電力變壓器是供電系統中的關鍵設備，其主要功能是升壓或降壓以利于電能的合理輸送、分配和使用，對變電所主接線的形式及其可靠與經濟有着重要影響。

變壓器的種類很多，本課件重點介紹控制變壓器的選擇與參數計算。另對三相電力變壓器、儀用互感器、電焊變壓器等略作介紹。

變壓器選擇的條件：

⑴ 額定一次電壓U1N等于電源的供電電壓；

⑵ 額定二次電壓U2N等于負載的工作電壓；

⑶ 額定視在功率大于或等于負載的視在功率。

控制變壓器是個小容量的單相變壓器，主要滿足機床照明、繼電器、交流接觸器等設備的用電。

控制變壓器是單相變壓器，功率表達式如下：

【例】某機床控制電路負載如下：一個照明燈的參數為36V、30W；3個交流接觸器的參數均為36V、18W、功率因數0.6；2個中間繼電器的參數均為36V、30W、功率因數0.5。電源系統為線電壓380V的三相四線制供電線路，四台備選變壓器參數如下：

為滿足控制電路需要，試選擇可供使用的單相變壓器的電壓和功率，計算其一二次側的電流，并說明接入電路的方式。

變壓器要滿足電源電壓、負載電壓和負載功率三個條件。

⑴ 電源電壓：備用變壓器的U1N分别是380V和220V，而電源為380V三相四線制系統，線電壓為380V、相電壓為220V，隻要接法正确，兩種電壓都可滿足要求。

⑵ 負載電壓：三組負載的工作電壓為36V，其中三個備用變壓器的U2N為36V，滿足負載要求；4号備用變壓器的U2N為48V，不滿足負載要求。

⑶ 負載統計：負載數量多，列表統計如下：

變壓器的視在功率應大于負載的計算功率，根據上表計算結果，1、3号變壓器額定容量200VA，滿足要求，2号變壓器容量150VA，不滿足要求。

⑷負載電流：負載電流需要根據實際的負載大小進行計算：

1号備用變壓器的一二次負載電流分别為：

3号備用變壓器的一二次負載電流分别為：

⑸接入電源

1号備用變壓器U1N為380V，應該接在供電線路的線電壓上；

3号備用變壓器U1N為220V，應該接在供電線路的相電壓上。

提示：變壓器的選擇不僅要考慮電壓和功率的要求，還需要考慮合适的接入電路的方式。

三相變壓器：

三相電力變壓器主要用于為工廠、農村提供生産用電，也可為居民區提供生活用電。其電壓-電流-功率關系為：

三相電力變壓器選擇條件：

⑴ 額定一次線電壓U1N等于電源的供電線電壓；

⑵ 額定二次線電壓U2N等于負載的工作線電壓；

⑶ 額定視在功率大于或等于負載的視在功率。

1.三相變壓器選擇

某型号三相電力變壓器的銘牌數據

【例】一台三相變壓器SN=180kV.A，U1N/U2N=6000/380 V，求一、二次繞組的額定電流I1N、I2N；一組負載為380V、100kW、cosф1=0.75，另一組負載為380V、100 kW、cosф2=0.5，試确定那一組負載可以正常接入電路？

