變壓器培訓課件

1、2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,1,第三章 變壓器,……3-5 變壓器參數(shù)測量3-6 標么值3-7 變壓器的運行特性3-8 三相變壓器的磁路、聯(lián)結(jié)組、電動勢波形3-9 變壓器的并聯(lián)運行3-10 三相變壓器的不對稱運行……,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,2,3-5 變壓器參數(shù)測量,變壓器的參數(shù)有勵磁參數(shù)和短路參數(shù)，只有已知參數(shù)，才能運用前面所介紹的基本方

2、程式、等值電路或相量圖求解各量。對制造好的變壓器，其參數(shù)可通過實驗測得。一、空載試驗二、短路試驗三、短路電壓,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,3,一、空載實驗,目的：通過測量空載電流和一、二次電壓及空載功率來計算變比、空載電流百分數(shù)、鐵損和勵磁阻抗。,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,4,說明,二次側(cè)開路，一次側(cè)加額定電壓。測量電壓U1、空載電流I0、輸入功率P0和開路電壓U20。因

3、變壓器空載時無功率輸出，所以輸入的功率全部消耗在變壓器的內(nèi)部，為鐵芯損耗和空載銅耗之和。 pFe>>I02R1，故可忽略空載銅耗，認為P0≈pFe=I02Rm,空載電流I0很小,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,5,要求及分析：,1）低壓側(cè)加電壓，高壓側(cè)開路；,為了便于測量和安全，空載實驗一般在低壓繞組上加電壓UN，高壓繞組開路。,為何是一條曲線？,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章

4、 變壓器,6,3）空載電流和空載功率必須是額定電壓時的值，并以此求取勵磁參數(shù)；,4）若要得到高壓側(cè)參數(shù)，須折算；,注:測得的值為歸算到低壓側(cè)的值,如需歸算到高壓側(cè)時參數(shù)應(yīng)乘k2,Zm與飽和程度有關(guān), 電壓越高, 磁路越飽和，Zm越小, 所以應(yīng)以額定電壓下測讀的數(shù)據(jù)計算勵磁參數(shù).,k：高壓側(cè)對低壓側(cè)的變比,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,7,5）對三相變壓器，各公式中的電壓、電流和功率均為相值；,2024年3月23

5、日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,8,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,9,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,10,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,11,二、短路實驗,目的：通過測量短路電流、短路電壓及短路功率來計算變壓器的短路電壓百分數(shù)、銅損和短路阻抗。,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,12,要求及分析,1）高壓側(cè)加電壓，低壓側(cè)短路；,由于

6、變壓器短路阻抗很小，如果在額定電壓下短路，則短路電流可達（9.5～20）IN，將損壞變壓器，所以做短路試驗時，外施電壓必須很低，通常為（0.05～0.15）UN，以限制短路電流。 得到的參數(shù)為高壓側(cè)參數(shù),2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,13,短路阻抗Zk是常數(shù),直線,拋物線,3）由于外加電壓很小，主磁通很少，鐵損耗很少，忽略鐵損，認為 。,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器

7、,14,4）參數(shù)計算,對T型等效電路：,5）記錄實驗室的室溫；,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,15,6）溫度折算：電阻應(yīng)換算到基準工作溫度時的數(shù)值。,7）若要得到低壓側(cè)參數(shù)，須折算；,試驗時的室溫,T0=234.5℃,短路試驗時電壓加在高壓側(cè)，測出的參數(shù)是折算到高壓側(cè)的數(shù)值，如需要求低壓側(cè)的參數(shù)應(yīng)除以k2。,k：高壓側(cè)對低壓側(cè)的變比,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,16,8）對三相變壓器

8、，各公式中的電壓、電流和功率均為相值；,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,17,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,18,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,19,三、短路電壓——標在銘牌上的參數(shù),短路電壓，短路阻抗Zk75℃與一次側(cè)額定電流I1N的乘積。,短路電壓也稱為阻抗電壓。,通常用它與一次側(cè)額定電壓的比值來表示,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,

9、20,阻抗電壓用額定電壓百分比表示時有:,上式表明，阻抗電壓就是變壓器短路并且短路電流達額定值時所一次側(cè)所加電壓與一次側(cè)額定電壓的比值，所以稱為短路電壓。,,,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,21,短路電壓的大小直接反映短路阻抗的大小，而短路阻抗又直接影響變壓器的運行性能。從正常運行角度看，希望它小些，這樣可使漏阻抗壓降小些，副邊電壓隨負載波動小些；但從限制短路電流角度，希望它大些，變壓器發(fā)生短路時，相應(yīng)的短路

