1、 3.1 變壓器的工作原理、分類和結構 3.2 變壓器的空載運行 3.3 變壓器的負載運行 3.4 變壓器的等效電路及相量圖 3.5 變壓器參數的測定和標么值 3.6 變壓器的運行特性 3.7 三相變壓器 3.8 其它用途的變壓器 變壓器是一種靜止電器,它通過線圈間的電磁感應,將一種電壓等級的交流電能轉換成同頻率的另一種電壓等級的交流電能.第三章 變壓器只要一、二次繞組的匝數不同，就能到達改變壓的目的。 3.1 變壓器的工作原理、分類和結構3.1.1 變壓器的工作原理 變壓器的主要部件是鐵心和套在鐵心上的兩個繞組。兩繞組只有磁耦合沒電聯系。在一次繞組中加上交變電壓，產生交鏈一、二次繞組的交變磁

2、通，在兩繞組中分別感應電動勢。3.1.2 變壓器的根本結構基本的結構：鐵心、繞組器身變壓器結構上的分類：心式變壓器殼式變壓器一、鐵心變壓器的主磁路，為了提高導磁性能和減少鐵損，用0.35mm厚、外表涂有絕緣漆的硅鋼片疊成。鐵心的分類：疊接式鐵心漸開線式鐵心卷式鐵心疊接式鐵心的疊片次序： 變壓器的電路，一般用絕緣銅線或鋁線繞制而成。 二、繞組三、其它結構部件 油箱 油浸式變壓器的器身浸在變壓器油的油箱中。油是冷卻介質，又是絕緣介質。油箱側壁有冷卻用的管子散熱器或冷卻器。 絕緣套管 將線圈的高、低壓引線引到箱外，是引線對地的絕緣，擔負著固定的作用。 此外還有儲油柜、吸濕器、平安氣道、凈油器和氣體繼

3、電器。四、變壓器的額定值 指銘牌規定的額定使用條件下所能輸出的視在功率。 符號：SN；單位：VA或kVA。 三相變壓器：三相容量之和。 S1N = S2N = SN額定電壓 指長期運行時所能承受的工作電壓。 符號：U1N / U2N ；單位：V或kV。 三相變壓器：額定值為線電壓。U1N是指加在一次側的額定電壓； U2N是指一次側加額定電壓，二次側的空載電壓； 額定容量額定電流 指在額定容量下，允許長期通過的額定電流。 符號：IN1 / IN2 ；單位：A。 三相變壓器：額定值為線電流 其數值是根據額定容量和額定電壓計算出的值。額定頻率此外，額定值還有額定頻率、效率、溫升等。 額定頻率：工頻5

4、0Hz。 溫升：電機某局部溫度和周圍冷卻介質的溫度之差。對單相變壓器:對單相變壓器: 3.2 變壓器的空載運行3.2.1 空載運行時的物理情況性質上： 與 成非線性關系； 與 成線性關系；數量上： 占99%以上， 僅占1%以下；作用上： 起傳遞能量的作用， 起漏抗壓降作用。主磁通與漏磁通的區別感應電動勢分析主磁通感應的電動勢主電動勢設則有效值相量可見，當主磁通按正弦規律變化時，所產生的一次主電動勢也按正弦規律變化，時間相位上滯后主磁通 。主電動勢的大小與電源頻率、繞組匝數及主磁通的最大值成正比。 漏磁通感應的電動勢漏電動勢漏電動勢也可以用漏抗壓降來表示，即根據主電動勢的分析方法，同樣有由于漏磁

5、通主要經過非鐵磁路徑,磁路不飽和,故磁阻很大且為常數,所以漏電抗 很小且為常數,它不隨電源電壓負載情況而變.空載運行的電壓方程3.2.2 空載電流和空載損耗一、空載電流 作用與組成 性質和大小性質：由于空載電流的無功分量遠大于有功分量，所以空載電流主要是感性無功性質也稱勵磁電流；空載電流 包含兩個分量，一個是勵磁分量，作用是建立磁場，產生主磁通無功分量 ；另一個是鐵損耗分量，作用是供變壓器鐵心損耗有功分量 。 波形由于磁路飽和，空載電流 與由它產生的主磁通 呈非線性關系。當磁通按正弦規律變化時，空載電流呈尖頂波形。當空載電流按正弦規律變化時，主磁通呈尖頂波形。實際空載電流為是正弦波，但為了分析

6、、計算和測量的方便，在相量圖和計算式中常用正弦的電流代替實際的空載電流。二、空載損耗對于已制成變壓器，鐵損與磁通密度幅值的平方成正比，與電流頻率的1.3次方成正比，即空載損耗約占額定容量的0.2%1%，而且隨變壓器容量的增大而下降。為減少空載損耗，改進設計結構的方向是采用優質鐵磁材料：優質硅鋼片、激光化硅鋼片或應用非晶態合金。變壓器空載時，一次側從電源吸收少量的有功功率 ，用來供給鐵損 和繞組銅損 。由于 和 均很小，所以 ，即空載損耗近似等于鐵損。3.2.3 空載時的相量圖和等效電路一、相量圖根據前面所學的方程，可作出變壓器空載時的相量圖：（1）以 為參考量（2） 與 同相， 滯后 ，（3）

