电机拖动第三章变压器22PPT课件
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电机学课件--变压器基础知识
为了提高变压器的运行效益，设计时应使变压器的铁耗小些。 变压器长期工作在额定电压下，但不可能长期满载运行，为了提高运行效 率,设计时取β m=0.4～0.6→P0/PkN=3～6；我国新S9系列配电变压器 pkN/P0=6～7.5
《电机学》 第三章 变压器 20
3-8 三相变压器磁路、联结组、电动势波形 一、三相变压器磁路系统
5
四、应用标幺值的优缺点
1、应用标幺值的优点 ① 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
P0 2 PkN (1 ) 100 % 2 S N cos 2 P0 PkN
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。
max
22
二、联接组别
（一） 联结法
绕组标记
单相变压器 绕组名称 三相变压器 中性点
首端 高压绕组
低压绕组
末端 X
x
首端 A、B、C
a、b、c
末端 X、Y、Z
x、y、z
A
a
N
n
23
《电机学》 第三章 变压器
两种三相绕组接线:星形联结、三角形联结
1、星形联结 把三相绕组的三个末端连在一起，而把它们的首端引出 三个末端连接在一起形成中性点，如果将中性点引出， 就形成了三相四线制了，表示为YN或yn。 B
电机与拖动大学课程 第三章 变压器1
第三章 变压器
变压器是一种静止的电气设备， 通过电磁耦合作用，把 电能或信号从一个电路传递到另一个电路。通常用来改变 电压的大小，故叫变压器，有时用于电气隔离。
分类
本章学 习重点
电力变压器（升压、降压、配电）
按用途
特种变压器（电炉、整流）
仪用互感器（电压、电流互感器、 脉冲变压器，阻抗匹配变压器）
(2)额定电压U1N/U2N U1N为额定运行时原边接线端点间应施加的电压。U2N为原边施
加额定电压时副边出线端间的空载电压。单位为V或者kV。三 相变压器中，额定电压指的是线电压。指有效值。
(3)额定电流I1N/I2N 是变压器在额定容量和额定电压下所应提供的电流，在三相变 压器指线电流。单位为A/kA。指有效值。
考虑漏磁通和原边绕组的电阻时，变压器空载运行时相 量形式表示的电压平衡方程式：
U1 I0R1 (E1 ) (E1) I0R1 jI0 x1 (E1)
I0 (R1 jx1 ) (E1) I0Z1 (E1)
U20 E2
R1：原边绕组电阻；
Z1＝R1＋jX1σ为原边绕组漏阻抗
五、空载运行的等效电路和相量图
E2m N2m
有效值：
E2 E2m / 2 4.44 f1N2m
相量表示：
E2 j4.44 f1N2m
.
m
.
. E2 E1
变压器中，原、副绕组电动势E1和E2之比称为变压器 的变比k.
k E1 4.44 N1 f1 m N1 E2 4.44 N2 f1 m N2
由于.
U1 E1 U2 E2
变压器原边接在电源上， 副边接上负载的运行情况，称为负载 运行。
一、物理过程
变压器接通负载 副边电流 副边磁势 原边电动势改变 原边电流改变
变压器是一种静止的电气设备， 通过电磁耦合作用，把 电能或信号从一个电路传递到另一个电路。通常用来改变 电压的大小，故叫变压器，有时用于电气隔离。
分类
本章学 习重点
电力变压器（升压、降压、配电）
按用途
特种变压器（电炉、整流）
仪用互感器（电压、电流互感器、 脉冲变压器，阻抗匹配变压器）
(2)额定电压U1N/U2N U1N为额定运行时原边接线端点间应施加的电压。U2N为原边施
加额定电压时副边出线端间的空载电压。单位为V或者kV。三 相变压器中，额定电压指的是线电压。指有效值。
(3)额定电流I1N/I2N 是变压器在额定容量和额定电压下所应提供的电流，在三相变 压器指线电流。单位为A/kA。指有效值。
考虑漏磁通和原边绕组的电阻时，变压器空载运行时相 量形式表示的电压平衡方程式：
U1 I0R1 (E1 ) (E1) I0R1 jI0 x1 (E1)
I0 (R1 jx1 ) (E1) I0Z1 (E1)
U20 E2
R1：原边绕组电阻；
Z1＝R1＋jX1σ为原边绕组漏阻抗
五、空载运行的等效电路和相量图
E2m N2m
有效值：
E2 E2m / 2 4.44 f1N2m
相量表示：
E2 j4.44 f1N2m
.
m
.
. E2 E1
变压器中，原、副绕组电动势E1和E2之比称为变压器 的变比k.
k E1 4.44 N1 f1 m N1 E2 4.44 N2 f1 m N2
由于.
