电机与拖动第3版教学课件电子教案.ppt

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（,b,）环形导线 （,c,）螺线管,图,1-1,不同形状的载流体产生的磁力线,1,1,磁场的物理量及基本定律,1.1.3,电磁感应定律,磁变生电,电磁感应定律即法拉第定律，是指因磁通量变化产生感应电动势的现象,.,（,1-4,）,式中称为磁链，它表示,N,匝线圈所交链的总磁通，即,=,N,（,1-5,）,1.,楞次定律：线圈处于磁场中，当通过该线圈的磁通总量发生变化时，线圈中将有感应电动势产生,:,1,1,磁场的物理量及基本定律,1.1.3,电磁感应定律,磁变生电,楞次定律的定义：,闭合回路,中感应电流的方向，总是使得它所激发的磁场来阻止引起感应电流的,磁通量,的变化。,楞次定律的方向：,e,总与,d,/d,t,的方向相反,图,1-2,变化的磁通产生的感应电动势方向,1,1,磁场的物理量及基本定律,1.1.3,电磁感应定律,磁变生电,2.,闭合电路,的一部分导体在磁场里做,切割磁感线,的运动时，导体中会感应电动势，产生电流。,如果直导线位于均匀磁场中运动，且导体与磁力线、运动方向之间三者垂直，则感应电动势的公式为：,e,=,Blv,（,1-6,）,式中：,B,导体所在处的磁感应强度；,l,导体的有效长度；,v,导体切割磁力线的线速度。,1,1,磁场的物理量及基本定律,1.1.4,电磁力定律,电磁生力,图,1-4,左手定则判断电磁力的方向,载流导体处于磁场中会受到力的作用，称之为电磁力，也叫安培力。,图,1-4,左手定则判断电磁力的方向,当磁力线与导体的方向相互垂直时，载流导体所受到的电磁力公式为,f,=,BlI,（,1-7,）,式中：,B,导体所在处的磁感应强度；,l,导体的有效长度；,I,载流导体中流过的电流。,1,1,磁场的物理量及基本定律,1.1.5,磁路的欧姆定律,磁路的欧姆定律,图,1-5,磁路的欧姆定律,由于,H,=,B,/,，,B,=,/S,，可得,=,l,磁路的平均长度；,N,线圈的匝数；,S,磁路的面积；,F,=,NI,磁动势。,R,m=,l,/,S,是磁阻,m=1/,R,m,称为磁导,1,1,磁场的物理量及基本定律,1.1.6,磁路的基尔霍夫定律,1,基尔霍夫第一定律,穿出或进入任一闭合面的总磁通量恒等于零，类似于电路的电流定律。,1,1,磁场的物理量及基本定律,1.1.6,磁路的基尔霍夫定律,2,基尔霍夫第二定律,l,为各段磁路的长度，,H,为各段磁路的磁场强度；,为各段磁路的磁通，,R,m,为各段磁路的磁阻。,式（,1-12,）,式（,1-12,）表明，沿任何闭合磁路的总磁动势恒等于各段磁路磁压降的代数和。类似于电路的基尔霍夫第二定律，称为磁路的基尔霍夫第二定律。,1,2,常用铁磁材料及其特性,1.2.1,铁磁性物质的磁化,（,a,）未磁化 （,b,）磁化后,图,1-7,磁畴,磁化：,将铁磁性物质放入磁场后，铁磁物质呈现很强的磁性的现像称为磁化。常用的铁磁性物质有铁、镍、钴等。,1,2,常用铁磁材料及其特性,1.2.2,磁化曲线,磁化曲线,：是指磁场的磁通密度,B,与磁通强度,H,之间的关系。,非磁性材料,中，因为磁导率基本不变，所以,B,和,H,成线性关系。,铁磁材料,的磁化曲线是非线性的。,1,2,常用铁磁材料及其特性,1.2.2,磁化曲线,图,1-8,非铁磁材料的磁化曲线和铁磁材料的初始磁化曲线,图,1-9,铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线,1,2,常用铁磁材料及其特性,1.2.3,磁滞与磁滞损耗,磁滞损耗：,铁磁材料周期性的正反向磁化过程中磁畴来回翻转产生摩擦而引起的损耗。,磁滞损耗,P,h,与磁通的交变频率,f,成正比，与磁通密度幅值,B,m,的,次方成正比。