第三章     变压器 …… 3-5  变压器参数测量 3-6  标么值 3-7  变压器的运行特性 3-8  三相变压器的磁路、联结组、电动势波形 3-9  变压器的并联运行 3-10 三相变压器的不对称运行 …… 3-5  变压器参数测量 变压器的参数有励磁参数和短路参数，只有已知参数，才能运用前面所介绍的基本方程式、等值电路或相量图求解各量。对制造好的变压器，其参数可通过实验测得。 一、空载试验 二、短路试验 三、短路电压 一、空载实验 目的：通过测量空载电流和一、二次电压及空载功率来计算变比、空载电流百分数、铁损和励磁阻抗。  说明 二次侧开路，一次侧加额定电压。测量电压U1、空载电流I0、输入功率P0和开路电压U20。 因变压器空载时无功率输出，所以输入的功率全部消耗在变压器的内部，为铁芯损耗和空载铜耗之和。     pFe  I02R1，故可忽略空载铜耗，认为P0≈pFe=I02Rm  5）对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为相值； 二、短路实验 目的：通过测量短路电流、短路电压及短路功率来计算变压器的短路电压百分数、铜损和短路阻抗。 要求及分析 8）对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为相值； 三、短路电压——标在铭牌上的参数 短路电压，短路阻抗Zk75℃与一次侧额定电流I1N的乘积。  短路电压的大小直接反映短路阻抗的大小，而短路阻抗又直接影响变压器的运行性能。 从正常运行角度看，希望它小些，这样可使漏阻抗压降小些，副边电压随负载波动小些；但从限制短路电流角度，希望它大些，变压器发生短路时，相应的短路电流就小些。 3-6  标么值 在电力工程中，对电压、电流、阻抗和功率等物理量的计算，常常采用其标么值。 先选定一个物理量的同单位某一数值作为基准值（简称基值）然后取该物理量的实际值与该基准值相比所得的比值即称为该物理量的标么值，即 二、基值的确定 基值的选取是任意的，通常以额定值为基准值。 各侧的物理量以各自侧的额定值为基准；    线值以额定线值为基准值，相值以额定相值为基准值；    单相值以额定单相值为基准值，三相值以额定三相值为基准值； 注意：存在有相互关系的四个物理量（U、I、Z、S）中，所选基值的个数并不是任意的，当某两个物理量的基值已被确定，其余物理量的基值跟着确定。  例如单相变压器，选定一次侧的额定电压U1N和额定电流I1N作为电压和电流的基值： 一次侧阻抗的基值即：Z1b=Z1N=U1N/I1N 一次侧功率的基值即：S1b=S1N=U1NI1N 三、变压器一、二次侧相电压、相电流、漏阻抗的标幺值 四、应用标幺值的优缺点 额定值的标幺值等于1。采用标幺值时，不论变压器的容量大小，变压器的参数和性能指标总在一定的范围内，便于分析和比较。 如电力变压器的短路阻抗标幺值zk*=0.03~0.10，如果求出的短路阻抗标幺值不在此范围内，就应核查一下是否存在计算或设计错误。 例如  p138  I0*、 zk*的范围 采用标幺值时，原、副边各物理量不需进行折算，便于计算。 如副边电压向原边折算，采用标幺值： 相电压和线电压标幺值恒相等，相电流和线电流标幺值恒相等；    某些意义不同的物理量标么值相等 例1：证明 2、缺点 标么值没有单位，物理意义不明确。 3-7 变压器的运行特性 电压变化程度——由于变压器内部存在着电阻和漏抗，负载时产生电阻压降和漏抗压降，导致次级侧电压随负载电流变化而变化。 电压变化率定义：一次侧加50Hz额定电压、二次空载电压与带负载后在某功率因数下的二次电压之差，与二次额定电压的比值。 