10、電流就小些。,,,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,22,3-6 標么值,在電力工程中，對電壓、電流、阻抗和功率等物理量的計算，常常采用其標么值。先選定一個物理量的同單位某一數(shù)值作為基準值（簡稱基值）然后取該物理量的實際值與該基準值相比所得的比值即稱為該物理量的標么值，即,一、定義,標幺值在其原符號右上角加“*”號表示。 基值采用下標“b”。,實際值：有名值,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章

11、 變壓器,23,二、基值的確定,基值的選取是任意的，通常以額定值為基準值。各側(cè)的物理量以各自側(cè)的額定值為基準； 線值以額定線值為基準值，相值以額定相值為基準值； 單相值以額定單相值為基準值，三相值以額定三相值為基準值；,例如：變壓器一、二次側(cè)：S1b=S2b=SN、U1b=U1N、U2b=U2N三相變壓器基值：Sb=SN=3UNΦINΦ=√3UNIN,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,24,注意：

12、存在有相互關(guān)系的四個物理量（U、I、Z、S）中，所選基值的個數(shù)并不是任意的，當某兩個物理量的基值已被確定，其余物理量的基值跟著確定。例如單相變壓器，選定一次側(cè)的額定電壓U1N和額定電流I1N作為電壓和電流的基值：一次側(cè)阻抗的基值即：Z1b=Z1N=U1N/I1N一次側(cè)功率的基值即：S1b=S1N=U1NI1N,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,25,3.U和E的基準值為UB；R、X、Z的基準值為ZB；P、

13、Q和S的基準值為SB。4.系統(tǒng)（如電力系統(tǒng)）裝有多臺變壓器（電機），選擇某一特定的Sb作為整個系統(tǒng)的功率基值。系統(tǒng)中各變壓器標幺值均換算到以Sb作為功率基值時的標幺值。5.百分值=標么值×100%,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,26,三、變壓器一、二次側(cè)相電壓、相電流、漏阻抗的標幺值,漏阻抗的標幺值：,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,27,四、應(yīng)用標幺值的優(yōu)缺點,額

14、定值的標幺值等于1。采用標幺值時，不論變壓器的容量大小，變壓器的參數(shù)和性能指標總在一定的范圍內(nèi)，便于分析和比較。如電力變壓器的短路阻抗標幺值zk*=0.03~0.10，如果求出的短路阻抗標幺值不在此范圍內(nèi)，就應(yīng)核查一下是否存在計算或設(shè)計錯誤。例如 p138 I0*、 zk*的范圍,1、應(yīng)用標幺值的優(yōu)點,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,28,采用標幺值時，原、副邊各物理量不需進行折算，便于計算。如副邊電

15、壓向原邊折算，采用標幺值：,注意基值選擇，應(yīng)選一次側(cè)基值,采用標幺值能直觀地表示變壓器的運行情況。如已知一臺運行著的變壓器端電壓和電流為35kV、20A，從這些實際數(shù)據(jù)上判斷不出什么問題但如果已知它的標幺值為Uk*=1.0、Ik*=0.6，說明這臺變壓器欠載運行。,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,29,相電壓和線電壓標幺值恒相等，相電流和線電流標幺值恒相等；某些意義不同的物理量標么值相等,2024年

16、3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,30,例1：證明,例2：證明,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,31,采用標幺值時，變壓器的短路阻抗標幺值與額定電流下的短路電壓標幺值相等，即有：,,,,短路阻抗電壓的電阻分量,短路阻抗電壓的電抗分量,短路阻抗電壓,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,32,2、缺點,標么值沒有單位，物理意義不明確。,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三

17、章 變壓器,33,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,34,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,35,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,36,3-7 變壓器的運行特性,電壓變化程度——由于變壓器內(nèi)部存在著電阻和漏抗，負載時產(chǎn)生電阻壓降和漏抗壓降，導致次級側(cè)電壓隨負載電流變化而變化。,一、電壓變化率,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,37,電壓變

18、化率定義：一次側(cè)加50Hz額定電壓、二次空載電壓與帶負載后在某功率因數(shù)下的二次電壓之差，與二次額定電壓的比值。,×k,電壓變化率是表征變壓器運行性能的重要指標之一,它大小反映了供電電壓的穩(wěn)定性。,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,38,根據(jù)簡化等值電路的相量圖推導出電壓變化率的公式,b′,=ac+cb=ac+db',2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,39,β=I1/I1N

