电机及拖动-第4章变压器讲诉幻灯片课件.ppt
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1、电机及拖动-第4章变压器讲诉第第第第4 4章章章章 变压器变压器变压器变压器4.1.1 变压器工作原理变压器工作原理N1N2+-4.1 变压器的工作原理与结构变压器的工作原理与结构i1i2-+N1N2降压变压器降压变压器N1 Rm2022/11/1222第第第第4 4章章章章 变压器变压器变压器变压器R1jX1RmjXm+-2022/11/1223第第第第4 4章章章章 变压器变压器变压器变压器例例42一台单相变压器,额定容量一台单相变压器,额定容量SN=210kVA,额定电压额定电压UN1/UN26000/230V,原绕组漏阻抗原绕组漏阻抗Z1=R1+jX1=(2.1j9),励磁励磁阻抗阻抗
2、Zm=Rm+jXm(720j7200)。计算计算:(1)变压器原方额定电流变压器原方额定电流IN1及空载电流及空载电流I0所占的额定电流的百分比所占的额定电流的百分比(2)原方空载感应电势原方空载感应电势E1及漏阻抗压降及漏阻抗压降I0Z12022/11/1224第第第第4 4章章章章 变压器变压器变压器变压器4.3 4.3 单相变压器的负载运行单相变压器的负载运行单相变压器的负载运行单相变压器的负载运行N1N2+-i1-+i2交流电压交流电压2022/11/1225第第第第4 4章章章章 变压器变压器变压器变压器N2N1ZL+-4.3.1 磁通势平衡关系磁通势平衡关系 变压器原绕组接通电源变
3、压器原绕组接通电源,副绕组副绕组接负载的工作状态称为负载运行接负载的工作状态称为负载运行。空载运行时原边电流空载运行时原边电流I1I0很小很小,副边副边I2=0。负载运行时负载运行时,原副边都有电流。原副边都有电流。负载时副边回路电流负载时副边回路电流I2的数值反映了负的数值反映了负载载ZL的大小,称为的大小,称为负载电流负载电流。原边电流原边电流I1随随I2的变化而变化。的变化而变化。2022/11/1226第第第第4 4章章章章 变压器变压器变压器变压器磁势平衡方程磁势平衡方程空载时,空载时,m由由F0I0N1产生产生负载时,负载时,Z1很很小可忽略不计小可忽略不计U1E1=4.44 N1
4、 f m负载负载时励磁电流时励磁电流I0与与空载时基本相同空载时基本相同励磁电流分量励磁电流分量负载分量负载分量I0很很小可忽略不计小可忽略不计2022/11/1227第第第第4 4章章章章 变压器变压器变压器变压器4.3.2 基本方程式基本方程式原边漏磁通的影响原边漏磁通的影响副边漏磁通的影响副边漏磁通的影响2022/11/1228第第第第4 4章章章章 变压器变压器变压器变压器N1N2+-+i1i2一次绕组一次绕组二次绕组二次绕组原副方电流关系原副方电流关系原副方电压关系原副方电压关系副方电压副方电压励磁电流与一次侧感应励磁电流与一次侧感应电势关系电势关系2022/11/1229第第第第4
5、 4章章章章 变压器变压器变压器变压器4.3.3 绕组折算绕组折算R1jX1+-R2jX2ZL+-如何将如何将E1处理成电压降?处理成电压降?E 1是是I1经过经过X1的电压降的电压降E1也当作是也当作是I1经过某一阻抗的电压降经过某一阻抗的电压降2022/11/1230第第第第4 4章章章章 变压器变压器变压器变压器由方程得出电路由方程得出电路原边:原边:R1jx1+-副边:副边:R2jx2+ZL-ba 将匝数为将匝数为N2的实际副绕组用一个的实际副绕组用一个匝数匝数为为N1的等效副绕组来代替的等效副绕组来代替。副绕组向副绕组向原绕组折算原绕组折算2022/11/1231第第第第4 4章章章
6、章 变压器变压器变压器变压器 折算原则:折算原则:保持能量传递不变保持能量传递不变(不变不变),即折算前后绕即折算前后绕组产生的磁势不变。组产生的磁势不变。折算后的物理量用折算后的物理量用“”来表示来表示副边电流折算副边电流折算副边电势折算副边电势折算副边阻抗折算副边阻抗折算2022/11/1232第第第第4 4章章章章 变压器变压器变压器变压器副边电压折算副边电压折算总总 结结副绕组折算到原绕组副绕组折算到原绕组电压、电势扩大到电压、电势扩大到k k倍倍;电流缩小到电流缩小到1/k倍倍;阻抗扩大到阻抗扩大到k2倍倍。原绕组折算到副绕组原绕组折算到副绕组电压、电势缩小到电压、电势缩小到1/k倍
7、;倍;电流扩大到电流扩大到k倍倍;阻抗缩小到阻抗缩小到1/k2倍倍。2022/11/1233第第第第4 4章章章章 变压器变压器变压器变压器4.3.4.等效电路和相量图等效电路和相量图1.等效电路等效电路ba+-+-+-+-2022/11/1234第第第第4 4章章章章 变压器变压器变压器变压器+-+-由于由于I0很小,所以励磁支路可以忽略不计。很小,所以励磁支路可以忽略不计。+-+-2022/11/1235第第第第4 4章章章章 变压器变压器变压器变压器折算前变压器方程折算前变压器方程折算后变压器方程折算后变压器方程2022/11/1236第第第第4 4章章章章 变压器变压器变压器变压器2.
