組的 磁動(dòng)勢(shì) 還 會(huì) 各自產(chǎn)生一小部分 僅與 繞組本身相交鏈 而 主要通過油 或 空氣閉合 的 漏 磁通 Ф 1σ 、 Ф 2σ 。 1 2 1 2 1 2Z Z R R X X、 、 、 、 和mm ZIE ?? ?? 11 1 1 1 1 1 1 1 1jU E I R I X E I Z? ? ? ? ? ? ?2 2 2 2 2 2 2 2 2jU E I R I X E I Z? ? ? ? ?1 2 1 2//E E N N k??負(fù)載時(shí) 一次 、 二次繞組 的 電動(dòng)勢(shì)平衡方程式 ： 分別 為 一次 和 二次 繞組 的 漏阻抗 、 電阻 和 漏電抗 。 油 、 空氣 漏磁通 主磁通 變壓器負(fù)載運(yùn)行 時(shí) 磁通 與 各感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 的 關(guān)系 ： 鐵心 油 、 空氣 漏磁通 歸納出 變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí) 的 基本方程式 為： 204。2 N2 = 204。1 = 200。1 Z1 217。2 204。1 = 204。1/200。 ：有！ 這種電路稱為 變壓器 的 等效電路 ， 前提條件 是 必須進(jìn)行 繞組歸算 。 歸算的意義： 將 一個(gè) 匝數(shù) 和 一次繞組相等 ， 電磁效應(yīng) 和二次繞組相同 的 繞組 去 代替 實(shí)際 的 二次繞組 。歸算原則： 1） 保持 二次側(cè)磁動(dòng)勢(shì) 不變 （二次繞組是通過它的電流所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)去影響一次繞組的）； 2）保持 二次側(cè)各功率 或 損耗 不變 。 從一次側(cè)看 ，將有 同樣 的 電流 和 功率 從 電源輸入 ，并有 同樣 的 功率 傳遞 到二次側(cè) 。 （一）電動(dòng)勢(shì)和電壓的歸算 二次繞組歸算后 ， 變壓器一次 和 二次繞組 具有 同樣 的匝數(shù) 。 12 NN ?? 2 2 1222E N NkE N N?????22E kE? ? 20 20E k E? ? 22U kU? ? 電動(dòng)勢(shì) 和 電壓增加 為 K 倍 。 則 : （二）電流的歸算 保持 二次側(cè)磁動(dòng)勢(shì) 在 歸算前后 不變 ， N239。= N2I2 ，則 I239。)I2 = (N2/N1)I2 22IIk? ?歸算后 電流 為 歸算前 電流 的 1/K ?？傻茫? 222 2 2 2I R I R? ?2222 2 222IR R k RI? ???222 2 2 2I X I X?? ?2222 2 222IX X k XI? ???2 歸算后阻抗 為 歸算前 的 K 倍 。 即 一次側(cè) 的 電動(dòng)勢(shì) 、 電壓 除以 k ， 電流 乘以 k，阻抗 除以 k 。因此， E2’= E1， 圖中 a、 b 和 c、 d 分別是 等電位點(diǎn)，可 連接起來 而 不改變運(yùn)行情況 ， 連線中 無 電流 。這個(gè)繞組 有 勵(lì)磁電流 Im 通過 。 用 一個(gè) 等效阻抗 Zm = Rm + jXm 來 表示 。1 + 204。= 204。1 = 204。 變壓器 的 T 形 等效電路 由等效電路可知： (1)空載時(shí) ,一次側(cè)電流 即 為 勵(lì)磁電流 。 (3)勵(lì)磁支路阻抗 較大 ,二次側(cè)電流增加 時(shí) ,主要反映在一次側(cè)電流 隨之 增加 。 104 由前述的基本方程式也可得出該等效電路： 2222 ZIEU ?????? ??? 