即：,=1.62.3,1,2,常用铁磁材料及其特性,1.2.4,涡流与涡流损耗,（,a,）厚铁芯 （,b,）薄钢板叠成的铁芯,图,1-10,涡流,涡流：,铁芯是导电材料，当通过铁芯的磁通随时间发生变化时，根据电磁感应定律，铁芯中将产生感应电动势，并引起环流。因为这些环流在铁芯内部围绕磁通成涡流状流动，所以称之为涡流。,1,2,常用铁磁材料及其特性,1.2.4,涡流与涡流损耗,k,e,涡流损耗系数，与铁磁材料的电阻率成正比；,铁芯的厚度；,f,磁场交变的频率；,B,m,铁芯中的磁通密度；,V,铁芯的体积。,涡流损耗的计算：,1,2,常用铁磁材料及其特性,1.2.5,铁芯损耗,铁芯损耗：,涡流损耗和磁滞损耗之和。用,P,Fe,表示，它正比于磁通密度,B,m,的平方及磁通交变频率,f,的,1.21.3,次方。,P,Fe,=,P,h,+,P,e,k,Fe,f,1.3,B,m,2,G,（,1-15,）,式中：,k,Fe,铁损耗系数；,G,铁芯的重量,1,3,常用绝缘材料及耐热等级,1.3.1,绝缘材料在电机中的应用,绝缘材料类型：,（,1,）匝间绝缘,（,2,）层间绝缘,（,3,）对地绝缘,（,4,）外包绝缘,（,5,）填充绝缘,（,6,）衬垫绝缘,（,7,）换向器绝缘,1,3,常用绝缘材料及耐热等级,1.3.2,绝缘材料的耐热等级,表,1-1,绝缘材料的耐热等级,耐热等级,原标志,绝缘材料,90,Y,棉纱丝绸、天然丝、纸及其制品、木材、再生纤维素纤维等,105,A,浸渍过的,Y,级绝缘材料、,Q,型漆包线绝缘、黄漆绸、丁腈橡胶、有机玻璃及油性沥青漆等,120,E,QQ,、,QA,、,QAN,型漆包线绝缘，聚酯薄膜，聚酯薄膜玻璃漆布复合箔，热固性聚酯树脂、三聚氰胺甲醛树脂，热固性合成树脂胶，纸层压制品及棉纤维层压制品等,130,B,QZ,、,QZN,型漆包线绝缘，玻璃纤维，石棉层压制品，聚酯薄膜玻璃漆布复合箔，聚酯无纺布,-,聚酯薄膜,-,聚酯无纺布复合箔（,DMD,），环氧酚醛层压玻璃布板，热固性合成树脂胶，氨基醇酸绝缘漆，环氧树脂绝缘漆及油改性合成树脂漆等,155,F,QZY,型漆包线绝缘，聚芳纤维纸薄膜复合箔，绝缘漆处理的玻璃纤维和石棉制品，云母制品和硅有机制品，耐热优良的醇酸、环氧、热固性聚酯树脂，有机硅绝缘胶及环氧树脂无溶剂漆等,180,H,无机物填料塑料、硅有机橡胶、聚芳纤维纸薄膜复合箔及有机硅环氧层压玻璃布板等,耐热等级,原标志,绝缘材料,200,QY,型漆包线绝缘、聚酰亚胺薄膜、聚四氟乙烯薄膜、聚酰亚胺层压玻璃布板、石英、陶瓷及玻璃等,220,NHM,绝缘纸,250,玻璃丝带,1,3,常用绝缘材料及耐热等级,1.3.2,绝缘材料的耐热等级,表,1-1,绝缘材料的耐热等级,学习目标,:,第二章 变压器,1,掌握变压器的结构。,2,掌握变压器的工作原理。,3,掌握三相变压器的结构及连接组别。,4,能判断变压器故障，对一般故障能进行修理与试验。,案例：,电能的产生、输送与分配,第二章 变压器,图,2-1,电力输送过程示意图,作用：,变压器是用来改变交流电压大小的电气设备。它是根据电磁感应原理，把某一等级的交流电压变化成频率相同的另一等级的交流电压，以满足不同负载的需要。,还可用来改变电流、变换阻抗以及产生脉冲等。,2.1,变压器的用途与结构,2.1.1,变压器的用途及其分类,用途：,主要用于输配电系统，而且还广泛应用于电气,控制领域、电子技术领域，测试技术领域以及,焊接技术领域等。,1,按用途分类,（,1,）电力变压器。,用作电能的输送与分配。,（,2,）特种变压器。,在特殊场合使用的变压器，如作为焊接,电源的电焊变压器；专供大功率电炉使,用的电炉变压器；将交流电整流成直流,电时使用的整流变压器等。,（,3,）仪用互感器。,用于电工测量中，如电流 互感器、电,压互感器等。,（,4,）控制变压器。,容量一般比较小，用于小功率电源系统,和自动控制系统。,（,5,）其他变压器。