电机拖动变压器唐介第二版.ppt

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计算机与信息工程学院,2.1变压器的工作原理,一、单相变压器,u2,一次绕组,二次绕组,施加：

u1i1N1i1,1,e1,e1e2,u2i2,N2i2,2,e2,L1L2,第2章变压器,e2,e2,e1e1,计算机与信息工程学院,1.电压变换,一次侧电路,R1：

一次绕组电阻。

X1：

一次绕组漏电抗。

Z1：

一次绕组漏阻抗。

忽略Z1，则,2.1变压器的工作原理,计算机与信息工程学院,二次侧电路,R2、X2、Z2：

二次绕组的电阻、漏电抗、漏阻抗。

忽略Z2，则,一、二次绕组的电动势之比称为电压比,忽略Z1和Z2,2.1变压器的工作原理,计算机与信息工程学院,2.电流变换,i2的大小由什么决定？

i1的大小由什么决定？

I2由|ZL|决定；I1取决于I2。

I1随I2变化的原因：

能量守恒。

从电磁关系分析:

N1i1N2i2,N1i0,磁通势平衡方程：

2.1变压器的工作原理,计算机与信息工程学院,当：

I2=I2N，I1=I1N（满载）在满载或接近满载时，I0可忽略不计。

两边除以得,即,2.1变压器的工作原理,计算机与信息工程学院,大小关系：

相位关系：

I2具有去磁性质：

I2削弱mm不变I1增加以维持m不变。

因此I2I1。

电流变换。

e2e2,e1e1,u1,i1,ZL,i2,1,2,u2,2.1变压器的工作原理,计算机与信息工程学院,3.阻抗变换,忽略Z1、Z2、I0，则,|Ze|=,|Ze|=k2|ZL|,2.1变压器的工作原理,计算机与信息工程学院,【例2.1.1】某半导体收音机的输出需接一只电阻为800的扬声器（喇叭），而目前市场上供应的扬声器电阻只有8。

问利用电压比为多少的变压器才能实现这一阻抗匹配？

解：

2.1变压器的工作原理,计算机与信息工程学院,二、三相变压器,1.三相变压器的种类三相组式变压器、三相心式变压器。

（1）三相组式变压器特点：

三相之间只有电的联系，没有磁的联系。

2.1变压器的工作原理,计算机与信息工程学院,

（2）三相心式变压器特点：

三相之间既有电的联系，又有磁的联系。

2.1变压器的工作原理,计算机与信息工程学院,连接方式高压绕组低压绕组星形联结有中性线YNyn星形联结无中性线Yy三角形联结DdGB:

Y,yn、Y,d、YN,d、Y,y、YN,y,2三相绕组的联结方式,最常用的三种,2.1变压器的工作原理,计算机与信息工程学院,【例2.1.2】某三相变压器，Y,d联结。

向某对称三相负载供电。

已知一次绕组的线电压U1L=66kV，线电流I1L=15.76A；二次绕组的线电压U2L=10kV，线电流I2L=104A。

负载的功率因数2=cos2=0.8。

求该变压器一次、二次绕组的相电压和相电流以及变压器输出的视在功率、有功功率和无功功率。

解：

（1）一次绕组的相电压和相电流,I1P=I1L=15.76A,

（2）二次绕组的相电压和相电流U1P=U1L=10kV,2.1变压器的工作原理,计算机与信息工程学院,（3）输出的视在功率、有功功率和无功功率,=1.73210104kVA=1800kVA,=1.732101040.8kW=1441kW,=1.732101040.6kvar=1080.8kvar,2.1变压器的工作原理,计算机与信息工程学院,2.2变压器的基本结构,一、主要部件,1.铁心由硅钢片叠成或非晶合金制成。

