电机与拖动5变压器10月19日

7. 变压器空载运行的等效电路
jI X 仿效 E s1 0 1
1 jI E 1 0r B0 1 jI E 1 0a G0
呼吸器(吸湿器)

变压器随着负荷和气温变化， 各变压器油温不断变化，这 样油枕内的油位随着整个变 压器油的膨胀和收缩而发生 变化，为了使潮气不能进入 油枕使油劣化，将油枕用一 个管子从上部连通到一个内 装硅胶的干燥器（俗称呼吸 器），硅胶对空气中水份具 有很强的吸附作用，干燥状 态状态为兰色，吸潮饱和后 变为粉红色。吸潮的硅胶可 以再生。
冷却器

直接装配在变压器油箱壁上，对于强迫油 循环风冷变压器，电动泵从油箱顶部抽出 热油送入散热器管簇中，这些管簇的外表 受到来自风扇的冷空气吹拂，使热量散失 到空气中去，经过冷却后的油从变压器油 箱底部重新回到变压器油箱内。无论电动 泵装在冷却器上部还是下部，其作用是一 样的。
绝缘套管

变压器绕组的引出线从油 箱内部引到箱外时必须经 过绝缘套管，使引线与油 箱绝缘。绝缘套管一般是 陶瓷的，其结构取决于电 压等级。1kV以下采用实 心磁套管，10～35kV采用 空心充气或充油式套管， 110kV及以上采用电容式 套管。为了增大外表面放 电距离，套管外形做成多 级伞形裙边。电压等级越 高，级数越多。
5.1.2 变压器铭的型号和额定数据
1.变压器铭牌数据 每台变压器都有一铭牌，上面标注着型 号、额定值及其它数据，便于用户了解变压器 的运行性能。
产品型号 额定容量 额定电压 额定电流 额定频率 相 数 联接组别 制造厂 电力变压器 SL7－315/10 产品编号 315kV· A 使用条件 户外式 10000/400V 冷却条件 ONAN 18.2/454.7A 短路电压 4% 50 Hz 器身吊重 765kg 三相 油 重 380kg Y yno 总 重 1525kg 生产日期
变压器铭牌数据2
额定电压U1N/U2N 均指线值电压。原边额定电压U1N是指电 源加在原绕组上的额定电压；副边额定电压 U2N是指原边加额定电压副边空载时副绕组的 端电压，单位有：伏（V）或千伏（kV）。
变压器铭牌数据3
额定电流I1N/I2N 均指线值电流。原、副边额定电流是指 在额定容量和额定电压时所长期允许通过的 电流，单位有：安（A）
压力释放阀

当变压器内部发 气体继电器又称为瓦斯继电器，是变压器 生严重故障而产 的一种保护装置，安装在油箱与储油柜的 生大量气体时， 连接管道中，当变压器内部发生故障时 油箱内压力迅速 （如绝缘击穿、匝间短路、铁芯事故、油 增加，为防止变 箱漏油使油面下降较多等）产生的气体和 压器发生爆炸， 油流，迫使气体继电器动作。轻者发出信 油箱上安装压力 号，以便运行人员及时处理。重者使断路 释放阀。 器跳闸，以保护变压器。
0
i0
饱和对励磁电流的影响 根据磁路欧姆定律 Fe S Rm N1i0 ( N ) i Ci 1 0 0 l l Rm Fe S 当计磁路饱和时，随着 Fe C i0
结论：
(1)当磁通为正弦波，由于此路饱和，励磁电流为 非正弦，不能用相量表示，工程上用等效正弦波 的概念来表示实际的磁化电流i0r。 (2)磁通与励磁电流同相位。
I 0 a I 0 cos 0 I 0 r I 0 sin 0 I 0 2% ~ 10%I1N
空载运行情况下
U1
jI1 X 1
0

I1R1
E1
有功功率
2
U1I 0 cos 0 变压器消耗掉
无功功率
0
0
I0
m
U1I 0 sin 0
E2 U20
储于磁场中
E1
油箱

油浸式变压器均要 有一个油箱，装入 变压器油后，将组 装好的器身装入其 中，以保证变压器 正常工作。变压器 油用作加强变压器 内部绝缘强度和散 热作用。
储油柜

变压器在运行中，随着 油温的变化，油的体积 会膨胀和收缩，为了减 少油与外界空气的接触 面积，减小变压器受潮 和氧化的概率，通常在 变压器上部安装一个储 油柜（俗称油枕）。
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5.1.1 变压器主要结构 铁心（磁路部分）