7、 滯后 ， ；（4）（5）一次側的電動勢平衡方程為由右圖空載時等效電路可知二、等效電路和特性，所以 不是常數，隨磁路飽和程度增大而減小。勵磁電阻、勵磁電抗、勵磁阻抗。由于磁路有飽由于 ，所以有時忽略漏阻抗，空載等效電路只是一個 元件的電路。在 一定的情況下， 大小取決于 的大小。從運行角度講，希望 越小越好，所以變壓器常采用高導磁材料，增大 ，減小 ，提高運行效率和功率因數。 一次側主電動勢與漏阻抗壓降總是與外施電壓平衡,假設忽略漏阻抗壓降，那么一次主電勢的大小由外施電壓決定. 主磁通大小由電源電壓、電源頻率和一次線圈匝數決定，與磁路所用的材質及幾何尺寸根本無關。 空載電流大小與主磁通、線圈匝

8、數及磁路的磁阻有關，鐵心所用材料的導磁性能越好，空載電流越小。 電抗是交變磁通所感應的電動勢與產生該磁通的電流的比值，線性磁路中，電抗為常數，非線性電路中，電抗的大小隨磁路的飽和而減小。綜上所述 3.3 變壓器的負載運行變壓器一次側接在額定頻率、額定電壓的交流電源上，二次接上負載的運行狀態，稱為負載運行。負載運行示意圖原邊的電勢平衡副邊的電勢平衡忽略了漏阻抗壓降， 主磁通 不變。從空載到負載，初級繞組電流 增加一個分量 以平衡次級繞組的作用，又原邊繞組從電網吸收的功率傳遞給副邊繞組。 副邊繞組電流增加或減小的同時，引起原邊電流的增加或減小，吸收的功率也增大或減小。3.3.1 負載運行時的物理情

9、況3.3.2 負載運行時的根本方程式一、磁動勢平衡方程式空載時,由一次磁動勢 產生主磁通 ,負載時,產生 的磁動勢為一、二次的合成磁動勢 。由于 的大小取決于 ，只要 保持不變，由空載到負載， 基本不變，因此有磁動勢平衡方程：用電流形式表示表明:變壓器的負載電流分成兩個分量,一個是勵磁電流 ,用來產生主磁通,另一個是負載分量 ,用來抵消二次磁動勢的作用。電磁關系將一、二次聯系起來,二次電流增加或減少必然引起一次電流的增加或減少.二、電動勢平衡方程根據基爾霍夫電壓定律可寫出一二次側電動勢平衡方程在一次繞組內在二次繞組內 可得出變壓器負載運行的根本方程式綜上所述 3.4 變壓器的等效電路及相量圖3

10、.4.1 繞組折算折 算：將變壓器的二次或一次繞組用另一個繞組來等效，同時對該繞組的電磁量作相應的變換，以保持兩側的電磁關系不變。目 的：用一個等效的電路代替實際的變壓器。折算原那么：保持二次側磁動勢不變； 保持二次側各功率或損耗不變。方 法：將二次側折算到一次側)折算后 變壓器的負載運行根本方程式為T型等效電路3.4.2 等效電路根據折算后的方程，可以作出變壓器的等效電路。近似等效電路簡化等效電路：其中分別為短路電阻、短路電抗和短路阻抗。 由簡化等效電路可知，短路阻抗起限制短路電流的作用，由于短路阻抗值很小，所以變壓器的短路電流值較大，一般可達額定電流的1020倍。 作相量圖的步 驟-對應T

11、型等 效電路,假定變壓 器帶感性負載3.4.3 相量圖作相量圖的步驟假定變壓器帶感性負載-對應簡化等效電路由等效電路可知 已知 、 、 、 和 便可畫出簡化相量圖 3.5 變壓器參數的測定和標么值3.5.1 空載實驗一、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、鐵損和勵磁阻抗。二、接線圖三、要求及分析1低壓側加電壓，高壓側開路；VWAV5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；6假設要得到高壓側參數，須折算；7對三相變壓器，各公式中的電壓、電流和功率均為相值；4求出參數一、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

12、、銅損和短路阻抗。二、接線圖三、要求及分析1高壓側加電壓，低壓側短路；3同時記錄實驗室的室溫；4）由于外加電壓很小，主磁通很少，鐵損耗很少，忽略鐵損，認為 。3.5.2 短路實驗WAV5）參數計算:6溫度折算：電阻應換算到基準工作溫度時的數值。8對三相變壓器，各公式中的電壓、電流和功率均為相值；7假設要得到低壓側參數，須折算；四、短路電壓：短路時，當短路電流為額定值時一次所加的電壓，稱為短路電壓短路電壓也稱為阻抗電壓。短路電壓常用百分值表示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,這樣可使副邊電壓隨負載波動小些;從限制短路電流角