奇数层,偶数层,2.绕组用绝缘圆导线或扁导线绕成。

3.其他外壳、油箱、油、油枕、绝缘套管等。

第2章变压器,计算机与信息工程学院,1.按用途分类电力变压器、电炉变压器、整流变压器、仪用变压器等。

2.按相数分类单相变压器、多相变压器。

3.按每相绕组的个数分类双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器、自耦变压器等。

4.按冷却方式分类干式、油浸式。

5.按结构形式分类：

心式变压器和壳式变压器。

二、主要种类,2.2变压器的基本结构,计算机与信息工程学院,心式变压器,低压绕组,高压绕组,2.2变压器的基本结构,（b）单相心式变压器示意图,计算机与信息工程学院,2.2变压器的基本结构,单相壳式变压器,更多的图片,计算机与信息工程学院,2.2变压器的基本结构,三相油浸式电力变压器,计算机与信息工程学院,2.2变压器的基本结构,S9型配电变压器（10kV）,更多的图片,计算机与信息工程学院,2.2变压器的基本结构,大型油浸电力变压器,更多的图片,计算机与信息工程学院,2.2变压器的基本结构,大型油浸电力变压器,更多的图片,计算机与信息工程学院,2.2变压器的基本结构,干式变压器,更多的图片,计算机与信息工程学院,三、额定值,1.额定电压U1N/U2N指空载电压的额定值。

即当U1=U1N时,U20=U2N如铭牌上标注:

电压10000/230V三相变压器是指线电压。

2.额定电流I1N/I2N指满载电流值，即长期工作所允许的最大电流。

三相变压器是指线电流。

2.2变压器的基本结构,计算机与信息工程学院,指视在功率的额定值。

单相变压器：

SN=U2NI2N=U1NI1N三相变压器：

3.额定功率（额定容量）SN,4.额定频率fN一般：

fN=50Hz（工频）,2.2变压器的基本结构,计算机与信息工程学院,【例2.2.1】某三相变压器，YN,d联结，容量SN=500kVA，额定电压U1N/U2N=35/11kV。

求该变压器在额定状态下运行时，高、低压绕组的线电流和相电流。

解：

（1）高压绕组的额定线电流,因高压绕组为Y形联结，额定相电流为I1NP=I1NL=8.25A,2.2变压器的基本结构,计算机与信息工程学院,

（2）低压绕组额定线电流,因低压绕组为形联结，额定相电流为,2.2变压器的基本结构,计算机与信息工程学院,2.3变压器的运行分析,一、等效电路,将匝数为N2的实际二次绕组用匝数为N1的等效二次绕组来代替。

代替时保持磁通势和功率不变。

第2章变压器,二次绕组的折算公式：

1.折算后的二次绕组电流磁通势不变：

N1I2=N2I2,计算机与信息工程学院,2.3变压器的运行分析,2.折算后的二次绕组电压和电动势,匝数相同：

计算机与信息工程学院,2.3变压器的运行分析,3.折算后的二次绕组漏阻抗和负载阻抗,有功功率不变,R2I22=R2I22,=k2R2,无功功率不变,X2I22=X2I22,=k2X2,因而,Z2=k2Z2ZL=k2ZL,计算机与信息工程学院,2.3变压器的运行分析,折算实质上是在功率和磁通势保持不变的条件下，对绕组的电压、电流所进行的一种线性变换。

提出漏阻抗后的变压器,计算机与信息工程学院,T形等效电路,ZL,U1,I1,R1jX1,E1=E2,I0,U2,jX2R2,I2,2.3变压器的运行分析,R0,jX0,计算机与信息工程学院,简化等效电路,该电路用于满载或接近满载运行时的分析、计算。

短路电阻：

RS=R1+R2短路电抗：

XS=X1+X2短路阻抗：

ZS=RS+jXS,I0很小，I1I2,2.3变压器的运行分析,计算机与信息工程学院,【例2.3.1】一台单相变压器，U1N/U2N=380/190V，Z1=（0.4j0.8），Z2=（0.15j0.3），Z0=（600j1200），ZL=（7.5j4.75），当一次绕组加上额定电压380V时，试分别用T形等效电路和简化等效电路求负载电流和电压的实际值。

解：

（1）用T形等效电路,Z2=k2Z2=22（0.15j0.3）=（0.6j1.2）ZL=k2ZL=22（7.5j4.75）=（30j19）,2.3变压器的运行分析,计算机与信息工程学院,电路总阻抗,2.3变压器的运行分析,计算机与信息工程学院,I2=kI2=210.14A=20.28A,U2=|ZL|I2,