,如高压变压器、调压变压器；脉冲变压器,1,按用途分类,双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器和自耦变压器等。,叠片式铁心、卷制式铁心、非晶合金铁心。,2,按绕组构成分类,3,按铁心结构分类,有单相变压器、三相变压器、多相变压器。,有干式变压器、油浸自冷变压器、油浸风冷变压器、强迫油循环变压器、充气式变压器等。,4,按相数分类,5,按冷却方式分类,2.1.2,变压器的结构,根据用途不同，变压器的结构也有所不同，大功率电力变压器的结构比较复杂，而多数电力变压器是油浸式的。油浸式变压器由绕组和铁芯组成器身，为了解决散热、绝缘、密封、安全等问题，还需要油箱、绝缘套管、储油柜、冷却装置、压力释放阀、安全气道、湿度计、气体继电器等附件，其结构如图,2-2,所示。,图,2-2,油浸式电力变压器,1,变压器绕组,变压器中的电路部分，小型变压器一般用具有,绝缘的漆包圆铜线绕制而成，对容量稍大的变,压器则用扁铜线或扁铝线绕制。,(1),同心式绕组,高、低压绕组同心地套装在铁心柱上。为了便于与铁心绝缘，把低压绕组套装在里面，高压绕组套装在外面。,按其绕制方法的不同又可分为,圆筒式、螺旋式和连续式,(2),交叠式绕组,将绕组分成若干个线饼交替排列,又称饼式绕组,漏抗小、机械强度高、引线方便。主要用在低电压、大电流的变压器上，如容量较大的电炉变压器、电阻电焊机（如点焊、滚焊和对焊电焊机）变压器等。,优点,:,2,变压器铁芯,构成变压器磁路系统，并作为变压器的机械骨架,铁心柱,磁轭,0.35 mm,厚的硅钢片，减小铁耗。,国产硅钢片,有热轧硅钢,片、冷轧无,取向硅钢片、,冷轧晶粒取,向硅钢片,心式变压器,壳式变压器,单相小容量变压器铁心形式,为了减小铁心,磁路的磁阻以,减小铁心损耗，,要求铁心装配,时，接缝处的,空气隙应越小,越好。,（,1,）油箱和冷却装置,（,2,）保护装置,由于三相变压器主要用于电力系统进行电压等级的变换，因此其容量都比较大，电压也比较高。目前，国产的高电压、大容量三相电力变压器,OSF,P,SZ-360000/500,已批量生产（容量为,36,万,kVA,，电压为,500kV,，每台变压器重量达到,250t,）。为了铁芯和绕组的散热和绝缘，均将其置于绝缘的变压器油内，而油则盛放在油箱内。为了增加散热面积，一般在油箱四周加装散热装置，老型号电力变压器采用在油箱四周加焊扁形散热油管（见图,2-2,），新型电力变压器以采用片式散热器散热为多。容量大于,10000kVA,的电力变压器，采用风吹冷却或强迫油循环冷却装置。,（,1,）油箱和冷却装置,油箱内装变压器油,扁形散热油管,或片式散热器,帮助散热,10 000 kV,A,的电力变压器，采用风吹冷却或强迫油循环冷却装置。,3,变压器的主要附件,储油柜：,通过连接管与油箱相通使变压器油与空气的接触面积大为减小，减缓了变压器油的老化速度,新型的全充油密封式电力变压器则取消了储油柜，,运行时变压器油的体积变化完全由设在侧壁的膨,胀式散热器（金属波纹油箱）来补偿。,（,2,）保护装置,在油箱和储油柜之间的连接管中装有气体继电器，当变压器发生故障时，内部绝缘物汽化，使气体继电器动作，发出信号或使开关跳闸。,（,a,）气体继电器。,装在油箱顶部，它是一个长的圆形钢筒，上端用酚醛纸板密封，下端与油箱连通。若变压器发生故障，使油箱内压力骤增时，油流冲破酚醛纸板，以免造成变压器箱体爆裂。近年来，国产电力变压器已广泛采用压力释放阀来取代防爆管。,（,b,）防爆管（安全气道）。