U1 E1 U2 E2
变压器原边接在电源上， 副边接上负载的运行情况，称为负载 运行。
一、物理过程
变压器接通负载 副边电流 副边磁势 原边电动势改变 原边电流改变
电机与变压器教学课件PPT
A
+ i1
u1 N1
P i2
+u N2 2 RL
–B
–
使用时，改变滑动端的 1
4
位置，便可得到不同的输
出电压。实验室中用的调
2 110V
0~250V
压器就是根据此原理制作 3
5
的。
220V
注意事项：
(1) 一次、二次侧千万不能对调使用，以防变压器损 坏。因为N变小时，磁通增大，电流会迅速增加。
(2) 接电源的输入端一般有三个 接线头，可用于220V和110V的供电 线路，若接错会把调压器烧毁；
降压
降压
仪器 36V
降压
4.1.2变压器的基本结构
由高导磁硅钢片叠成 1. 铁心 厚0.35mm 或 0.5mm
变压器的磁路部分
一次绕组 2. 绕组
二次绕组
+
u1
i1
变压器的 电路部分
–
一次
N1
绕组
Φ
单相变压器
铁心
i2
+
u2 ZL
–
N2 二次 绕组
4.1.3变压器的工作原理
铁心
+
i1
Φ
u1
–
一次
2、一次侧额定电压——接到变压器一次侧绕组上的最 大正常工作电压。
3、二次侧额定电压—— 当变压器的一次侧绕组上额 定电压时，二次侧绕组的空载电压。
4.1.5几种常用的变压器
（一）自耦变压器
1、自耦变压器的铁芯上只有一个绕组，一次、二次
绕组从一次绕组直接由由抽头引出。
U1 N1 K U2 N2 I1 N2 1 I2 N1 K
aA b BcC
《变压器与电动机》课件
变压器的种类与用途
总结词
变压器的种类、用途及特点
详细描述
变压器有多种分类方式，如按用途可分为电力变压器、特种变压器等；按相数可分为单 相变压器、三相变压器等；按冷却方式可分为油浸式变压器、干式变压器等。各种类型 的变压器具有不同的特点和应用范围，如油浸式变压器主要用于高压、大容量的电力系
统，而干式变压器则常用于对防火、防爆要求较高的场所。
使用场合的比较
变压器使用场合
变压器广泛应用于电力系统中，用于调节电压和隔离电气，常用于发电、输电 、配电等环节。
电动机使用场合
电动机主要用于驱动各种机械装置，如泵、风机、机床等，广泛应用于工业、 农业、交通运输等各个领域。
优缺点的比较
变压器优点
变压器具有调节电压、电流和 阻抗的能力，能够实现电气隔 离，提高系统的安全性和稳定
电动机是一种将电能转换为机械 能的装置，其工作原理基于电磁 感应定律。
详细描述
电动机通过磁场和电流相互作用 产生转矩，使电机旋转。根据工 作原理的不同，电动机可以分为 直流电动机和交流电动机。
电动机的种类与用途
直流电动机
适用于需要调速和启动转矩较 大的场合，如电动工具、玩具 等。
步进电动机
适用于需要精确定位的场合， 如数控机床、打印机等。
总结词
电动机有多种类型，每种类型 都有其特定的应用场景。
交流电动机
适用于工业生产和家用电器等 领域，如洗衣机、空调等。
伺服电动机
适用于需要快速响应和高精度 的控制系统，如机器人、自动 化生产线等。
电动机的性能参数
总结词
电动机的性能参数包 括额定功率、电压、 电流、转速等。
额定功率
电动机在正常工作条 件下能够连续输出的 最大机械功率。
第三章 电力变压器
电工基础
图1.4 壳式变压器 1—铁芯柱; 2—铁轭; 3—绕组图
图1.5 心式变压器 1—铁芯柱; 2—铁轭; 3—高压绕组 ;4—低压绕组
电工基础
2、铁芯材料
铁芯是变压器的磁路，其材料要求导磁性能良好， 铁损小。因此变压器铁芯由硅钢片叠制而成。硅钢 片有热轧和冷轧两种。由于冷轧硅钢片在沿着辗轧 的方向磁化时，有较高的导磁系数和较小的单位损 耗，其性能优于热轧硅钢片。国产变压器均采用冷 轧硅钢片。冷轧硅钢片的厚度有0.35、0.30、 0.27mm等多种。当金属块处在变化的磁场中或相对 于磁场运动时，金属块内部产生感应电流，金属块 中形成一圈圈的闭合电流线，类似流体中的漩涡， 叫作涡电流，简称涡流，铁芯硅钢片越厚，涡流损 耗越大，硅钢片越薄，涡流损耗越小。
结论：在同极性端不明确时，一定要先测定同极性端 再通电。
电工基础
3. 同极性端的测定方法 方法一：交流法 把两个线圈的任意两端 (X-x)连接, 然后在 AX 上加一低电压 uAX 。
V
A +
a V
uAX
– X
x
U U
结论：若 UAa UAX Uax 说明 A 与 a 或 X 与 x 为同极性端。 若
