1、3-6 標么值標么值3-7 變壓器的運轉特性變壓器的運轉特性3-8 三相變壓器的磁路、結合組、電動勢波形三相變壓器的磁路、結合組、電動勢波形3-9 變壓器的并聯運轉變壓器的并聯運轉3-10 三相變壓器的不對稱運轉三相變壓器的不對稱運轉3-6 標么值標么值n 在電力工程中，對電壓、電流、阻抗和功率等物理量在電力工程中，對電壓、電流、阻抗和功率等物理量的計算，經常采用其標么值。的計算，經常采用其標么值。n 所謂標么值就是先選定一個物理量的同單位某一數值所謂標么值就是先選定一個物理量的同單位某一數值作為基準值簡稱基值然后取該物理量的實踐值與作為基準值簡稱基值然后取該物理量的實踐值與該基準值相比所得的

2、比值即稱為該物理量的標么值，該基準值相比所得的比值即稱為該物理量的標么值，即即該物理量基準值某物理量實際值標么值一、定義一、定義 標幺值在其原符號右上角加標幺值在其原符號右上角加“* *號表示。號表示。 基值采用下標基值采用下標“b b。實踐值：有名值實踐值：有名值二、基值確實定二、基值確實定n 基值的選取是恣意的，通常以額定值為基準值。基值的選取是恣意的，通常以額定值為基準值。n 各側的物理量以各自側的額定值為基準；線值以額各側的物理量以各自側的額定值為基準；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

3、相值為值以額定單相值為基準值，三相值以額定三相值為基準值；基準值；例如：變壓器一、二次側：例如：變壓器一、二次側：S1b=S2b=SNS1b=S2b=SN、U1b=U1NU1b=U1N、U2b=U2NU2b=U2N三相變壓器基值：三相變壓器基值：Sb=SN=3UNIN=3UNINSb=SN=3UNIN=3UNINn 存在有相互關系的四個物理量存在有相互關系的四個物理量U U、I I、Z Z、S S中，所中，所選基值的個數并不是恣意的，當某兩個物理量的基值選基值的個數并不是恣意的，當某兩個物理量的基值已被確定，其他物理量的基值跟著確定。已被確定，其他物理量的基值跟著確定。n 例如單相變壓器，選定

4、一次側的額定電壓例如單相變壓器，選定一次側的額定電壓U1NU1N和額定和額定電流電流I1NI1N作為電壓和電流的基值：作為電壓和電流的基值：n 一次側阻抗的基值即：一次側阻抗的基值即：Z1b=Z1N=U1N/I1NZ1b=Z1N=U1N/I1Nn 一次側功率的基值即：一次側功率的基值即：S1b=S1N=U1NI1NS1b=S1N=U1NI1N3.U3.U和和E E的基準值為的基準值為UBUB；R R、X X、Z Z的基準值為的基準值為ZBZB；P P、Q Q和和S S的基準值為的基準值為SBSB。4.4.系統裝有多臺變壓器電機，選擇某一特定的系統裝有多臺變壓器電機，選擇某一特定的SbSb作為整

5、個系統的功率基值。系統中各變壓器標幺作為整個系統的功率基值。系統中各變壓器標幺值均換算到以值均換算到以SbSb作為功率基值時的標幺值。作為功率基值時的標幺值。5.5.百分值百分值= =標么值標么值100%100%四、運用標幺值的優缺陷四、運用標幺值的優缺陷n 額定值的標幺值等于額定值的標幺值等于1。采用標幺值時，不論變壓器。采用標幺值時，不論變壓器的容量大小，變壓器的參數和性能目的總在一定的的容量大小，變壓器的參數和性能目的總在一定的范圍內，便于分析和比較。范圍內，便于分析和比較。n 如電力變壓器的短路阻抗標幺值如電力變壓器的短路阻抗標幺值zk*=0.030.10，假，假設求出的短路阻抗標幺值

