电拖第四章变压器精选PPT.ppt

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1、电拖第四章变压器第1页，此课件共117页哦变压器：是一种静止的电机，它利用电磁感应变压器：是一种静止的电机，它利用电磁感应原理将一种电压、电流的交流电能转换成同频率的原理将一种电压、电流的交流电能转换成同频率的另一种电压、电流的电能。换句话说，变压器就是另一种电压、电流的电能。换句话说，变压器就是实现电能在不同等级之间进行转换。实现电能在不同等级之间进行转换。一、变压器的用途变压器的用途第一节第一节 变压器的用途、工作原理与结构变压器的用途、工作原理与结构第2页，此课件共117页哦二、变压器的基本原理二、变压器的基本原理 由于变压器是利用电磁感应原理工作的，因此它主要由于变压器是利用电磁感应原

2、理工作的，因此它主要由铁心和套在铁心上的两个（或两个以上）互相绝缘的由铁心和套在铁心上的两个（或两个以上）互相绝缘的线圈所组成，线圈之间有磁的耦合，但没有电的联系，线圈所组成，线圈之间有磁的耦合，但没有电的联系，如图所示。如图所示。第3页，此课件共117页哦 按图中标明的变量关系，变压器的电动势平衡方按图中标明的变量关系，变压器的电动势平衡方程可写成程可写成 假定变压器两边绕组的电压和电动势的瞬时值都按正假定变压器两边绕组的电压和电动势的瞬时值都按正弦规律变化，由上两式可得一次、弦规律变化，由上两式可得一次、二次绕组中电压和电二次绕组中电压和电动势的有效值与匝数的关系为动势的有效值与匝数的关系

3、为 式中，式中，k k 称为称为匝比匝比，亦称为，亦称为电压比电压比。第4页，此课件共117页哦 如果忽略铁磁损耗，根据能量守恒原理，变压器如果忽略铁磁损耗，根据能量守恒原理，变压器的输入与输出电能相等，即的输入与输出电能相等，即 由此可得变压器一次、二次绕组中电压和电流有效值的关系由此可得变压器一次、二次绕组中电压和电流有效值的关系 也就是也就是 因因此此，只只要要改改变变一一次次、二二次次绕绕组组的的匝匝数数比比 k k ，便便可可达达到到变变换换输输出出电电压压 u u2 2 或或 i i2 2 大大小小的的目目的的，这这就就是是变变压压器器利利用用电电磁磁感感应应原原理理，将将一一种种

4、电电压压等等级级的的交交流流电电源源转转换换成成同同频频率率的的另另一种电压等级的交流电源的基本工作原理。一种电压等级的交流电源的基本工作原理。第5页，此课件共117页哦三、变压器的分类三、变压器的分类 按用途分：电力变压器和特种变压器。按用途分：电力变压器和特种变压器。按绕组数目分：单绕组（自耦）变压器、双绕组变压器、按绕组数目分：单绕组（自耦）变压器、双绕组变压器、三绕组变压器和多绕组变压器。三绕组变压器和多绕组变压器。按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压器。按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压器。按铁心结构分：芯式变压器和壳式变压器。按铁心结构分：芯式变压器和壳式变压器。按调

5、压方式分：无励磁调压变压器和有载调压变压器。按调压方式分：无励磁调压变压器和有载调压变压器。按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变压器和按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变压器和充气式变压器。充气式变压器。第6页，此课件共117页哦电源变压器电力变压器控制变压器接触调压器三相干式变压器第7页，此课件共117页哦四、变压器的结构简介四、变压器的结构简介铁心铁心变压器中主要的磁路部分，分变压器中主要的磁路部分，分为铁心柱与铁轭两部分。为铁心柱与铁轭两部分。单相芯式变压器单相芯式变压器1 1铁心柱铁心柱 2 2铁轭铁轭3 3高压线圈高压线圈 4 4低压线圈低压线圈三相芯式变压器三相芯式

6、变压器1 1铁心柱铁心柱 2 2铁轭铁轭3 3高压线圈高压线圈 4 4低压线圈低压线圈第8页，此课件共117页哦单相壳式变压器单相壳式变压器1 1铁心柱铁心柱 2 2铁轭铁轭 3 3绕组绕组绕组绕组变压器中的电路部分。变压器中的电路部分。1 1低压绕组低压绕组 2 2高压绕组高压绕组交叠式绕组交叠式绕组第9页，此课件共117页哦油浸式电力变压器油浸式电力变压器1 1信号式温度计信号式温度计2 2吸湿器吸湿器3 3储油柜储油柜4 4油位计油位计5 5安全气道安全气道6 6气体继电器气体继电器7 7高压套管高压套管8 8低压套管低压套管9 9分接开关分接开关1010油箱油箱1111铁心铁心1212

