第5章变压器(7)

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电工学 唐介 第5章 思考题及习题 解答 答案

电工学 唐介 第5章 思考题及习题 解答 答案
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第5章 变 压 器
5.2 (3) 两个匝数相同(N1= N2 )的铁心线圈分别接 到电压相等(U1= U2)而频率不同(f1>f2)的两个交流电 源上时,试分析两个线圈中的主磁通Φ1m 和Φ2m 的相对大 小(分析时可忽略线圈的漏阻抗)。
5.4 (1) 在求变压器的电压比时,为什么一般都用空 载时一、二次绕组电压之比来计算?
空载时: U1≈E1,E2 = U20 = U2N ,而负载时: U1≈E1, E2≈U2 ,显然用空载时一、二次绕组电压之比来计算电 压比精确度较高。
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第5章 变 压 器
5.4 (2) 为什么说变压器一、二次绕组电流与匝数成 反比,只有在满载和接近满载时才成立?空载时为什么 不成立?
5.4 (2) 为什么说变压器一、二次绕组电流与匝数成 反比,只有在满载和接近满载时才成立?空载时为什么 不成立?
5.4 (3) 满载时变压器的电流等于额定电流,这是的 二次侧电压是否也等于额定电压?
5.4 (4) 阻抗变换的公式即式(5.4.11)是在忽略什么 因素的条件下得到的?
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第5章 变 压 器
5.2 (1) 额定电压一定的交流铁心线圈能否施加大小 相同的直流电压?
【答】 如果给交流铁心线圈施加了与交流电压大小 相等的直流电压会把线圈烧毁。这是因为交流铁心线圈 上施加的交流电压绝大部分被感应电动势所平衡 (U≈E),漏阻抗上的电压很小,因而励磁电流很小。 如果是施加同样大小的直流电压,由于线圈中没有感应 电动势与之平衡,全部电压降落在线圈本身的电阻上, 该电阻值是很小的,因此将会产生很大的直流励磁电 流,使线圈烧毁。如果系统有过流保护装置,此时保护 装置将动作跳闸。

4 电机学_第五章 特种变压器_西大电气

4  电机学_第五章 特种变压器_西大电气
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第五章
第一节 三绕组变压器
归算至初级侧的电压方程:
rI jL I j M ' I ' jM ' I ' U 1 1 1 1 1 12 2 13 3 ' r' I ' jL' I ' jM ' I jM ' I ' U 2 2 2 2 2 21 1 23 3 ' r' I ' jL' I ' jM ' I jM ' I ' U
19:43:00
第五章
第二节 自耦变压器
自耦变压器的结构特点
双绕组变压器的一侧绕组作为自耦变压器的公共绕组,
为初、次级侧所共有
另一侧绕组作为自耦变压器的串联绕组,串联绕组与
公共绕组共同组成自耦变压器的高压绕组。 压器运行。
自耦变压器可作为升压变压器运行,也可作为降压变
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第五章
流,各种运行的配合都是允许的
通常采用变压器高压绕组的额定容量作为各绕组的容 量基值
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第五章
第一节 三绕组变压器
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第五章 电力系统的特种变压器
一 一 一
三绕组变压器
自耦变压器
电压互感器和电流互感器

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第五章
第二节 自耦变压器
双绕组变压器的高压绕组和低压绕组串联连接便 成为自耦变压器
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第五章
第二节 自耦变压器
短路试验
Z KA Z k
Zk
串联绕组
ZkA
并联绕组