电工基础
电工基础 （D，yn11）表示，高压侧是三角形接线不带中性线，低压 侧为星形接线带中性线，11表示，高压侧是在12点方向，低 压侧是11点方向。表示低压侧滞后于高压侧330°（11乘
30°），或者超前于高压侧30°。
电工基础
（九）调压范围：
变压器接在电网上运行时，变压器二次侧电 压将由于种种原因发生变化，影响用电设备的正 常运行，因此变压器应具备一定调压能力。 采用改变变压器匝数比的办法即可达到调压 的目的。 变压器调压方式分为无励磁调压和有载调压 两种方式。 当二次侧不带负载，一次侧与电网断开时的 调压为无励磁调压，在二次侧带负载下的调压为 有载调压。
《电机与拖动》第3章 变压器
（4）按冷却介质和冷却方式分类：分为干式变压器、油浸变压器和 充气式冷却变压器。
19
3.2
变压器的结构和工作原理
二、变压器的基本工作原理
变压器的结构是在一个闭合铁芯上套有两个绕组，其原理如图 3-14所示。 这两个绕组具有不同的匝数且互相绝 缘，两绕组间只有磁的耦合而没有电的联 系。其中，接于电源侧的绕组称为原绕组 或一次绕组，一次绕组各量用下标“1” 表示；用于接负载的绕组称为副绕组或二 次绕组，二次绕组各量用下标“2”表示。 图3-14 变压器工作原理示意图 两个绕组中感应出同频率的电动势e1和e2。
任务3
变压器参数测试
6
任务1
变压器的外形观察与铭牌解读
1、观察变压器的外观
（1）电力变压器
图3-1为干式电力变压器，图3-2为油浸式电力变压器。
图3-1 干式变压器
图3-2 油浸式电力变压器
7
任务1
变压器的外形观察与铭牌解读
（2）特殊变压器
图3-3为自耦变压器，图3-4为电压互感器，图3-5为电流互感器。
1 表示。 或油）穿过而形成闭合磁通，用
28
3.3
单相变压器的运行分析
主磁通和漏磁通的区别：
与
与
呈非线性关系；而漏磁通磁路由非铁磁材料组成，磁路不饱和， I 0 1 呈线性关系。 I
0
（1）在性质上，主磁通磁路由铁磁材料组成，具有饱和特性，
0
（2）在数量上，铁芯的磁导率较大，磁阻小，所以总磁通的绝大
图3-13 变压器交叠式绕组 1-低压绕组 2-高压绕组 3-铁芯 4-铁轭
18
3.2
变压器的结构和工作原理
2．变压器的分类
（1）按用途分类：分为电力变压器和特种变压器两类。 （2）按绕组数目分类：分为单绕组变压器、双绕组变压器、三绕组 变压器。
19
3.2
变压器的结构和工作原理
二、变压器的基本工作原理
变压器的结构是在一个闭合铁芯上套有两个绕组，其原理如图 3-14所示。 这两个绕组具有不同的匝数且互相绝 缘，两绕组间只有磁的耦合而没有电的联 系。其中，接于电源侧的绕组称为原绕组 或一次绕组，一次绕组各量用下标“1” 表示；用于接负载的绕组称为副绕组或二 次绕组，二次绕组各量用下标“2”表示。 图3-14 变压器工作原理示意图 两个绕组中感应出同频率的电动势e1和e2。
任务3
变压器参数测试
6
任务1
变压器的外形观察与铭牌解读
1、观察变压器的外观
（1）电力变压器
图3-1为干式电力变压器，图3-2为油浸式电力变压器。
图3-1 干式变压器
图3-2 油浸式电力变压器
7
任务1
变压器的外形观察与铭牌解读
（2）特殊变压器
图3-3为自耦变压器，图3-4为电压互感器，图3-5为电流互感器。
1 表示。 或油）穿过而形成闭合磁通，用
28
3.3
单相变压器的运行分析
主磁通和漏磁通的区别：
与
与
呈非线性关系；而漏磁通磁路由非铁磁材料组成，磁路不饱和， I 0 1 呈线性关系。 I
0
（1）在性质上，主磁通磁路由铁磁材料组成，具有饱和特性，
0
（2）在数量上，铁芯的磁导率较大，磁阻小，所以总磁通的绝大
图3-13 变压器交叠式绕组 1-低压绕组 2-高压绕组 3-铁芯 4-铁轭
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3.2
变压器的结构和工作原理
2．变压器的分类
（1）按用途分类：分为电力变压器和特种变压器两类。 （2）按绕组数目分类：分为单绕组变压器、双绕组变压器、三绕组 变压器。
第三章三相变压器_电机学讲解
绕组名称
首端
末端
中性点
高压绕组
A，B，C
X，Y，Z
O
低压绕组
a，b，c
x，y，z
o
三相电力变压器广泛采用星形和三角形联接
2、联接组 单相变压器的高低压绕组都绕在同一个铁心柱