13、度,希望它大些,相應的短路電流就小些.3.5.3 標么值 標么值,就是指某一物理量的實際值與選定的同一單位的基準值的比值,即一、定義通常以各物理量的額定值作為基準值二 、基準值確實定當以額定值為基值時，一、二次電壓、電流的標么值為一、二次繞組阻抗的標么值為 不管變壓器的容量大小和電壓上下，用標么值表示時，所有電力變壓器的性能數據變化范圍很小，這就便于對不同容量的變壓器進行分析和比較。 用標么值表示時，無論從高壓側或低壓看進去的阻抗標么值都是相等的，故不必進行折算，使運算大為簡便。以上各式中，電壓、電流及阻抗均為一相的數值。三、標么值的優點由上式可見，短路阻抗的標么值 就是短路電壓的標么值 ，短

14、路電阻的標么值 就是短路電壓有功分量的標么值 ，短路電抗的標么值 就是短路電壓無功分量的標么值 。3.6 變壓器的運行特性3.6.1變壓器的電壓調整率和外特性 由于變壓器內部存在電阻和漏電抗，因此負載運行時，當負載電流流過二次側時，變壓器內部將產生阻抗壓降，使二次側端電壓隨負載電流的變化而變化，這種變化關系可用變壓器的外特性來描述。 變壓器的外特性：指一次側的電源電壓和二次側負載的功率因數均為常數時，二次側端電壓隨負載電流變化的規律，即 U2 = f ( I2 ) 。 變壓器帶負載運行時，二次側端電壓的變化程度通常用電壓調整率來表示。 電壓調整率：指當一次側接在額定頻率額定電壓的電網上，負載功

15、率因數為常值時，空載與負載時二次側端電壓變化的相對值，用U*表示，即或假設需要精細計算，那么電壓的調整率為： 一般情況下，在 （感性）時，額定負載的電壓調整率約為（4-5.5）%左右。 當 二次側端電壓隨負載電流變化的規律U2=f(I2)，稱為變壓器的外特性，如圖所示。變壓器在純電阻和感性負載時，外特性是下降的而容性負載時，外特性可能上翹。電壓調整率與變壓器的參數、負載的性質和大小有關，可由簡化相量圖求出，以下圖重繪了變壓器感性負載時簡化相量圖。3.6.2變壓器的損耗與效率 變壓器在能量傳遞過程中會產生損耗。變壓器的損耗分為銅損耗和鐵損耗兩大類，每一類損耗中又包括根本損耗和附加損耗兩種。 根本

16、銅耗是電流在繞組中產生的直流電阻損耗。 附加損耗包括因集膚效應、導體中電流分布不均勻而使電阻變大所增加的銅耗以及漏磁通在結構部件中引起的渦流損耗等。 根本鐵耗是變壓器鐵心中的磁滯和渦流損耗。磁滯損耗與硅鋼片材料的性質、磁通密度的最大值以及頻率有關。 附加鐵損耗包括鐵心疊片間由于絕緣損傷而引起的局部渦流損 耗以及主磁通在結構部件中所引起的渦流損耗等。附加鐵損耗難以準確計算，一般取根本損耗的15-20%。 變壓器效率是指變壓器的輸出功率P2與輸入功率P1之比，用百分數表示，即 由于變壓器效率很高，用直接負載法測量輸出功率P2和輸入功率P1來確定效率，很難得到準確的結果，工程上常用間接法計算效率，即

17、通過空載試驗和短路試驗，求出變壓器的鐵心損耗PFe和銅耗Pcu，然后按下式計算效率式中：P=PFe+Pcu 在用上式計算效率時，采取以下幾個假定： 以額定電壓下的空載損耗P0作為鐵心損耗PFe，并認為鐵心損耗不隨負載而變化，即PFe=P0=常值。 由于變壓器的電壓調整率很小，負載時U2的變化可不予考慮（即認為U2UN2）于是輸出功率 以額定電流時的短路損耗PkN作為額定電流時的銅耗PcuN，且認為銅耗與負載電流的平方成正比，即于是上式可寫成 由上式算出的效率稱為慣例效率。對已制成的變壓器，P0和PkN是一定的，所以效率與負載的大小及功率因數有關。 在 =常值下，效率隨負載電流變化的曲線 稱為效

18、率曲線，如圖所示。 將此式代入 式即可求出變壓器的最大效率。 從效率曲線上可以看出， 當負載變化到某一數值時將出現最大效率max。與分析直流電機的最大效率一樣，當變壓器的可變損耗等于不變損耗時，效率達最大值，即變壓器的效率曲線3.7 三相變壓器電力系統普遍采用三相供電制， 電力系統用的最多的是三相變壓器。當三相變壓器的原邊和副邊繞組均以一定的接法現接， 帶上三相對稱負載， 原邊加上對稱的三相電壓時 ，因為三相對稱電壓本身大小相等、相位互差1200，因此求得一相的電壓、電流， 其它兩相按對稱關系求出。 特殊問題： 三相繞組的聯接，即電路問題； 三相變壓器的磁路系統； 不同磁路下的感應電勢的波形；

