变压器的结构和额定值

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1、 第 二 章 变 压 器2.1变 压 器 的 结构 和 额 定 值2.2 变 压 器空 载 运 行2.3 变 压 器 的负 载 运 行2.4 变 压 器的 基 本 方 程和 等 效 电 路2.6 三 相 变 压 器2.7 标 幺 值2.5 等 效 电 路参 数 的 测 定2.8 变 压 器 运 行 性 能 重 点 与 难 点重 点 : 1.变 压 器 的 基 本 方 程 和 等 效 电 路 ; 2.等 效 电 路 参 数 的 测 定 ; 3.标 幺 值 ; 4.变 压 器 的 运 行 性 能 。难 点 : 1.变 压 器 的 运 行 原 理 和 运 行 性 能 ; 2.三 相 变 压 器 。

2、一 、 变 压 器 的 基 本 结 构2-1 变 压 器 的 基 本 结 构 和 额 定 值铁 心绕 组其 他 部 件变 压 器 的 基 本 结 构 1.铁 心铁 心 由 心 柱 和 铁 轭 两 部 分 组 成 。心 柱 用 来 套 装 绕 组 ， 铁 轭 将 心 柱 连 接 起 来 ， 使之 形 成 闭 合 磁 路 。 为 减 少 铁 心 损 耗 ， 铁 心 用 厚0.30-0.35mm的 硅 钢 片 叠 成 ， 片 上 涂 以 绝 缘 漆 ，以 避 免 片 间 短 路 。按 照 铁 心 的 结 构 ， 变 压 器 可 分 为 心 式 和 壳 式 两种 。 心 式 变 压 器 : 结 构 心

3、 柱 被 绕 组 所 包 围 ， 如 图 21所 示 。 特 点 心 式 结 构 的 绕 组 和 绝 缘 装 配 比 较 容 易 ， 所 以 电 力 变 压 器 常 常 采 用 这 种 结 构 。壳 式 变 压 器 : 结 构 铁 心 包 围 绕 组 的 顶 面 、 底 面 和 侧 面 ， 如 图 22所 示 。 特 点 壳 式 变 压 器 的 机 械 强 度 较 好 ， 常 用 于 低 电 压 、 大 电 流 的 变 压 器 或 小 容 量 电 讯 变 压 器 。 2.绕 组定 义 变 压 器 的 电 路 部 分 ， 用 纸 包 或 纱 包 的 绝 缘 扁线 或 圆 线 （ 铜 或 铝 ）

4、绕 成 。 一 次 绕 组 : 输 入 电 能 的 绕 组 。 二 次 绕 组 : 输 出 电 能 的 绕 组 。高 压 绕 组 的 匝 数 多 ,导 线 细 ； 低 压 绕 组 的 匝 数 少 ，导 线 粗 。从 高 ,低 压 绕 组 的 相 对 位 置 来 看 ,变 压 器 的 绕 组 可 分为 同 心 式 和 交 迭 式 。 同 心 式结 构 同 心 式 绕 组 的 高 、 低 压 绕 组 同 心 地 套 装在 心 柱 上 。特 点 同 心 式 绕 组 结 构 简 单 、 制 造 方 便 ， 国 产电 力 变 压 器 均 采 用 这 种 结 构 。 交 迭 式结 构 交 迭 式 绕 组

5、的 高 、 低 压 绕 组 沿 心 柱 高 度方 向 互 相 交 迭 地 放 置 。交 迭 式 绕 组 用 于 特 种 变 压 器 中 。特 点 3.其 他 部 件 器 身油 箱变 压 器 油典 型 的 油 浸 电力 变 压 器 散 热 器绝 缘 套 管分 接 开 关继 电 保 护 装 置 等 部 件 二 、 额 定 值额 定 容 量 在 铭 牌 规 定 的 额 定 状 态 下 变 压 器 输 出视 在 功 率 的 保 证 值 ， 单 位 为 kV或 kVA。三 相 变 压 器 指 三 相 容 量 之 和 。额 定 电 压 铭 牌 规 定 的 各 个 绕 组 在 空 载 、 指 定 分接 开

6、关 位 置 下 的 端 电 压 ， 单 位 为 V或 kV。三 相 变 压 器 指 线 电 压 。额 定 电 流 根 据 额 定 容 量 和 额 定 电 压 算 出 的 电 流称 为 额 定 电 流 ， 单 位 为 A。三 相 变 压 器 指 线 电 流 。 NUNI NS 三 相 变 压 器 ：额 定 频 率 我 国 的 标 准 工 频 规 定 为 50赫 (Hz)。此 外 还 有 额 定 效 率 、 额 定 温 升 。Nf NNNNNN USIUSI 2211 3,3 单 相 变 压 器 ： NNNNNN USIUSI 2211 , 返 回 一 、 一 次 和 二 次 绕 组 的 感 应

