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第4章变压器

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第4章变压器
1－铁心柱 2－铁轭 3－绕组
壳式变压器
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第4章变压器 2. 变压器绕组 作用：电路部分，完成能量转换 材料：铜或铝绝缘导线 型式：同心式、交叠式
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第4章变压器
4.1.4 额定值 额定电压 额定电流 额定容量
主要有：SN, U1N, U2N, I1N, I2N, fN等
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第4章变压器
F F 磁势平衡方程 F 1 2 0
空载时，m由F0＝I0N1产生 负载时，Z1很小可忽略不计 负载时励磁电流I0与 空载时基本相同
U1E1=4.44 N1 f m
N I N I N I 1 1 2 2 0 1 N2 1 I I1 I 2 I0 I1 I 0 ( I 2 ) I 0 1L k N1
I2N
SN 3U2 N

180 10 3 259 .8 A 3 3 0.4 10
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第4章变压器
4.2 单相变压器的空载运行
分析步骤：电磁关系→基本方程→等效电路→相量图 变压器原绕组接交流电源，副绕组开路，负载电 流为零的工作状态称为空载运行。
4.2.1 空载运行电磁关系 +A
I Z U 2 2 L
2
d 2 e 2 N2 dt
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第4章变压器
4.3.1 磁通势平衡关系
变压器原绕组接通电源, 副绕 组接负载的工作状态称为负载运行。
+
U1 -
.
N1
N2
ZL
空载运行时原边电流I1＝I0很小,副边I2=0。 负载运行时,原副边都有电流。 负载时副边回路电流I2的数值反映了负 载ZL的大小，称为负载电流。原边电流I1随 I2的变化而变化。
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第4章变压器
4.3 单相变压器的负载运行 i1 +
u1
e1
N1 1
i2
2
e
u2 ZL
e 2N
2
e2
交流电压 U 1
1
+
I 1 I 2
I N F 1 1 1 I N F 2 2 2
ZL
d 1 e 1 N1 1 dt d e1 N 1 dt F0 F1 F2 d e2 N 2 dt
变压器在空载运行时，高、低压绕组电压的额定 值(V、kV)。 变压器在满载运行时，允许的电流(A、kA)
三相变压器中 U1N, U2N, I1N, I2N都为线值
变压器视在功率的额定值(VA、kVA)
单相双绕组变压器： S N U 1 N I1 N U 2 N I 2 N 三相双绕组变压器： S N
励磁电流分量 负载分量
1 I0很小可忽略不计 I 1 I 2 k
I2 I1 k
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第4章变压器
4.3.2 基本方程式
原边漏磁通的影响
d 1 e 1 N 1 dt
X 1 L 1 2 fL 1
副边漏磁通的影响
jX I E 1 1 1
将e1、e2写成电势相量表达式，将磁通设为参考相量
2 fN1 E1 m 90 j 4.44 fN1 m 2
4.2.2 电压、电动势和磁通的关系 m sin t 1. 电势瞬时值 d d e1 N 1 e1 N 1 m sin t
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第4章变压器
4.1.2 变压器的分类 — 电力变压器 按用途分类 — 仪用互感器 — 特种变压器 — 双绕组变压器 — 三绕组变压器 按绕组数目分类 — 多绕组变压器 — 自耦变压器
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按铁心结构分类 按相数分类 按冷却方式分类
— 芯式变压器 — 壳式变压器 — 单相变压器 — 三相变压器 — 油浸式变压器 — 干式变压器 — 充气式变压器 — 小容量：10~630kVA — 中容量：800~6300kVA — 大容量：8000~63000kVA — 特大容量：90000kVA以上
ior
i0 ioa

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第4章变压器
4.2.4 空载运行时的相量图和等效电路
E ( jI X )I R E I Z U 1 1 0 1 0 1 1 0 1
将E1可看成是I0经过某一阻抗的压降，考虑铁损耗，该阻 抗不是纯电抗，而应是复阻抗
I Z I R jX E 1 0 m 0 m m
1. 忽略铁耗
i0
当为正弦波时 i0为尖顶波
t i0 0
用一等效正弦波代替i0，与 同相位，为纯无功电流。
0
i0