19、=I2/I2N=I1* =I2*————變壓器的負載系數(shù),忽略勵磁電流時：,,電壓變化率,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,40,※ 分析?U公式,1、電壓調(diào)整率隨著負載電流的增加而正比增大。I22、電壓調(diào)整率與負載的性質(zhì)有關(guān)。3、與漏阻抗值有關(guān),,Rk*<< Xk*,,β=I2/I2N—變壓器的負載系數(shù),2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,41,三種負載分析：,?2=0:

20、cos?2=1；sin?2=0 電阻性負載 ∴I2↑→?U很小?2>0:cos?2>0；sin?2>0 純電阻電感性負載∵Rk*cos?2>0，Xk*sin?2>0 ∴?U>0，說明：1）負載后U2<U20=U2N；2）隨著I2↑→?U↑，U2↓。,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,42,c、?20；sin?2<0 電阻電容性負載,∵Rk*cos?2

21、>0，Xk*sin?2U20=U2N；2)隨著I2↑→│?U│>0↑, U2↑。,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,43,圖 變壓器的外特性,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,44,由外特性圖，負載功率因數(shù)性質(zhì)不同，對主磁通的影響不同，變壓器的端電壓變化亦不同。,純電阻負載，端電壓變化較??；感性負載時主磁通Φ呈去磁作用，為了維持Φ不變，必須使原邊電流增加，同時短路阻抗壓降

22、也增加，其結(jié)果造成副邊電壓下降；容性負載對主磁通Φ呈增磁作用，為了維持Φ不變，必須減小原邊電流，除了補償短路阻抗壓降外，其余部分使副邊電壓增高。,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,45,①負載大小β=I1／I1N=I2／I2N②漏阻抗Rk，Xk③負載性質(zhì)?2，容性負載ΔU＜0，感性負載ΔU＞0,即：輸出端電壓可能超過額定電壓,小節(jié),,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,46,※

23、 變壓器外特性的引申內(nèi)容,變壓器運行，二次側(cè)電壓隨負載變化而變化，如果電壓變化范圍太大，則給用戶帶來很大的影響。為了保證二次側(cè)電壓在一定范圍內(nèi)變化，必須進行電壓調(diào)整。通常在變壓器的高壓繞組上設(shè)有抽頭(分接頭)，用以調(diào)節(jié)高壓繞組的匝數(shù)(調(diào)節(jié)變化)，調(diào)節(jié)二次側(cè)電壓。,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,47,1、損耗,變壓器運行中有兩種損耗：銅耗pCu；鐵耗pFe（每一類包括基本損耗和雜散損耗）,pCu：指電流流過繞

24、組時所產(chǎn)生的電阻損耗,銅損耗大小與電流平方成正比，故也稱為可變損耗。,二、效率,pcu∝I2,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,48,基本鐵耗pFe:磁滯損耗和渦流損耗。附加損耗:由鐵心疊片間絕緣損傷引起的局部渦流損耗、主磁通在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗等。,,鐵損耗與外加電壓(Bm)大小有關(guān)，U1一般不變，稱為不變損耗。p19～p20 鐵耗公式,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,49

25、,變壓器功率平衡及損耗示意圖,Pem,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,50,2、效率的定義,效率是指變壓器的輸出功率與輸入功率的比值。效率大小反映變壓器運行的經(jīng)濟性能的好壞，是表征變壓器運行性能的重要指標之一。,一般小型變壓器的效率95％ 大型變壓器的效率高達99％,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,51,假定：,,3、間接法求效率,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三

26、章 變壓器,52,變壓器效率的大小與負載的大小、功率因數(shù)及變壓器本身參數(shù)有關(guān)。效率特性：在功率因數(shù)一定時，變壓器的效率與負載電流之間的關(guān)系η=f(β),稱為變壓器的效率特性。,輕載,負載較大,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,53,當銅損耗=鐵損耗(可變損耗=不變損耗)時,變壓器效率最大：,或,為了提高變壓器的運行效益，設(shè)計時應(yīng)使變壓器的鐵耗小些。變壓器長期工作在額定電壓下，但不可能長期滿載運行，為了提高運

27、行效率,設(shè)計時取βm=0.4～0.6→PkN/P0=3～6；我國新S9系列配電變壓器pkN/P0=6～7.5,,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,54,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,55,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,56,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,57,※ 單相變壓器要點,變壓器基本工作原理變壓器的額定值變壓器磁路中的主

