电机学-三相变压器(2)(精)
《电机学-变压器》作业参考答案
（2）
A
O=X、Y、Z C
一次侧电压三角形
B
题 2‐3 图 联结组
c
x
b
z
y Í电位 a=z, b=x, c=yÎ
x b c y z a
a
二次侧电压三角形
2-40
有一台三相变压器，SN=5600kVA，U1N/U2N=10/6.3kV，Yd11 联结组。变 压器的开路及短路试验数据为 试验名称 线电压(V) 线电流(A) 三相功率(W) 备 注 6300 7.4 6800 开路试验 电压加在低压侧 550 323 18000 短路试验 电压加在高压侧
Xk= Z k2 − Rk2 = 0.98312 − 0.057512 =0.9814(Ω)
（由于未告知具体的试验温度，所以不进行 Rk 的温度折算。 ）
C、求标幺值 由于一次侧为星形连接，所以 U1Nϕ＝U1N/ 3 ＝10k/ 3 ＝5773.5（V） I1Nϕ＝I1N=SN/U1N/ 3 =5600k/10k/ 3 =323.3(A) Z1b=U1Nϕ/I1Nϕ = 5773.5/323.3=17.857(Ω) 因此，各参数的标幺值为 Zm*=Zm/Z1b =1238.2/17.857=69.34 Rm*=Rm/Z1b=104.2/17.857=5.835 Xm*=Xm/Z1b=1233.8/17.857=69.09 Zk*=Zk/Z1b = 0.9831/17.857=0.05505 Rk*=Rk/Z1b = 0.05751/17.857=0.003221 Xk*=Xk/Z1b=0.9814/17.857=0.05496
（2）采用近似的Γ形等效电路计算 各物理量的正方向取为下图的方向：
* * * Zk = Rk + jX k
电机学-变压器
2、磁滞电流分量Ih ：Ih与-E1同相位，
是有功分量电流。
3、涡流电流分量Ie： Ie与-E1同相位
Ie由涡流引起的，与涡流损耗对应，
所以：又由于Ih和Ie同相位，合并称为铁耗电流分量，用IFe表示。
空载时励磁电流
❖ Iu——磁化电流，无功性质，为主要分量 ❖ Ife——铁耗电流，有功性质，产生磁滞（Ih）
e2有效值E2 E2m / 2 2f N2 m
图2-8
2、电压变比
❖ 变比——初级电压与次级空载时端点电压之比。 ❖ 电压变比k 决定于初级、次级绕组匝数比。 ❖ 略去电阻压降和漏磁电势
k U1 E1 N1 U 20 E2 N2
四、励磁电流的三个分量
❖ 忽略电阻压降和漏磁电势，则U1＝E1＝4.44fN1m。 m∝U1即：当外施电压U1为定值，主磁通m也 为一定值
k＝N1/N2＝1
一)次级电流的归算值
归算前后磁势应保持不变
I
' 2
N
' 2
I2N2
I
' 2
I2
N2
N
' 2
I2
N2 N1
I2 / k
❖ 物加理 了k意倍义。：为当保用持N磁2＝势N不1替变代。了次N级2电，流其归匝算数值增 减小到原来的1／k倍。
二)次级电势的归算值
归算前后次级边电磁功率应不变 ❖ E2I2＝E2I2
❖ 励磁电流的值决定于主磁通 m，即决
定于E1。
u1≈E1=4.44fN1Φm
电磁现象
返回
2、基本方程式
返回
3、归算
❖ 绕组归算——用一假想的绕组替代其中一个 绕组使成为k＝1的变压器。
电机学三相变压器实验报告
实验报告实验名称三相变压器课程名称电机学实验专业班级：学号：姓名: 实验日期：指导教师：成绩:一、实验名称：三相变压器二、实验目的1.通过空载和短路实验，测定三相变压器的变比和参数。
2.通过负载实验，测取三相变压器的运行特性。
三、实验内容1.测定变比2.空载实验:测取空载特性U0L=f(I0L)，P0=f(U0L),COSΦ0=f(U0L)。
3.短路试验:测取短路特性U KL=f(I KL),P K=f(I KL),COSΦKL= f(I KL)。
4.纯电阻负载实验保持U1=U N,COSΦ2=1的条件下，测取U2=f(I2)四、实验接线五、实验记录1.测定变比2.空载实验数据3.短路实验实验数据室温：25℃六、实验数据处理 1.计算变压器的变比由K AB =U AB /U ab ,K BC =U BC /U bc ,K CA =U CA /U ca ， 平均变比K=(K AB +K BC +K CA )/3，得K=3.992.根据空载试验数据作出空载特性曲线并计算激磁参数。