21 EE ?? ??U2’= I2’ ZF’( ZF’: 歸算過的負(fù)載阻抗） 故： I2’= E2’/( Z2’+ ZF’)= E1/(Z2’+ ZF’) 而： Im = E1/Zm = E1/(Rm +jXm) 得： I1= Im +(I2’)= E1/Zm E1/(Z2’+ ZF’) 因?yàn)椋? 105 帶入 U1= E1+I1Z1， 消除 E1 得： I1=U1/(Z1+1/(1/Zm+1/(Z2’+ ZF’)))= U1/Zd Zd = Z1+1/(1/Zm+1/(Z2’+ ZF’)) 由 Zd 的表達(dá)式可知， 變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)可用阻抗分別為Z Zm、 Z2’+ ZF’ 三個(gè)支路進(jìn)行復(fù)聯(lián)的 T 形等效電路來表示。 Φ ｍ 超前 E190 。 Φ ｍ 超前 E１ 90 。 在 E1 上 加上 I１ R１ 、 jI１ X１ ，可 畫出 U1。 四、近似等效電路圖 T 形等效電路是復(fù)聯(lián)電路，要進(jìn)行復(fù)數(shù)運(yùn)算。并 忽略 勵(lì)磁支路 Im 在一次繞組 的中 產(chǎn)生 的 漏阻抗壓降 。 Г 型近似等效電路對(duì)于定量分析，誤差很小。 近似等效電路 可 用于 分析計(jì)算變壓器負(fù)載運(yùn)行 的某些 問題 ：如 二次側(cè)電壓變化 ； 并聯(lián)運(yùn)行 的 負(fù)載分配 等。 當(dāng) 二次側(cè)短路 ，即 ZF’= 0 時(shí)， 變壓器 的 阻抗 就 是 ZK，短路參數(shù) 可 用 短路實(shí)驗(yàn) 的方法 測(cè)得 。 變壓器 空載運(yùn)行 時(shí)，可以認(rèn)為 銅耗忽略 不計(jì) ， 輸入功率P0 完全 用來 抵償鐵耗 PFe 。 從 空載運(yùn)行 的 等效電路 得出 : 2210 1 10( ) ( )mmUZ R R X XI? ? ? ? ?mZZ ?0 0 mRR? 0 mXX? 因?yàn)?: ZmZ ZmR XmX1,所以 : Z0=U1/I10≈ Zm 。 2 2 2 12UkU?116 為了安全起見， 空載試驗(yàn) 一般 在 低壓側(cè)進(jìn)行 ，若要 將 低壓側(cè) 所 測(cè)到 的 Zm 歸算到高壓側(cè) ， 需 乘以電壓比 K 。 2 二、負(fù)載試驗(yàn)（又稱短路試驗(yàn)） 以 額定頻率 的 額定電流 通過 變壓器 的 一個(gè)繞組 ，另一個(gè)繞組 的 端子 接成 短路 所 進(jìn)行 的 試驗(yàn) 。 一般 高壓側(cè) 加 電壓 ， 低壓側(cè)短路 。通常使 一次 、 二次側(cè)電流達(dá)到 額定值為止 。 因?yàn)?試驗(yàn)電壓很低 ， 主磁通 很小 ，可 忽略 勵(lì)磁電流 和 鐵耗 ，即 Zｍ ≈ ∞ ，認(rèn)為變壓器從 電源輸入功率 Pk 作為 銅耗完全消耗在一次 、 二次繞組 。 溫度折算 :繞組電阻 是 隨 溫度變化 的，而 負(fù)載實(shí)驗(yàn) 要在 10~40 C 的 環(huán)境溫度下進(jìn)行 ，因此 短路電阻 需 根據(jù)絕緣耐熱等級(jí) ， 折算到 75 C 或 115 C。 。 阻抗電壓 :當(dāng) 繞組中電流達(dá)到額定值 ， 加在 一次繞組上的 短路電壓 應(yīng)是 U1K=I1N ZK75 c，稱 為 阻抗電壓 或短路電壓。 1N**1 7 5 C 7 5 C 7 5 C1 N 1 N 1 N 1 N N/k k k kkkI Z Z ZUuZU U U I Z? ? ? ? ? 阻抗電壓 標(biāo)么值 uk* ： 標(biāo)么值 是 指 某一物理量 的 實(shí)際值 與選定 的 同一單位 的 基準(zhǔn)值 的 比值 （通常 以 額定值為基準(zhǔn)值 ）。 