28、、漏磁通鐵心飽和時的勵磁電流成分電勢平衡、磁勢平衡、功率平衡變壓器的電抗參數(shù)（分析時和磁通對應(yīng)）變壓器的主要性能指標（電壓變化率和效率）標幺值,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,58,3-8 三相變壓器磁路、聯(lián)結(jié)組、電動勢波形,,一、三相變壓器磁路系統(tǒng),1、組式磁路變壓器,特點：三相磁路彼此無關(guān)聯(lián)，各相的勵磁電流在數(shù)值上完全相等,,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,59,組式應(yīng)

29、用,三相組式變壓器優(yōu)點是：對特大容量的變壓器制造容易，備用量小。但其鐵芯用料多，占地面積大，只適用于超高壓、特大容量的場合。,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,60,2、心式磁路變壓器,特點：三相磁路彼此有關(guān)聯(lián)，磁路長度不等，當外加三相對稱電壓時，三相磁通對稱，三相磁通之和等于零。,在結(jié)構(gòu)上省去中間的芯柱,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,61,心式應(yīng)用,節(jié)省材料，體積小，效率高，維護方便

30、。大、中、小容量的變壓器廣泛用于電力系統(tǒng)中。,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,62,二、聯(lián)接組別（一） 聯(lián)結(jié)法,繞組標記,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,63,或者有的記法,繞組標記,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,64,兩種三相繞組接線：星形聯(lián)結(jié)、三角形聯(lián)結(jié),1、星形聯(lián)結(jié),把三相繞組的三個末端連在一起，而把它們的首端引出三個末端連接在一起形成中性點，如

31、果將中性點引出，就形成了三相四線制了，表示為YN或yn。,順時針方向：A超前B超前C各120º,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,65,2、三角形聯(lián)結(jié),把一相的末端和另一相的首端連接起來，順序連接成一閉合電路。兩種接法：,AX-BY-CZ,AX-CZ-BY,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,66,繞組接法表示,,①Y，y 或 YN，y 或 Y，yn②Y，d 或 YN，d③D，

32、y 或 D，yn④D，d高壓繞組接法大寫，低壓繞組接法小寫，字母N、n是星形接法的中點引出標志。,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,67,（二）聯(lián)結(jié)組,變壓器的同一相高、低壓繞組都是繞在同一鐵芯柱上，并被同一主磁通鏈繞，當主磁通交變時，在高、低壓繞組中感應(yīng)的電勢之間存在一定的極性關(guān)系。,1、高低壓繞組中電勢的相位,電勢正方向：從首端指向末端同名端決于繞組的繞制方向,,,2024年3月23日星期六,《電

33、機學》 第三章 變壓器,68,2、同名端,在任一瞬間，高壓繞組的某一端的電位為正時，低壓繞組也有一端的電位為正，這兩個繞組間同極性的一端稱為同名端，記作“˙”。,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,69,一、二次繞組的同極性端同標志時，一、二次繞組的電動勢同相位。,一、二次繞組的同極性端異標志時，一、二次繞組的電動勢反相位。,,,,,,,,,,,,,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,70,

34、有時不知道繞組的繞向，但知道同名端位置，即可知道實際電勢的相位關(guān)系。,兩電勢同相位,兩電勢反相位,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,71,練習：一臺已經(jīng)制成的變壓器無法從外部觀察其繞組的繞向，無法辨認其同名端，可用實驗的方法進行測定。,1）交流法如圖將一、二次繞組各取一個接線端連接在一起，圖中的2和4，并在一個繞組上（圖中為N1繞組）加一個較低的交流電壓Ul2，再用交流電壓表分別測量U12、U13、U34各值，

35、如果測量結(jié)果為：U13＝U12—U34，則說明N1、N2組為反極性串聯(lián)，故1和3為同名端。如果U13＝U12＋U34，則1和4為同名端。,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,72,2）直流法用1.5V或3V的直流電源，按圖所示連接，直流電源接在高壓繞組上，而直流毫伏表接在低壓繞組兩端。當開關(guān)S合上的一瞬間，如毫伏表指針向正方向擺動，則接直流電源正極的端子與接直流毫伏表正極的端子為同名端。,2024年3月23日星