6、不在此范圍內，就應核對設求出的短路阻抗標幺值不在此范圍內，就應核對一下能否存在計算或設計錯誤。一下能否存在計算或設計錯誤。n 例如例如 p I0*、 zk*的范圍的范圍1 1、運用標幺值的優點、運用標幺值的優點n 采用標幺值時，原、副邊各物理量不需進展折算，采用標幺值時，原、副邊各物理量不需進展折算，便于計算。便于計算。n 如副邊電壓向原邊折算，采用標幺值：如副邊電壓向原邊折算，采用標幺值：*2222212*2UUUkUkUUUUNNN留意基值選擇，應選一次側基值留意基值選擇，應選一次側基值n 采用標幺值能直觀地表示變壓器的運轉情況。采用標幺值能直觀地表示變壓器的運轉情況。n 如知一臺運轉著的

7、變壓器端電壓和電流為如知一臺運轉著的變壓器端電壓和電流為35kV35kV、20A20A，從這些實踐數據上判別不出什么問題，但假設知它的從這些實踐數據上判別不出什么問題，但假設知它的標幺值為標幺值為UkUk* *=1.0=1.0、IkIk* *=0.6=0.6，闡明這臺變壓器欠載運，闡明這臺變壓器欠載運轉。轉。n相電壓和線電壓標幺值恒相等，相電流和線電流標幺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；值恒相等；n某些意義不同的物理量標么值相等某些意義不同的物理量標么值相等*0*1IZm2*0*0*IPRm*kkUZ *kkPR NNPcos*NNQsin*11111*111333UU

8、UUUUUUNN一次側有*11111*1121111*/krNkrNkNNNkkNkNNkNNNkNkkUUUURIIURPSPIURIIURZRR*111111*/kxNkxNkNNNkNkkUUUUXIIUXZXX采用標幺值時，變壓器的短路阻抗標幺值與額定電流下采用標幺值時，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：的短路電壓標幺值相等，即有：*11111*/kNkNkkNNkNkkUUUUZIIUZZZZ短路阻抗電壓短路阻抗電壓的電阻分量的電阻分量短路阻抗電壓短路阻抗電壓的電抗分量的電抗分量短路阻抗電壓短路阻抗電壓2、缺陷、缺陷n 標么值沒有單位，物理意義不明確。標么

9、值沒有單位，物理意義不明確。3-7 3-7 變壓器的運轉特性變壓器的運轉特性n 電壓變化程度電壓變化程度由于變壓器內部存在著電阻和漏抗，由于變壓器內部存在著電阻和漏抗，負載時產生電阻壓降和漏抗壓降，導致次級側電壓隨負負載時產生電阻壓降和漏抗壓降，導致次級側電壓隨負載電流變化而變化。載電流變化而變化。n 電壓變化率定義：一次側加電壓變化率定義：一次側加50Hz50Hz額定電壓、二次空載電額定電壓、二次空載電壓與帶負載后在某功率因數下的二次電壓之差，與二次壓與帶負載后在某功率因數下的二次電壓之差，與二次額定電壓的比值。額定電壓的比值。一、電壓變化率一、電壓變化率%100%100%100%12122

10、22220NNNNNUUUUUUUUUU用副邊量表示用副邊量表示用原邊量表示用原邊量表示 分析分析U U公式公式%100sincos%2*2*kkXRU1 1、電壓調整率隨著負載電流的添加而正比增大。、電壓調整率隨著負載電流的添加而正比增大。I2I22 2、電壓調整率與負載的性質有關。、電壓調整率與負載的性質有關。3 3、與漏阻抗值有關、與漏阻抗值有關a a、 2=0:cos2=0:cos 2=12=1；sinsin 2=0 2=0 電阻性負載電阻性負載 I2 I2 U U很小很小RkRk* * Xk0:cos20:cos 2020；sinsin 20 20 電阻電感性負載電阻電感性負載RkR