7、线圈线圈1313放油阀门放油阀门第10页，此课件共117页哦 (1)(1)、额定容量、额定容量S SN N 额额定定容容量量是是指指额额定定运运行行时时的的视视在在功功率率。以以 VAVA、kVAkVA或或MVAMVA表表示示。由由于于变变压压器器的的效效率率很很高高，通通常常一一、二二次次侧侧的的额额定容量设计成相等。定容量设计成相等。(2)(2)、额定电压、额定电压U U1N1N和和U U2N2N 正正常常运运行行时时规规定定加加在在一一次次侧侧的的端端电电压压称称为为变变压压器器一一次次侧侧的的额额定定电电压压U U1N1N。二二次次侧侧的的额额定定电电压压U U2N2N 是是指指变变压

8、压器器一一次次侧侧加加额额定定电电压压时时二二次次侧侧的的空空载载电电压压。额额定定电电压压以以V V或或kVkV表示。对三相变压器，额定电压是指线电压。表示。对三相变压器，额定电压是指线电压。(3)(3)、额定电流额定电流I I1N1N和和I I2N2N五、五、变压器变压器额定值额定值第11页，此课件共117页哦 根根据据额额定定容容量量和和额额定定电电压压计计算算出出的的线线电电流流，称称为为 额额定电流，以定电流，以A A表示。表示。对单相变压器对单相变压器对三相变压器对三相变压器 (4)(4)、额定频率、额定频率 f fN N 除除额额定定值值外外，变变压压器器的的相相数数、绕绕组组连

9、连接接方方式式及及联联结结组组别别、短短路路电电压压、运运行行方方式式和和冷冷却却方方式式等等均均标标注注在在铭铭牌牌上上。额额定定状状态态是是电电机机的的理理想想工工作作状状态态，具具有有优优良良的的性性能，可长期工作。能，可长期工作。第12页，此课件共117页哦 例例 有一台三相油浸自冷式铝线电力变压器，有一台三相油浸自冷式铝线电力变压器，试求一次、二次绕组的额定电流。试求一次、二次绕组的额定电流。解解：联结联结第13页，此课件共117页哦空载运行：是指变压器原绕组接到额定电压、额定频率的空载运行：是指变压器原绕组接到额定电压、额定频率的电源上，副绕组开路时的运行状态。电源上，副绕组开路时

10、的运行状态。一、空载运行的物理现象一、空载运行的物理现象如图所示：如图所示：主磁通：主磁通：漏磁通：漏磁通：1 1第二节 变压器的空载运行空载运行第14页，此课件共117页哦主磁通和漏磁通在性质上的不同：主磁通和漏磁通在性质上的不同：1 1）由由于于铁铁磁磁材材料料有有饱饱和和现现象象，所所以以主主磁磁路路的的磁磁阻阻不不是是常常数数，主主磁磁通通与与建建立立它它的的电电流流之之间间呈呈非非线线性性关关系系。而而漏漏磁磁通通的的磁磁路路大大部部分分是是非非铁铁磁磁材材料料组组成成，所所以以漏漏磁磁路路的的磁磁阻阻基基本本上上是是常常数数，漏漏磁磁通通与与产产生生它它的的电电流流呈线性关系呈线性

11、关系 2 2）主主磁磁通通在在原原、副副绕绕组组中中均均感感应应电电动动势势，当当副副方方接接上上负负载载时时便便有有电电功功率率向向负负载载输输出出，故故主主磁磁通通起起传传递递能能量量的的作作用用。而而漏漏磁磁通通仅仅在在原原绕绕组组中中感感应应电电动动势势，不不能能传传递递能能量量，仅仅起起压压降降作作用用。因因此此，在在分分析析变变压压器器和和交交流流电电机机时时常常将将主主磁磁通通和漏磁通分开处理。和漏磁通分开处理。第15页，此课件共117页哦空载运行时的电磁关系第16页，此课件共117页哦二、变压器中各量正方向的规定：二、变压器中各量正方向的规定：从从理理论论上上讲讲，正正方方向向