8、2.相量图相量图相量图相量图阻抗参数已知阻抗参数已知,U2,I2,2已知已知根据基本方程式根据基本方程式电感性负载相量图电感性负载相量图2022/11/1237第第第第4 4章章章章 变压器变压器变压器变压器例例4-3单相变压器,单相变压器,UN1/UN2220/110kV,高压侧漏电抗为高压侧漏电抗为0.3,折算到低压侧后大小为,折算到低压侧后大小为A.0.3 B.0.6 C.0.15 D.0.075例例4-4单相变压器单相变压器,UN1/UN2220/110kV,短路阻抗短路阻抗Zsh=0.01+0.05 负载阻抗为负载阻抗为0.6+0.12,从一次侧看进去的总阻抗为:从一次侧看进去的总阻
9、抗为:A.0.61j0.17 B.0.16j0.08 C.2.41j0.53 D.0.64j0.322022/11/1238第第第第4 4章章章章 变压器变压器变压器变压器4.3.5 变压器的参数测定及标么值变压器的参数测定及标么值1.1.参数测定参数测定参数测定参数测定(1)空载实验空载实验实验目的实验目的:计算计算k,pFe,Zm实验条件实验条件低压侧加额定电压,高压侧开路低压侧加额定电压,高压侧开路实验线路实验线路表中读数分别为表中读数分别为U0、I0、p0和和U20WA*VKVaxAX2022/11/1239第第第第4 4章章章章 变压器变压器变压器变压器计算计算+-+-注意注意以上参
10、数均为在低压侧的参数以上参数均为在低压侧的参数2022/11/1240第第第第4 4章章章章 变压器变压器变压器变压器1)等效电路中的参数是单相值;对于三相等效电路中的参数是单相值;对于三相变压器实验所测的变压器实验所测的U0,I0是线值,功率是三相总功率是线值,功率是三相总功率,需将其化为相值,再计算,需将其化为相值,再计算参数。参数。2)该线路测得的该线路测得的Rm,Xm是低压侧值,折算到高压侧,要乘是低压侧值,折算到高压侧,要乘以以k2。3)Rm,Xm与铁芯饱和程度有关,所以空载实验时要加额定与铁芯饱和程度有关,所以空载实验时要加额定电压。电压。总总 结结2022/11/1241第第第第
11、4 4章章章章 变压器变压器变压器变压器(2)短路实验短路实验实验目的实验目的计算计算pCu,Zsh实验条件实验条件高压侧加低压,低压侧短路,且使高压侧加低压,低压侧短路,且使I1=I1N实验线路实验线路AW*VaxAX表中读数分别为表中读数分别为Ush、IshI1N、psh、室温室温t C2022/11/1242第第第第4 4章章章章 变压器变压器变压器变压器计算计算jXsh+-Rsh将电阻换算到值将电阻换算到值75 C重新计算短路阻抗重新计算短路阻抗 使用使用T型等效电路分析计算变压器,需要分别考虑一、二型等效电路分析计算变压器,需要分别考虑一、二次绕组的铜耗时次绕组的铜耗时2022/11
12、/1243第第第第4 4章章章章 变压器变压器变压器变压器等效电路中的参数是单相值;对于三相等效电路中的参数是单相值;对于三相变压器实验所测的变压器实验所测的Ush,IN1是线值,功率是三相总功率是线值,功率是三相总功率,需将其化为相值,再计,需将其化为相值,再计算参数。算参数。该线路测得的该线路测得的Rsh,Xsh是高压侧值,折算到低压侧,要除以是高压侧值,折算到低压侧,要除以k2。短路实验时,原边所加电压应使副边电流达到额定值,这短路实验时,原边所加电压应使副边电流达到额定值,这时原边电压为额定电压的时原边电压为额定电压的510。总总 结结在基准工作温度下,短路电流为额定值时在基准工作温度