11、k* *coscos2020，XkXk* *sinsin20 20 U0U0，闡明：，闡明：1 1負載后負載后U2U20=U2NU2U20=U2N； 2 2隨著隨著I2I2UU，U2U2。c c、 20:cos2020；sinsin 20 2020，XkXk* *sinsin2020；RkRk* *coscos2Xk2Xk* *sinsin2,2, U0,UU20=U2NU2U20=U2N；2)2)隨著隨著I2I2U0, U2U0, U2。*2U)(*2I1.001.01cos28 . 0cos28 . 0)cos(2超前超前滯后滯后圖圖 變壓器的外特性變壓器的外特性)(22IfU n由外特性

12、圖，負載功率因數性質不同，對主磁通的影由外特性圖，負載功率因數性質不同，對主磁通的影響不同，變壓器的端電壓變化亦不同。響不同，變壓器的端電壓變化亦不同。u純電阻負載，端電壓變化較小；純電阻負載，端電壓變化較小；u感性負載時主磁通感性負載時主磁通呈去磁作用，為了維持呈去磁作用，為了維持不變，不變，必需使原邊電流添加，同時短路阻抗壓降也添加，必需使原邊電流添加，同時短路阻抗壓降也添加，其結果呵斥副邊電壓下降；其結果呵斥副邊電壓下降；u容性負載對主磁通容性負載對主磁通呈增磁作用，為了維持呈增磁作用，為了維持不變，不變，必需減小原邊電流，除了補償短路阻抗壓降外，其必需減小原邊電流，除了補償短路阻抗壓降

13、外，其他部分使副邊電壓增高。他部分使副邊電壓增高。*2U)(*2I1.001.01cos28 . 0cos28 . 0)cos(21、損耗、損耗n 變壓器運轉中有兩種損耗：銅耗變壓器運轉中有兩種損耗：銅耗pCupCu；鐵耗；鐵耗pFepFe每一類包每一類包括根本損耗和雜散損耗括根本損耗和雜散損耗pCupCu：指電流流過繞組時所產生的直流電阻損耗：指電流流過繞組時所產生的直流電阻損耗根本銅耗根本銅耗: :一次繞組銅耗一次繞組銅耗pcu1=I12R1pcu1=I12R1；二次繞組銅耗；二次繞組銅耗pcu2=I22R2pcu2=I22R2附加損耗附加損耗: :因集膚效應引起的損耗以及漏磁場在構造部件

14、中因集膚效應引起的損耗以及漏磁場在構造部件中引起的渦流損耗等引起的渦流損耗等銅損耗大小與負載電流平方成正比，故也稱為可變損耗。銅損耗大小與負載電流平方成正比，故也稱為可變損耗。二、效率二、效率根本鐵耗根本鐵耗pFe:pFe:磁滯損耗和渦流損耗。磁滯損耗和渦流損耗。附加損耗附加損耗: :由鐵心疊片間絕緣損傷引起的部分渦流損耗、主磁由鐵心疊片間絕緣損傷引起的部分渦流損耗、主磁通在構造部件中引起的渦流損耗等。通在構造部件中引起的渦流損耗等。鐵損耗與外加電壓鐵損耗與外加電壓(Bm)(Bm)大小有關，大小有關，U1U1普通不變，稱為不變損耗。普通不變，稱為不變損耗。p19p19p20 p20 鐵耗公式鐵

15、耗公式2、效率的定義、效率的定義n 效率是指變壓器的輸出功率與輸入功率的比值。效率是指變壓器的輸出功率與輸入功率的比值。n 效率大小反映變壓器運轉的經濟性能的好壞，是表征效率大小反映變壓器運轉的經濟性能的好壞，是表征變壓器運轉性能的重要目的之一。變壓器運轉性能的重要目的之一。 普通小型變壓器的效率普通小型變壓器的效率9595 大型變壓器的效率高達大型變壓器的效率高達9999%10012PP假定：假定：100pPp1PpPPP211122222220cos3)(21NkNkNNCuFeSPPPIIpPp、CuFeppp3、間接法求效率、間接法求效率%100)cos1 (20220kNNkNPPS