,2.2,变压器的铭牌和额定值,2.2.1,铭 牌,正确地使用变压器的依据,电力变压器,产品型号,S7-500,10,标准代号,XXXX,额定容量,500kV.A,产品代号,XXXX,额定电压,10kV,出厂序号,XXXX,额定频率,50Hz 3,相,联结组标号,Y,，,yn0,阻抗电压,4,冷却方式 油冷,使用条件 户外,开关位置,高压,低压,电压,V,电流,A,电压,V,电流,/A,10500,27,5,10000,28,9,400,721,7,9500,30,4,XX,变压器厂,XX,年,XX,月,2.2.2,额 定 值,1.,型号,2.,额定电压,U,1N,和,U,2N,U,1N,：,加在一次绕组上的正常工作电压值。根据,变压器的绝缘强度和允许发热等条件规定,U,2N,：,变压器空载时，高压侧加上额定电压后，,二次绕组两端的电压值。,U,2N,不等于额定负载时的负载电压,。有一个电压,降使空载电压大于负载电压。,额定电压在三相变压器中是指线电压。,3.,额定电流,I,1N,和,I,2N,根据变压器容许发热的条件而规定的满载电流,值。在三相变压器中额定电流是指线电流。,4.,额定容量,S,N,变压器在额定工作状态下，二次绕组的视在,功率，其单位为,kV,A,。,单相变压器的额定容量,三相变压器的额定容量,5.,联结组标号,三相变压器一、二次绕组的连接方式,Y,（高压绕组作星形联结）、,y,（低压绕组作,星形联结）；,D,（高压绕组作三角形联结）、,d,（低压绕组作,三角形联结）；,N,（高压绕组作星形联结时的中性线）、,n,（低压绕组作星形联结时的中性线）。,6.,阻抗电压,又称为短路电压。,它标志在额定电流时变压器阻抗压降的大小。,通常用它与额定电压,U,1N,的百分比来表示。,例,2,1,：,一台三相油浸自冷式铝线变压器，,已知,S,N,560kV,A,，,U,1N,/,U,2N,=10000V/400V,，,试求一次、二次绕组的额定电流,I,1N,、,I,2N,各,是多大,?,解：,互相绝缘且匝数不同,只有磁的耦合而没有,电的联系,2.3,单相变压器的空载运行及负载运行,2.3.1,单相变压器的空载运行,1,单相变压器的基本工作原理,根据电磁感应,原理：,改变一、二次绕组的匝数，就可达到,改变电压的目的。,1,单相变压器的基本工作原理,第四节：单相变压器的空载运行及负载运行,2.,空载运行时各物理量正方向的规定,二次绕组开路,按照,“,电工惯例,”,规定参考方向：,（,1,）电压的参考方向：,在同一支路,中，电压的参考方向与电流的参考,方向一致。,（,2,）磁通的参考方向：,磁通的参,考方向与电流的参考方向之间符合,右手螺旋定则。,（,3,）感应电动势的参考方向：,由交,变磁通,产生的感应电动势,e,，其参考,方向与产生该磁通的电流参考方向一,致（即感应电动势,e,与产生它的磁通,之间符合右手螺旋定则）。,参考方向的规定,按此参考方向列出的电磁感应定律方程：,3.,感应电动势和变比,设,m,sint,e,滞后于,90,0,结论：,有效值：,E,1,=4.44,fN,1,m,E,2,=4.44,fN,2,m,略去一次绕组中的阻抗不计,U,1,E,1,4.44,fN,1,m,U,2,E,2,=4.44,fN,2,m,变压比，简称变比,U,1,恒定时，变压器,铁心中的磁通,m,基本上保持不变,4.,变压器的空载电流和空载损耗,空载电流,（,2,10,）,I,N,无功分量,I,q,，用来建立磁场，起励磁作用,有功分量,I,d,，用来供给变压器铁心损耗,1,升压变压器,:,K,u1,2.3.2,单相变压器的负载运行,单相变压器负载运行,二次绕组中有电流,一次绕组中电流变为,i,1,1,磁动势平衡方程及变流比,变压器负载运行时的磁通势平衡方程式,:,因为电源电压不变，故负载时的磁势和空载时,相同：,N,1,I,1,N,2,I,2,忽略,I,0,:,变压器的变流比,变压器的高压绕组匝数多，而通过的电流小，因此绕组所用的导线细；反之低压绕组匝数少，通过的电流大，所用的导线较粗。