13、下,短路电流为额定值时Ush=IN1Zsh75C,称为,称为变压器的变压器的短路电压短路电压或或阻抗电压阻抗电压。用。用额定电压百分值额定电压百分值ush表示。表示。反映额定运行时变反映额定运行时变压器的电压损耗压器的电压损耗2022/11/1244第第第第4 4章章章章 变压器变压器变压器变压器(1)概念概念(2)基准值基准值电压额定值电压额定值UN1相相,UN2相相电流额定值电流额定值IN1相相,IN2相相原方阻抗基值原方阻抗基值单相功率基值单相功率基值三相功率基值三相功率基值物理量的实际值与基准值之比叫该物理量的标么值。物理量的实际值与基准值之比叫该物理量的标么值。副方阻抗基值副方阻抗基
14、值2.2.标么值标么值标么值标么值2022/11/1245第第第第4 4章章章章 变压器变压器变压器变压器(3)标么值表示法标么值表示法物理量右上角加物理量右上角加“*”。2022/11/1246第第第第4 4章章章章 变压器变压器变压器变压器(4)采用标么值的优点采用标么值的优点可以直观地反映变压器的运行状态可以直观地反映变压器的运行状态便于不同容量变压器性能的比较便于不同容量变压器性能的比较一、二次绕组不需要折算,即折算前后标么值相等一、二次绕组不需要折算,即折算前后标么值相等短路阻抗标么值和短路阻抗标么值和阻抗电压标么值阻抗电压标么值标么值是标么值是无量纲的无量纲的2022/11/124
15、7第第第第4 4章章章章 变压器变压器变压器变压器 4.4.1 电压变化率与外特性电压变化率与外特性 4.4 变压器的运行特性变压器的运行特性+-1.1.电压变化率电压变化率电压变化率电压变化率 受受短路阻抗短路阻抗压降的影压降的影响响,U2会随会随I1变化。变化。原边加额定电压时,副边额定电压和某一功率原边加额定电压时,副边额定电压和某一功率因数下额定负载时的副边电压之差,与副边额定因数下额定负载时的副边电压之差,与副边额定电压的百分比。电压的百分比。2022/11/1248第第第第4 4章章章章 变压器变压器变压器变压器额定电压时额定电压时U1*=1+-ODACBI1*Rsh*cos 2I
16、1*Xsh*sin 2引入引入电流系数电流系数又称又称负载系数负载系数2022/11/1249第第第第4 4章章章章 变压器变压器变压器变压器影响电压变化率的因素影响电压变化率的因素负载大小负载大小短路阻抗短路阻抗负载性质负载性质 变压器所带负载大小相同,但负载性质不同,其电压变化变压器所带负载大小相同,但负载性质不同,其电压变化率也不相同。率也不相同。感性负载下,感性负载下,20,u0容性负载下,容性负载下,202.2.外特性外特性外特性外特性U2=f(I2)01纯电阻负载纯电阻负载感性负载感性负载容性负载容性负载2022/11/1250第第第第4 4章章章章 变压器变压器变压器变压器4.4
17、.2 损耗与效率损耗与效率+-+-变压器容量变压器容量输入功率输入功率输出功率输出功率变压器损耗变压器损耗2022/11/1251第第第第4 4章章章章 变压器变压器变压器变压器铁耗铁耗空载实验时,空载实验时,(不变损耗不变损耗不变损耗不变损耗)铜耗铜耗短路实验时,短路实验时,效率效率2022/11/1252第第第第4 4章章章章 变压器变压器变压器变压器效率曲线效率曲线最大效率最大效率不变损耗不变损耗 P0=可变损耗可变损耗Psh 时时,效率效率 最大最大。max 010.5f()电力变压器的额定效率一般为电力变压器的额定效率一般为95992022/11/1253第第第第4 4章章章章 变压
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