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第4章变压器 2. 考虑铁耗

i0
与i0按磁滞回线变化 i0变化比快。
t i0 0
0
当为正弦时 i0为畸形尖顶 波
用一等效正弦波i0代替尖顶波 i0，并超前，这个正弦波电流含无 功电流分量i0r和有功电流分量ioa。
u1
i0
e1
N1

a -
e 1
N2
e2
u20
x+
18
- X
1
第4章变压器
i10
1
m
e1
u1
N1
N2
e1
e 2 u2
正方向规定 1)原绕组按电动机惯例 2)副绕组按发电机惯例
3)磁通正方向与产生它的电流的正方向符合右手关系 4)感应电动势与产生它的磁通的正方向符合右手关系
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漏磁通： 仅与绕组 自身交链
第4章变压器
主磁通:通过铁心同时 与原、副绕组交链
i 10
1
m
u1
e 1
N1
N2
e1
e2 u2
注意：空载时的磁场仅由一次电流确定
思考：主磁通与漏磁通的区别？ 考虑三方面：作用、数量、性质
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第4章变压器
i 10
1
m
u1
e 1
N1
N2
e1
e 2 u2
u1
u 1 i 10 R 1 e 1
d 2 N 2 dt
e 2
X 2 L 2 2 fL 2
jX I E 2 2 2
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第4章变压器

+
u1
i1
e1
N1
i2
e 1 e 2
N2
Z L u2
e2
一次绕组
1 2
+
E R jX I U 1 1 1 1 1 E R jX I 二次绕组 U 2 2 2 2 2
1 0 1
U 1 E1
N E 1 2
E2 U 20
+
.
U E 2 20
式中的Z1为原绕组漏阻抗，I0Z为原绕组漏抗压降，而且 很小，可以忽略不计，则有：
E U 1 1
U E 2 20
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第4章变压器 4.变压器的变比
变压器原副方相电势之比称变比 变比又称匝数比
N2 原副方电流关系 I 1 I 2 I0 N1
原副方电压关系 励磁电流与一次侧感 应电势关系
E Z I U 1 1 1 1 E Z I U 2 2 2 2
E 1
.
X 1I0m 2
90

jI X E 1 0 1
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第4章变压器 3.电压方程

N1
I R E E U 1 0 1 1 1
+
.
i0
.
E ( jI X )I R U 1 1 0 1 0 1 I Z E
( R jX ) I ( R jX ) I 0 m m 0 1 1
+
I 0
R1 jXσ1 Rm jXm
U 1
X jI 0 1
R I 0 1 E 1
U 1
-
E 1
I 0
m
E 1
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第4章变压器 [例4－2]一台单相变压器，额定容量SN=210kVA，额定电压 UN1/UN2＝6000/230V，原绕组漏阻抗Z1=R1+jXσ1=(2.1＋j9)Ω，励 磁阻抗Zm=Rm+jXm＝(720＋j7200)Ω。计算： (1)变压器原方额定电流IN1及空载电流I0所占的额定电流的百分比 (2)原方空载感应电势E1及漏阻抗压降I0Z1
第4章变压器
第4章 变压器
1
第4章变压器
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7
变压器的工作原理与结构 单相变压器的空载运行 单相变压器的负载运行 变压器的运行特性 三相变压器 自耦变压器和仪用互感器 变压器的并联运行
2
第4章变压器 变压器是一种将一个等级的交流电压变换成另一个等级的交流 电压的静止交流电机。
U1 E1 N 1 k U 20 E 2 N 2
E U 1 1
U1 E1 4.44 fN1m
U1 m 4.44 fN 1
影响主磁通大小的因素是电源电压U1、 电源频率f和原方线圈匝数N1，与铁心材质 及几何尺寸基本无关。
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第4章变压器
4.2.3 空载电流和空载损耗
dt
e1 N 1 m cos t
m 0
2 fN 2 E2 m 90 j 4.44 fN 2 m 2
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第4章变压器 2. 分析漏磁通的影响 由于漏磁通的路径主要是空气，磁路不饱和，因此漏磁通 与i0 成正比。
N 1 I 0 m sin t d 1 i0 I0m sin t 1 e 1 N 1 Rm dt N 12 0 e 1 I 0 m sin( t 90 ) R m e 1 L 1 I 0 m sin( t 90 0 ) X 1 I 0 m sin( t 90 0 )