12、可可以以任任意意选选择择，因因各各物物理理量量的的变变化化规规律律是是一一定定的的，并并不不依依正正方方向向的的选选择择不不同同而而改改变变。但但正正方方向向规规定定不不同同，列列出出的的电电磁磁方方程程式式和和绘绘制制的的相相量量图图也也不不同同。在在电电机机方方向向的的学学科科中中通通常常按按习习惯惯方方式式规规定定正正方方向向，称为惯例称为惯例。具体原则如下：具体原则如下：（1 1）原边按电动机惯例：）原边按电动机惯例：U U正方向与正方向与I I正方向相同。正方向相同。（2 2）副边按发电机惯例：与正方向相同。）副边按发电机惯例：与正方向相同。（3 3）电流与它产生的磁通方向符合右手螺

13、旋定则；磁）电流与它产生的磁通方向符合右手螺旋定则；磁通与它产生的电势的正方向符合右手螺旋定则。通与它产生的电势的正方向符合右手螺旋定则。第17页，此课件共117页哦 电电压压u u1 1,u u2 2的的正正方方向向表表示示电电位位降降低低，电电动动势势e e1 1,e,e2 2的的正正方方向向表表示示电电位位升升高高。在在原原方方，u u1 1由由首首端端指指向向末末端端，i i1 1从从首首端端流流入入。当当u u1 1与与i i1 1同同时时为为正正或或同同时时为为负负时时，表表示示电电功功率率从从原原方方输输入入，称称为为电电动动机机惯惯例例。在在副副方方，u u2 2和和i i2

14、2的的正正方方向向是是由由e e2 2的的正正方方向向决决定定的的，即即i i2 2沿沿e e2 2的的正正方方向向流流出出。当当u u2 2和和i i2 2同同时时为为正正或或同同时时为为负负时，电功率从副方输出，称为发电机惯例。时，电功率从副方输出，称为发电机惯例。第18页，此课件共117页哦1.1.磁通磁通 假定主磁通按正弦规律变化，即假定主磁通按正弦规律变化，即 =m msintsint 2.2.电动势电动势e e1 1和和e e2 2 根根据据 根根据据电电磁磁感感应应定定律律和和对对正正方方向向规规定定，一一、二二次绕组中感应电动势的瞬时值为次绕组中感应电动势的瞬时值为 ：三、磁通

15、、电动势与空载电流三、磁通、电动势与空载电流第19页，此课件共117页哦注意：从上面的表达式中我们可以看出，注意：从上面的表达式中我们可以看出，电动势总是滞后与产生的他的磁通电动势总是滞后与产生的他的磁通9090式中：第20页，此课件共117页哦3.3.空载电流和空载损耗：空载电流和空载损耗：变变压压器器空空载载运运行行时时原原绕绕组组中中的的电电流流 0 0主主要要用用来来产产生生磁磁场场，又又称称为为励励磁磁电电流流，所所以以对对于于这这个个电电流流我我们们要要重重点点看看一一下下：如如果果我我们们先先不不考考虑虑铁铁心心饱饱和和以以及及磁磁滞滞的的影影响响，磁磁通通与与空载电流之间的关系

16、是线性的。空载电流之间的关系是线性的。1 1）当当不不考考虑虑铁铁心心损损耗耗时时，励励磁磁电电流流是是纯纯磁磁化化电电流流，用用 来来表表示示。由由于于磁磁路路有有饱饱和和现现象象，磁磁化化电电流流 与与产产生生它它的磁通的磁通之间的关系是非线性的。之间的关系是非线性的。第21页，此课件共117页哦第22页，此课件共117页哦 当当磁磁通通按按正正弦弦 规规律律变变化化时时，励励磁磁电电流流为为尖尖顶顶波波，根根据据谐谐 波波分分析析方方法法，尖尖顶顶波波可可分分解解为为基基波波和和3 3、5 5、7 7次次谐谐波波。除除基基波波外外，三三次次谐谐波波分分量量最最大大。这这就就是是说说，由由