16、PPn 變壓器效率的大小與負載的大小、功率因數及變壓器變壓器效率的大小與負載的大小、功率因數及變壓器本身參數有關。本身參數有關。n 效率特性：在功率因數一定時，變壓器的效率與負載效率特性：在功率因數一定時，變壓器的效率與負載電流之間的關系電流之間的關系=f(),稱為變壓器的效率特性。稱為變壓器的效率特性。%100)cos1 (20220kNNkNPPSPP0maxm輕載輕載負載較大負載較大當銅損耗當銅損耗= =鐵損耗鐵損耗( (可變損耗可變損耗= =不變損耗不變損耗) )時時, ,變壓器效率最大：變壓器效率最大：:, 0率的條件則有變壓器產生最大效令dd02PPkNm或NmPPk0%100)2

17、cos21 (020maxPSPNmu為了提高變壓器的運轉效益，設計時應使變壓器的鐵耗小些。為了提高變壓器的運轉效益，設計時應使變壓器的鐵耗小些。u變壓器長期任務在額定電壓下，但不能夠長期滿載運轉，為了提高運轉效變壓器長期任務在額定電壓下，但不能夠長期滿載運轉，為了提高運轉效率率, ,設計時取設計時取m=0.4m=0.40.6P0/PkN=30.6P0/PkN=36 6；我國新；我國新S9S9系列配電變壓器系列配電變壓器pkN/P0=6pkN/P0=67.57.50maxm3-8 三相變壓器磁路、結合組、電動勢波形三相變壓器磁路、結合組、電動勢波形一、三相變壓器磁路系統一、三相變壓器磁路系統1

18、、組式磁路變壓器、組式磁路變壓器特點：三相磁路彼此無關聯，各相的勵磁電流在特點：三相磁路彼此無關聯，各相的勵磁電流在數值上完全相等數值上完全相等CZCBYBAXA2、心式磁路變壓器、心式磁路變壓器n 特點：三相磁路彼此有關聯，磁路長度不等，當外特點：三相磁路彼此有關聯，磁路長度不等，當外加三相對稱電壓時，三相磁通對稱，三相磁通之和加三相對稱電壓時，三相磁通對稱，三相磁通之和等于零。等于零。0CBA二、聯接組別二、聯接組別一一 結合法結合法繞組標志繞組標志繞組名稱繞組名稱 單相變壓器單相變壓器 三相變壓器三相變壓器 中性點中性點 首端首端 末端末端首端首端 末端末端高壓繞組高壓繞組AXA、B、C

19、X、Y、ZN低壓繞組低壓繞組axa、b、c x、y、zn兩種三相繞組接線兩種三相繞組接線:星形結合、三角形結合星形結合、三角形結合1、星形結合、星形結合n 把三相繞組的三個末端連在一同，而把它們的首端引出把三相繞組的三個末端連在一同，而把它們的首端引出n 三個末端銜接在一同構成中性點，假設將中性點引出，三個末端銜接在一同構成中性點，假設將中性點引出，就構成了三相四線制了，表示為就構成了三相四線制了，表示為YN或或yn。順時針方向：順時針方向：A A超前超前B B超前超前C C各各120120BEBYAEXACEZCABEBCECAEBEBYAEXACEZCABEBCECAE2、三角形結合、三角

20、形結合n 把一相的末端和另一相的首端銜接起來，順序銜接成一閉把一相的末端和另一相的首端銜接起來，順序銜接成一閉合電路。兩種接法：合電路。兩種接法：AX-BY-CZAX-BY-CZAX-CZ-BYAX-CZ-BYBEBYAEXACEZCABEAXBYCZAEBECEAXBYCZAEBECEBEBYAEXACEZCABE二結合組二結合組n 變壓器的同一相高、低壓繞組都是繞在同一鐵芯柱上，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、低壓繞組中感應的電勢之間存在一定的極性關系。繞組中感應的電勢之間存在一定的極性