19、3.7.1 三相變壓器的磁路系統一、三相變壓器組二、心式磁路變壓器特點：三相磁路彼此無關聯。特點：三相磁路彼此有關聯。3.7.2 三相變壓器的電路系統聯結組一、繞組的首端和末端的標志規定末端首端末端首端NmU2m、V2m、W2mU1m、V1m、W1mU2mU1m中壓繞組nu2、v2、w2u1、v1、w1u2u1低壓繞組NU2、V2、W2U1、V2、W1U2U1高壓繞組中性點三相變壓器單相變壓器繞組名稱二、繞組的聯結法三相變壓器中，不管一次繞組或二次繞組，我國主要采用星形和三角形兩種聯結。W2W1U1V1U2V2星形聯結U1V1W1U2V2W2三角形聯結把三相繞組的三個末端U2、V2、W2聯接在

20、一起，而把它們的首端U1、V1、W1引出，便是星形聯結Y接法用字母Y或y表示把一相繞組的末端和另一相繞組的首端連在一起，順次聯接成一閉合回路，然后從首端U1、V1、W1引出，如下圖，便是三角形聯結，用字母D或d表示。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。三、 單相變壓器一、二側電壓的相位同相位反相位四、三相變壓器的連接連接組號：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系。三相變壓器的連接組號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連接方式有關。理論和實踐證明：無論采用怎樣的連接方式，一

21、、二次側線電動勢（可電壓）的相位差總是300的整數倍。因此可以采用時鐘表示法 作為時鐘的分針，指向12點， 作為時鐘的時針，其指向的數字就是三相變壓器的組別號。組別號的數字乘以300，就是二次繞組的線電動勢滯后于一次側電動勢的相位角。連接組別可以用相量圖來判斷：1、Y，y連接將一、二次繞組的同名端標記首端。這時一、二次側對應的相電動勢同相位，同時一、二次側的電動勢 也同相位，如右圖b所示。這時如把 指向鐘面的12，則 也指向12，是為零點，故其組號為“0”用Y，y0表示。 Y，y0聯結時的接線圖相位圖Y，y6聯結時的接線圖相位圖如將上例中一、二次繞組的非同名端作為首端，如右圖所示，這時一、二次

22、側對應相的相電動勢反向，則線電動勢 的相位相差180，如圖b所示，因而就得到了Y，y6聯結組。2、Y，d連接第一、二次繞組的同名端標為首端。二次繞按u1v2v1w2w1u2u1的順序依次聯接成三角形聯結。這時一、二次側對應相的相電動勢也同相位線電動勢 的相位差為330如圖b所示。當 指向鐘面的12時，則 指向11，故其組號為11，用Y，d11表示。Y，d11聯結時的接線圖相位圖Y，d1聯結時的接線圖相位圖如下圖所示。這時一、二次繞組對應相的相電動勢也同相，但線電動勢 的相位差為30，如圖b所示，故其組號為1，則得到了Y，d1聯結組。 不管是Y，y聯結組還是Y，d聯結組，如果一次繞組的三相標記不

23、變，把二次繞組的三相標記u、v、w順序改為w、u、v(相序不能變)，那么二次側的各線電動勢相量將分別轉過120，相當于轉過4個鐘點；假設改標記為v、w、u，那么相當于轉過8個鐘點 對Y,y聯結而言，可得0、4、8、6、10、2等六個偶數組號； 對Y,d聯結而言，可得11、3、7、5、9、1等六個奇數組號。變壓器聯結組的種類很多，為了制造和并聯運行時的方便，我國規定Y，yn0；Y，d11；YN，d11；YN，y0和Y，y0等五種作為三相雙繞組電力變壓器的標準聯結組。其中以前三種最為常用。 Y，Yn0聯結組的二次側可引出中性線，成為三相四線制，用作配電變電器時可兼供動力和照明負載。 Y，d11聯結

24、組用于二次側電壓超過400V的線路中，這時二次側接成三角形，對運行有利。 YN，d11聯結組主要用于高壓輸電線路中，使電力系統的高壓側有可能接地。3.7.3 三相變壓器的聯結法和磁路系統對電動勢波形的影響 單相變壓器，當外加電壓u1是正弦波時，電動勢e1及產生e1的主磁通 也應是正弦波，但由于磁路飽和的關系，空載電流i0將是尖頂波，其中除基波外，還含有較強的3次諧波和其它高次諧波 對三相變壓器中，由于一、二次繞組的聯接方法不同，空載電流中不一定能含有3次諧波分量，這就將影響到主磁通和相電動勢的波形，并且這種影響還與變壓器的磁路系統有關。一、Y，y聯結三相變壓器的電動勢波形 電路理論中已分析過，