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第四章 三绕组变压器自耦变压器

第四章 三绕组变压器自耦变压器


•1 •
= −U za + I 1a ⋅ Z ka
( ) Z ka = Z Aa + ka −1 2 Z ax ——自耦变压器的短路阻抗
4、等值电路
图 4－3 自耦变压器的简化等效电路
3．容量关系及功率的传递 普通双绕组变压器的一次、二次绕组之间只有磁的联系而没有电的联系，功率的传递全靠电磁
感应。所以变压器的额定容量就是指绕组的额定容量。 自耦变压器则不同，一次、二次绕组之间除磁的联系外还有电的联系，从原边到副边的功率传
=1+ k
k = W1 ——双绕组变压器的变化。 W2
b．磁势分析及电流关系。
( ) •
•
•
I 1a ω1 + I 2 ω2 = I m ω1 + ω2
∵电源供给了渐强电流流经的匝数为W1+W2，节点电流方程：I2=I1a+I2a
把I2代入磁势平衡方程式
( ) ( ) •
•
•
I 1a ω1 + ω2 + I 2a ω2 = I m ω1 + ω2
等效电路：
Z
1 2
=
r21
+
jx12
Z
1 3
=
r31
+
jx31
图 4－1 三绕组变压器的简化等效电路
与双绕组变压器不同的是等效电路中的 x1 ， x2' ， x3' ，不代表各绕组的漏抗，而是等效电抗，
它对应自漏磁通和互漏磁通。 三个绕组的容量可以不等。其额定容量指最大一个绕组合的容量。三绕组变压器负载运行时，
( ) •
•
•
= −ka E 2 + I 1a Z Aa + 1 − ka I 1a Z ax
第4章变压器设计33

第4章变压器设计33

第4章变压器设计33第4章变压器设计33第四章变压器的设计与计算本章主要讲述干式电力变压器的设计原理。

我国制造的干式电力变压器，按制造工艺分主要有浸渍空气绝缘、环氧树脂浇注绝缘两类。

浸渍空气绝缘浸渍式干变的绕组型式与绕制工艺基本上与油浸式变压器绕组相同，区别在于绕组的导线绝缘、绝缘结构材料不同。

例如对于B级绝缘干式电力变压器，选用B级（耐热等级为130C ）的QZ-2/130聚脂漆包圆铜线、SBEB/130双玻璃丝包铜扁线；对于F级绝缘干式电力变压器，选用F级的SBEB/155双玻璃丝包铜扁线，SBEQB/155双玻璃丝包漆包扁铜线，SBMB/155双玻璃丝包薄膜包扁铜线等，对于H级绝缘干式电力变压器，选用H级的QZY-2/180厚漆膜聚脂亚胺漆包扁铜线及采用Nomex纸（美国杜邦公司生产的芳香族聚酰胺纸、H纸）包导线。

导线在绕线机上绕制成绕组后，浸渍以相应耐热等级的浸渍漆，经烘焙后构成绕组。

环氧树脂浇注绝缘 环氧树脂浇注绝缘干式变压器是20世纪60年代发展起来的新产品。

此种变压器的电气性能良好，防潮、耐污、超铭牌额定值运行能力强。

由于采用金属模具浇注绕组，因此其表面光滑，制造误差小。

其高压绕组为分段箔式绕组，低压绕组也采用箔式绕组。

绕组在真空状态下浇注后，加热固化成型。

4.1 干式电力变压器的标准干式电力变压器的标准是干式变压器设计的唯一依据，也是产品性能参数即质量要求的规范。

通常标准中规定了使用条件、定额、冷却方式和温升、绝缘水平、试验和技术要求等内容。

我国已发布并实施了GB6450—1986《干式电力变压器》。

该标准等效采用国际标准IEC726（1982）《干式电力变压器》。

本标准中引用了图4－1 干式变压器的结构图GB1094.1.2—1996《电力变压器》，GB1094.3.5—1995《电力变压器》中的有关条款。

对于干式电力变压器变压性能参数等发布并实施了GB/T 10228—1997《干式电力变压器技术参数和要求》，该标准规定了非包封，即浸渍式绕组的三相干式电力变压器（表4-1、表4-2）和包封，即环氧树脂浇注绝缘绕组（表4-3）的三相干式电力变压器技术参数的要求、试验方法及检测规则。