17、于于铁铁磁磁材材料料磁磁化化曲曲线线的的非非线线性性关关系系，要要在在变变压压器器中中建建立正弦波磁通，励磁电流必须包含三次谐波分量。立正弦波磁通，励磁电流必须包含三次谐波分量。为为了了在在相相量量图图中中表表示示励励磁磁电电流流 ，可可以以用用等等效效正弦波电流来代替非正弦波励磁电流，其有效值为正弦波电流来代替非正弦波励磁电流，其有效值为从上图中，可以看出励磁电流从上图中，可以看出励磁电流 与磁通与磁通 是同相位的。是同相位的。第23页，此课件共117页哦 2 2）当当考考虑虑铁铁心心磁磁滞滞回回线线，励励磁磁电电流流 0 0中中还还必必须包含铁耗分量，即须包含铁耗分量，即或或=这时激磁电流

18、这时激磁电流 将超前磁通一相位角将超前磁通一相位角第24页，此课件共117页哦第25页，此课件共117页哦四、四、电动势平衡方程式、等效电路及相量图电动势平衡方程式、等效电路及相量图1 1、电势平衡方程式、电势平衡方程式根据对正方向的规定，根据对正方向的规定，可以得到空载时电动势可以得到空载时电动势平衡方程式：平衡方程式：第26页，此课件共117页哦与主磁通的感应电势同理，与主磁通的感应电势同理，漏磁通感应的漏磁通感应的电动势电动势将漏感电动势写成压降的形式将漏感电动势写成压降的形式 ：第27页，此课件共117页哦式中式中 Z Z1 1=R=R1 1+11原绕组的漏阻抗。原绕组的漏阻抗。对对于

19、于电电力力变变压压器器，空空载载时时原原绕绕组组的的漏漏阻阻抗抗压压降降I I0 0Z Z1 1很很小小，其其数数值值不不超超过过U U1 1的的0.2%0.2%，将将I I0 0Z Z1 1忽忽略略，则则上上式变成：式变成：在副方，由于电流为零，则副方的感应电动势等于在副方，由于电流为零，则副方的感应电动势等于副方的空载电压，即：副方的空载电压，即：第28页，此课件共117页哦 变压器空载时从原方看进去的等效阻抗变压器空载时从原方看进去的等效阻抗Z Z0 0为为 式中式中 ：称为变压器的激磁阻抗。称为变压器的激磁阻抗。这样这样,变压器原方的电动势方程可写成变压器原方的电动势方程可写成 2 2

20、、等效电路、等效电路第29页，此课件共117页哦n等效电路为：-第30页，此课件共117页哦 R R1 1是原绕组的电阻，是原绕组的电阻，是对应原绕组漏磁是对应原绕组漏磁 路磁导的路磁导的电抗，它们数值很小且为常数。电抗，它们数值很小且为常数。但但R Rm m、m m却受铁心饱却受铁心饱和度的影响，不是常数。当频率一定时，若外加电压和度的影响，不是常数。当频率一定时，若外加电压升高，则主磁通增大，铁心饱和度程度增加，磁导升高，则主磁通增大，铁心饱和度程度增加，磁导m m下降，下降，减小。同时铁耗减小。同时铁耗p pFeFe增大，增大，但但p pFeFe增大的程度比增大的程度比 增大的程度小，由

21、增大的程度小，由p pFeFe=R Rm m，则，则R Rm m亦减小亦减小 。反之。反之,若外加电压降低若外加电压降低,则则R Rm,m,增大增大.但通常外加电压是一定的但通常外加电压是一定的,在正常运行范围内在正常运行范围内(从空载从空载到满载到满载)第31页，此课件共117页哦 主磁通基本不变，磁路的饱和程也基本不变，主磁通基本不变，磁路的饱和程也基本不变，因而因而Rm、m可近似看着常数。很显然，从上面可近似看着常数。很显然，从上面的分析我们可以总结出：的分析我们可以总结出：RmRm是表征铁心损耗的是表征铁心损耗的一个参数，而一个参数，而XmXm是表征主磁通磁化性能的一个是表征主磁通磁化

22、性能的一个参数。参数。第32页，此课件共117页哦3、空载运行的相量图空载时的基本方程为空载时的基本方程为第33页，此课件共117页哦例 一台三相电力变压器,一、二次绕组均Y联结，每相参数求：（1）变压器一次绕组的额定电流IN1及空载电流所占百分比值。（2）一次绕组每相的U1、E1及漏阻抗压将I0Z1。R1RmX1XmU1I0-E1解:（1）额定电流和空载电流第34页，此课件共117页哦(2)每相的U1，E1及I0Z1由计算结果证实，I0Z1很小，只有0.18%UN1,则U1=E1第35页，此课件共117页哦单相变压器的空载运行小结单相变压器的空载运行小结:（1）一次侧主电动势与漏阻抗压降总是