7、电 动 势 ， 电 压 比 :1.物 理 情 况图 24。 2.电 压 方 程 dtdNeu dtdNRieRiu 2220 111011101 2-2 变 压 器 的 空 载 运 行变 压 器 的 一 次 绕 组 接 交 流 电 源 ,二 次 绕 组 开 路 ,负 载电 流 为 零 (即 空 载 )时 的 运 行 ,称 为 空 载 运 行 。 3.变 压 器 的 变 比 及 变 压 原 理 KNNeeuu 2121201 k二 、 主 磁 通 和 激 磁 电 流 通 过 铁 心 并 与 一 次 、 二 次 绕 组 相 交 链 的 磁 通 ，用 表 示 . 1 主 磁 通 ttNE tdtEN

8、dteN m coscos2 sin21111 1111 mm fNE fNUfNEfNE 44.4 44.444.42 21 111111或 2 激 磁 电 流产 生 主 磁 通 所 需 要 的 电 流 ， 用 表 示 。空 载 运 行 时 ， 空 载 电 流 就 是 激 磁 电 流 ， 即激 磁 电 流 包 括 两 个 分 量 ， 一 个 是 磁 化 电 流 ,一 个 是 铁 耗 电 流 。 mi mii 10 iFei 若 铁 心 中 主 磁 通 的 幅 值 使 磁 路 达 到 饱 和 ,则 需 由 图 解 法 来 确 定 ， 如 图 2-6(a)和 (b)所 示 。m i磁 化 电 流

9、 用 于 激 励 铁 心 中 的 主 磁 通 ， 属 于 无 功 电流 。 对 已 经 制 成 的 变 压 器 ， 的 大 小 和 波 形 取 决 于主 磁 通 和 铁 心 磁 路 的 磁 化 曲 线 当 磁 路 不 饱 和 时 ， 磁 化 曲 线 是 直 线 ， 磁 化 电 流 与 磁通 成 正 比 。 i i)( if（ 1） 磁 化 电 流 : 由 于 铁 心 中 存 在 铁 心 损 耗 ， 故 激 磁 电 流 中 除 无功 的 磁 化 电 流 外 ， 还 有 一 个 与 铁 心 损 耗 相 对 应的 铁 耗 电 流 ， 与 同 相 位 。于 是 用 复 数 表 示 时 ， 激 磁 电

10、流 为 :相 应 的 相 量 图 如 图 2-5所 示 miiFei 1e mI. Fem III （ ） 铁 耗 电 流 : 三 、 激 磁 阻 抗 1.磁 化 电 抗 与 铁 耗 电 阻 jXEI XIjILjE LNNe iN dtdidtdidtd m 111 12111 1 或 又 ：所 以 有 铁 心 线 圈 的 并 联 等 效 电 路 。 )11(1 jXREIII FeFem 磁 化 电 抗 ： 式 中 称 为 变 压 器 的 磁 化 电抗 ， 是 表 征 铁 心 磁 化 性 能 的 一 个 参 数 。另 外 ： 铁 耗 电 阻 ： 称 为 铁 耗 电 阻 ， 是 表 征 铁

11、心损 耗 的 一 个 参 数 。 12 fLX FeFeFeFe REIRIE 11 或2FeFeFe IpR 2.激 磁 电 抗 与 激 磁 电 阻由 上 式 可 得 ： 激 磁 电 抗 ： 是 表 征 铁 心 的 磁 化 性 能 的 一 个 等 效 参数 ;激 磁 电 阻 ： 是 表 征 铁 心 损 耗 的 一 个 等 效 参 数 。激 磁 阻 抗 ： 22 2 XR RXX Fe Fem 22 2 XR XRR FeFem mmm jXRZ )( mmmmm jXRIZIE 1铁 心 线 圈 的 串 联 等 效 电 路 返 回 变 压 器 的 一 次 绕 组 接 到 交 流 电 源 ，

12、二 次 绕 组 接 到负 载 阻 抗 时 ， 二 次 绕 组 中 便 有 电 流 流 过 ， 这 种情 况 称 为 变 压 器 的 负 载 运 行 ， 如 图 28所 示 。一 、 磁 动 势 平 衡 和 能 量 传 递1.磁 动 势 平 衡 关 系 0 2211 iNiN L 2-3 变 压 器 的 负 载 运 行LZ Lm iii 11 2 能 量 传 递 2211 ieie L 式 中 ， 左 端 的 负 号 表 示 输 入 功 率 ， 右 端 的 正 号 表示 输 出 功 率 。 上 式 说 明 ， 通 过 一 次 、 二 次 绕 组 的磁 动 势 平 衡 和 电 磁 感 应 关 系