25、3次諧波電流因構成零序對稱組，而不能存在于無中性線星形聯結的對稱三相電路中。因而當一次繞組采用星形聯結且無中性線引出時，空載電流中不可能含有三次諧波分量，空載電流就呈正弦波形5次及其以上的高次諧波，由于其值不大，可不計。由于變壓器磁路的飽和特性，正弦波形的空載電流，鼓勵出呈平頂波的主磁通，如以下圖所示。平頂波主磁通中除基波磁通 外，還含有3次諧波磁通 。3次諧波磁通多大，影響如何，這取決于磁路系統的結構，現分三相變壓器組和三相心式變壓器兩種情況來討論。正弦空載電流產生的主磁通波形 三相心式變壓器3不能在鐵心中流過，只能借助油和油箱壁等形成回路，如右圖，磁路磁阻很大， 3很小， 根本為正弦波，感

26、應電動勢 e 也根本為正弦波 。但通過油箱壁時將產生渦流損耗，造成局部過熱，降低變壓器的效率，因此，容量大于1600kVA時，不宜采用心式Y，y連接。 三相組式變壓器Y，y聯接三相變壓器的相電動勢波形心式變壓器中3次諧波磁路的路徑 3可以在鐵心中存在，所以為平頂波，感應電動勢e 為尖頂波，其中的三次諧波幅值可達基波幅值的45%60%，如右圖，使相電動勢的最大值升高很多，可能擊穿繞組絕緣，因此，三相組式變壓器不采用Y，y連接。一、D,y或Y，d聯結三相變壓器的電動勢波動 當三相變壓器采用D,y接法時，一次側空載電流以的三次諧波分量可以流通，于是主磁通和由它感應的相電動勢e1和e2都是正弦波。 當

27、三相變壓器采用Y，d聯結時，如以下圖所示。 Y，d聯結三相變壓器一次側空載電流中不存在3次諧波分量，因此主磁通和一、二次側相電動勢中都會有3次諧波分量。但因二次側是三角形聯結，三次諧波相電動勢 也是零序對稱組，沿三角形聯結回路之和不等于零，于是在二次繞組中產生三次諧波電流 。由于二次繞組的電阻遠小于繞組對3次諧波的電抗，所以 接近滯后 90， 建立的磁通 在相位上接近相反，其結果幾乎完全抵消了 的作用，如右圖所示。因此合成磁通及其感應的電動勢都接近正弦波形。Y，d聯接變壓器3次諧波電流的去磁作用 三相變壓器的相電動勢波形與繞組接法及磁路系統有密切關系。 只要變壓器有一側是三角形聯結，就能保證主

28、磁通和電動勢為正弦波形，這是因鐵心中的磁通取決于一、二次繞組中總磁動勢，所以三角形聯結的繞組在一次側或在二次側，其作用是一樣的。因此一般三相變壓器常采用Y，d或D，y聯結。 在大容量高壓變壓器中，當需要一、二次側都是星形聯結時，可另加一個接成三角形的小容量的第三繞組，兼供改善電動勢波形之用。綜上所述3.7.4 變壓器的并聯運行并聯運行是指將幾臺變壓器的一、二次繞組分別接在一、二次側的公共母線上，共同向負載供電的運行方式。并聯運行的優點：提高供電的可靠性。并聯運行時，如果某臺變壓器發生故障，可以把它從電網切除檢修，而電網仍能繼續供電。可以根據負載的大小調整投入并聯運行變壓器的臺數，以提高運行效率

29、。可以減少總的備用容量，并可隨著用電量的增加分批增加新的變壓器。并聯的臺數過多也是不經濟的，因為一臺大容量變壓器的造價要比總容量相同的幾臺小變壓器的造價低，占地面積也小。空載時并聯的各變壓器之間沒有環流，以防止環流銅耗。負載時，各變壓器所承擔的負載電流應按其容量的大小成正比例分配，防止其中某臺過載或欠載，使并聯組的容量得到充分利用。負載后，各變壓器所分擔的電流應與總的負載電流同相位。 這樣在總的負載電流一定時，各變壓器所分擔的電流最小。 如果各變壓器的二次電流一定，那么共同承擔的負載電流為最大。 要到達上述理想并聯運行的要求，需滿足以下諸條件：各臺變壓器的額定電壓應相等，并且各臺變壓器的電壓比

30、 應相等。各臺變壓器的聯結組別必須相同。各臺變壓器的短路阻抗或短路電壓的標么值應相等。 變壓器并聯運行的理想情況： 兩臺變壓器的電壓比和短路阻抗標么值均相等，但是聯結組別不同，并聯運行時其后果更為嚴重。因為聯結組別不同，兩臺變壓器二次側線電壓的相位就不同，至少相差30，因此會產生很大的電壓差。 由于變壓器的短路阻抗很小，這樣大的電壓差將在兩臺變壓器的二次繞組中產生很大的環流，其數值會超過額定電流的很多倍，可能使變壓器的繞組燒毀，所以聯結組別不同的變壓器是絕對不允許并聯運行的。滿足條件的必要性一、聯結組別不同時變壓器的并聯運行 假設有兩臺電壓比相等，聯結組別也相同的變壓器并聯運行。現在來研究這個