23、与外施电压平衡,若忽略漏阻抗压降，则一次主电势的大小由外施电压决定.（2）主磁通大小由电源电压、电源频率和一次线圈匝数决定，与磁路所用的材质及几何尺寸基本无关。（3）空载电流大小与主磁通、线圈匝数及磁路的磁阻有关，铁心所用材料的导磁性能越好，空载电流越小。（4）电抗是交变磁通所感应的电动势与产生该磁通的电流的比值，线性磁路中，电抗为常数，非线性电路中，电抗的大小随磁路的饱和而减小。第36页，此课件共117页哦第三节第三节 变压器的负载运行变压器的负载运行在前面我们通过分析了解了变压器的空载在前面我们通过分析了解了变压器的空载运行情况，当变压器原方接入交流电源，副方运行情况，当变压器原方接入交流

24、电源，副方接上负载时的运行方式称为变压器的负载运行。接上负载时的运行方式称为变压器的负载运行。一、负载运行时的物理情况：一、负载运行时的物理情况：如图所示如图所示第37页，此课件共117页哦第38页，此课件共117页哦1.磁动势平衡方程式负载运行时，有 2,2随负载的变化而变化，2 流过二次绕组建立磁通势，这个磁通势也将在铁心内产生磁通。一次侧绕组电势平衡方程为：正常工作时，很小，即负载时和空载时主磁通近似相等负载时和空载时主磁通近似相等二、基本方程式二、基本方程式第39页，此课件共117页哦空载下主磁通仅由一次侧励磁电流建立，磁势;而负载下主磁通由两侧电流共同负载下主磁通由两侧电流共同建立建

25、立，因此负载时的一次侧电流从空载电流从空载电流 I I0 0变为负载时的电流变为负载时的电流 I I1 1。原。原 绕组的磁动势也从空载绕组的磁动势也从空载磁动势磁动势F F0 0变为变为 F F1 1=I=I1 1N N1 1。负载时和空载时的主磁通近。负载时和空载时的主磁通近似相等，似相等，故在图示假定正向下在图示假定正向下，磁势即即:F F1 1+F+F 2 2=F=F。于是变压器在负载时的电磁关系重新达。于是变压器在负载时的电磁关系重新达到平衡。到平衡。第40页，此课件共117页哦负载运行时的磁动势平衡方程式可写为负载运行时的磁动势平衡方程式可写为：F F1 1+F+F2 2=F=F0

26、 0或：或：I I1 1N1+I+I2 2N2=I=I0 0N1将上式进行变化，可得：将上式进行变化，可得：F F1 1=F=F0 0+（-F-F2 2）或：或：I I1 1=I=I0 0+（-（N2/N1）I I2 2）=I =I0 0+（-I-I2 2/K）第41页，此课件共117页哦 这这说说明明变变压压器器负负载载运运行行时时通通过过磁磁动动势势平平衡衡，使使原原、副副方方的的电电流流紧紧密密地地联联系系在在一一起起，副副方方通通过过磁磁动动势势平平衡衡对对原原方方产产生生影影响响，副副方方电电流流的的改改变变必必将将引引起起原原方方电电流流的的改改变变，电电能能就就是是这这样样从从原

27、原方方传传到了副方。到了副方。第42页，此课件共117页哦2.2.电动势平衡方程式电动势平衡方程式将漏感电动势写成压降的形式将漏感电动势写成压降的形式 ：一次侧电动势方程负载电流通过二次绕组时也产生漏磁通负载电流通过二次绕组时也产生漏磁通 ，相应地产生漏磁电动势。，相应地产生漏磁电动势。e e2 2 也可用漏抗压降的形式来表示，即也可用漏抗压降的形式来表示，即二次侧电动势方程第43页，此课件共117页哦变压器负载运行时的方程如下：一次侧电动势方程二次侧电动势方程磁动势平衡方程式励磁回路电压降负载电压匝数比三、折算三、折算第44页，此课件共117页哦 以上各式给出的各变量之间的相互关系，以上各式