铁心的材料
为了提高磁路的导磁性能，减小铁心中的磁滞、 涡流损耗，铁心一般采用高磁导率的铁磁材料— 0.35～0.5mm厚的硅钢片叠成。变压器用的硅钢 片其含硅量比较高。硅钢片的两面均涂以绝缘漆， 这样可使叠装在一起的硅钢片相互之间绝缘。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
铁心形式
电力变压器铭牌示意图
变压器铭牌数据1
额定容量SN 它是变压器额定工作条件下输出能力的保 证值，是额定视在功率，单位：伏安（V•A） 或千伏安（kV•A）或兆伏安（MV•A）。 一般容量在630kVA以下的为小型电力变 压器；800~6300kVA的为中型电力变压器； 8000~63000kVA为大型电力变压器； 90000kVA及以上的为特大型电力变压器。
E2 m N 2 m E1m N1 m
/ 0，则向量形式为 取 m m 可见，感应电势的大小与匝数和主磁通 幅值成正比，相位滞后于主磁通相量 90° e1 N1 m sin t 2 N 2 fN 1 1 E1 j m j m 2 2 m j 4.44 fN1 j 4.44 fN 同理有：E
S1 都是由励磁磁动势 f 0 N1i0 产生的。 * m、 书上有误
m
2.主磁通感应电动势
d d m sin t e1 N1 N1 dt dt
N1 m sin t E1m sin t 2 2 同理 e2 E2 m sin t 2
二次绕组回路开路
U1
X


N1 N2

a
一次绕组 的漏阻抗
E U 20 2
变压器一次绕组加额定电压空载运行时， 空载电流很小不超过额定电流的10％， 再加上漏阻抗值较小
E U 1 1
U1 E1 4.44 fN1 m
一、二次绕组电动势之比称为变比
E1 4.44 fN1 m N1 k E2 4.44 fN2 m N 2
铁心是变压器的主磁路， 电力变压器的铁心主要 采用心式结构 ，它是将 A、B、C三相的绕组分 别放在三个铁心柱上， 三个铁心柱由上、下两 个铁轭连接起来，构成 闭合磁路。如图
绕组

绕组是变压器的电路部分，它是由铜或 铝的绝缘导线绕制而成。为了便于绝缘， 低压绕组靠近铁心柱，高压绕组套在低 压绕组外面。

本章教学重点和难点
重点： 1.理解在不同运行状态下I0、I1和I2等参数的 物理意义； 2.变压器的基本方程式、等值电路、相量图； 3.三相变压器的联接组别。 难点：负载运行时各量之间的关系。

目录
5.1 概述 5.2 变压器的空载运行 5.3 变压器的负载运行 5.4 标幺值 5.5 变压器的参数测定 5.6 变压器的运行特性 5.7 变压器的连接组别
X1
N1 ms1 2I 0
N N1 2 I 0 1 s1 2I 0

N
2 1
漏磁路的漏 磁导
s1
为了提高运行性能，希望漏电抗越小越好
4、空载运行电压方程 一次绕组回路电压方程
A
m
I0


E1
s1
E s1
x

E2 U 20
E E I R U 1 1 s1 0 1 I R jX E 1 0 1 1 I Z E 1 0 1
5.2.2 变压器的空载运行
1. 主磁通、漏磁通
m
I0
A


Es1 E1

s1 E2 U 20
x
U1
X


N1 N2

a
(0.1% 0.2%) * 、 都是最大值，一般 sin t S 1 2 fm m S 1 sin t s1 ms1
*

E1
I2 x

E2 U2
ZL

U1

X

N1 N2

*
a
4、I 2 和 m 符合右手螺旋定则 5、U 2 和 I 2 按发电机惯例，发出电功
I 1 和 I 2 均由同名端流入 6、
返回
d e1 N1 dt
d e2 N 2 dt
E U 1 1
E U 2 2
分接开关

变压器常用改变绕组匝数的方法来调压。一般从 变压器的高压绕组引出若干抽头，称为分接头， 用以切换分接头的装置叫分接开关。分接开关分 为无载调压和有载调压两种，前者必须在变压器 停电的情况下切换；后者可以在变压器带负载情 况下进行切换。分接开关安装在油箱内，其控制 箱在油箱外，有载调压分接开关内的变压器油是 完全独立的，它也有配套的油箱、瓦斯继电器、 呼吸器。
2 2 m
3.漏磁通感应电动势
j 4.44 fN E s1 1 ms1
上式可写成：
一次绕组的漏自感
一次绕组的 漏电抗
N 1 ms1 j jX I E I j L I s1 0 s1 0 1 0 2I 0

一次绕组的漏电抗可写成：
(2)主要系列
我国生产的各种变压器系列产品有：S7、 SL7、S9、SC8等。其中SC8型为环氧树脂 浇注干式变压器。
吸收电功
5.2.1 变压器各电磁量的正方向 5.2 单相变压器的空载运行 1、 U1 和 I 1 按电动机惯例，
I1
A