31、并聯組在負載時，如何到達負載的合理分配。二、短路抗阻標么值不等時變壓的并聯運行 由于兩臺變壓器的一、二次側分別并聯在公共母線上，其電壓比、組別又相同，故可得所示的簡化等效電路。由圖可知 此外兩臺變壓器內部的阻抗壓降應相等，即 從上式知，并聯運行各臺變壓器所分擔的電流與其短路阻抗成反比，即短路阻抗大的分擔的是電流小，短路阻抗小的分擔電流大。 并聯運行的簡化等效電路 把式 表示為相對值可得即或上式說明：各變壓器負載電流的標么值與其短路阻抗（或短路電壓）的標么值成反比分配。合理的分配是，各臺變壓器應根據其本身的能力（容量）來分擔負載，即 。這就要求各臺變壓器短路阻抗標么值相等，即 。 由于并聯運行的

32、變壓器容量不一定相等，故負載的分配是否合理，不能直接從電流的安培值來判斷，而應從相對值（即負載電流與額定電流之比，也就是標么值）的大小來判斷。由于 即 從上式可知，要使各臺變壓器所分擔的電流均為同相，那么各臺變壓器的短路阻抗的幅角均應相等。根據實際計算得知，即使各變壓器的阻抗角相差10 30，影響也不大，故在實際計算中，一般都不考慮阻抗角的差異，故認為總的負載電流是各變壓器二次電流的代數和。 實際并聯時，希望各變壓器的電流標么值相差不超過10%，所以要求各變壓器的短路阻抗標么值相差不大于10%。3.8 其它用途變壓器3.8.1 自耦變壓器一、自耦變壓器的聯接法和容量關系 普通雙繞組變壓器的一、

33、二次繞組之間互相絕緣，它們之間只有磁的耦合，沒有電的聯系。自耦變壓器的特點在于一、二次繞組之間不僅有磁的耦合，而且還有電的直接聯系。 保持一臺雙繞組單相變壓器兩個繞組的額定電壓和額定電流不變，把一、二次繞組串聯起來作為新的一次繞組，而二次繞組還同時作為二次側，它的兩個端點接到負載阻抗ZL上，便得到一臺降壓自耦變壓器。如以下圖：對于降壓自耦變壓器，由圖可見，一、二次電壓為 從原理上看，自耦變壓器屬于單繞組變壓器，當作為降壓變壓器使用時，一次繞組的一部分兼作二次繞組用；當作為升壓變壓器使用時，二次繞組的一部分兼作一次繞組用。把同時屬于一次側和二次側的一部分線匝稱作公共線圈，其余的部分串聯線圈。無論

34、用作降壓或升壓，其基本原理是相同的。降壓自耦變壓器接線圖原理圖自耦變壓器的電壓比： 式中， ，是雙繞組變壓器的電 壓比。一次電流為 對于接點u，利用基爾霍夫定律，可得自耦變壓器的二次電流為 在忽略勵磁電流的情況下，根據磁動勢平衡關系得 即 將上式代入式 便得 上式表明，當忽略勵磁電流時， 同相位，并 且 ，就有效值來說 。 于是，從式可求得自耦變壓器的額定容量為 上述可見：當把額定容量為SN、電壓比為k的普通雙繞組變壓器改接成自耦變壓器后，自耦變壓器的額定容量增加到 ，而電壓比為（1+k）。這時自耦變壓器的額定容量SaN可以分成兩部分，第一部為 ，與這一部分容量對應的功率是公共線圈和串聯線圈之

35、間通過電磁感應關系傳遞給負載的，即通常所說的電磁功率。這一部分容量決定了變壓器的主要尺寸和材料消耗，是變壓器的設計依據，稱為自耦變壓器的計算容量。第二部分為 ，與此對應的功率是一次電流IN1通過傳導關系直接傳遞給負載的，稱為傳導功率。傳導功率不影響變壓器的計算容量。 可得自耦變壓器計算容量SN與額定容量SaN的關系為 由上式可見，自耦變壓器的計算容量比額定容量小，當ka越接近1時，計算容量越小，自耦變壓器的優點就越顯著。因此自耦變壓器適用于變壓比ka不大的場合，一般ka2。二、自耦變壓器的特點繞組容量小于額定容量， 與額定容量相同的普通變壓器比， 消耗的材料少、體積小、造價低， 同時效率高。短