28、给出的各变量之间的相互关系，可画出如图可画出如图5所示的变所示的变压器负载运行时的等效电路。从图中可看出，变压器的一次、二次压器负载运行时的等效电路。从图中可看出，变压器的一次、二次绕组之间是通过电磁耦合而联系的，绕组之间是通过电磁耦合而联系的，它们之间并无直接的电路联系，它们之间并无直接的电路联系，因此利用基本方程式计算负载时变压器的运行性能，就显得十分繁因此利用基本方程式计算负载时变压器的运行性能，就显得十分繁琐，尤其在电压比琐，尤其在电压比 k 较大时更为突出。较大时更为突出。为了便于分析和简化计为了便于分析和简化计算，引入与变压器负载算，引入与变压器负载运行时等效的纯电路模运行时等效的

29、纯电路模型，并采用折算法来消型，并采用折算法来消除电磁耦合，建立一种除电磁耦合，建立一种简化的等效电路。简化的等效电路。第45页，此课件共117页哦如果：，可合并为一个电路。第46页，此课件共117页哦折算的目的：折算的目的：（1 1）简化计算）简化计算（2 2）得出原、副方有电联系的电路）得出原、副方有电联系的电路折算方法：折算方法：把原、副方绕组折算为相同的匝数把原、副方绕组折算为相同的匝数 可把副方折算到原方，也可把原方折算到副方可把副方折算到原方，也可把原方折算到副方折算原则：折算原则：（1 1）折算前后原、副方磁势（大小、相位）保持）折算前后原、副方磁势（大小、相位）保持 不变不变（

30、2 2）折算前后功率关系不变）折算前后功率关系不变第47页，此课件共117页哦折算的本质：在由副方向原方折算时，在由副方向原方折算时，由由于副方通过磁动势平衡对原方产生影响，因此，于副方通过磁动势平衡对原方产生影响，因此，只要保持副方的磁动势不变，则变压器内部电只要保持副方的磁动势不变，则变压器内部电磁关系的本质就不会改变。磁关系的本质就不会改变。即折算前后副方对即折算前后副方对整个回路的电磁关系的影响关系不能发生变化！整个回路的电磁关系的影响关系不能发生变化！副方各量折算方法如下：1）副方电流的折算值 :=第48页，此课件共117页哦2 2）付方电动势的折算值：）付方电动势的折算值：二次绕组

31、折算后，变压器一次和二次绕组具有同样的二次绕组折算后，变压器一次和二次绕组具有同样的匝数，即匝数，即3 3）付方漏阻抗的折算值：）付方漏阻抗的折算值：根根据据折折算算前前后后副副绕绕组组的的铜铜损损耗耗及及漏漏感感中中无无功功功功率率不变的原则，的：不变的原则，的：则则第49页，此课件共117页哦n折算法是将二次侧的各量折算到一次侧。折算方法：电压、电动势乘以K，电流除以K,电阻、电抗、阻抗乘以K2nK为变压器的电压比。第50页，此课件共117页哦 折算后得基本方程式折算后得基本方程式一次侧电动势方程二次侧电动势方程磁动势平衡方程式励磁回路电压降负载电压匝数比第51页，此课件共117页哦四、等

32、效电路及相量图四、等效电路及相量图第52页，此课件共117页哦等效电路图的简化：等效电路图的简化：考虑到考虑到Z Zm mZ Z1 1，I I1N1NI I0 0，当负载变化时，变当负载变化时，变化很小，可以认为不随负载的变化而变化。这化很小，可以认为不随负载的变化而变化。这样，便可把样，便可把T T型等效电路进行简化处理型等效电路进行简化处理：第53页，此课件共117页哦第54页，此课件共117页哦n Zk=Z1+2=Rk+j通常在做定性分析时用相量图比较形象直通常在做定性分析时用相量图比较形象直观，而在做定量计算时用等效电路比较简观，而在做定量计算时用等效电路比较简便。便。第55页，此课件

33、共117页哦 由基本方程式可画出相量图由基本方程式可画出相量图第56页，此课件共117页哦第四节变压器等效电路参数的试验测定第四节变压器等效电路参数的试验测定 变压器等效电路中的各种电阻、电抗或阻抗如变压器等效电路中的各种电阻、电抗或阻抗如R Rk k、x xk k、R Rm m、x xm m等称为变压器的参数，它们对变压器运等称为变压器的参数，它们对变压器运行能有直接的影响。所以，我们有必要看一下各种行能有直接的影响。所以，我们有必要看一下各种参数是如何测定得通过实验的方法。参数是如何测定得通过实验的方法。一、空载实验：一、空载实验：试试验验目目的的:测测定定变变压压器器的的空空载载电电流流