13、， 一 次 绕 组 从 电 源 吸收 的 电 功 率 就 传 递 到 二 次 绕 组 ， 并 输 出 给 负 载 。这 就 是 变 压 器 进 行 能 量 传 递 的 原 理 。 二 、 磁 动 势 方 程 正 常 负 载 时 ， i1和 i2都 随 时 间 正 弦 变 化 ， 此时 磁 动 势 方 程 可 用 复 数 表 示 为 ：miNiNiN 12211 上 式 表 明 负 载 时 用 以 建 立 主 磁 通 的 激 磁 磁动 势 是 一 次 和 二 次 绕 组 的 合 成 磁 动 势 。 mINININ 12211 三 、 漏 磁 通 和 漏 磁 电 抗 1.漏 磁 通 在 实 际 变

14、 压 器 中 ， 除 了 通 过 铁 心 、 并 与 一 次 和 二次 绕 组 相 交 链 的 主 磁 通 之 外 ， 还 有 少 量 仅 与 一 个 绕组 交 链 且 主 要 通 过 空 气 或 油 而 闭 合 的 漏 磁 通 。一 次 绕 组 的 漏 磁 通 ： 由 电 流 产 生 且 仅 与 一 次 绕 组 相交 链 的 磁 通 ， 用 表 示 ； 1i1 二 次 绕 组 的 漏 磁 通 ： 由 电 流 产 生 且 仅 与 二 次 绕组 相 交 链 的 磁 通 ， 用 表 示 。2i 2 dtdiLdtdNe dtdiLdtdNe 22222 11111 和 分 别 称 为 一 次 和

15、二 次 绕 组 的 漏 磁 电 抗 ，简 称 漏 抗漏 抗 是 表 征 绕 组 漏 磁 效 应 的 一 个 参 数 ,且 都 为 常 值 。2.漏 磁 电 抗1X 2X 2222 2221211111 2211 ,; NiNLNiNL LXLX 22222 11111 IjXILjE IjXILjE 返 回 一 、 变 压 器 的 基 本 方 程11iN 1miN1 dtdNe dtdNe 22 11 22iN 2 2-4 变 压 器 的 基 本 方 程 和 等 效 电 路dtdiLe 111 磁 动 势 磁 通 感 应 电 动 势 一 次 绕 组二 次 绕 组dtdiLe 212 22222

16、2 111111 udtdiLRiu edtdiLRiu 若 各 电 压 、 电 流 均 随 时 间 正 弦 变 化 ， 则 相 应 的 复数 形 式 :根 据 基 尔 霍 夫 第 二 定 律 ， 有 : 22222222 11111111 )( )( UZIUjXRIE EZIEjXRIU 变 压 器 的 基 本 方 程 为 ： kEE ZIE INININ UZIE EZIU mm m211 12211 2222 1111 二 、 变 压 器 的 等 效 电 路 1.绕 组 归 算 （ A） 方 法 通 常 是 把 二 次 绕 组 归 算 到 一 次 绕 组 ， 也 就 是 假想 把 二

17、次 绕 组 的 匝 数 变 换 成 一 次 绕 组 的 匝 数 ， 而 不改 变 一 次 和 二 次 绕 组 原 有 的 电 磁 关 系 。（ B） 原 则 只 要 归 算 前 后 二 次 绕 组 的 磁 动 势 保 持 不 变 ， 则对 一 次 绕 组 来 说 ,变 换 是 等 效 的 ； 即 一 次 绕 组 将 从 电网 吸 收 同 样 大 小 的 功 率 和 电 流 ， 并 有 同 样 大 小 的 功率 传 递 给 二 次 绕 组 。 .(1)电 流 的 归 算 : 归 算 前 、 后 二 次 绕 组 的 磁 动 势 保 持 不 变 ， 可 得 ：22122 1 IkINNI (2)电

18、势 的 归 算 : 归 算 前 、 后 二 次 绕 组 的 磁 动 势 保 持 不 变 ， 则铁 心 中 的 主 磁 通 保 持 不 变 ， 可 得 ： 222122 :, EEkNNEE 即 (3)阻 抗 的 归 算 : 归 算 前 、 后 二 次 绕 组 的 传 输 功 率 、 损 耗 保持 不 变 ， 可 得 ： 222222 , XkXRkR 归 算 后 ， 变 压 器 的 基 本 方 程 变 为 : mmm ZIEE III UZIE EZIU 21 21 2222 1111 2.T形 等 效 电 路 一 次 和 二 次 绕 组 以 及 激 磁 部 分 的 的 等 效 电 路 ，如