短路阻抗相對(duì)值 Zk*： 短路阻抗 與 阻抗基值 之比 。 從 運(yùn)行性能 考慮， 要求 阻抗電壓小 一些，即 漏阻抗小 一些。 第六節(jié) 三相變壓器 三相變壓器的兩種形式： ： 三個(gè)獨(dú)立單相變壓器 組成 的 變壓器組 。 在 對(duì)稱負(fù)載時(shí) ， 三相變壓器 的 一次 、 二次繞組 是 三相對(duì)稱電路 。 。 主要分析 三相變壓器 的 特有 問題 ： 三相變壓器的 電路系統(tǒng) 、 磁路系統(tǒng) 及 兩者 對(duì) 磁通量 、 電動(dòng)勢(shì) 、電流波形 的 影響 。 繞組 的 首端 和 末端 的 標(biāo)志 規(guī)定 : 繞組名稱 首端 末端 中點(diǎn) 高壓繞組 A B C X Y Z N 低壓繞組 a b c x y z n 聯(lián)結(jié)法：一般用 星形 、 三角形 聯(lián)結(jié)法 a)星形聯(lián)結(jié) b)三角形 聯(lián)結(jié) 星形聯(lián)結(jié) 的 中性點(diǎn) 是 向外引出 時(shí) 高壓方 用 YN 表示 ,低壓方 用 yn 表示。 例： Ynd 表示 高壓繞組 作 星形聯(lián)結(jié) ，并 向外引出中性點(diǎn) ， 低壓繞組 作 三角形聯(lián)結(jié) 。 （ 2） 三角形聯(lián)結(jié) 用符號(hào)“ D（或 d ）”表示 各相間聯(lián)結(jié)次序 為 AXCZB– Y（或 axczby)，從 首端 A、 B、 C（或 a、 b、 c） 向外引出 。 無論采用什么聯(lián)結(jié)法， 一 、 二次側(cè)線電壓 的 相位差總是 30176。 （ 1）時(shí)鐘表示法 把 高 、 低壓繞組 的 兩個(gè)線電壓三角形 的 重心 重合 在一起 。 135 另一方法： 把 高壓側(cè)線電動(dòng)勢(shì) 的 相量 作 為 分針 ， 始終指著 “ 12”這個(gè)數(shù)字，而以 低壓側(cè)線電動(dòng)勢(shì) 的 相量 作 為 時(shí)針 ，它 所指 的 數(shù)字 即 表示 高 、 低壓側(cè)線電動(dòng)勢(shì)相量間 的 相位差 ，這個(gè)數(shù)字 稱 為 三相變壓器聯(lián)結(jié)組 的“ 標(biāo)號(hào) ”。 即 三相高 、 低壓繞組 的 兩個(gè)線電壓之間 的 相位差取決于 相電壓 的 相位差 。 （ 2）單相變壓器的聯(lián)結(jié) 單相變壓器或 三相變壓器 中 某相高 、 低壓繞組 的 聯(lián)結(jié)組問題 其 實(shí)質(zhì)為 電路理論中 互感線圈 的同名端問題 。 138 主磁通交變時(shí) ， 高 、 低壓繞組之間 有 一定 的 極性關(guān)系 。用“ *”表示。 139 單相變壓器 的 兩種聯(lián)結(jié) ： 高 、 低壓繞組繞向都相同 a)I/I0 聯(lián)結(jié)組 b)I/I6 聯(lián)結(jié)組 高 、 低壓繞組的電壓相位 同相 ,0 電壓相位 反相 ,180 端子的標(biāo)向 相同 端子的標(biāo)向 相反 。 a x 同相 反向 * * * * （ 3）確定三相變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)的步驟 1)按 規(guī)定 的 繞組端子標(biāo)志 ， 連接成 所 規(guī)定 的 聯(lián)結(jié)組 ， 畫聯(lián)結(jié)圖 ； 2)標(biāo)明 繞組 的 同名端 和 相電壓 的 方向 ； 3)判斷同一相 的 相電壓相位