供配电技术 第4章 变配电所

供配电技术 第4章 变配电所


图4－3单母线接线
①L1送电合闸的顺序应为： QS3→QS4→QF2；
②L1停电拉闸的顺序应为： QF2→QS4→QS3。
图4－4
单母线分段接线 a）用隔离开关分段的单母线接线；b）用断路器分段的单母线接线
图4－5
三电源供电的单母线分段接线——三回四受电断路器供电方式
适用： 用电负荷大、重要 负荷多、对供电可 靠性要求高或馈电 回路多而采用单母 线分段存在困难的 情况。 大型工业企业总降 压变电所的35～ 110kV母线系统和 有重要高压负荷的 6～10kV母线系统 中多采用这种接线 方式。 运行方式： 一组运行一组备用 两组同时并列运行 两组母线分裂运行
线 平面图见图4－27 负荷指示图见图4－24
图4－20图1－5中高压配电所的主接线 平面图见图4－27负荷指示图见图4－24
图4－20：1－5中2号车间变电所的主接线 平面图见图4－27，负荷指示图见图4－24
五、民用建筑变电所主接线
（一）一般民用建筑变电所主接线 如图4－13、4－14所示。 （二）⑴.高层民用建筑变电所主接线（图4－21）； ⑵.高层宾馆饭店变电所主接线（图4－22）。 （三）组合式变电所（图4－23）。
（一）一般原则
(1)接近负荷中心。 (2)进出线方便。 (3)接近电源侧。 (4)设备吊装、运输方便。 (5)不应设在有剧烈振动的场所。 (6)不应设在污染源的下风侧。 (7)不应设在积水场所的正下方或贴邻。 (8)不应设在爆炸、火灾危险场所的正上方或正下方。 (9)不宜设在地势低洼和可能积水的场所。 (10)高层建筑地下层变配电所宜选择通风、散热好的
变电所主接线主要型式
一、变电所母线的接线方式 二、工厂总降压变电所主接线 三、车间变电所主接线 四、配电所及车间变电所主接线示例（图4－20）。 五、民用建筑变电所主接线
电机与变压器(第五版)习题册参考答案

电机与变压器(第五版)习题册参考答案

第一章变压器的分类、结构和原理§1—1 变压器的分类和用途一、填空题1.交流，频率2.单相，三相，油浸式，干式3．升压，降压，配电二、判断题（在括号内打“√”或者打“×”）1．× 2．×三、简答题1．答：根据P=UIcosφ，因为功率一定，电压越大，电流就越小，电流小就可以减小输送导线的热损耗。

2．答：按铁心结构形式分，变压器有壳式铁心、心式铁心、C形铁心。

壳式铁心常用于小型变压器、大电流的特殊变压器，如电炉变压器、电焊变压器；或用于电子仪器及电视、收音机等的电源变压器。

心式铁心常用于大、中型变压器，高压的电力变压器。

C 形铁心的变压器常用于电子技术中。

§1—2 变压器的结构与冷却方式一、填空题1．绕组，铁心2．变压器的电路部分，一次绕组，二次绕组。

高压绕组，低压绕组。

同心绕组3．主磁通的通道，硅钢片，芯式，壳式，壳式4．对接，叠接5．油箱，储油柜6．油箱盖，输入、输出线，电网7．瓷套，导电杆，绝缘性能，密封性能二、判断题（在括号内打“√”或者打“×”）1．× 2．× 3．√ 4．√5．√三、选择题（将正确答案的序号填入括号内）1．D 2．B 3．A 4．A四、简答题1.答：变压器由变压器绕组和变压器铁心两部分组成。

变压器的绕组是变压器的电路部分，变压器的铁心是主磁通的通道，也是安放绕组的骨架。

2.答：铁心材料的质量，直接影响到变压器的性能。

高磁导率、低损耗和价格，是选择铁心材料的关键。

为提高铁心导磁能力，增大变压器容量，减少体积、提高效率，铁心常用硅钢片叠装而成。

§1—3 变压器的原理一、填空题1．空载，负载2．加额定电压，开路3．Φm，E=4.44fNΦm4．一次绕组电动势与二次绕组电动势大小之比，大，小5．36V，1006．3307．191.38．铁，铜，铁9．610．功率因数，输出电压，输出电流11．±5% ，-5%~10%12．Pcu=（β）2 P k ，负载电流13．负载电流，铜耗=铁耗二、判断题（在括号内打“√”或者打“×”）1．√ 2．× 3．× 4．√ 5．× 6．× 7．√ 8．× 9. ×三、选择题（将正确答案的序号填入括号内）1. D 2．B 3．D 4．B 5．B 6．B 7．C 8．B 9. B 10．C11. C四、简答题1．答：变压器不能改变直流电压。