19、图 210(a),(b)和 (c)所 示 。 根 据 两 式 ， 把 这 三 个 电 路 连 接 在 一 起 ， 即 可 得 到 变 压 器 的T形 等 效 电 路 ， 如 图 2 11所 示 。 mIIIEE 2121 , 3.近 似 和 简 化 等 效 电 路 近 似 等 效 电 路 如 图 212a 所 示 。简 化 等 效 电 路 如 图 所 示212b 在 简 化 等 效 电 路 中 ， 变 压 器 的 等 效 阻 抗 表 现 为一 串 联 阻 抗 ： 称 为 等 效 漏 阻 抗 , 可 由 短 路 实 验 测 出 ,故 亦 称短 路 阻 抗 ； 和 分 别 称 为 短 路 电 阻

20、和 短 路 电抗 。 kZ kR kX kZ 2121 21 , XXXRRR jXRZZZ kk kkk 返 回 一 、 开 路 试 验 亦 称 空 载 试 验 。 试 验 接 线 图 ： 如 图 213所 示 。 试 验 方 法 ： 二 次 绕 组 开 路 ， 一 次 绕 组 加 以 额 定 电 压 ， 测 量 此 时 的 输 入 功 率 、 电 压 和 电 流 。 2.5 等 效 电 路 参 数 的 测 定 0P 1U0I为 试 验 方 便 和 安 全 ， 通 常 在 低 压 侧 加 电 压 ， 高 压侧 开 路 。 222002 012 mmmmm RZX IPkR I UkZ 数 据

21、 处 理 ： 二 、 短 路 试 验 亦 称 为 负 载 试 验 。 试 验 接 线 图 ： 如 图 214所 示 。 试 验 方 法 ： 二 次 绕 组 短 路 ， 一 次 绕 组 上 加一 可 调 的 低 电 压 。 调 节 外 加 的 低 电 压 ， 使 短 路电 流 达 到 额 定 电 流 ， 测 量 此 时 的 一 次 电 压 输入 功 率 和 电 流 ， 由 此 即 可 确 定 等 效 漏 阻 抗 。 短 路 试 验 常 在 高 压 侧 加 电 压 ， 低 压 侧 短 路 。 kUkP kI 222 kkk kkk kkk RZX IPR IUZ 数 据 处 理 ：电 阻 应 折

22、算 到 ：若 为 铜 线 ， 则 ： 5.234 755.234)75( kCk RR %100%100 1111 NKNNKK UZIUUu 短 路 电 压 （ 阻 抗 电 压 ） ： 短 路 是 试 验 时 ,使 电 流 达到 额 定 值 时 所 加 的 电 压 。 kU1【 例 题 2-1】返 回 一 、 三 相 变 压 器 的 磁 路1.三 相 变 压 器 组 图 216表 示 三 台 单 相 变 压 器 在 电 路 上 联 接起 来 ， 组 成 一 个 三 相 系 统 ， 这 种 组 合 称 为 三相 变 压 器 组 。 三 相 变 压 器 组 的 磁 路 彼 此 独 立 ，三 相

23、各 有 自 己 的 磁 路 。2-6 三 相 变 压 器三 相 变 压 器 对 称 运 行 时 ， 其 各 相 的 电 压 ， 电 流大 小 相 等 ， 相 位 相 差 ， 因 此 在 在 运 行 原 理 的分 析 与 计 算 时 ， 可 以 取 三 相 中 一 相 来 研 究 ， 即三 相 问 题 可 以 转 化 为 单 相 问 题 。120 2.三 相 心 式 变 压 器如 果 把 三 台 单 相 变 压 器 的 铁 心 拼 成 星 形 磁 路 ， 则 当 三 相 绕 组 外 施 三 相 对 称 电 压 时 ， 由 于 三 相 主 磁 通 也 对 称 ， 故 三 相 磁 通 之 和 将 等

24、 于 零 ， 即 这 样 ， 中 间 心 柱 将 无 磁 通 通 过 ， 可 省 略 。 进而 把 三 个 心 柱 安 排 在 同 一 平 面 内 ， 可 得 三 相心 式 变 压 器 。 如 图 2-17。 0 CBA 二 、 三 相 变 压 器 绕 组 的 联 结 三 相 心 式 变 压 器 的 三 个 心 柱 上 分 别 套 有 A相 、 B相和 C相 的 高 压 和 低 压 绕 组 ， 三 相 共 六 个 绕 组 ， 如 图218所 示 。 为 绝 缘 方 便 ， 常 把 低 压 绕 组 套 在 里 面 ，靠 近 心 柱 ， 高 压 绕 组 套 装 在 低 压 绕 组 外 面 。三 相