,结论：,1,磁动势平衡方程及变流比,外特性,:,一次绕组电压,U,1,和负载的功率因数,cos,2,一,定时，二次绕组电压,U,2,与负载电流,I,2,的关系,.,滞后的无功电流产生去磁作用使电压下降,超前的无功电流产生增磁作用使电压上升,用标么值表示，便于不同变压器之间比较,2,变压器的外特性及电压变化率,电压变化率：,用,U,来表示,二次侧空载电压,额定负载时二次侧电压,U,反映供电电压的稳定性。,U,越小，说明变压器二次绕组输出的电压,越稳定。,常用变压器,U,为,3,5,例,2,3,：,某台供电电力变压器将,U,1N,=10000V,的,高压降压后对负载供电，要求该变压器在额定,负载下的输出电压为,U,2,=380V,，该变压器的电压,变化率,U,5,，求该变压器二次绕组的额,定电压,U,2N,及变比,K,。,解：,U,2N,=400V,K,=,U,1N,/,U,2N,=10000/400=25,3.,变压器的损耗及效率,P,1,=,U,1,I,1,COS,1,P,2,=,U,2,I,2,COS,2,损耗,P,P,1,-,P,2,=,P,cu,+,P,Fe,（,1,）铁损耗,P,F,e,基本铁损耗,附加铁损耗,与,U,1,有关，与负载电流无关，当,U,1,不变时，,铁耗基本不变。故铁耗称为不变损耗。,（,2,）铜损耗,P,Cu,基本铜损耗,附加铜损耗,电流在一次、二次绕组,电阻上产生的损耗,漏磁通产生的集肤效应,使电流在导体内分布不,均匀而产生的额外损耗,铜损耗与负载电流的平方成正比，,所以铜损耗又称为,“,可变损耗,”,（,3,）效率,中小型电力变压器效率在,95,以上，,大型电力变压器效率可达,99,以上,.,例,2,4,：,S9,500/10,低损耗三相电力变压器额定,容量,500kV,A,，设功率因素为,1,二次电压,U,2N,=,400V,，铁损耗,P,F,e,=0.98KW,，额定负载时铜损耗,P,Cu,4.1kW,，求二次额定电流,I,2N,及变压器效率,。,P,2,=,S,N,COS,=500kW,解：,（,4,）效率特性,效率,也随负载电流,I,2,的变化而变化的关系,负载系数,不变损耗等于可变,损耗时，变压器的,效率最高。,通常最高效率位于,=0.50.6,之间,相当于直接接在,一次绕组上的等,效阻抗,2.3.3,变压器的阻抗变换作用,输出变压器、线间变压器,阻抗匹配作用：,如使音响设备输出的阻抗与扬声器的阻抗尽量相等，以获得最大的输出功率。,例,2,5,：某晶体管收音机输出电路的输出阻抗,为,Z,/,=392,，接入的扬声器阻抗为,Z,=8,，现,加接一个输出变压器使两者实现阻抗匹配，求,该变压器的变比,K,；若该变压器一次绕组匝数,N,1,=560,匝，问二次绕组匝数,N,2,为多少,?,解：,2.4,三相变压器,三相变压器组,2.4.1,三相变压器磁路结构,三相心式变压器,三相绕组接入对称的三相交流电源时，三相绕组中产生的主磁通也是对称的，故三相磁通之和等于零，因此中间铁心柱可以省略,1.,变压器的极性,同极性端或同名端：,变压器的一、二次绕组绕在同一个铁心上，当同时交链的磁通,交变时，两个绕组中感应出电动势，当一次绕组的某一端点瞬时电位为正时，二次绕组也必有一电位为正的对应端点。这两个对应的端点，称为同极性端或同名端，通常用符号,“,”,表示。,2.4.2,三相变压器的极性与连接组,变压器绕组的正确连接图,绕组的错误连接,绕组电压为,110V,，电源电压为,220V,时的连接方法,绕组电压为,110V,，电源电压为,110V,时的连接方法,无感应电动势，将烧毁绕组,2.,变压器极性的判定,(1),对两个绕向已知的绕组,绕向不同时，,同名端不同,2.,变压器极性的判定,(2),对一台已经制成的变压器,交流法测定同名端,U,13,U,12,U,34,，,则说明,N1,、,N2,组为,同极性串联，,故,1,和,3,为同名端。,如果,U,13,U,12,U,34,，,则,1,和,4,为同名端。