解：⑴ 一、二 次繞組的電流：

結論：

⑴ 兩組負載工作電壓均為380V，滿足電壓要求；

⑵ S1<SN，可正常工作；S2>SN，無法正常工作。

【例】一台變壓器銘牌主要數據如下，試計算一二次側的相電壓，相電流和變壓器的變比。

額定容量：500kVA

額定電壓：U1N=10KV，U2N=0.4KV，3相50Hz

額定效率：98.6%

聯接組别 ：Yyn0 短路電壓 4%

使用條件 ：戶外式 冷卻方式：ONAN

額定溫升：80℃ 器身重：1115 kg

解：學習三相變壓器相線關系的計算。

該變壓器聯結組别為 Yyn0，表示一次側為Y型，三相三線制；二次側也為Y型，三相四線制。計算如下：

自耦變壓器：

各種類型的自耦變壓器：

自耦變壓器也叫自耦調壓器，主要用于試驗場合，它可以通過轉動手柄來獲得副邊所需要的各種電壓。

特點：二次繞組是一次繞組的一部分，一、二次繞組既有磁的聯系，也有電的聯系。其參數計算與控制變壓器相同。

自耦變使用注意事項：

儀用互感器：

儀用互感器包含電壓互感器（TV）和電流互感器（TC）。

1.電壓互感器：

⑴ 結構特點：

① 一次繞組匝數很多，二次繞組匝數很少；

② 電壓互感器變比：ku=U1/U2=N1/N2

③ 一次側并聯接在高壓側，二次側并接各種測量儀表。

⑵ 使用注意：

① 鐵芯和二次繞組的一端必須可靠接地，否則一二次側之間絕緣損壞後，高壓會竄入低壓側，影響人身和設備的安全；

② 二次側不允許短路，需加熔斷器進行保護；

2.電流互感器：

⑴ 結構特點

① 一次繞組匝數很少，二次繞組匝數很多；

② 電流互感器變比：ki=I1/I2=N2/N1；

④ 一次側串聯接在高壓側，二次側串接各種測量儀表。

⑵ 使用注意：

① 鐵芯和二次繞組的一端必須可靠接地，否則一二次側的絕緣損壞後，高壓會竄入低壓側，影響人身和設備的安全；

② 二次側不允許開路

*二次繞組開路後，互感器空載運行。此時一次繞組中的電流全部成為勵磁電流，使鐵心中的磁通急劇增大，造成鐵心過熱，燒壞繞組。

*二次繞組匝數多，将感應出很高的電壓，危及測量人員和設備安全。

*在電流互感器工作中，需要檢修或拆裝電流表或功率表的電流線圈時，應先将二次繞組短路，工作完成後再将短路線拆除。

【例】用變壓比為10000V/100V的電壓互感器、變流比為100/5的電流互感器擴大測量儀表的量程。當電流表讀數為2.5 A，電壓表讀數為90 V時，試求被測電路的電流、電壓各為多少？接在互感器二次測功率表的量程擴大了多少倍？

解：⑴ 實際電壓、電流的計算

電焊變壓器：

2.電焊機特性：

⑴ 電焊機特性曲線：圖中U0為空載電壓，ISC為短路電流，IN、UN為工作電流與電壓。

圖中顯示， 電壓随電流的增大而急劇下降，具有陡降的外特性。

⑵ 特點：

①電焊變壓器在空載時，其輸出電壓U0通常為60～80V；

②焊接時，焊條與工件接觸，電流很大，電壓降至約30V；

③為滿足不同焊接要求，焊接電流需在較大範圍内調節；

④可通過調節二次側電壓，實現焊接電流的調節。

變壓器台數的選擇：

變壓器的台數一般根據負荷等級、用電容量和經濟運行等條件綜合考慮确定。當符合下列條件之一時，宜裝設兩台及以上變壓器：

1.有大量一級或二級負荷在變壓器出現故障或檢修時，多台變壓器可保證一、二級負荷的供電可靠性。當僅有少量二級負荷時，也可裝設一台變壓器，但變電所低壓側必須有足夠容量的聯絡電源作為備用。

2.季節性負荷變化較大，根據實際負荷的大小，相應投入變壓器的台數，可做到經濟運行、節約電能。

3.集中負荷容量較大，雖為三級負荷，但一台變壓器供電容量不夠，這時也應裝設兩台及以上變壓器。

當備用電源容量受到限制時，宜将重要負荷集中并且與非重要負荷分别由不同的變壓器供電，以方便備用電源的切換。

變壓器容量的選擇：

變壓器容量的選擇，要根據它所帶設備的計算負荷，還有所帶負荷的種類和特點來确定。首先要準确求計算負荷，計算負荷是供電設計計算的基本依據。确定計算負荷目前最常用的一種方法是需要系數法，按需要系數法确定三相用電設備組計算負荷的基本公式為：

例如：某380V線路上，接有水泵電動機5台，共200kW，另有通風機5台共55kW，确定線路上總的計算負荷的步驟為：

計算出設備的計算負荷後，就可選擇變壓器了。變壓器的容量 首先應保證在計算負荷 下變壓器長期可靠運行。

對僅有一台變壓器運行的變電所，變壓器容量應滿足下列條件：

考慮到節能和留有餘量，變壓器的負荷率一般取70%~85%。

對兩台變壓器運行的變電所，通常采用等容量的變壓器，每台容量應同時滿足以下兩個條件：

條件①是考慮到兩台變壓器運行時，每台變壓器各承受總計算負荷的50%，負載率約為0.7，此時變壓器效率較高。而在事故情況下，一台變壓器承受總計算負荷時，隻過載40%，可繼續運行一段時間。在此時間内，完全有可能調整生産，可切除三級負荷。條件②是考慮在事故情況下，一台變壓器仍能保證一、二級負荷的供電。

當選用不同容量的兩台變壓器時，每台變壓器的容量可按下列條件選擇：

另外，變壓器的容量應滿足大型電動機及其他沖擊負荷的起動要求，并滿足今後5-10年負荷增長的需要。

再回到上例中，綜合計算結果為：

按照變壓器的負荷率一般取70%~85%（這裡取70%）進行計算：

所選變壓器的容量為：244/0.7=348.6kvA

故可選400kvA的變壓器。

若有無功功率補償裝置，可使供電系統的電能損耗和電壓損耗降低，從而可選較小容量的電力變壓器。如上例情況，在沒有功率補償裝置時，功率因數為0.794，達不到國家标準，造成電能浪費，假設要使功率因數提高到0.95，無功補償容量QN.C應為：

所以經補償後的結果為：

這時可以算出有補償裝置後，變壓器所選的容量為：204/0.7=291.4因此可以用315kvA的變壓器就可以了。由此可見，利用無功補償提高功率因數，可以減少投資和節約有色金屬，對整個供電系統大有好處。

綜上所述，電力變壓器的選擇取決于計算負荷，而計算負荷又與系統中的負荷大小和負荷特性以及系統中的功率補償裝置有關。了解了這兩點，可以根據實際情況靈活選擇變壓器的容量，電力變壓器在運行中，其負荷總是變化的，在必要時允許過負荷運行，但是，對室内變壓器，過負荷不得超過20%；對室外變壓器，過負荷不得超過30%。

本文來源于互聯網，暖通南社整理編輯。

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