（2）用简化等效电路ZS=Z1Z2=（1.0j2.0）,=180.04V,I2=kI2=210.15A=20.3AU2=|ZL|I2=180.22V,2.3变压器的运行分析,计算机与信息工程学院,2.基本方程式,2.3变压器的运行分析,计算机与信息工程学院,3.相量图,电感性负载,2.3变压器的运行分析,计算机与信息工程学院,2.3变压器的运行分析,计算机与信息工程学院,2.4变压器的参数测定,一、空载试验试验在低压侧进行,测得数据：

U1、I0、P0、U2。

1.铁损耗PFeP02.励磁阻抗模|Z0|,第2章变压器,求得数值：

计算机与信息工程学院,3.励磁电阻,4.励磁电抗,5.电压比,若要将|Z0|、R0和X0折算至高压侧，则折算至高压侧的参数=k2折算至低压侧的参数,2.4变压器的参数测定,计算机与信息工程学院,二、短路试验,试验在高压侧进行,测得数据：

US、I1、PS。

U1=（5%10%）U1N,求得数值：

1.铜损耗PCu=PS2.短路阻抗模,2.4变压器的参数测定,计算机与信息工程学院,3.短路电阻,4.短路电抗,5.阻抗电压,US,铭牌上常用阻抗电压的标么值表示：

电压、电流与阻抗（电阻和电抗）的基值:

U1N、I1N、U2N、I2N、,2.4变压器的参数测定,计算机与信息工程学院,阻抗电压的标么值：

=|ZS|*,中、小型电力变压器：

|ZS|*=0.040.105大型电力变压器：

|ZS|*=0.1250.175折算至75时的RS值：

铜线：

铝线：

2.4变压器的参数测定,计算机与信息工程学院,2.4变压器的参数测定,绕阻电抗与温度无关：

75时的短路阻抗模：

若要将|ZS|、RS和XS折算至低压侧，则,计算机与信息工程学院,三相变压器的空载实验和短路试验,2.4变压器的参数测定,计算机与信息工程学院,求折算至高压侧的|Z0|、R0、X0和|ZS|、RS、XS。

解：

（1）由空载试验求得,【例2.4.1】一台三相变压器，SN=750kVA，U1N/U2N=10000/231V，I1N/I2N=43.3/1874A。

Y,d联结。

室温为20，绕组为铜线，试验数据如下表：

2.4变压器的参数测定,计算机与信息工程学院,=3.83,折算至高压侧Z0=2523.85=2406R0=2520.35=219X0=2523.83=2394

（2）由短路试验求得,2.4变压器的参数测定,计算机与信息工程学院,=5.54,折算至75,XS=5.54,2.4变压器的参数测定,计算机与信息工程学院,2.5变压器的运行特性,运行特性：

外特性、效率特性。

一、外特性当U1、cos2为常数时U2=f（I2）,外特性。

电压调整率：

第2章变压器,1.定义公式,计算机与信息工程学院,2.折算至一次侧的公式,3.利用简化等效电路计算的公式,2.5变压器的运行特性,计算机与信息工程学院,二、效率特性1.功率变压器由电源输入的有功功率P1=U1I1cos1变压器输出的有功功率P2=U2I2cos22.损耗

（1）总损耗P1P2=PCuPFe

（2）铜损耗PCu=R1I12R2I22=R1I12R2I22（用T形等效电路）,2.5变压器的运行特性,计算机与信息工程学院,I1=I1N时的短路损耗,PCu=RSI12=RSI22（用简化等效电路）=2PS（用短路试验）,式中:

负载系数。

由于:

PCuI2,可变损耗。

（3）铁损耗PFe=RmI02（用T形等效电路）=P0（用空载试验）由于PFem、f等，,当U1、f均不变时，,PFe不变（与I2大小无关）不变损耗。

2.5变压器的运行特性,计算机与信息工程学院,3.效率,因VR不大，则若忽略VR，则U2=U2NP2=U2I2cos2=U2NI2cos2,=SNcos