,2.,变压器极性的判定,(2),对一台已经制成的变压器,直流法测定同名端,开关,S,合上的一瞬间，如毫伏表指针向正方向摆动，则接直流电,源正极的端子与接直流毫伏表正极的端子为同名端。,（,1,）三相变压器绕组的连接方法,绕组名称,单相变压器,三相变压器,中性点,首端,末端,首端,末端,高压绕组,U1,U2,U1,、,V1,、,W1,U2,、,V2,、,W2,N,低压绕组,U1,U1,U1,、,v1,、,w1,U2,、,v2,、,w2,n,中压绕组,U1m,U2m,U1m,、,V1m,、,Wlm,U2m,、,V2m,、,W2m,Nm,绕组的首端和末端的标记,3.,三相变压器的连接组,三相绕组连接方法,字母表示：,旧标准：,Y,和,高压,Y,，,D,，,N,低压,y,d,，,n,新标准：,联结组别,表示一次绕组线电压与二次绕组,线电压之间的,相位关系。,一、二次绕组线电动势的相位差总是,30,0,的整,数倍。因此，国际上规定，标志三相变压器,一、二次绕组线电动势的相位关系用,时钟表,示法。,规定一次绕组线电势 为长针，永远指向钟,面上的,“,12,”,，二次绕组线电势 为短针，,它指向钟面上的哪个数字，该数字则为该三,相变压器联结组别的标号。,联结组别,标号为,3,12,3,三相变压器一、二次绕组不同接法的组合形式有：,Y,，,y,；,YN,，,d,；,Y,，,d,；,Y,，,yn,；,D,，,y,；,D,，,d,等，,其中最常用的组合形式有三种，即,Y,，,yn,；,YN,，,d,和,Y,，,d,。,大容量的变压器通常采用,Y,，,d,或,YN,，,d,联结。,容量不太大而且需要中性线的变压器，广泛采用,Y,，,yn,联结，以适应照明与动力混合负载需要的两种电压。,相电压只有线电压的,1,，当中性点引出接,地时，绕组对地的绝缘要求降低了,.,Y,y0,联结组,（,2,）,Y,，,y,联结组,Y,y6,联结组,（,2,）,Y,，,y,联结组,Y,d11,联结组,（,3,）,Y,，,d,联结组,Y,d1,联结组,（,3,）,Y,，,d,联结组,为了制造及运行方便的需要，国家标准规定了,三相电力变压器只采用五种标准联结组，,即,Y,，,yn0,、,YN,，,d11,、,YN,，,y0,、,Y,，,y0,和,Y,，,dll,。,常用，它用于容量不大的三相配电变压器，低,压侧电压为,400,230 V,，用以供给动力和照明,的混合负载。一般这种变压器的最大容量为,1800kV,A,，高压侧的额定电压不超过,35kV,Y,，,yn0,并联运行：,几台三相变压器的高压绕组及低压绕组分别,连接到高压电源及低压电源母线上，共同向,负载供电的运行方式。,在变电站中，总的负载经常由两台或多台,三相电力变压器并联供电,2.4.3,三相变压器并联运行,（,1,）一、二次绕组电压应相等，即变比,应相等。,（,2,）联结组别必须相同。,（,3,）短路阻抗（即短路电压）应相等。,并联运行的变压器必须满足以下条件：,电流大，可能超过额定值,1.,变比不等时的并联运行,K,1,E,2,两个二次绕组之间形成环流,I,c,，,这个电流称为平衡电流。,短路阻抗小,平衡电流大,电流小于额定值,变压比误差不允许超过,0.5,2.,联结组别不同时变压器的并联运行,线电压的相位差至少,为,30,0,，因此会产生很,大的电压差,U,2,如,Y,，,y0,和,Y,，,dll,两台,变压器并联，,二次绕组中产生比额定电流大得多的空载环流，导致变压器损坏。,后果：,3.,短路阻抗（短路电压）不等时变压器的并联运行,Z,S1,I,1,=,Z,s2,I,2,E,2,相等，,U,2,相等,容量相同、变比相等、联结组别,也相同，但短路阻抗不等：,负载电流的分配与各台变压器的,短路阻抗成反比,.,并联运行的变压器其短路电压比,不应超过,10,。