第5章互感及变压器

第5章互感及变压器

ψ21 两线圈端电压的相量表达式:
ψψ122



U 1 jX L1 I 1 jX M I 2



U 2 jXM I1 jXL2 I 2
XM M
自感电压总是与本线圈中通过的电流取关联参考
方向,因此前面均取正号;
互感电压前面的正、负号要依据两线圈电流的磁
场是否一致。
如上图所示两线圈电流产生的磁场方向一致,因
互感电压的极性与电压表的极性相符,可以判断:
1和2 是一对同名端!
5.1.4 耦合电感元件及其伏安关系
有了同名端,表示两个线圈相互作用时,就不 需考虑实际绕向,而只画出同名端及u、i 参考方向 即可。
M
*
*
i1
+ u21 –
u21
M
di1 dt
M
* i1
* – u21 +
u21
M
di1 dt
例: i1 M i2
2.同名端
实际应用中,电气设备中的线圈都是密封在壳体 内,一般无法看到线圈的绕向,因此在电路图中常常 也不采用将线圈绕向绘出的方法,通常采用“同名端 标记”表示绕向一致的两相邻线圈的端子。如:
*
*
·
·
同名端统一用“·”或“*”标识
同名端:同一变化电流在本线圈中产生的自感电压
和在另一线圈中产生的互感电压的实际极性相同端。
• 变压器一般由绕在同一铁芯上的两个匝数不同的 线圈组成,当其中一个线圈中通上交流电时,另 一线圈中就会感应出数值不同的感应电动势,输 出不同的电压,从而达到变换电压的目的。利用 这个原理,可以把十几伏特的低电压升高到几万 甚至几十万伏特。如高压感应圈、电压、电流互 感器等。

第5章变压器的瞬变过程

第5章变压器的瞬变过程
• • 1)合闸时
式(5.5)得
——磁通的稳
——磁通的暂态分量。 (即在u1=U1m时合闸)。由
(5-6)
• 2)合闸时α=0(即在u1=0的瞬间合闸)。由式 (5.5)得
(5-7)
图5.1 α=0时合闸的磁通变化
图5.2 由磁化曲线确定励磁电流
图5.3 空载合闸电流的变化曲线
• 5.1.2 过电流的影响 • 5.2 变压器副方突然短路时的瞬变过程 • 5.2.1 副方突然短路时的瞬变过程分析
图5.4 突然短路时的等效电路
• 设电网容量很大,短路电流不致引起电网 电压下降,则突然短路时原方电路的微分 方程式为
(5-8)
• 式中α——短路时电压u1的初相角。 • 解此常系数微分方程可得
(5-9)
• 式中 稳
——突然短路电流
• 态分量幅值;

——短路阻抗角;
• C——积分常数;
• Tk=Lk/Rk——时间常数。 • 在一般变压器中,由于
——突然短路电流暂态
• 1)当α=90°时发生突然短路。此时暂态分 量 =0,突然短路一发生就进入稳态,短
• 路电流的数值最小,其表达式为
• 2)当α=0时发生突然短路。此时
(5-13)
(5-14)
• 其电流变化曲线如图5-5所示。在突然短路
后半个周期时(
),短路电流达到最
大值
(5-15)
图5.5 α=0时突然短路电流曲线
• 式中
,为突然短路电流最
大值与稳态短路电流最大值之比。显然Ky 的大小决定于时间常数Tk=Lk/Rk。对于小型
变பைடு நூலகம்器,
,故Ky=1.2~1.3;对
大型变压器, • 用标幺值表示时

第5章 变压器同名端的判别、三相异步电动机首尾端的判别

第5章   变压器同名端的判别、三相异步电动机首尾端的判别

V
U1 W1
E+ K
mA
+
V
U2 W2
还是使用判断口径:左正正、右正负
尽量使两次测量要使表针的摆动方向相同。如摆动方向不同,
应调换与电池连接的那相绕组的两个线头或调换电池的正负极, 使两次测量表针的摆动方向相同,可以降低出错率
7、校验
万用表选择直流毫安档的最小量程。将判别出的三个首端和三个 尾端分别连接在一起,分别与万用表的两表笔相连。快速转动电 动机转轴,如指针基本不动,则判别结果正确;如指针明显左右 摆动,则判别结果错误 ,需重新判别。
黑棒
mA
+
红棒
U2 V W2
合上开关瞬间,若指针向右摆动(右摆),
则接电池正极的线头与万用表负极所接的线头 同为首端或尾端。
U VW
+
E K
mA
+
U VW
U1 V W2
+
E K
黑棒
mA
+
红棒
U2 V W1
如指针向左摆动(左摆),则接电 池正极的线头与万用表的正极所接的线 头同为首端或尾端。
要点:要在开关闭合的瞬 间观察万用表指针摆动的方向, 而不是在开关断开的瞬间;

x
电流表正偏,则 A-a
为同极性端。
设S闭合时 增加。
电流表反偏,则 A-x 为同极性端。
感应电动势的方向,
阻止 的增加。
二、三相异步电动机首尾端判别 U1 V1 W1
电动机接线盒
W2 U2 V2
U1
V1 W1
W2
U2 V2
接线桩的排列
U1 V1 W1
U
V1