36、期六,《電機學》 第三章 變壓器,73,3、時鐘表示法,高壓繞組線電勢——長針，永遠指向“12”點鐘低壓繞組線電勢——短針，根據(jù)高、低壓繞組線電勢之間的相位指向不同的鐘點。,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,74,例如 單相變壓器,I,I表示初級、次級都是單相繞組0和6表示聯(lián)結(jié)組號。單相變壓器的標準連接組I,I0,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,75,（三）、三相變壓器的連接

37、組別,聯(lián)結(jié)組別：反映三相變壓器連接方式及一、二次線電動勢（或線電壓）的相位關(guān)系。三相變壓器的連接組別不僅與繞組的繞向和首末端標志有關(guān)，而且還與三相繞組的連接方式有關(guān)。理論和實踐證明，無論采用怎樣的連接方式，一、二次側(cè)線電動勢（電壓）的相位差總是30º的整數(shù)倍。,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,76,①根據(jù)三相變壓器繞組聯(lián)結(jié)方式（Y或y、D或d）畫出高、低壓繞組接線圖；②在接線圖上標出相電勢和

38、線電勢的假定正方向；③畫出高壓繞組電勢相量圖，根據(jù)單相變壓器判斷同一相的相電勢方法，將A、a重合，再畫出低壓繞組的電勢相量圖（畫相量圖時應(yīng)注意三相量按順相序畫）；④根據(jù)高、低壓繞組線電勢相位差，確定聯(lián)結(jié)組別的標號。,※ 確定三相變壓器聯(lián)結(jié)組別的步驟,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,77,1、 Yy0,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,78,2、 Yy6,2024年3月23日星期六

39、,《電機學》 第三章 變壓器,79,3、 Yy4,注意abc順序錯過一個鐵心柱,,,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,80,Yy總結(jié)Yy聯(lián)結(jié)的三相變壓器，共有Yy0、Yy4、Yy8、Yy6、Yy10、Yy2六種聯(lián)結(jié)組別，標號為偶數(shù)。,若高壓繞組三相標志不變，低壓繞組三相標志依次后移，可以得到Y(jié)y4、Yy8連接組別。若異名端在對應(yīng)端，可得到Y(jié)y6、Yy10和Yy2連接組別。,※我國標準規(guī)定生產(chǎn)： Yyn0、Y

40、Ny0、Yy0,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,81,4、 Yd1,,30º,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,82,5、 Yd5,A,C,B,,,,c x,z b,a y,,150º,,Èab,X、Y、Z,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,83,6、 Yd11,,,,,A,C,B,c x,b z,a y,,,,Èab

41、,X、Y、Z,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,84,Yd聯(lián)結(jié)組別總結(jié)：Yd聯(lián)結(jié)的三相變壓器，共有Yd1、Yd5、Yd9、Yd7、Yd11、Yd3六種聯(lián)結(jié)組別，標號為奇數(shù)。,若高壓繞組三相標志不變，低壓繞組三相標志依次后移，可以得到Y(jié),d3、Y,d7連接組別。若異名端在對應(yīng)端，可得到Y(jié)，d5、Y,d9和Y,d11連接組別。,※我國標準規(guī)定生產(chǎn)： Yd11、 YNd11,2024年3月23日星期六,《電機學》 第

42、三章 變壓器,85,例1：將變壓器接成聯(lián)接組標號Dy1，并畫電動勢相量圖,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,86,例1：將變壓器接成聯(lián)接組標號Dy1，并畫電動勢相量圖,a. 初級△接AX-CZ-BY聯(lián)結(jié),,ÉAB,,ÉAB,ÉBY,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,87,c.畫出低壓側(cè)電勢相量△，并使Éab滯后EAB30º，同時畫出

43、01;ax，Éby，Écz。(相序原則順時針a-b-c),d.由相量圖知：Éax與ÉAX同向，表明次級ax繞組與初級AX繞組在同一鐵心柱上，且a與A為同極性端。同理by與BY同相；cz與CZ同相。,e.將次級x,y,z連在一起，接成Y形。,x、y、z,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,88,例2 將變壓器接成聯(lián)接組標號為Dy1,畫電動勢相量圖,a.初級△接AX-BY-CZ

44、聯(lián)結(jié),b.畫初級電勢相量△，并標上AX，BY，CZ,,ÉAB,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,89,c.畫出初級電勢相量△，使Éab滯后ÉAB30º，同時畫Éax，Éby，Écz。(相序順時針a-b-c),d.由相量圖知： ÉAX與Éby反向，表明次級AX繞組與初級by繞組在同一鐵心柱上，且A與y為同極性端。同理BY與cz