,为合理分配负载，防止小容量的,变压器过载，大容量的变压器得,不到充分利用，要求投入并联运,行的各变压器，最大容量与最小,容量之比不宜超过三比一,2.5,特殊用途变压器,2.5.1,自耦变压器,1.,结构特点及用途,一二次绕组不仅有磁耦合,还有电的直接连接,2.,电压、电流及容量关系,U,1,E,1,4.44,fN,1,m,U,2,E,2,4.44,fN,2,m,负载时的磁势平衡方程式：,忽略空载磁通势，则,自耦变压器一、二次绕组中的电流大小与,匝数成反比，在相位上互差,180,0,.,结论,:,流经公共绕组中的电流,I,的大小为,:,I,=,I,2,I,1,当变比,K,接近于,1,时，,I,很小，这部分绕组,可用截面积较小的,导线绕制，以节约,用铜量，并减小自,耦变压器的体积与,重量。,结论：,2.,电压、电流及容量关系,2.,电压、电流及容量关系,S,2,=,U,2,I,2,=,U,2,（,I,+,I,1,）,=,U,2,I,+,U,2,I,1,自耦变压器输出的视在功率为：,由电磁感应原理从一次绕组,传递到二次绕组的视在功率,通过电路的直接联系从一次,绕组直接传递到二次绕组的,视在功率,S,2,=,U,2,I,2,=,U,2,（,I,+,I,1,）,=,U,2,I,+,U,2,I,1,自耦变压器输出的视在功率为：,I,1,只在一部分绕组的电阻上产生铜损耗，因此自耦变压器的损耗比普通变压器要小，效率较高，因而较为经济。,2.,电压、电流及容量关系,K,一般介于,1.2,2,间，此时变压器优势较明显。,应用举例：,电力系统中，用自耦变压器把,110 kV,、,150 kV,、,220 kV,和,330kV,的高压电力系统连接成大规模的动力系统。,自耦变压器的缺点：,高压侧的电气故障会波及到低压侧，很不安全。因此自耦变压器在使用时必须正确接线，且外壳必须接地，并规定安全照明变压器不允许采用自耦变压器结构形式。,2.,电压、电流及容量关系,自耦调压器,输出电压可调，可稍高于,一次绕组电压,例：,实验室中常用的单相调压器，一次绕组输入,电压,U,1,220V,，二次绕组输出电压,U,2,0,250V,2.5.2,电流互感器,在电工测量中用来按比例变换交流电流的仪器,串在电路中，,流过被测电流,匝数少，导线,粗。,量程及读数：,二次电流表量程一般为,5A,。实际中已换算成一次电流，其标度尺即按一次电流分度，这样可以直接读数，不必再进行换算。,电流互感器使用注意事项：,二次绕组绝对,不允许开路,电流互感器的铁,心及二次绕组一,端必须可靠接地,钳形电流表,利用电流互感器原理,如被测电流过小，可将被测导线在钳口内多绕,几圈，然后将读数除以所绕匝数,用电流互感器进行电流测量时存在一定的误差，根据误差的大小，电流互感器分下列各级：,0.2,、,0.5,、,1.0,、,3.0,、,10.0,。,如,0.5,级的电流互感器表示在额定电流时，,测量误差最大不超过,0.5,精度：,2.5.3,电压互感器,在电工测量中用来按比例变换交流电压的仪器,实际上是一台降压变压器,二次电压表量程一般为,100V,。,实际中已换算成一次电压，其标度尺即按一次电压分度，可以直接读数，不需换算。,电压互感器使用注意事项：,二次绕组绝对,不允许短路,电压互感器的铁,心及二次绕组一,端必须可靠接地,使用时二次绕组回路不宜接入过多的仪表，以免影响电压互感器的测量精度,二次回路应串,入熔体电流小,于,2A,的熔断器,例,2,6,：,用变压比为,10 000,100 V,的电压互,感器，变流比为,100,5 A,的电流互感器扩大量,程，其电流表读数为,3.5 A,，电压表读数为,96V,，,试求被测电路的电流、电压各为多少？,解：因为电流互感器负载电流等于电流表读数乘上电流互感器电流比，即,电压互感器所测高电压等于电压表读数乘上变比，即,被测电路的电流为,70A,，电压为,9600V,2.5.4,电焊变压器,电焊变压器是交流弧焊机的主要组成部分，,它实质上是一台特殊的降压变压器。