25、 绕 组 常 用 (用 Y或 y表 示 )或 三 角 形 联 结 (用 D或 d)表 示 。 星 形 联 结 是 把 三 相 绕 组 的 三 个 首 端 A,B,C引 出 ，把 三 个 尾 端 X,Y,Z联 结 在 一 起 作 为 中 点 。 如 图 2-19a） 。三 角 形 联 结 是 把 一 相 绕 组 的 尾 端 和 另 一 相 绕 组 的首 端 相 联 ， 顺 次 联 成 一 个 闭 和 的 三 角 形 回 路 ， 最后 把 首 端 A,B,C引 出 。 如 图 2-19b） 。三 相 变 压 器 高 压 绕 组 的 首 端 通 常 用 大 写 的 A、 B、 C表 示 ， 尾 端

26、用 大 写 的 X、 Y、 Z表 示 ， 低 压 绕 组 的 首端 用 小 写 的 a、 b、 c表 示 ， 尾 端 用 x、 y、 z表 示 。1.高 、 低 压 绕 组 相 电 压 的 相 位 关 系 为 了 确 定 相 电 压 的 相 位 关 系 ， 高 压 和 低 压 绕 组 相 电压 相 量 的 正 方 向 统 一 规 定 为 从 绕 组 的 首 端 指 向 尾 端 。高 压 和 低 压 绕 组 的 相 电 压 既 可 能 是 同 相 位 ， 亦 可 能是 反 相 位 ， 取 决 于 绕 组 的 同 名 端 是 否 同 在 首 端 或 尾端 。 如 图 2-20。 时 钟 表 示 法

27、 ： 即 把 高 、 低 压 绕 组 两 个 线 电 压 三角 形 的 重 心 重 合 ， 把 高 压 侧 线 电 压 三 角 形 的 一条 中 线 作 为 时 钟 的 长 针 ， 指 向 钟 面 的 12， 再把 低 压 侧 线 电 压 三 角 形 中 对 应 的 中 线 作 为 短 针 ，它 所 指 的 钟 点 就 是 该 联 结 组 的 组 号 。 2.高 、 低 压 绕 组 线 电 压 的 相 位 关 系 （ 1） Y， y0联 结 组 如 若 把 低 压 侧 的 同 名 端 改 为 尾 端 ， 则 联 结 组变 为 Y， y6。（ 2） Y， d11联 结 组 如 若 把 低 压 侧

28、 的 同 名 端 改 为 尾 端 ， 则 联 结 组 变 为 Y，d5； 若 把 低 压 侧 由 顺 接 改 为 逆 接 ， 则 联 结 组 变为 Y， d51。（ 3） 标 准 联 结 组 Y， yn0 ； Y， d11； YN， d11； YN， y0 ； Y， y0五 种 ， 前 三 种 常 用 。 在 实 际 电力 系 统 中 所 用 变 压 器 至 少 有 一 侧 绕 组 接 成 d接 。图 222图 221 返 回 1.基 值 的 选 取应 用 标 幺 值 时 ， 首 先 要 选 定 基 值 (用 下 标 b表 示 )。对 于 电 路 计 算 而 言 ， 四 个 基 本 物 理 量

29、 U、 I、 Z和 S中 ， 有 两 个 量 的 基 值 可 以 任 意 选 定 ， 其 余 两 个 量的 基 值 可 根 据 电 路 的 基 本 定 律 导 出 。 bbbbbb IUZIUS , 2-7 标 幺 值所 谓 标 幺 值 就 是 某 一 物 理 量 的 实 际 值 与 选定 的 基 值 之 比 。 基 值实 际 值标 幺 值 2.标 幺 值 计 算 变 压 器 或 电 机 的 稳 态 问 题 时 ， 常 用 其 额 定 值 作 为 相 应 的 基 值 。 此 时 一 次 和 二 次 相 电 压 的 标 幺值 为 : NbNb UUUUUUUUUU 2222*21111*1 ,

30、一 次 和 二 次 相 电 流 的 标 幺 值 为 : NbNb IIIIIIIIII 2 222*21 111*1 , 归 算 到 一 次 侧 时 ， 等 效 漏 阻 抗 的 标 幺 值 为 ： N kNbkk U ZIZZZ 111* 在 三 相 系 统 中 ， 线 电 压 和 线 电 流 亦 可 用 标 幺 值 表示 ， 此 时 以 线 电 压 和 线 电 流 的 额 定 值 为 基 值 。 不难 证 明 ， 此 时 相 电 压 和 线 电 压 的 标 幺 值 相 等 ， 相电 流 和 线 电 流 亦 相 等 。 三 相 功 率 的 基 值 取 为 变 压器 (电 机 )的 三 相 额

31、定 容 量 ， 即 ： NNNNNb IUIUSS 33 3.应 用 标 幺 值 的 优 点 (1)不 论 变 压 器 或 电 机 容 量 的 大 小 ， 用 标 幺 值 表 示时 ， 各 个 参 数 和 典 型 的 性 能 数 据 通 常 都 在 一 定 的 范围 以 内 ， 因 此 便 于 比 较 和 分 析 。 (2)用 标 幺 值 表 示 时 ， 归 算 到 高 压 侧 或 低 压 侧 时 变 压器 的 参 数 恒 相 等 ， 故 用 标 幺 值 计 算 时 不 必 再 进 行 归 算 。(3)标 幺 值 的 缺 点 是 没 有 量 纲 ， 无 法 用 量 纲 关 系 来 检查 。 【