电工学少学时第五章详解

电工学少学时第五章详解
(2)在处理电路时一般可以不考虑漏电流,在处理磁路 时一般都要考虑漏磁通;
(3)磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。
由于 不是常数,其随励磁电流而变,磁路欧姆定律
不能直接用来计算,只能用于定性分析;
(4)在电路中,当 E=0时,I=0;但在磁路中,由于有
剩磁,当 F=0 时, 不为零;
5.2 电磁铁
衔铁
铁心
铁心
励磁 线圈
铁心
励磁 线圈
衔铁
励磁 线圈
衔铁
电磁铁的种类: 直流电磁铁、交流电磁铁。
铁心
励磁 线圈
衔铁
一、直流电磁铁
1. 直流铁心线圈电路
U → I → NI →
(1) 电压与电流的关系
I=
U R
(2) 线圈的功率: P = R I 2
+U- I
Φ
S
f
N
N
S
一、直流电磁铁
+U-
I
2. 电磁吸力
第5章 变压器
第5章 变压器
5.1 磁路 5.2 电磁铁 5.3 变压器的工作原理 5.4 变压器的基本结构 5.5 三相变压器 5.6 仪用互感器 5.7 自耦变压器 5.8 三绕组变压器 5.9 绕组的极性
5.1 磁路
5.1 磁场的基本物理量
1、磁感应强度B : 表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。
zz是漏磁阻抗是漏磁阻抗根据电磁感应定律根据电磁感应定律有效值有效值由于线圈电阻由于线圈电阻rr和感抗和感抗x或漏磁通或漏磁通较小其较小其电压降也较小与主磁电动势电压降也较小与主磁电动势e相比可忽略故有相比可忽略故有mm是是铁心中磁感应强度的最大值单位铁心中磁感应强度的最大值单位t是铁心截面积单位是铁心截面积单位m功率视在功率

第5章 变压器

第5章  变压器

(2)三相变压器的连接组别
连接组别采用时钟表示法,即规定将高压绕组的线电动势
向量看成时钟的长针,并固定指向12点不动,将低压绕组的同
名线电动势向量看成时钟的短针,它指向的点数就是该变压器 的连接组别号。
36
5.4 三相变压器
37
5.4 三相变压器
(3)三相变压器的标准连接组
国家规定Y,yn0 ;Y,dll ;YN,dll ;YN,y0 ;Y,y0
5.5 变压器的应用 5.5.3 自耦变压器 1.自耦变压器的结构特点:
自耦变压器没有独立的副绕组,它将原绕组的一部分作为副
绕组
原理图 电路图
自耦变压器的优点:节省大量材料,减少变压器的体积、重量
44 自耦变压器的缺点:加强变压器内部绝缘与过电压保护措施
5.5 变压器的应用 5.5.4 仪用互感器
I 2N

750 103 3 400
1082.56 A
15
5.2 单相变压器的空载运行和负载运行 5.2.1 单相变压器的空载运行 变压器的空载运行:指变压器一次侧接在额定频率、额定 电压的交流电源上,二次侧开路时的运行状态。 1.正方向的规定 变压器各物理量的正方向

A u1 X
三相心式变压器的优点 价格便宜、消耗材料少、占地面积小、维护方便等优点,所 以使用最广泛
33
5.4 三相变压器 5.4.2 三相变压器的电路系统(连接组别) 1.三相变压器的绕组连接 (1) 三相绕组的端点标识
对于三相变压器而言,绕组的标识为:A、B、C表示三相
高压绕组的首端;X、Y、Z表示三相高压绕组的末端;a、b、c 表示三相低压绕组的首端;x、y、z表示三相低压绕组的末端; N、n表示星形连接的高压和低压绕组的中性点。