上，它们被同一个主磁通所交链。在高低压绕组 中的感应的电动势的相位关系只有两种可能：
EA (EAX )和Ea (Eax )同相位 或
对于单相变压器而言，由 于磁化曲线的非线性，可 以近似认为：
电流为正弦波时，磁通含 三次谐波；
反之，磁通为正弦波时， 电流含三次谐波。
正弦波电流产生的磁通波形
三、三相变压器绕组联接法和磁路系统对空载 电动势波形的影响
Yy联接的三相变压器 在三相系统中，三相电流的三次谐波在时
间上同相位，在一次侧为Y接的三相绕组中， 三次谐波不能流通，即励磁电流不含有三次谐 波而接近正弦波。
三相变压器
3.7 三相变压器的磁路、联接组、电动势波形
三相变压器的磁路系统 三相变压器的电路系统——联接组 三相变压器绕组联接法和磁路系统对空载电动势波形的影响相变压器的磁路、联接组、电动势波形
一、三相变压器的磁路系统
三相变压器按磁路可分为组式变压器和心式变 压器两类。
A
a
b O
c
C
B
Yd11联接组
4. Dy5联接组(求绕组的联接) （1）作出Dy5联接组的相量图 （2）将高压侧绕组联接成三角形接法 （3）根据相量图，联接低压侧绕组
A
ABC
c
b O
a
C
B
X YZ xyz
abc
Yy联接组号有0、2、4、6、8、10共六个偶数 联接组号，Yd联接法共有1、3、5、7、9、11六个 奇数联接组号。
电机与变压器 PPT课件
时，为“减极性”。这就为我们判别单相变压器原、付绕组的“同名 端”提供了一个很好的交流方法。
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45
②三相变压器每相原、付绕组的判别：
❖ 三相交压器有二套原、付绕组，为了使三相对称，一般是每 相原付绕组套在同一铁芯上。利用此特点，可以用实验方法 找出结构封闭．出线凌乱的三相变压器的三相原、付绕组的
❖ ❖ ❖ ❖
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1
第一节 变压器的分类
1.变压器按用途一般分为电 力变压器和特种变压器 两大类
❖ 电力变压器可分为: 升压 变压器、降压变压器、配 电变压器、联络变压器等
电力变压器外形
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2
编辑版pppt
3
控制变压器
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4
❖ 特种变压器可分为: 整流变压器、电炉变 压器、高压试验变压 器、控制变压器等
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36
一.三相变压器的电路系统--连接组 （一）联结法 ❖ 绕组的首端和末端的标志规定
绕 组 名 称 首 端
高 压 绕 组 ABC 低 压 绕 组 a bc
末 端
中 点
XYZ O
xyz o
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37
1.星形联结用符号“Y（或 y)”表示 ❖ 三个首端 A、B、C（或 a、b、c)向外引出 ❖ 末端 X、Y、Z（或 x、y、z）连接在一起成为中性点 2.三角形联结用符号“D（或d）”表示 ❖ 各相间联结次序为 A - X - C - Z - B - Y（或 a- x
❖ 变压器可将一种电压的 交流电能变换为同频率 的另一种电压的交流电 能
❖ 电压器的主要部件是一 个铁心和套在铁心上的 两个绕组。
•变压器原理图（图3-1）
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45
②三相变压器每相原、付绕组的判别：
❖ 三相交压器有二套原、付绕组，为了使三相对称，一般是每 相原付绕组套在同一铁芯上。利用此特点，可以用实验方法 找出结构封闭．出线凌乱的三相变压器的三相原、付绕组的
❖ ❖ ❖ ❖
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第一节 变压器的分类
1.变压器按用途一般分为电 力变压器和特种变压器 两大类
❖ 电力变压器可分为: 升压 变压器、降压变压器、配 电变压器、联络变压器等
电力变压器外形
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2