32、 例 题 2- 】【 例 题 2-3】 返 回 一 、 电 压 调 整 率 2-8 变 压 器 的 运 行 性 能 %100%100 1 212 220 NNN U UUU UUu定 义 ： 当 一 次 侧 电 压 保 持 为 额 定 ， 负 载 功 率 因 数为 常 值 ， 从 空 载 到 负 载 时 二 次 侧 电 压 变 化 的 百 分值 ， 用 u表 示 。由 图 2-28(a)和 图 2-28(b)得 ： %100)sincos( 2*2* kk XRIu 额 定 电 压 调 整 率 （ ） ： 当 负 载 为 额 定 负 载 、功 率 因 数 为 指 定 值 (通 常 为 0.8滞

33、 后 )时 的 电 压 调 整率 。 额 定 电 压 调 整 率 是 变 压 器 的 主 要 性 能 指 标 之一 ， 通 常 约 为 5%。二 、 效 率 和 效 率 特 性 变 压 器 运 行 时 将 产 生 损 耗 ， 变 压 器 的 损 耗 分为 铜 耗 和 铁 耗 两 类 。 每 一 类 又 包 括 基 本 损 耗 和 杂散 损 耗 。 Nu 基 本 铜 耗 ： 是 指 电 流 流 过 绕 组 时 所 产 生 的 直 流电 阻 损 耗 。1.铜 耗杂 散 铜 耗 ： 主 要 指 漏 磁 场 引 起 电 流 集 肤 效 应 ，使 绕 组 的 有 效 电 阻 增 大 而 增 加 的 铜

34、耗 ， 以 及 漏磁 场 在 结 构 部 件 中 引 起 的 涡 流 损 耗 等 。铜 耗 与 负 载 电 流 的 平 方 成 正 比 ， 因 而 也 称 为 可变 损 耗 。 2.铁 耗 基 本 铁 耗 ： 是 变 压 器 铁 心 中 的 磁 滞 和 涡 流 损 耗 。杂 散 铁 耗 ： 包 括 叠 片 之 间 的 局 部 涡 流 损 耗 和 主磁 通 在 结 构 部 件 中 引 起 的 涡 流 损 耗 等 。铁 耗 可 近 似 认 为 与 或 成 正 比 ， 由 于 变 压 器的 一 次 电 压 保 持 不 变 ,故 铁 耗 可 视 为 不 变 损 耗 。 2mB 21U 效 率 : 输

35、出 功 率 与 输 入 功 率 之 比 。 pP PPP 2 212 3.效 率 特 性 21 PpP 222222 cos kFeFeCu RmIpppp ImUP 其 中 : 222220 2220cos cos kFe RmIpImU ImU 从 效 率 特 性 可 见 ,当 负 载 达 到 某 一 数 值 时 ,效 率 将 达到 最 大 值 。 把 上 式 对 求 导 ,并 使 ,可 得 : 上 式 说 明 ， 发 生 最 大 效 率 时 ， 变 压 器 的 铜 耗 恰 好 等于 铁 耗 。 max 02 dId2IFeK pRmI 22效 率 特 性 ： 效 率 是 负 载 电 流

36、的 函 数 ， 如 图 2 29所 示 。 )( 2If 小提示: 本 章 内 容 已 结 束 ,及 时 复 习 可 以 巩固 学 习 效 果 。工 程 上 常 用 间 接 法 来 计 算 效 率 ， 即 测 出 铜 耗 和 铁 耗 ,在计 算 效 率 。 公 式 如 下 : KNN KN PIPIS PIPPp 2*2202*2 22*201 coscos cos1 【 例 题 2-4】 返 回 1u 1e 2e 20u02 i图 2-4 变 压 器 的 空 载 运 行1N 2N10i 1u 1e 10i 2e 20u 图 2-8 变 压 器 的 负 载 运 行1N 2N LZ1 2 2i

37、)(1 )(1i i 图 2-6（ a） 铁 心 的 磁 化 曲 线O t i,O 1t 90 180i1i1图 2-6（ b） 磁 路 饱 和 时 磁 化 电 流 成 为 尖 顶 波 2i 0 cupmaxFep 图 2-29变 压 器 的 效 率 特 性 mImI 2E 1E0 11 UE 图 2-5 变 压 器 的 空 载 相 量 图FeI FeRE图 2-7(a) 铁 心 线 圈 的 并 联 等 效 电 路FeImIU I X mI 图 2-7(b) 铁 心 线 圈 的 串 联 等 效 电 路U mRmXE W A VV图 2-13 开 路 试 验 的 接 线 图 W A V图 2-1