45、反相；CZ與ax反相,e.將次級x,y,z連在一起，接成Y形,x、y、z,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,90,例3 變壓器繞組如圖，畫出電動勢相量圖，判斷聯(lián)接組別,1）畫出一次繞組的相量圖,2) 判斷相位關(guān)系,3) 依據(jù)相序的原則，畫二次繞組相量圖，并判斷聯(lián)接組標號。,∴ D, y11,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,91,練習:變壓器繞組如圖，畫電動勢相量圖，判斷聯(lián)接組標號,ax與

46、BY同相by與CZ同相cz與AX同相,∴ Y, d3,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,92,※ 用相量圖判定變壓器的連接組別時應(yīng)注意：,繞組的極性只表示繞組的繞法，與繞組的首、末端標志無關(guān)；高、低壓繞組的相電動勢均從首端指向末端，線電動勢由A指向B；同一鐵心柱上的繞組，首端為同極性時相電動勢相位相同，首端為異極性時相電動勢相位相反。,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,93,所

47、有Yy,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,94,所有Yd,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,95,標準聯(lián)結(jié)組別,為了避免制造和使用上的混亂，國家標準規(guī)定對單相雙繞組電力變壓器只有II0聯(lián)結(jié)組別一種。對三相雙繞組電力變壓器規(guī)定只有Yyn0、Yd11、YNd11、YNy0和Yy0五種。,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,96,標準組別的應(yīng)用,Yyn0——三相四線制配電系

48、統(tǒng)中，供電給動力和照明的混合負載；Yd11——低壓高于0.4kV的線路中；YNd11——110kV以上的中性點需接地的高壓線路中；YNy0——原邊需接地的系統(tǒng)中；Yy0——供電給三相動力負載的線路中。,,最常用,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,97,3.8.3 三相變壓器的繞組聯(lián)結(jié)和磁路系統(tǒng)對電動勢波形的影響,分析單相變壓器空載，由于磁路飽和，磁化電流是尖頂波。分解為基波分量和三次諧波（其他奇次諧波忽略

49、）。,在三相變壓器中，各相勵磁電流中的3次諧波可表示為：,→同幅值、同相位,i03A =I03msin3wti03B =I03msin3(wt-1200)=I03msin3wti03C =I03msin3(wt+1200)=I03msin3wt,,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,98,問題1,在三相系統(tǒng)中，各相三次諧波電流在時間上同相位，是否流通？在三相變壓器中，由于一次側(cè)三相繞組的連接方法不同，空載電

50、流中的3次諧波分量不一定能流通，這使主磁通與相電勢波形畸變；并且這種畸變的程度不僅與繞組的連接方式有關(guān)，還與三相變壓器的磁路系統(tǒng)有關(guān)。,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,99,i0有無i03 ，看電路連接中有無i03通路——繞組連接方式,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,100,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,101,問題2,在三相系統(tǒng)中，三次諧波磁通在時間上同相

51、位，是否流通？三次諧波磁通流通受磁路結(jié)構(gòu)限制。,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,102,一、三相變壓器Y，y連接,一次側(cè)Y無中性線，三次諧波電流無法流通,i0接近于正弦波,Φ0平頂波？——磁路結(jié)構(gòu),,,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,103,三相組式變壓器，各磁路獨立，Φ3可以在鐵心中存在，所以Φ為平頂波，感應(yīng)電動勢e 為尖頂波，其中的三次諧波幅值可達基波幅值的45%~60%，使相電

52、動勢的最大值升高很多，可能擊穿繞組絕緣。,1、三相變壓器組,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,104,三相組式變壓器不采用Y，y連接。三相線電勢中É3互相抵消，線電勢為正弦波。,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,105,2、三相心式變壓器,各磁路彼此聯(lián)系，?3A 、?3B、?3C三相同大小、同相位，不能沿鐵心閉合，借油、油壁箱等閉合，磁阻大， ?3小，故E3小，相電勢、線電勢

53、波性接近于正弦波。三相心式變壓器允許采用Yy聯(lián)結(jié)。,※容量大于1600kVA時，不宜采用心式Y(jié)y連接。,3次諧波磁通經(jīng)過油箱壁等鋼制構(gòu)件時，感應(yīng)電動勢，產(chǎn)生渦流雜散損耗，引起油箱壁局部過熱。,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,106,二、三相變壓器YN，y連接,有中線，i03可以流過。,i0為尖頂波,磁通Φ為正弦波感應(yīng)電動勢 e 也為正弦波 。,,,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,1