,为了保证焊接质量和电弧的稳定燃烧，对电,焊变压器的要求：,1.,电焊变压器在空载时，应,有一定的空载电压，通常,U,o,60,75 V,左右，以保证,起弧容易。另一方面，为了,操作者的安全，空载起弧电,压又不能太高，最高不宜超,过,85V,2.,在负载时，电压应随负载的增大而急剧下降，即应有陡降的外特性。通常在额定负载时的输出电压约,30V,左右,3.,短路电流,I,SC,不应过大，以免损坏电焊机,4.,为了适应不同的焊接工件和不同焊条的需要，要求电焊变压器输出的电流能在一定范围内进行调节,电焊变压器的结构特点：,电焊变压器必须具有较大的漏抗，而且可以进行调节故铁心的气隙比较大，一次、二次绕组分装在不同的铁心柱上，用磁分路法、串联可变电抗器法及改变二次绕组的接法等来调节焊接电流。,常用形式：,抽头式,可动铁心式,可动线圈式,综合式,BXl,系列磁分路动,铁心式弧焊机外形图,二次绕组分为两部分。一部分和一次绕组接在同一侧，另一部分绕在铁心的另一侧，相当于电感。,焊接电流粗调,焊接电流的细调节：,通过手轮移动铁心的位置，,改变漏抗，从而得到均匀的电流调节。,串入所有电抗线圈及一半二次绕组,串入所有二次绕组及一半电抗线圈,BXl,系列弧焊机的三种型号：,BXl,35,的焊接电流调节范围为,25,150A,，,用于薄钢片的焊接；,BXl,330,的焊接电流调节范围为,50,450A,；,BXl,500,则为,50,680A,，可用来焊接不同厚,度的低碳钢板。,动圈式弧焊机的典型产品,BX3,系列：,焊接电流调节是靠改变一次绕组和二次绕组,之间的距离（从而改变它们之间的漏抗大小）,来实现的。还可将一次及二次绕组串联或并联,来扩大电流调节范围。,1,变压比的测定,变压比的测定可选用双电压表法。,按图,2-40,所示接线，在变压器的高压侧施加一个适合电压表量限的电压，一般可在高压侧额定电压的,1%,25%,范围内选择，并尽量使两个电压表指针偏转均能在刻度的一半以上，以提高测量的准确度。,2.6.1,变压器的空载试验和短路试验,2.6,技能训练,2,变压器绕组极性的测定,变压器绕组极性的测定可采用下列电路。,（,1,）采用直流感应法时，按图,2-41,所示接线。将变压器高压侧,U1,端接电池的正极，,U2,端接到电池的负极，低压侧接检流计。当按下开关后，若检流计指针正向偏转，则与检流计正端相连接线柱为,u1,，另一端为,u2,；若检流针反向偏转，则与检流计正端相连的接线柱为,u2,，与负端相连的接线柱为,u1,。,（,2,）采用交流感应法时，可按图,2-42,所示接线。在变压器高压侧施加交流电压，,u2,端与高压侧的,U2,端相连接，读取电压表数值。如果,U=U1+U2,，则表示接于高压端,U2,的低压端为,u1,，另一端则为尾端,u2,；如果,U=U1,U2,，则表示接于高压端,U2,的低压端为尾端,u2,，另一端则为,u1,。,作用：,利用参数、基本方程式、等效电路、相量图求,变压器的运行性能。,3.,变压器的空载试验,求变比,k,、空载电流,I,0,、空载损耗,P,0,以及等效,电路中的励磁阻抗,Z,m,，从而判断铁心和线圈,质量。,试验时，一般在变压器低压侧加电压，测量,高压侧对应的电压、电流和功率。,目的：,3.,变压器的空载试验,空载试验线路图,计算时，采用电压为额定点的参数，因为空载电流很小，此时的铜损耗很小，故可近似认为额定电压点测得的空载损耗即为变压器额定运行时的空载损耗即铁耗。,3.,变压器的空载试验,计算：,计算：,总阻抗,Z,0,=Z,1,+Z,m,此处,U,20,指高压侧电压，,U1,指,低压侧电压。即试验电压。,注意：若空载试验在低压侧进行，要获得高压侧参数时，必须进行折算。空载时功率因数很低，一般采用,0.2,的功率因数表。,求负载时的铜损耗和短路阻抗。,试验时，一般在变压器高压侧加电压，低压侧,直接短路，测量高压额定电流点对应的电压、,电流和功率。,目的：,4.,变压器的短路试验,短路试验线路图,4