21、關系。1 1、高低壓繞組中電勢的相位、高低壓繞組中電勢的相位同名端決于繞組的繞制方向同名端決于繞組的繞制方向2、同名端、同名端n 在任一瞬間，高壓繞組的某一端的電位為正時，低壓在任一瞬間，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，記作端稱為同名端，記作“。一、二次繞組的同極性端一、二次繞組的同極性端同標志時，一、二次繞組同標志時，一、二次繞組的電動勢同相位。的電動勢同相位。一、二次繞組的同極性端一、二次繞組的同極性端異標志時，一、二次繞組異標志時，一、二次繞組的電動勢反相位。的電動勢反相位。3、時

22、鐘表示法、時鐘表示法n 高壓繞組線電勢高壓繞組線電勢長針，永遠指向長針，永遠指向“1212點鐘點鐘n 低壓繞組線電勢低壓繞組線電勢短針，根據高、低壓繞組線電勢短針，根據高、低壓繞組線電勢之間的相位指向不同的鐘點。之間的相位指向不同的鐘點。例如例如 單相變壓器單相變壓器)I , I(I/I012連接組別為)I ,I(I/I66連接組別為uI,II,I表示初級、次級都是單相繞表示初級、次級都是單相繞組組u0 0和和6 6表示結合組號。表示結合組號。u單相變壓器的規范銜接組單相變壓器的規范銜接組I,I0I,I0三、三相變壓器的銜接組別三、三相變壓器的銜接組別n 結合組別：反映三相變壓器銜接方式及一、

23、二次線電結合組別：反映三相變壓器銜接方式及一、二次線電動勢或線電壓的相位關系。動勢或線電壓的相位關系。n 三相變壓器的銜接組別不僅與繞組的繞向和首末端標三相變壓器的銜接組別不僅與繞組的繞向和首末端標志有關，而且還與三相繞組的銜接方式有關。志有關，而且還與三相繞組的銜接方式有關。n 實際和實際證明，無論采用怎樣的銜接方式，一、二實際和實際證明，無論采用怎樣的銜接方式，一、二次側線電動勢電壓的相位差總是次側線電動勢電壓的相位差總是3030的整數倍。的整數倍。CBA1、 Yy0CBAX、Y、Zabcx、y、zABab2、 Yy61803、 Yy4留意留意abcabc順序錯順序錯過一個過一個鐵心柱鐵心

24、柱1204、 Yd1305、 Yd5ACBc xz ba y1506、 Yd11330ACBc b a 例例1 1：將變壓器接成聯接組標號：將變壓器接成聯接組標號Dy1Dy1，并畫電動勢相量圖，并畫電動勢相量圖ABCXYZ初級初級接接AXAXCZCZBYBY結合結合初級初級接接AXAXBYBYCZCZ結合結合ABCXYZ例例1 1：將變壓器接成聯接組標號：將變壓器接成聯接組標號Dy1Dy1，并畫電動勢相量圖，并畫電動勢相量圖b.畫出高壓側電勢相量畫出高壓側電勢相量，并標上，并標上AX，CZ，BYA(Y)B (Z)C (X)ABBYc.c.畫出低壓側電勢相量畫出低壓側電勢相量，并使，并使abab滯后滯后EAB30EAB30，同時畫出，同時畫出axax，byby，czcz。( (相序原那么順時針相序原那么順時針a-b-c)a-b-c)d.d.由相量圖知：由相量圖知：axax與與AXAX同向，闡明次級同向，闡明次級axax繞組與初級繞組與初級AXAX繞繞組在同一鐵心柱上，且組在同一鐵心柱上，且a a與與A A為同極性端。同理為同極性端。同理byby與與BYBY同相；同相；czcz與與CZCZ同相。同相。A(Y) abcB (Z)C (X)AAB Babab30e.e.將次級將次級x,y,zx,y,z連在一同，接成連在一同，接成Y Y形