54、07,三、Yyn連接的三相變壓器,使相電動勢波形得到改善。但是由于負載的影響，產(chǎn)生i23不能很大，所以相電動勢波形不能得到很好改善，這種情況基本與Y，y連接一樣，只適用于容量較小的三相心式變壓器，而組式變壓器仍然不采用。,,二次側(cè) yn 接線，負載時可以為3次諧波提供通路。,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,108,四、必須接成Y，y聯(lián)接的大容量變壓器,對于采用三相變壓器組的大容量變壓器，如果一、二次側(cè)又必須接成

55、Y，y聯(lián)接，可在鐵芯柱上另外安裝一套第三繞組，把它接成三角形，以提供3次諧波電流通道改善電動勢波形。如果需要第三繞組供給負載，就將其端點引出，這種變壓器實為三繞組變壓器。,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,109,五、三相變壓器組Dy、Yd連接,各相繞組中i0是尖頂波,線電流中沒有3次諧波電流，但在繞組內(nèi)部3次諧波電流可以流通，i03可流通。,,Φ及e均為正弦波,,,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章

56、 變壓器,110,i0總非正弦?Φ0接近正弦? e正弦。,二次側(cè)三次諧波電流i03可流通,一次側(cè)正弦i0,,,,,※ 結(jié)論：實際三相變壓器，總希望有一側(cè)為△，保證相電勢接近于正弦波。三相變壓器組或三相心式變壓器都適用。,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,111,3.9 變壓器并聯(lián)運行,變壓器的并聯(lián)運行是指將兩臺或兩臺以上的變壓器的原、副繞組同一標號的出線端連在一起接到母線上的運行方式。,2024年3月23日星

57、期六,《電機學》 第三章 變壓器,112,一、變壓器并聯(lián)運行的意義,(1)適應(yīng)用電量的增加——隨著負載的發(fā)展，必須相應(yīng)地增加變壓器容量及臺數(shù)。(2)提高運行效率——當負載隨著季節(jié)或晝夜有較大的變化時、根據(jù)需要調(diào)節(jié)投入變壓器的臺數(shù)。(3)提高供電可靠性——允許其中部分變壓器由于檢修或故障退出并聯(lián)。,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,113,二、理想的并聯(lián)運行,內(nèi)部不會產(chǎn)生環(huán)流——空載時，各變壓器的相應(yīng)的次級電

58、壓必須相等且同相位。使全部裝置容量獲得最大程度的應(yīng)用——在有負載時，各變壓器所分擔的負載電流應(yīng)該與它們的容量成正比例，各變壓器均可同時達到滿載狀態(tài)。每臺變壓器所分擔的負載電流均為最小——各變壓器的負載電流都應(yīng)同相位，則總的負載電流是各負載電流的代數(shù)和。當總的負載電流為一定值時。每臺變壓器的銅耗為最小，運行經(jīng)濟。,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,114,三、理想并聯(lián)運行的條件,各臺變壓器的U1N 、U2N應(yīng)分

59、別相等，即變比相同。各臺變壓器的聯(lián)結(jié)組標號應(yīng)相同。（必須嚴格保證）各臺變壓器的短路阻抗Zk*（短路電壓）要相等。,例：Dy11，Yd11聯(lián)結(jié)組標號相同，聯(lián)結(jié)法不同，能并聯(lián)運行。 若聯(lián)結(jié)組標號不同：如分別為2、5，不能并聯(lián)運行，會產(chǎn)生環(huán)流。,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,115,變比不相等，二次側(cè)空載電壓不等。合上開關(guān)K，兩邊有電壓差，引起環(huán)流。,1、變比不等時并聯(lián)運行,2024年3月23日

60、星期六,《電機學》 第三章 變壓器,116,變比不等的兩臺變壓器并聯(lián)負載運行時，二次空載電壓不等。折算到二次側(cè)的等效電路如圖。,ZKI、ZKII為折算至二次側(cè)的短路阻抗,由等效電路列方程式：,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,117,,,環(huán)流：大小相等，方向相反,負載電流，與短路阻抗成反比分配,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,118,與負載大小無關(guān)?？蛰d時，兩臺變壓器內(nèi)部也會出現(xiàn)環(huán)流，