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3
控制变压器
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4
❖ 特种变压器可分为: 整流变压器、电炉变 压器、高压试验变压 器、控制变压器等
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一.三相变压器的电路系统--连接组 （一）联结法 ❖ 绕组的首端和末端的标志规定
绕 组 名 称 首 端
高 压 绕 组 ABC 低 压 绕 组 a bc
末 端
中 点
XYZ O
xyz o
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1.星形联结用符号“Y（或 y)”表示 ❖ 三个首端 A、B、C（或 a、b、c)向外引出 ❖ 末端 X、Y、Z（或 x、y、z）连接在一起成为中性点 2.三角形联结用符号“D（或d）”表示 ❖ 各相间联结次序为 A - X - C - Z - B - Y（或 a- x
❖ 变压器可将一种电压的 交流电能变换为同频率 的另一种电压的交流电 能
❖ 电压器的主要部件是一 个铁心和套在铁心上的 两个绕组。
•变压器原理图（图3-1）
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第三章 变压器
不考虑空载损耗时的空载电流
一般变压器铁芯工作在具有一定饱和程度 的状态下，所以当电源电压为正弦波，感应电 势为正弦波，主磁通为正弦波时，磁化电流为 尖顶波，读者可通过平均磁化曲线Φ=ƒ(iμ)和 主磁通曲线Φ=ƒ(ωt)，画出磁化电流曲线 iμ=ƒ(ωt)，证明磁化电流为尖顶波。
2.考虑空载损耗时的空载电流
电路和相量图等。
思考题：
1.P89 3-1、3-2、3-3
2.试证明磁路饱和条件下，当磁通为正弦波时， 励磁电流为尖顶波。（画图证明）
3-3 单相变压器的负载运行
变压器负载运行是指原边接电源，副边接负载zL 时的工作状态。如下图所示，这时副边有负载电 流运I行2通时过相，同原。边电流为I1，各量正方向规定与空载
式中： E1mN1m
同理可得副边感应电势为：
e 2 N 2d d t N 2 m co t E s 2 m sit n 9 ) ( （0 1-22）
用相量式表示为：
E1
j
N1 m
2
j4.44fN1 m
E2
j
N2 m
2
j4.44fN2
m
（1-13） （1-25）
可见，感应电势的大小与匝数和主磁通幅值成
主磁通产生的电抗。这样,变压器原方的电动势
方程可写成
•
•
•
•
U1 E1ImZ1Im(ZmZ1)
等值电路
励磁参数
它们可通过实验测得，由于铁芯有饱和现 象，rm和xm不是常数，是随铁芯饱和程度增 大而减小的参数，但实际上，电源电压可近 似认为稳定，故励磁参数也可近似认为常数。
课后复习要点与思考题
复习要点： 变压器空载运行时电磁关系、工作原理、等值
电机拖动基础第3章变压器
第4章 变压器
U1 I0 R1 E1 E 1 I 0 ( Rm jX m ) ( jI 0 X 1 ) I 0 R1
3.1.2 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
电机与拖动
第4章 变压器
按铁心结构分类
— 芯式变压器 — 壳式变压器
按相数分类
按冷却方式分类
按容量大小分类
— 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
电机与拖动
第4章 变压器
3.1 变压器的工作原理与结构
3.1.1 变压器工作原理
图中各量规定 正方向
+ 初级侧 u1
一次侧 原边
i1
e1
N1 N2
i2
e2
Z L u2
-
次级侧 二次侧 副边
交流电
u1 i1
右手螺旋定则
e1 e2 u 2
+ d e1 N1 dt
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
E1 I0 Zm I0 Rm jX m
式中的Rm称为励磁电阻,它消耗的功率就表示铁耗 Xm称为励磁电抗 Zm称为励磁阻抗, Xm >> Rm
N12 Xm 2 f Rm
电机与拖动