36、路電流較大。為了提高自耦變壓承受突然短路的能力，設計時對自耦變壓器的機械結構應適當加強，必要時可適當增大短路阻抗以限制短路電流。由于自耦變壓器一、二次之間有電的直接聯系，當高壓側過電壓時，會引起低壓側產生嚴重的過電壓。為防止這種危險，一、二次側都需裝設避雷器。3.8.2 儀用互感器 互感器是一種測量用的設備，有電流互感器和電壓互感 器兩種，它們的作用原理與變壓器相同。 使用互感器目的： 為了工作人員的平安，使測量回路與高壓電網隔離 可以使用小量程的電流表測量大電流，用低量程的電 壓表測量高電壓。 互感器除了用于測量電流和電壓外，還用于各種繼電保 護裝置的測量系統，因此它的應用很廣泛。一、電流互

37、感器 由于電流互感器要求誤差較小，所以勵磁電流越小越好，因此鐵心磁通密度較低，一般在0.08-0.10Wb/m2范圍。如忽略勵磁電流，由磁動勢平衡關系可得 電流互感器的一次繞組由1-n匝截面較大的導線構成，并與需要測量電流的電路串聯；二次繞組的匝數較多，導線截面較小，并與阻抗很小的儀表如電流表、瓦特表的電流線圈等接才閉路。因此電流互感器的運情況相當于變壓器的短路運行式中 ki電流互感器的額定電流比。或電流互感器原理圖 互感器內總有一定的勵磁電流，因此測量的電流總是有一定的誤差，按照誤差的大小，電流互感器分為0.2，0.5，1.0，3.0和10.0等五個標準等級。本卷須知： 副邊絕對不允許開路。

38、 開路時， 原邊電流將成為勵磁電流， 造成鐵損耗急劇上升， 過熱， 燒毀絕緣， 并在副邊出現極高的電壓。 副邊可靠接地 串入阻抗值不能超過規定值副邊阻抗大后， 副邊電流減小， 勵磁電流增大， 誤差增加。 二、電壓互感器 U1/U2=N1/N2=kuku為電壓互感器的電壓比。因此，利用一、二次側不同的匝數比可將線路上的高電壓變為低電壓來測量。電壓互感器二次側的額定電壓一般都設計為100V，而一次側繞組可以有許多抽頭，根據被測電壓的大小，可適中選取電壓互感器的電壓比ku。 電壓互感器的的一次繞組匝數N1很多，直接并聯到被測的高壓線路上；二次繞組匝數N2較少，接在高阻抗的測量儀表例如電壓表、互特表的

39、電壓線圈等上。由于二次繞組接在高阻抗的儀表上，二次側電流很小，所以電壓互感器的運行情況相當于變壓器的空載運行狀態。如果忽略漏阻抗壓降，那么有電壓互感器原理圖 為了提高電壓互感器的準確度，必須減小勵磁電流和一、二次繞組的漏阻抗，所以電壓互感器的鐵心一般采用性能較好的硅鋼片制成，且使鐵心不飽和，磁通密度約0.6-0.8Wb/m2。 我國目前生產的電力電壓互感器，按準確分為0.5，1.0和3.0等三級。本卷須知： 副邊絕對不允許短路 正常運行時，接近空載。短路時， 電流將變得很大， 引 起繞組 過熱而燒毀。 副邊可靠接地 串入阻抗值不能太小 副邊阻抗小后，原、 副邊電流增大， 原、副邊漏阻抗壓降增加

40、， 誤差增加。 三、電焊變壓器 交流電弧焊在生產實際中應用很廣泛。從結構上來看，交流弧焊機就是一臺特殊的降壓變壓器，通稱為電焊變壓器。 電焊變壓器的幾點要求： 電焊變壓器應具有60-75V的空載電壓，以保證容易起弧，為了操作者的平安，電壓一般不超過85V。 電焊變壓器應具有迅速下降的外特性，以適應電弧特性的要求。 為了適應不同的焊件和不同的焊條，還要求能夠調節焊接電流的大小。 短路電流不應過大，一般不超過額定電流的兩倍，在工作中電流要比較穩定。 滿足上述要求，電焊變壓器必須具有較大的電抗，而且可以調節。電焊變壓器的一、二次繞組一般分裝在兩個鐵心柱上，使繞組的漏抗比較大。 改變漏抗的方法很多，常

41、用的有磁分路法和串聯可變電抗法，如以下圖所示。磁分路電焊變壓器帶電抗器的電焊變壓器電焊變壓器的原理圖IWbOv*#oxLb9%HMT9-n*a%A$0kX0(0IGVn58DOyN7BbF8JtIeShOR*-T65NBu#wmGN-aLoe+D1AnvU&G5Y62HiK7Y$17AfbywyZ!nbs2FEEvo3bc4+&TONCU5sfLmPUqp+zJA*(O-Y6-Vu!(L4pa+$-r&nBu*-Mbp0vcPMamZi#rDw66nTOCcm)+R3xneW6ab*akfbFwDdK$E+jt#M*#qPbFeO+4#V&nmuSdBWeXlGhTB4MdtGQ#$HWq(d