第五章 第一节变压器原理

第五章 第一节变压器原理

(2)绕组 一般用绝缘扁铜线或圆铜线在绕线模上绕 制而成。 绕组套装在变压器铁心柱上,一般低压绕 组在内层,高压绕组套装在低压绕组外层, 以便于提高绝缘性能。
(3)油、油箱、冷却及安全装置 器身装在油箱内,油箱内充满变压器油。 变压器油是一种矿物油,具有很好的绝缘性能。 变压器油起两个作用:①在变压器绕组与绕组、 绕组与铁心及油箱之间起绝缘作用。②变压器油 受热后产生对流,对变压器铁心和绕组起散热作 用。 油箱有许多散热油管,以增大散热面积。 为了加快散热,有的大型变压器采用内部油泵强 迫油循环,外部用变压器风扇吹风或用自来水冲 淋变压器油箱。这些都是变压器的冷却装置。
二、变压器的基本工作原理
图5.1 双绕组变压器的工作原理示意图 (1)原理图 一个铁心:提供磁通的闭合路径。 两个绕组:一次侧绕组(原边)N1,二次侧绕组(副边)N2。 (2)工作原理 当一次绕组接交流电压后,就有激磁电流i存在,该电流在铁心中可产生一个 交变的主磁通Φ。 Ф在两个绕组中分别产生感应电势e1和e2
I 0 I m I 0 I 0a
图5.9给出了对应主磁路的相量图和等效电路。
(5-12)
图5.9 变压器主磁路的相量图和等效电路
由图5.9b得:
E1 (rm jxm )I m zm I m
2
(5-13)
r 式中,m 为激磁电阻,它反映了铁心内部的损耗即: pFe I m rm ;xm Lm 为激磁电 抗,它表征了主磁路铁心的磁化性能,其中,激磁电感 Lm 可由下式给出:
,称 S U1 I1 U 2 I 2 为视在容量。
由此可见,变压器在实现变压的同时也实现了变流。此外,变压器还可以实现阻抗变 换的功能。可以看出,若固定U1,只要改变匝数比即可达到改变电压的目的了,即: 若使 N2>N1,则为升压变压器(step-up transformer); 若使 N2<N1,则为降压变压器(step-down transformer)。 图5.1中,二次侧的负载阻抗为:
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ab
C EC Z EAB b Eab c Ec z Aa
Z
B
X
b
z
y
x Y
c
C
Eb
y
Yy0
A EA X EB Y
B EC
C
B
EAB
Z Y X
Z
aE
Ea
ab
b
Ec
c
c
Eb
y A a x z Eab by6
B AEAB B C EAB EC Z aEab b Ea z x Eb y c y Aa y z
A EA X EB
B EC
C
请大家判 断一下联 结组标号?
Z Y b Eab c a Ec Ea
Eb
y
z
x
Yy2
Yy联结小结
• Yy 联结只有6种联结组标号
– Yy0 Yy2 Yy4 Yy6 Yy8 Yy10
• 标号数全为偶数 • 低压侧ax,by,cz,A与a同名端时为Yy0
– – – – cz,ax,by by,cz,ax cz,ax,by by,cz,ax Yy4 Yy8 Yy10 Yy2
ECA A B C EAB EBC EA EB EC EA A 结论: B EAB Z EB X EBC EC C 等 电 位 点 重 合 用 有 动向 势线 相段 量表 示 电
Y ECA
X Y EA E0 0
Z
0
1.ΔABC是一个等边三角形.
2.三相相序为ABCA时,位形图中 ABC顺时针排列.
• 对于单相变压器
– 只有两种联结组别II0 II6
• 三相变压器绕组的联结
– 规定:
• 高压绕组首端A B C低压绕组首端 a b c • 高压绕组末端X Y Z 低压绕组末端 x y z
– 三种联结方式:
• 星形联结Y
– 中性点若引出以N或n标志
• 三角形联结D(Δ) • 曲折联结Z
星形联结(Y联结)
• Dy联结共有6种(与Yd联结类似)
三相压器常用的5种标号
Yyn0
次级绕组可引出中线,成为三相四线制,用 作配电变压器时可兼供动力和照明负载.
Yd11用于次级电压超过400伏的线路中。 YNd11用于110kv以上的高压输电线路中, 高压侧可通过中点接地。 YNy0用于一次需要接地的场合。 Yy0供三相动力负载。
EB E 120
EC E 240 0
三角形联结(D联结)