若二次绕组与负载接通，则电动势e2 在二次侧闭合电路内 引起电流 i2， 在负载上的压降即是变压器二次侧端电压 u2 。这样，电源送入一次侧的电能u1i1 ，通过一、二次绕 组磁耦合的联系，使负载上获得了电能 u2i2。当然，二次 侧是另一种等级的电压和电流。从而实现了能量的传输。
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17
二 负载试验（短路试验）
• 用于测量变压器的短路参数
电 • 在高压侧进行，以短路电流达到额定电流为止，
机 此时电压约为额定电压的5%～10%
学 及 拖
• 由于外施电压低，相应的主磁通小，可忽略励磁 电流和铁损耗，用近似等效电路来分析
动
基
础
18
负载损耗—— p k Ik 2 R k p C u I1 2 R 1 I2 2 R 2
6
（二）电流的归算
• 归算前后二次侧磁动势不变：
电
N2I2 N2I2
I2
N2 N2
I2
N2 N1
I2
1 kI2
机 即：归算后电流为归算前的1/k。
学
及 （三）阻抗的归算
拖 动
• 归算前后电阻铜耗和漏感中无功功率不变：
基 础
I22R2 I22R2
R2
I22 I22
R2
k2R2
I22X2 I22X2
X2
电 • 可将两个并联绕组合并为一个绕组，用一个等 机 效阻抗Zm代替
学 ——作出变压器负载运行时的T形等效电路
及
（与归算后的基本方程式是等价的）
拖
动
基
础
T形等效- 电路
10
三 相量图
T形等效电路对应的相量图：
•
假定感性负载，已知 U
、
2
I
、
2
c o s； 2
电 机
• 以U 为2 参考相量，由感性负载性质， 画出 I 2；
电 ——简化为变压器的近似等效电路
机
学
• 二次侧短路，即负载阻抗
及 拖
ZF=0时，变压器阻抗为 Zk
动 基
• 变压器的短路参数：
础
Rk——短路电阻
Xk——短路电抗
变压器的近似等效电路
Zk——短路阻抗
• 可用短路试验测得
-
13
变压器基本方法总结
分析计算变压器负载运行有以下三种基本方法：
电
机 • 基本方程式——是变压器电磁关系的数学表达
为变压 器1 的功率因数。
cos1
-
11
四 近似等效电路
• T形电路包含串联、并联电路，复数运算复杂
电 机
• 考虑到实际变压器中，Zm>>Z1，则： 1）可认为一定电源电压下，励磁电流Im=常数；
学 2）并忽略Im在一次绕组中的漏阻抗压降
及 拖
——简化为Γ形等效电路
动
基
础
Γ形等效- 电路
12
• 考虑到实际变压器中，IN>>Im，可忽略励磁电 流Im不计
及
拖 • （一）空载试验：测励磁参数
动 基
• （二）短路试验：测短路参数
础
15
一 空载试验
• 通过测量空载电流和
电 机 学
一、二次电压及空载 功率，来计算电压变 比、铁耗和励磁阻抗
及
拖 • 由空载等效电路得：
动
基 础
Z 0U I0 1 |Z 1Z m |(R 1R m )2 (X 1X m )2
由所以Zm：>>Z1、Rm>>R1、Xm>>X1，Zm Z0
电
机 学
电机学及拖动基础
及
拖
动
基
础
重庆大学自动化学院
1
电
机
学
及 拖
第三章 变压器
动
基
础
2
主要内容
第一节 变压器的工作原理、分类及结构
Hale Waihona Puke 电 第二节 单相变压器的空载运行机 学
第三节
单相变压器的基本方程式
及 第四节 变压器的等效电路及相量图
拖
动 第五节 等效电路的参数测定
基 础
第六节
三相变压器
第七节 变压器的稳态运行
及
拖 • 归算原则：1）保持归算前后磁动势不变；2）保 动 持归算前后各功率或损耗的能量关系不变。
基 础
5
（一）电动势和电压的归算
电 • 归算后一、二次绕组有相同的匝数：
机
学
及
N2 N1
E2 kE2
拖 动 基 础
E2 N2 N1 k E2 N2 N2
E20 kE20 U2 kU2
即：二次侧电动势归算到一次侧，只需乘以电 电压比k。
动
基 • 等效后，可以用一个既能正确反映变压器内部电 础 磁过程、又便于工程计算的单纯电路，来代替没
有电路联系仅有磁路耦合的实际变压器，这种电 路称为变压器的等效电路。
4
一 绕组归算
电 • 绕组归算：将变压器的二次（或一次）绕组用另 机 一个绕组的匝数来等效计算，同时不改变归算前 学 后变压器两侧电磁关系的一种分析方法。
16
励磁参数—— ZmU I0R mIP 0 0 2XmZm 2R m 2
电 铁耗