（1）空载特性曲线 a.U 0L =f(I 0L )0.020.040.060.080.10.12I0LU 0L空载特性曲线U0L=f(I0L)b.P 0=f(U 0L )0.51 1.52 2.533.54U0LP 0空载特性曲线P0=f(U0L)c.COS Φ0=f(U 0L )10203040506070-0.100.10.20.30.40.50.60.70.80.9U0LC O S Φ0空载特性曲线COSΦ0=f(U0L)(2)计算激磁参数由空载特性曲线得，对应与U 0=U N 时的I 0=0.04615A,P 0=2.702W 则激磁参数r m =P O /3I 0φ2=422.88ΩZ m =U 0φ/I 0φ=U 0L /√3I 0L =688.96Ω X m =√(Z m 2-r m 2)=543.91Ω 式中U 0φ=U 0L /√3，I 0φ=I 0L ，3.绘出短路特性曲线和计算短路参数。
电机学(变压器部分)ppt课件
4) U 2 和 I 2 按发电机惯例，发出电功率
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18
§ 2-2 变压器空载运行
A
I0
E1
U1
E s1
X
m
s1
x
E 2 U 20
a
变压器空载运行时精品基课件本电磁关系（一） 19
U1
I0
F0 N1I0 m s 1
E 2 U 20
E1 E s1
与U1 I0R1
相铁邻心两柱层截铁面心叠片
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6
绕组 ：它是变压器的电路部分，按照高低电 压绕组之间的布置，可以分为同心式和交叠式 两种绕组，同心式结构简单，制造方便，交叠 式机械强度好，引出线的布置和焊接都较方便， 漏电抗小。
同心式绕组
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高压 低压 高压 低压
高压
低压 高压 低压
交叠式绕组
7
补充1：非晶合金铁心变压器的特点
非晶合金与硅钢片变压器相比，空载损 耗下降70%至80%，空载电流下降80%，节能效 果显著。非晶合金片厚度极薄，填充系数较 低，采用磁密低，产品的设计受材料限限制 程度较高，非晶合金对机械应力非常敏感，
张引力和弯曲应 力都会影响磁性 能，结构设计特 殊。
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8
补充2：立体卷铁心变压器的特点
铁心和线圈需在专用设备上卷制，减 少了由人工制造造成的质量波动，质量稳 定可靠;卷铁心与叠铁心相比可减少工序， 生产效率高，自动化程度高；立体卷铁心
第一章 变压器的用途、分类与结构
内容提要：
1. 变压器的用途、分类 2. 变压器的主要结构部件 3. 变压器的发热温升 4. 变压器的额定数据
精品课件
1
第一节 变压器的用途、分类
电机学-三绕组变压器和自耦变压器解析
输送到不同的电网。如图4-2(b)所示。
U1 110kV
～ U3 330kV
U1
U2 121kV
U2 220kV (a)
10.5kV (b)
242kV U3
图4-2 三绕组变压器的用途
§4-1 三绕组变压器
➢三绕组变压器的容量和标准联结组
容量：三绕组变压器的额定容量是指三个绕组中容量最大的一个
绕组的容量。为了使产品标准化起见，一般三个绕组的容
内容回顾
三相变压器的不对称运行
A a
3I0
b
0
C
Bc
Z1
Z 2
Z
0 m
(a)
YN,d联结
YN,d联结时，从YN方面看，零序阻抗
从d方面看，零序电流为零，零序阻抗
(b)
Z0
Z1
Z
0 m
Z
2
回顾
三相变压器的不对称运行
➢ Y,yn联结的单相负载运行
I
U
A
1 3
Z
0 m
ZL
对于三相变压器组，Zm0 = Zm，因此负载电流主要受 Zm0 的限制， 即使 负载阻抗 ZL 很小，负载电流也并不大。
F1 F2 F3 Fm
N1I1 N2 I2 N3I3 N1Im
I1
N2 N1
I2
N3 N1
I3
Im
I1 I2 I3 0