61、增大了空載損耗。變壓器的短路阻抗zkⅠ、zkⅡ很小，即使開路電壓差很小，也會引起較大的環(huán)流。環(huán)流未通過負載，卻占用了變壓器的容量，影響變壓器出力和效率。所以應(yīng)把環(huán)流限制在一定范圍內(nèi)，一般要求環(huán)流不超過額定電流的10%，則變比之差不超過1%。,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,119,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,120,2、聯(lián)結(jié)組別不同時的變壓器并聯(lián)運行,兩臺聯(lián)結(jié)組別分別為Yy0

62、和Yd11的變壓器，它們并聯(lián)運行時二次側(cè)相量圖如圖，二次側(cè)線電勢相等，但相位互差30°，二次側(cè)回路存在電壓差為：,圖3-38 Yy0和Yd11兩變壓器并聯(lián)時二次側(cè)電壓相量,一、二次側(cè)線電壓的相位不同,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,121,由于短路阻抗很小，假設(shè)zkⅠ*=zkⅡ*=0.05，產(chǎn)生的環(huán)流為（變比k相等）：

63、 可見，環(huán)流是額定電流的好幾倍，非常大，這是決不允許的所以變壓器并聯(lián)運行時，聯(lián)結(jié)組別一定要相同。,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,122,3、短路阻抗標幺值不等時的并聯(lián)運行,假設(shè)并聯(lián)運行的變壓器變比相等、聯(lián)結(jié)組號相同,,,,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,123,在電流相位相同的情況下，各臺變壓器所分擔的負載大小與其短路阻抗標么值成反比。短路阻抗標幺值

64、大的變壓器負擔的負載電流標幺值小。短路阻抗標幺值小的變壓器負擔的負載電流標幺值大。如果短路阻抗的標幺值相等，則各變壓器同時達到滿載。如果不相等，則短路阻抗標么值小的變壓器先達到滿載。理想的負載分配，按變壓器的容量大小分擔負載，應(yīng)使各臺變壓器的負載系數(shù)相等，要求短路阻抗標值相等。,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,124,總結(jié),實際并聯(lián)運行時，變壓器的聯(lián)結(jié)組號必須相同變比偏差要嚴格控制短路阻抗的標幺值不要

65、相差太大，要使負載電流同相，阻抗角應(yīng)相等，允許有一定的差別。,,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,125,四、推廣到n臺變壓器并聯(lián)（假定變比、組號相同）,總負載電流：,,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,126,變壓器負載電流、功率分配關(guān)系：,,復(fù)數(shù)運算麻煩,利用,取絕對值,兩邊乘以,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,127,,2024年3月23日星期六,《電機學

66、》 第三章 變壓器,128,各變壓器的負載分配與該變壓器的額定容量成正比，與短路電壓成反比。如果各變壓器的短路電壓都相同，則變壓器的負載分配只與額定容量成正比。各變壓器可同時達到滿載，總的裝置容量得到充分利用。,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,129,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,130,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,131,例1：有兩臺額定電壓相同的

67、變壓器并聯(lián)運行,其額定容量分別為 ， ， 短路阻抗為 , . 不計阻抗角的差別, 試計算(1)兩臺變壓器電壓比相差0.5%時的空載環(huán)流;(2)若一臺變壓器為Y,y0聯(lián)接,另一臺為Y,d11聯(lián)結(jié),問并聯(lián)時的空載環(huán)流.,解:以一臺變壓器的額定容量作為基值，在電壓比相差不大時,可以證明，以第一臺變壓器的額定電流作為基值時，環(huán)流的標幺值

68、 為,式中, k為平均電壓比, ， 為電壓比差的標幺值，,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,132,于是：,,即環(huán)流為第I臺變壓器額定電流的3.86％。,（2）上式中的 ，實質(zhì)是空載時第一臺變壓器和第二臺變壓器的二次電壓差。當Y，y0與Y,d11并聯(lián)時，二次空載電壓的大小相等，但相位差30度，其電壓差,于是環(huán)流 為：,即空載環(huán)流達到變壓器額定電流的4

69、倍，故不同組號的變壓器絕對不允許并聯(lián)運行。,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,133,例2．上例的兩臺變壓器，若組號和電壓比均相同，試計算并聯(lián)組的最大容量。,解：,,阻抗標幺值小的先達到滿載，第一臺變壓器的阻抗標幺值小，故先達到滿載。,當 時，,不計阻抗角的差別時，兩臺變壓器所組成的并聯(lián)組的最大容量 為：,并聯(lián)組的利用率為：,2024年3月23日星期六,《電機學》 第三章 變壓器,134,