—— pFe P0 I02Rm
机 学
电压变比—— k U 1
及
U2
拖
动 几项注意点：
基 础
• Zm与磁路饱和程度相关，应以额定电压进行测 量
• 空载试验一般在低压侧进行，应注意归算
• 对于三相变压器，须采- 用每相值进行计算
电 用一次侧额定电压的百分值表示：
第八节 自耦变压器与互感器
-
3
第四节 变压器的等效电路及相量图
• 当k较大时，变压器原、副边电压相差很大，为 电 计算和作图带来不便。 机 • 变压器原、副边没有直接电路联系，只有磁路联 学 系；副边的负载通过磁动势影响原边；因此只要 及 副边的磁势不变，原边的物理量没有改变。这为 拖 等效提供了依据。
学 • 在相量U 上2 加上 I2R2 得jI2X2； E 2
及 拖 动 基 础
• 由 E 2 ，E1亦得 ；E 1
•
画出超前
E
为1 90o的主磁通
；
m
• 画出滞后 E为1 marctan 的(Xm ；/R m)
• 由Im
画出 ；
• 在相I1 量Im上(I加2)上 I 1 得 。
图中， 为 E 变1 压器原I边1R1的 j功I1X率1 因U 数1 角，
I22 I22
X2
k2X2
即：归算后阻抗为归算- 前的k2倍。
7
归算后变压器负载运行时的基本方程式：
电 机
I1 I2 Im
学
U1 E1I1Z1
及
拖
U2 E2 I2Z2
动
基
E1 ImZm
础
E 1 E 2
8
二 等效电路
将二次绕组各量归算到一次绕组中，即
电 机
N2 N1
E2 E1
学
及
拖
动
基
础
9
• 图中a、b和c、d是等电位点，可连接起来而不 改变运行情况
学 及
• 等效电路——是基本方程式的模拟电路
拖 • 相量图——是基本方程式的图示表示
动
基 础
• 三者是统一的，一般说来：定量计算用等效电 路，定性分析各物理量的相位关系用相量图
14
第五节 等效电路的参数测定
• 利用等效电路计算时，必须知道变压器的参数
电 机 学
• 变压器的电路参数在铭牌上没有标出，一般可通 过试验的方法测定：
电 机
短路参数—— ZkU IkkR kIp k 2 kXkZk 2R k 2
学 折算到75℃时的数值——
及
拖 动 基
Rk75
C
Rk
TT0075Rk
234.575
234.5
础
Zk75 C
R2 k75
C
Xk2
19
• 阻抗电压（又称短路电压）——负载试验时，当绕
组中电流达到额定值时，加在一次绕组上的电压。
二 负载试验（短路试验）
• 用于测量变压器的短路参数
电 • 在高压侧进行，以短路电流达到额定电流为止，
机 此时电压约为额定电压的5%～10%
学 及 拖
• 由于外施电压低，相应的主磁通小，可忽略励磁 电流和铁损耗，用近似等效电路来分析
动
基
础
18
负载损耗—— p k Ik 2 R k p C u I1 2 R 1 I2 2 R 2
6
（二）电流的归算
• 归算前后二次侧磁动势不变：
电
N2I2 N2I2
I2
N2 N2
I2
N2 N1
I2
1 kI2
机 即：归算后电流为归算前的1/k。
学
及 （三）阻抗的归算
拖 动
• 归算前后电阻铜耗和漏感中无功功率不变：
基 础
I22R2 I22R2
R2
I22 I22
R2
k2R2
I22X2 I22X2
X2
电 • 可将两个并联绕组合并为一个绕组，用一个等 机 效阻抗Zm代替
学 ——作出变压器负载运行时的T形等效电路
及
（与归算后的基本方程式是等价的）
拖
动
基
础
T形等效- 电路
10
三 相量图
T形等效电路对应的相量图：
•
假定感性负载，已知 U
、
2
I
、
2
c o s； 2
电 机
• 以U 为2 参考相量，由感性负载性质， 画出 I 2；
电 ——简化为变压器的近似等效电路
机
学
• 二次侧短路，即负载阻抗
及 拖
ZF=0时，变压器阻抗为 Zk
动 基
• 变压器的短路参数：
础
Rk——短路电阻
Xk——短路电抗
变压器的近似等效电路
Zk——短路阻抗
• 可用短路试验测得
-
13
变压器基本方法总结
分析计算变压器负载运行有以下三种基本方法：
电
机 • 基本方程式——是变压器电磁关系的数学表达
为变压 器1 的功率因数。
cos1
-
11
四 近似等效电路
• T形电路包含串联、并联电路，复数运算复杂
电 机
• 考虑到实际变压器中，Zm>>Z1，则： 1）可认为一定电源电压下，励磁电流Im=常数；
学 2）并忽略Im在一次绕组中的漏阻抗压降
及 拖