34、I I0 0、变变比比k k、空载损耗空载损耗p p0 0及励磁阻抗及励磁阻抗Z Zm m=R Rm m+jx+jxm m。空载试验接线：如图所示空载试验接线：如图所示 第57页，此课件共117页哦第58页，此课件共117页哦 注意：为了便于测量和安全起见，通常在低注意：为了便于测量和安全起见，通常在低压侧加电压，将高压侧开路。压侧加电压，将高压侧开路。实验过程：外加电压从额定电压开始在一定范实验过程：外加电压从额定电压开始在一定范围内进行调节围内进行调节 实验目的：在电压变化的过程中，记录相应实验目的：在电压变化的过程中，记录相应的空载电流，空载损耗，作出相应的曲线，找的空载电流，空载损耗，

35、作出相应的曲线，找出当电压为额定时相对应的空载电流和空载损出当电压为额定时相对应的空载电流和空载损耗，作为计算励磁参数的依据。耗，作为计算励磁参数的依据。结论：在空载情况下，我们可以从前面所学的结论：在空载情况下，我们可以从前面所学的空载等效电路图中看出，空载时，空载等效电路图中看出，空载时，第59页，此课件共117页哦Z Z0 0=Z=Z1 1+Z+Zm m=（R R1 1+jx+jx1 1）+（R Rm m+j+jm m）。通通常常R Rm mR R1 1，m mx x1 1，故故可可认认为为Z Z0 0 就就是是Z Zm m=R=Rm m+j+jm m，于是：于是：-这样，我们测得相关参

36、数。这样，我们测得相关参数。-第60页，此课件共117页哦注注意意：1.1.由由于于励励磁磁参参数数与与磁磁路路的的饱饱和和程程度度有有关关，故故应应取取额额定定电电压压下下的的数数据据来来计计算算励励磁磁参参数数。2.2.对对于于三三相相变变压压器器，按按上上式式计计算算时时U U1 1、I I0 0、p p0 0均均为为每每相相值值。但但测测量量给给出出的的数数据据却却是是线线电电压压、线线电电流流和和三三相相总总功功率率。3.3.此时的空载损耗此时的空载损耗p p0 0为铁耗为铁耗.。由由于于空空载载试试验验是是在在低低压压侧侧进进行行的的，故故测测得得的的激激磁磁参参数数是是折折算算至

37、至低低压压侧侧的的数数值值。如如果果需需要要折折算算到到高高压压侧侧，应应将将上上述述参参数数乘乘2 2。这这里里是是变变压压器器的的变变化化，可可通通过过空空载载试试验验求求出：出：第61页，此课件共117页哦二、短路实验：二、短路实验：实验过程：将变压器的副边直接短路，副边的实验过程：将变压器的副边直接短路，副边的电压等于零，称为变压器短路运行方式。电压等于零，称为变压器短路运行方式。实验方法：为便于测量，通常在高压侧加电压，实验方法：为便于测量，通常在高压侧加电压，将低压侧短路。短路试验将在降低电压下进行，将低压侧短路。短路试验将在降低电压下进行，使使I Ik k不超过不超过1.21.2

38、I I1N1N。实验目的：在不同的电压下测出短路特性曲线实验目的：在不同的电压下测出短路特性曲线I Ik k=f f(U Uk k)、p pk k=f=f（U Uk k），如图所示，根据额定电），如图所示，根据额定电流时的流时的p pk k、U Uk k值，可以计算出变压器的短路参数。值，可以计算出变压器的短路参数。第62页，此课件共117页哦第63页，此课件共117页哦 Xk =注意：注意：1.1.短路时，从短路的等效电路图可以看出，此时的短短路时，从短路的等效电路图可以看出，此时的短路损耗以铜耗为主路损耗以铜耗为主 2.2.因电阻会随着温度发生变化，所以，因电阻会随着温度发生变化，所以，我

39、们的所得值要换算到标准工作温度下我们的所得值要换算到标准工作温度下7575度：度：R Rk75k75=R=Rk k （对铜导线而言对铜导线而言）第64页，此课件共117页哦nR Rk75k75=R=Rk k （对铝线（对铝线 ）所以，相应的所以，相应的Z Zk75k75=短路损耗和短路电压也应换算到短路损耗和短路电压也应换算到75750 0C C的值的值p pkNkN=R Rk75k75 U UkNkN=I=I1N1N Z Zk75k75 对对于于三三相相变变压压器器，按按上上式式计计算算时时p pk k、I Ik k、U Uk k均均为一相的数值为一相的数值。第65页，此课件共117页哦n三