38、4 短 路 试 验 的 接 线 图 1R 1X 2R 2X LZ1E1I mI mRmX 2I图 2-10 根 据 归 算 后 的 基 本 方 程 画 出 的 部 分 电 路 图 2U2E1U 1R 1X 2X 2U1U 1I mI mRmX 2I图 2-11 变 压 器 的 T形 等 效 电 路 图 2R 21 EE 12 XXXK mRmX1U mI 12 RRRK 图 2-12(a) 变 压 器 的 近 似 形 等 效 电 路 图1I 2I 2U KR KX1U 2U21 II图 2-12(b) 变 压 器 的 简 化 等 效 电 路 93. 2529. 2529. 2U1U 1I mI

39、 3028 32110 2I图 2-15 例 2-1变 压 器 的 T形 等 效 电 路 552. A 图 2-16 三 相 变 压 器 组 及 其 磁 路B CX Y ZA B C KR KX1U 2U2I图 2-28(a) 简 化 等 效 电 路 图 2I 2U1U2 2A BCKRI 2 KXIj 2a b图 2-28 用 简 化 等 效 及 其 向 量 图 求b)相 量 图 u HZKVKVUUKVAS NNN 50,11/127,20000 21 C15一 台 单 相 变 压 器 ，在 时 开 路 和 短 路 试 验 数 据 如 下【 例 题 2-1】试 验 名 称 电 压 电 流

40、功 率 备 注开 路 试 验 11KV 45.5A 47KW 电 压 加 在 低 压侧短 路 试 验 9.24KV 157.5A 129KW 电 压 加 在 高 压侧试 求 ： (1)归 算 到 高 压 侧 时 激 磁 阻 抗 和 等 效 漏 阻 抗 的 值(2)已 知 设 21)175( ,9.3 XXR C ， 画 出 T形 等 效 电 路 。 解 一 次 和 二 次 绕 组 的 额 定 电 流 为AAUSI NNN 7.1571272000011 AAUSI NNN 2.1818112000022 电 压 比 55.111112721 NNUUk1.归 算 到 高 压 侧 时 的 激 磁

41、 阻 抗 和 等 效 漏 阻 抗 322575.45101155.11 322022(2 ）（）（低 压 ） IUkZkZ mm 30285.45 104755.11 2 32220202(2 ）（）（低 压 ） IPkRkR mm 32110302832257 2222 mmm RZX 7.585.157924011KKK IUZ 2.55.157 10129 2 3211KKK IPR 5.582.57.58 2222 KKK RZX换 算 到 C75 45.6155.234 755.2342.5)75( CKR 9.585.5845.6 2222 )75()75( KCKCK XRZ 9

42、.3)75(1 R 55.2)75(1)75( )75(2 RRR K 25.292121 KXXX （ 2） T形 等 效 电 路 图 如 图 2-15所 示 ， 图 中 对 于 例 2-1的 单 相 20000KVA变 压 器 ， 试 求 出 激 磁 阻 抗 和 漏 阻 抗 的 标 幺 值 。从 【 例 题 2-1】 可 知 ， 一 次 和 二 次 绕 组 电 压 分 别 为 127KV和 11KV， 额 定 电 流 分 别 为 157.5A和 1818.2A。 由 此 可 得 ：1.激 磁 阻 抗 标 幺 值归 算 到 低 压 侧 时 401011 824121818 322 .(* N

43、mNm UZIZ 低 压 ） 831011 72221818 322 .(* NmNm URIR 低 压 ） 8.391011 7.2402.1818 32 (2* NmNm UXIX 低 压 ） 解【 例 题 2-2】 归 算 到 高 压 侧 时 4010127 322575157 311 .(* NmNm UZIZ 高 压 ） 8310127 30285157 311 .(* NmNm URIR 高 压 ） 83910127 321105157 311 .(* NmNm UXIX 高 压 ）由 于 归 算 到 低 压 侧 的 激 磁 阻 抗 是 归 算 到 高 压 侧 的 k的 平 方 倍

44、 低 压 ）(2 mm ZkZ 而 高 压 侧 的 阻 抗 基 值 亦 是 低 压 侧 的 k的 平 方 倍 ， 所 以 从 高压 侧 或 低 压 侧 算 出 的 激 磁 阻 抗 标 幺 值 恰 好 相 等 ； 故 用 标幺 值 计 算 时 ， 可 以 不 再 进 行 归 算 。 （ 2） 漏 阻 抗 的 标 幺 值 073.010127 9.585.157 31 )75(1* )75( NkNk UZIZ 008.010127 45.65.157 31 )75(1* )75( NkNk URIR 0725.010127 5.585.157 311* N kNk UXIX 若 短 路 试 验