——简化为Γ形等效电路
动
基
础
Γ形等效- 电路
12
• 考虑到实际变压器中，IN>>Im，可忽略励磁电 流Im不计
及
拖 • （一）空载试验：测励磁参数
动 基
• （二）短路试验：测短路参数
础
15
一 空载试验
• 通过测量空载电流和
电 机 学
一、二次电压及空载 功率，来计算电压变 比、铁耗和励磁阻抗
及
拖 • 由空载等效电路得：
动
基 础
Z 0U I0 1 |Z 1Z m |(R 1R m )2 (X 1X m )2
由所以Zm：>>Z1、Rm>>R1、Xm>>X1，Zm Z0
电
机 学
电机学及拖动基础
及
拖
动
基
础
重庆大学自动化学院
1
电
机
学
及 拖
第三章 变压器
动
基
础
2
主要内容
第一节 变压器的工作原理、分类及结构
Hale Waihona Puke 电 第二节 单相变压器的空载运行机 学
第三节
单相变压器的基本方程式
及 第四节 变压器的等效电路及相量图
拖
动 第五节 等效电路的参数测定
基 础
第六节
三相变压器
第七节 变压器的稳态运行
及
拖 • 归算原则：1）保持归算前后磁动势不变；2）保 动 持归算前后各功率或损耗的能量关系不变。
基 础
5
（一）电动势和电压的归算
电 • 归算后一、二次绕组有相同的匝数：
机
学
及
N2 N1
E2 kE2
拖 动 基 础
E2 N2 N1 k E2 N2 N2
E20 kE20 U2 kU2
即：二次侧电动势归算到一次侧，只需乘以电 电压比k。
动
基 • 等效后，可以用一个既能正确反映变压器内部电 础 磁过程、又便于工程计算的单纯电路，来代替没
有电路联系仅有磁路耦合的实际变压器，这种电 路称为变压器的等效电路。
4
一 绕组归算
电 • 绕组归算：将变压器的二次（或一次）绕组用另 机 一个绕组的匝数来等效计算，同时不改变归算前 学 后变压器两侧电磁关系的一种分析方法。
16
励磁参数—— ZmU I0R mIP 0 0 2XmZm 2R m 2
电 铁耗
—— pFe P0 I02Rm
机 学
电压变比—— k U 1
及
U2
拖
动 几项注意点：
基 础
• Zm与磁路饱和程度相关，应以额定电压进行测 量
• 空载试验一般在低压侧进行，应注意归算
• 对于三相变压器，须采- 用每相值进行计算
电 用一次侧额定电压的百分值表示：
第八节 自耦变压器与互感器
-
3
第四节 变压器的等效电路及相量图
• 当k较大时，变压器原、副边电压相差很大，为 电 计算和作图带来不便。 机 • 变压器原、副边没有直接电路联系，只有磁路联 学 系；副边的负载通过磁动势影响原边；因此只要 及 副边的磁势不变，原边的物理量没有改变。这为 拖 等效提供了依据。
学 • 在相量U 上2 加上 I2R2 得jI2X2； E 2
及 拖 动 基 础
• 由 E 2 ，E1亦得 ；E 1
•
画出超前
E
为1 90o的主磁通
；
m
• 画出滞后 E为1 marctan 的(Xm ；/R m)
• 由Im
画出 ；
• 在相I1 量Im上(I加2)上 I 1 得 。
图中， 为 E 变1 压器原I边1R1的 j功I1X率1 因U 数1 角，
I22 I22
X2
k2X2
即：归算后阻抗为归算- 前的k2倍。
7
归算后变压器负载运行时的基本方程式：
电 机
I1 I2 Im
学
U1 E1I1Z1
及
拖
U2 E2 I2Z2
动
基
E1 ImZm
础
E 1 E 2
8
二 等效电路
将二次绕组各量归算到一次绕组中，即
电 机
N2 N1
E2 E1
学
及
拖
动
基
础
9
• 图中a、b和c、d是等电位点，可连接起来而不 改变运行情况
学 及
• 等效电路——是基本方程式的模拟电路
拖 • 相量图——是基本方程式的图示表示
动
基 础
• 三者是统一的，一般说来：定量计算用等效电 路，定性分析各物理量的相位关系用相量图
14
第五节 等效电路的参数测定
• 利用等效电路计算时，必须知道变压器的参数
电 机 学
• 变压器的电路参数在铭牌上没有标出，一般可通 过试验的方法测定：
电 机
短路参数—— ZkU IkkR kIp k 2 kXkZk 2R k 2
学 折算到75℃时的数值——
及
拖 动 基
Rk75
C
Rk
TT0075Rk
234.575
234.5
础
Zk75 C
R2 k75
C
Xk2
19
• 阻抗电压（又称短路电压）——负载试验时，当绕
组中电流达到额定值时，加在一次绕组上的电压。