根据简化等值电路的相量图推导出电压变化率的公式 ※ 分析?U公式 三种负载分析： ?2=0:cos?2=1；sin?2=0 电阻性负载  ∴I2↑→?U很小  ?2 0:cos?2 0；sin?2 0  纯电阻电感性负载∵Rk*cos?2 0，Xk*sin?2 0  ∴?U 0，说明： 1）负载后U2 U20=U2N； 2）随着I2↑→?U↑，U2↓。 由外特性图，负载功率因数性质不同，对主磁通的影响不同，变压器的端电压变化亦不同。 纯电阻负载，端电压变化较小； 感性负载时主磁通Φ呈去磁作用，为了维持Φ不变，必须使原边电流增加，同时短路阻抗压降也增加，其结果造成副边电压下降； 容性负载对主磁通Φ呈增磁作用，为了维持Φ不变，必须减小原边电流，除了补偿短路阻抗压降外，其余部分使副边电压增高。 小节 ※ 变压器外特性的引申内容 变压器运行，二次侧电压随负载变化而变化，如果电压变化范围太大，则给用户带来很大的影响。为了保证二次侧电压在一定范围内变化，必须进行电压调整。 通常在变压器的高压绕组上设有抽头(分接头)，用以调节高压绕组的匝数(调节变化)，调节二次侧电压。 1、损耗 变压器运行中有两种损耗：铜耗pCu；铁耗pFe（每一类包括基本损耗和杂散损耗） 变压器功率平衡及损耗示意图 2、效率的定义 假定： 变压器效率的大小与负载的大小、功率因数及变压器本身参数有关。 效率特性：在功率因数一定时，变压器的效率与负载电流之间的关系η=f(β),称为变压器的效率特性。 ※ 单相变压器要点 变压器基本工作原理 变压器的额定值 变压器磁路中的主、漏磁通 铁心饱和时的励磁电流成分 电势平衡、磁势平衡、功率平衡 变压器的电抗参数（分析时和磁通对应） 变压器的主要性能指标（电压变化率和效率） 标幺值   3-8  三相变压器磁路、联结组、电动势波形   组式应用 三相组式变压器优点是：对特大容量的变压器制造容易，备用量小。但其铁芯用料多，占地面积大，只适用于超高压、特大容量的场合。  2、心式磁路变压器 特点：三相磁路彼此有关联，磁路长度不等，当外加三相对称电压时，三相磁通对称，三相磁通之和等于零。 心式应用 节省材料，体积小，效率高，维护方便。大、中、小容量的变压器广泛用于电力系统中。 二、联接组别（一） 联结法 两种三相绕组接线：星形联结、三角形联结 2、三角形联结 把一相的末端和另一相的首端连接起来，顺序连接成一闭合电路。两种接法： 绕组接法表示 （二）联结组 变压器的同一相高、低压绕组都是绕在同一铁芯柱上，并被同一主磁通链绕，当主磁通交变时，在高、低压绕组中感应的电势之间存在一定的极性关系。  2、同名端 在任一瞬间，高压绕组的某一端的电位为正时，低压绕组也有一端的电位为正，这两个绕组间同极性的一端称为同名端，记作“˙”。 有时不知道绕组的绕向，但知道同名端位置，即可知道实际电势的相位关系。 练习：一台已经制成的变压器无法从外部观察其绕组的绕向，无法辨认其同名端，可用实验的方法进行测定。 1）交流法 如图将一、二次绕组各取一个接线端连接在一起，图中的2和4，并在一个绕组上（图中为N1绕组）加一个较低的交流电压Ul2，再用交流电压表分别测量U12、U13、U34各值，如果测量结果为：U13＝U12—U34，则说明N1、N2组为反极性串联，故1和3为同名端。如果U13＝U12＋U34，则1和4为同名端。  2）直流法  用1.5V或3V的直流电源，按图所示连接，直流电源接在高压绕组上，而直流毫伏表接在低压绕组两端。当开关S合上的一瞬间，如毫伏表指针向正方向摆动，则接直流电源正极的端子与接直流毫伏表正极的端子为同名端。  3、时钟表示法 高压绕组线电势——长针，永远指向“12”点钟 低压绕组线电势—
变压器.ppt