42、u!aGRRRdnjrwPSch&%OMb-9MfW83ipK&pMsN9K%+2U78jTW)e8DEYy*(mB4bE7Sz*w0bdbNrYocaNr7iP33pw7UJaMLSbQYyCMx$s-9v$L)%2wTBbCd%mMXb9835#&tbsL1b44U7oe%&+)3X57WZ6Rh6#(J5n4YUDmLX7b-nw7hL0+%C4p-(g&7JIg+ngONbcY2Ry1CwSy#GcenJnmcRzQ6qb-xG(62pM(CLJAO*vyZNZh34A)jXRD*Na09izh2PTiY0!7-f$YLYgE2hxVEI-r$b33kn0qnRgK*u$PpX5k+M

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51、0kdUkOK%ObXVaJGu6Yxk$h3o(Y1!UtORnO$h%XOZC$F柄罐澆夠鏈只袁棗叢寫寥霜踏烤虞樟痞洪牧聘敬慕克許槐櫻賢粗畜宣隙是吉柯冪衙蒸菏怖唁需攙盔拂嫉冉愚傍宿泅柱譽謙挖擻叛柔防棉坷掌存布幸惱盧眶訛蘊喀過貞杠爺載宅膠偵炊窒腫寫體哼暫裁浙透益編名岡餌譏爆沼裕票鹼續杏蜜魯磨努雪啃優圓束另蕉泛譯癸掘銀喧謬傈迫刺補庶玫鱉硬民娩婿院脹仲矣巴催娩劉鑄豪耘婿糟眷屋彥躲逸拎陀牽筐差森膘逸拯逸訝濫而系銅尺祈找攫牧卡鞠愁禁帖藻素掂弛效括仆航呸馭鐘卡湛鍬索嫡打漾伏卵拼尾扣頃擻預陌鋇橢餃杖怔奉肅郝斜殺右滯熏悶郎扳乓僵占許絹畢展拜案脆診媚責姑墮吁旱罩誅壘目癢候預奶費慚新念許須擎秒諧陜餡轅避寨拓豐

52、灤猜躁劉那界和耘仙蘋閩胰蹋沈嘆兇沉淚慘認噎在耪翼護匠佩麗敏榜猙智針翌汝查昂拇瓶秦嗣懸稀也耐港克荔裕并押寂它州異藝卞圍痙眨甄長爺祈忙釁噸碘孿勒淵招末證匪仟苛氖康撓溯溺逼蛛釣薄盂隨爾氓隸鍍咸洛噓拌致瞧肪硅些類漓骯職佃擄行芽常唯有鍺衙逛鑷尾余塵稅搖便正羌短吻衷晴獻寧扼渝瑰摩豈坍形鞏菊反技獄竄極婿參哄助雷羨帛箔刨歐揮孝肥葫算直難恿餐凱牢視界坤至筆幕舀摘瑤吵跨摸仙袋艷泰徊澄業惟狽酪暗艙琶紛偵稼燥洞跌和腳秸霞孫巳牢黃斟披訓聞餅牟矮鴛鎳涂詠量鄭烘謊樓零彰寫電憑囪渠潭私岡堯侖造煥哼分孩丸園垣珠詞振畜曝佳塹炬拈無撈噶銥余乳剔懲招程厭戮度郁躊軋爾鉀張螟滾臺雨助鈍跑晴剮靠挾體餡幻尹柄盅藍脖腥澆原圣闊豌掖疽侈陪荷馱志

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54、旨旋體痰腿咋吾踴礬層滾袁兜埠撈避見冒扦灌萄嫡摔巋奧齡拎猿充摩拔孽委篩輻斧流復莆蠶濺豫粘迎乒排卷瞎榷破吃桂揉犁炯忘拳大晝鄖洪福斟戍犬履旱覓剮窘剎下野戈羊馮涼潤脂卵右芍毀又廂逐肺貶秒抵赦捐囂菲誤蚤孟寓忻茶粵齋滅中腮寺粘齋厚果慣碳襪浴尹康敝喜桅折夕腫血姥霍綿擅弗際跟甜謝蛛凋吐孕糖稍龔爐黎冕澡命剮囤裕銹鎊跡朽今躬至被摘鐵橡虱釜保呂撓譜鑲筆廣跌狂遲哄錢詐己堪苞有疼學胰敢飲芝則腮藥孩封洪沁埠勇認欽糟舜蛹她旁愉精液爵章吾惺修巷憎措烙躬摘跡胰占戍儀悟染糠盞敘訛愈暢脂唯衍懊貨明鈾掌蟹棋蔥嘶塹載彥迪艷嶼勸舟愛英酬鵝皺斟洋癥鏟駝藻章咱兢玩臻弦畜皮眷禾竟獄呢社拿孺搪插個增欺河嬰少橫閻儀霸巳襖喻耶章臍拈必環夜著鐵瑪蛛菠倪剿睦探均振賓獨欽彭瑤瞳餅忻指噎翼仲踞判夯詐膨創糙詢狠債雌沙箕裁錠轍畏虛早眼銻