45、在 额 定 电 流 )1( * 1 I下 进 行 ， 亦 可 以 把 实 试 验 数 据 化 成 标 幺 值 来 计 算 ， 即0727.012724.9* KKK IUZ 000645.020000129*2* KKKK PIPR 725.000645.00727.0 222*2* KKK RZX 【 例 题 2-3】 一 台 三 相 变 压 器 ， Y， d联 结 ， 。当 外 施 额 定 电 压 时 ， 变 压 器 的 空 载 损 耗 ， 空 载 电 流 为 额定 电 流 的 5%。 当 短 路 电 流 为 额 定 电 流 时 ， 短 路 损 耗 （ 已 换 算 到 75 度 时 的 值

46、 ） ， 短 路 电 压 为 额 定 电 压 的 5.5%。 试 求 归 算 到 高压 侧 的 激 磁 阻 抗 和 漏 阻 抗 的 实 际 值 和 标 幺 值 . kVkVUUkVAS NNN 3.6/10/,1000 21 kwp 9.40 kwp k 15解 : (1)激 磁 阻 抗 和 漏 阻 抗 标 幺 值 : 053.0)015.0()055.0( 015.0100015055.0 9.1996.120 96.1)05.0(1000 9.4 2005.0 1 222* )75(2* * )75(2* )75(* )75( * 222*2* 2*10*10* *10*1* 0 000

47、kkk kkkk kkkk mmmmm RZX pIpR UIUZ RZX IpR IUZ 归 算 到 高 压 侧 时 激 磁 阻 抗 和 漏 阻 抗 的 实 际 值高 压 侧 的 额 定 电 流 和 阻 抗 基 值 为 :NI1 bZ1 10074.573 10103 74.5710310003 3111 11 NNb NNN IUZ AAUSI于 是 归 算 到 高 压 侧 时 各 阻 抗 的 实 际 值 : 5.5100055.0 1991009.19 19610096.1 2000100201* 1* 1* 1* bkk bmm bmm bmm ZZZ ZXX ZRR ZZZ 3.51

48、00053.0 5.1100015.01* 1* )75()75( 00 bkk bkk ZXX ZRR %99.4%100)60.00725.08.008.0(%100)sincos( 2*2* KK XRIu %75.98160478.02000 160471cos1 020 KNN KNn PPS PP （ 2） 最 大 效 率 和 达 到 最 大 效 率 时 的 负 载 %92.984728.02000542.0 47212cos21 02* 0max PSI PNN 【 例 题 2-4】 已 知 例 2-1中 变 压 器 的 参 数 和 损 耗 为 求 此 变 压 器 带 上 额 定

49、 负 载 , (滞 后 )时 的 额 定 电 压 调 整 率 和 额 定 效 率 ,并 确 定 最 大效 率 和 达 到 最 大 效 率 时 的 负 载 电 流 . kwpkwpXR kNkk 160,47,0725.0 ,008.0 )75(0* )75( 00 8.0cos 2 解 :额 定 电 压 调 整 率 和 额 定 效 率 : A BCCBA A BC图 2-17 三 相 心 式 变 压 器 的 磁 路 a)三 相 星 形 磁 路 b)三 相 磁 通 的 相 量 图 A B C图 2-17 三 相 心 式 变 压 器 的 磁 路 c)实 际 心 式 变 压 器 的 磁 路 A B

50、C X Y Z A B CX Y Z图 2-19 三 相 绕 组 的 联 结 法 a)星 形 联 结 b)三 角 形 联 结 AXax AU aU AXax AU aUAU aU AU aUa) b)图 2-20 高 低 压 绕 组 的 同 名 端 和 相 电 压 的 相 位 关 系 a) 和 b) 首 端 为 同 名 端 , 与 同 相 AU aU AXax AU aU AU aUc) AXaxAU aU AU aUd)图 2-20 高 低 压 绕 组 的 同 名 端 和 相 电 压 的 相 位 关 系 c) 和 d) 首 端 为 非 同 名 端 , 和 反 相 AU aU A B CBU bU CUcUAUaUX Y Z x y za b c图 2-21 Y,y0联 结 组 a)绕 组 联 结 图 AC B AUab c aU图 2-21 Y,y0联 结 组 b)高 低 压 电 压 相 量 图 BU bU CUcUAU aU X Y Z x y zb cA B Ca 图 2-22 Y,y11联 结 组 a)绕 组 联 结 图 AUA y b zx c . AB Cab c aU 30图 2-22 Y,y11联 结 组 b)低 压 侧 的 相 量 图 c)由 高 低 压 线 电 压 三 角 形 确 定 组 号bUaU cUb) c)