I1 I2 I3 Im
I2
I2 k12
, I3
I3 k13
3．三绕组变压器的电动势平衡方程式
A I1 U1 1 X
m 12 13
2 I2 Am
内容回顾
三相变压器的不对称运行
➢ 分析方法：－对称分量法 正序、负序、零序分量方法
电机学-三绕组变压器及自耦变压器
§4-1 三绕组变压器
为了绝缘方便，高压绕组部放在最外边。 对于降压变压器，中压绕组放在中间，低压绕组靠近铁心柱，如图4-1(a)所示。 对于升压变压器，为了使磁场分布均匀，把中压绕组放在靠近铁心柱，低压绕组放在中间，如图41(b)所示。
123
321
1 3 2 2 31
(a)降 压 布 置
(b)升 压 布 置
I1NN12
I2
N3 N1
I3
Im
I1I2 I3 Im
I1I2 I3 0
I2
I2 k12
,
I3
I3 k13
3．三绕组变压器的电动势平衡方程式
A I1 U1 1 X
m 12 13
2 I2 Am
U
23
2
ZL2
aXm
I3 U3 ZL3
x
3
I1
E1
U1
E12
E13
• •
E2 E21 U2
k a U 2 a I 1 aZ A ak a 1 2 Z a x U 2 a I 1 a Z ka
I 1 r jL 1 I 1 jM 1 I 2 jM 1 I 3
U 2 I2 r2 E 2 E 2 1E 2 3
I 2 r 2 jL 2 I 2 jM 1 I 1 2 jM 2 I 3 3
U 3 I3 r3 E 3 E 3 1E 3 2
k N1 U1N N2 U2N
➢自耦变压器的结构特点
如果保持两个绕组的额定电压和额定电流不变，把原绕组和副绕组顺极性串联起来作为新的原边。而副 绕组还同时作为副边，它的两个端点接到负载阻抗ZL，便演变成了一台降压自耦变压器。
A
a
A I1a
A I1a I1
电机学变压器第四章习题部分答案
第四章 三相变压器练习题填空题（1）三相变压器组的磁路系统特点是 。
（2）三相心式变压器的磁路系统特点是 。
（3）三相变压器组不宜采用Y,y 联接组，主要是为了避免 。
（4）为使电压波形不发生畸变，三相变压器应使一侧绕组 。
（5）大容量Y/y 联接的变压器，在铁心柱上另加一套接成形的附加绕组，是为了 。
（6）变压器的联接组别采用时钟法表示，其中组别号中的数字为钟点数，每个钟点表示原、副边绕组对应线电势相位差为 。
（7）单相变压器只有两种联接组，分别是 和 。
（8）三相变压器理想并联运行的条件是 ， ， 。
（9）并联运行的变压器应满足 ， ， 的要求。
（10）变比不同的变压器不能并联运行，是因为 。
（11）两台变压器并联运行时，其负荷与短路阻抗 。
（12） 不同的变压器绝对不允许并联运行。
（14）短路阻抗标幺值不等的变压器不能并联运行，是因为 。
（15）一台Y/Δ-11和一台Δ/Y -11联接的三相变压器 并联运行。
（16）一台0/12Y Y -和一台0/8Y Y -的三相变压器，变比相等，经改接后 并联运行。
（1）各相主磁通有各自的铁心磁路（2）各相磁路彼此相关（3）变压器在磁路饱和情况下的相电动势波形畸变，（4）接成Δ（5）防止相电动势波形发生畸变，（6）30°的整数倍，（7）Ii0，Ii6（8）各变压器变比相等:各变压器联结组标号相同;各并联变压器的短路电压标幺值相等，短路阻抗角也相等。
（9）变压器一、二次额定电压的误差不大于0.5%；变压器联结组标号相同；各并联变压器的短路阻抗标幺值相差不超过10%（10）产生环流使变压器烧毁（11）标幺值成反比分配（12）组别（14）负载分配不合理，不能发挥并联运行的容量水平（15）能（16）能选择题（1）三相心式变压器各相磁阻 。
A ．相等B ．不相等，中间相磁阻小C ．不相等，中间相磁阻大（2）要得到正弦波形的感应电势，则对应的磁通波形应为 。
西安交大的电机学课件7第二篇、第7章三相变压器
3 次谐波励磁电流可以通过中线或者
在三角形回路中流通，所以这类联结组的励磁电流中含有3次谐波，其磁通和
电势的波形均均为正弦波。
Y,y联结组：一、二次侧均无中 线， 3 次谐波电流没有通路，励 磁电流是正弦波，产生的磁通理 论上为平顶波，平顶波磁通中含 有较大的 3 次谐波分量，若不能 有效抑制，将导致感应电势的波 形为尖顶波。
C
A