A EA X A B EB Y B C EC Z C 联结顺序:AX-CZ-BY-AX Z (B) EC EAB EB X(C ) EA
(A) Y
联结顺序:AX-BY-CZ-AX (B) EAB X X
Y
Z
Z (A)
EA EC
EB
(C ) Y
曲折联结(Z联结)
定义:把每相绕组分成两半,把一相的上半绕组与另一 相的下半绕组反串起来,组成一相,把A1,B1,C1引出,把 A2,B2,C2联在一起,可作为中点引出.
A1 B1 C1
X1 A2
Y1 B2
Z1 C2
请同学们 课后画一 下其对应 的相量图!!!
X2
Y2
Z2
三相变压器的联结组
• 我国的三相电力变压器,绕组的标准联结只采 用星形联结和三角形联结. • 联结组可分为哪几大类?
– – – – Yy联结 Yd联结 Dd联结 Dy联结
• 在三相系统中,关心的是线值.高低压绕组线电 动势EAB与Eab之间的相位差,因其联结方法的 不同而不一样.
Yy联结
AEAB B EA X aE Ea x EB Y
Ea
A X x a
EA Ea
EA看作时钟的长针,永远指向钟面上的12点 A X x a I I 0或I I 12
EA
Ea
A X a x
II6
EA Ea
总结
• 时钟表示法
– 把高压绕组电动势EA看作时钟的长针(分 针),永远指向12点,低压绕组电动势Ea看作 时钟的短针,由短针指向确定变压器的联结 组标号.
x
X
EA
X c Ec
EB
Y
Z
z Y C Eab
b
Yy4
AEAB B
C EC Z
EA
X b Eb y
EB
Y
请大家判 断一下联 结组标号?
Eab
c Ea x
a
Ec z
Yy8
A EA X c EB
B EC
C
B
b Z aEab b Eab
Y
EAB c x Z z y A a
X Y
C
Ec
z
Ea
x
Eb
y
Yy10
第5章 第七节
三相变压器
§5.7.1概述
• 单相变压器的等效电路、相量图完全适 用于三相变压器。 • 本章的学习目标
– – – – 领会单相、三相变压器绕组的标志方法 给出绕组的连接图,会写出其标号 给出一个标号,会画出一种绕组连接图 三相变压器空载运行时的电动势波形(自 学)
§5.7.2三相变压器磁路系统
三相变压器组
三相心式变压器
A
ΦA
B
ΦB
C
ΦC
X
iA iB iC 0 A B C 0
Y
Z
在大容量巨型变压器 中以及运输条件受限 制的地方使用.
应用广泛:消耗材料少,效率高,占地面积小,维护简单.
RA,B,C三相不对称 A,C磁路相等,较B相长. m s | Zm |
x Y
C
yc
x
y
z
Yd1
Yd联结小结
• 共有6种联结组标号
– Yd1 Yd3 Yd5 Yd7 Yd9 Yd11
• 联结组标号为奇数 • Yd1 Yd5 Yd9为一类 • Yd3 Yd7 Yd11为一类
类推Dd联结 Dy联结
• Dd联结共有6种(与Yy联结类似)
– Dd0 Dd2 Dd4 – Dy1 Dy3 Dy5 Dd6 Dy7 Dd8 Dd10 Dy9 Dy11
• 低压侧ax,by,cz,A与a异名端时为Yy6 •
Yd联结
AEAB B EA EB X Y a Eab b
Ea Eb y
C EC Z c Ec z
b
B
z EAB
cZ X x Y C
Eab Aa y
x
Yd11
AEAB B
C EC EAB b z A a
Z
B
EA
X
EB
Z Y a Eab b c
X
高压绕组首端标记为A,尾端标注为X
低压绕组首端标记为a, 尾端标注为x 规定各绕组电动势从首端指向尾端 高压绕组电动势从A到X为EAX,简记为EA 低压绕组电动势从a到x为Eax,简记为Ea
A
a
X
x
这样标注以后,很容易看出高 低压绕组,但A与a 是同名端还 是异名端不得而知.
下面分情况讨论!
A X a x EA
三相空载电流不相等,B相最小,A,C大一些. 2
l
N 1
Rm U I0 | Z 1 Zm |
由于空载电流很小,它的不 对称对变压器负载运行的 影响极小,可略去不计.
可 降 低 高 度
五铁心柱变压器
§ 5.7.3变压器的联结组标号
• 单相变压器绕组的标志方式
绕组绕向一致
绕组绕向相反
采用国际上通用的时钟表示法来区分 不同绕组之间的相位关系。
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