钟表法
Aa
b
c
O
c
Eab
Eab Q
EAB
b
C
B
a
UBb U AB Uab
重心重合法
主讲教师：阎治安
例3： 已知接线图，确定联结组别
电机学
B
ABC
* **
X YZ
x yz
***
a bc
11
[析]
E AB
O
C
用相量图分析
z
c
（建议用钟表法） b
x
A
Eab y
Aa
钟表法(试验用方法)
ay
Q
O
i
波形来决定。
m
1、当磁路不饱和时 Φ和 im是直线关系。即正弦的Φ由正弦 im产生。
t
t
im
im
t
图 磁路不饱和正弦 im 产生正弦Φ
18
t
图 饱和时正弦的励磁电流产生平顶磁通
主讲教师：阎治安
电机学
2、当磁路饱和时
Φ和 im不再是直线关系。用作图法知正弦的 im无法产生正弦的Φ，只能产生 平顶的Φ。
（2）重心重合法
分别做出一、二次侧的相量图；三角形联结时要注意绕组的首位端，并 画成三角形相量图。 将一、二次侧相量图重心O和Q重合，比较OA和Qa的相对方位，即可确 定联结组别。
3 电机学_第三章、第四章 三相变压器及运行_西大电气
4.在相量图中，同向绕组在同一铁芯柱上，注意 同名端
5.连接副方绕组
19:43:15
第三章
第三节 绕组连接法及其磁路系统对电势波形的影响
由于磁路饱和，磁化电流是尖顶波。分解为基波 分量和各奇次谐波（三次谐波最大）。
问题
在三相系统中，三次谐波电流在时间上同相位， 是否存在与三相绕组的连接方法有关。
大容量变压器一般有较大的短路电压。
•分析三次谐波电流不能流通所产生的影响。
19:43:15
第三章
第三节 绕组连接法及其磁路系统对电势波形的影响
一、三相变压器组Y，y连接
初级为Y连接，激磁电 流中所必需的三次谐 波电流分量不能流 通——磁化电流正弦 形
19:43:15
第三章
第三节 绕组连接法及其磁路系统对电势波形的影响
思考：
相电势中存在三次谐波电势， 则线电势的波形如何？
19:43:15
第三章
第二节 三相变压器的连接组
Y，d连接
1、Y，d11 Eab滞后EAB 330 Eab超前EAB30
19:43:15
第三章
第二节 三相变压器的连接组
Y，d连接
2、Y，d1 Eab滞后EAB 30 Eab超前EAB 330
19:43:15
第三章
第二节 三相变压器的连接组
在高压线路中的大容量变压器需接成Y，d
19:43:15
第三章
第三节 绕组连接法及其磁路系统对电势波形的影响
五、三相变压器D，y连接
3次谐波电流可流通，磁
通呈正弦形，从而每相 电势接近正弦波。 分析点：
一次侧相电流中是否有三次谐波电流？
电机学 北京交通大学 2变压器
U 1 E 1 j 4 . 44 fN 1 m
重要结论： 变压器中，当频率和原绕组的匝数一定时， 主磁通Φ 的大小和波形主要决定于电源电压的 大小和波形。
但主磁通Φ 是由激磁磁磁势 (或激磁电流)产生的。
作业：P59 2-19 2-20
2、主磁通和空载电流 的关系 产生主磁通 m 的电流是激磁电流，用 I m 表示 空载电流就是激磁电流。激磁电流 I m 可分为 磁化电流 I ：以产生主磁通（磁化曲线） （无功分量） 铁耗电流 I Fe ：产生损耗 （有功分量） 故
还可按冷却介质，冷却方式，铁芯结构及调压方式分类。
2、特种变压器：整流，电炉，高压试验，矿用，船用， 小容量控制变压器，互感器，调压器，电抗器等。
三、变压器的结构： 器身：铁心、绕组、绝缘和出线装置； 油箱； 冷却装置； 保护装置
（一）、铁芯：磁路部分。
含硅量高的(0.35~0.5mm)厚硅钢片迭压而成。
因此感应电势与激磁电流的关系为：
I I E ( 1 1 Im Fe 1 R Fe jX )
因此，可引入激磁阻抗 Z m R m jX 则有
m
E 1 I m Z m I m ( rm jx m ) 或 E 1 I 0 Z m I 0 ( rm jx m )
F1 F 2 F 0
或 可得
N 1 I1 N 2 I 2 N 1 I 0
( 1 k )
I1 I 0
I 2 I 0 I1L
由此可知，变压器负载运行时，一次绕组电流包含 两个分量，一个是产生主磁通的激磁分量，另一个是抵 消二次电流建立的磁动势对主磁通影响的负载分量，即 供给二次负载功率的一次绕组电流的负载分量。