40、、标幺值三、标幺值n1 1、定义：标幺值、定义：标幺值=实际值实际值/基值，标幺值右上基值，标幺值右上角加角加“*”号。号。n2 2、基值的选择：一般选额定值作为基值、基值的选择：一般选额定值作为基值n电压基值：原边是电压基值：原边是U U1N1N，副边是，副边是U U2N2Nn电流基值：原边是电流基值：原边是I I1N1N，副边是，副边是I I2N2Nn阻抗基值：阻抗基值：第66页，此课件共117页哦3 3、采用标幺值的好处、采用标幺值的好处（1 1）应用标幺值表示时，便于比较变压器之间的特应用标幺值表示时，便于比较变压器之间的特性和参数的大小。同类型的变压器的参数，例如短路性和参数的大小。

41、同类型的变压器的参数，例如短路阻抗，短路电抗与短路电阻的比值，均在一定范围内阻抗，短路电抗与短路电阻的比值，均在一定范围内变化。例如短路阻变化。例如短路阻Z Zk k*=0.040.175=0.040.175，空载电流，空载电流 I I0 0*=0.020.10=0.020.10。（2 2）应用标幺值计算时，可以使计算简化。例如：应用标幺值计算时，可以使计算简化。例如：对称的三相系统中，线电压和相电压的标幺值相等。对称的三相系统中，线电压和相电压的标幺值相等。采用标幺值时，可以不用折算。采用标幺值时，可以不用折算。短路电压和短路阻抗的标幺值相等。短路电压和短路阻抗的标幺值相等。第67页，此课件

42、共117页哦第五节第五节 变压器的运行特性变压器的运行特性一、电压调整率与外特性一、电压调整率与外特性 1、电压变化率一次侧加额定电压，二次侧负载性质一定，二次侧空载电压与负载电压之差对空载电压的比值。是折算到一次侧有第68页，此课件共117页哦这是电压变化率的定义式计算公式这是电压变化率的定义式计算公式 简化公式：通过向量图的我们可以将电压变化率得求解公式简化公式：通过向量图的我们可以将电压变化率得求解公式进行简化。进行简化。U U=R Rk k*coscos2 2+x+xk k*sinsin2 2100%100%也可写为也可写为由此，当由此，当U1=U1N，cos 2 2 =常数时，我们可

43、以作出相应的常数时，我们可以作出相应的U2随着随着I2变变化的化的U U2 2=f(I=f(I2 2)曲线：曲线：式中式中 为负载系数为负载系数 第69页，此课件共117页哦2 2、变压器的外特性、变压器的外特性1)1)电阻性负载电阻性负载=0=0，U002)2)电感性负载电感性负载 00，U0U03)3)电容性负载电容性负载00，U0U0第70页，此课件共117页哦 此外，需要注意的是：当负载为感性时此外，需要注意的是：当负载为感性时 上式说明，电压变化率与负载的大小上式说明，电压变化率与负载的大小 （值）成正比。在一定的负载系数下，（值）成正比。在一定的负载系数下，漏阻漏阻抗（阻抗电压）的

44、标么值越大，电压变化率也抗（阻抗电压）的标么值越大，电压变化率也越大。此外，电压变化率还与负载的性质，即越大。此外，电压变化率还与负载的性质，即功率因角数功率因角数 2 2的大小和正负有关。的大小和正负有关。第71页，此课件共117页哦二、变压器的损耗和效率：二、变压器的损耗和效率：（1 1）、变压器的功率关系：）、变压器的功率关系：变压器原边从电网吸收电功率变压器原边从电网吸收电功率P P1 1，其中很，其中很小部分功率消耗在原绕组的电阻上小部分功率消耗在原绕组的电阻上(p pcu1cu1=mI=mI1 12 2R R1 1)和铁心损耗上和铁心损耗上(p pFeFe=mI=mI0 02 2R

45、 Rm m),),其余部其余部分通过电磁感应传给副绕组，称为电磁功率分通过电磁感应传给副绕组，称为电磁功率P PM M。副绕组获得的电磁功率中又有很小部分消耗副绕组获得的电磁功率中又有很小部分消耗在副绕组的电阻上在副绕组的电阻上(p pcu2cu2=mI=mI2 22 2R R2 2)，其余的传输，其余的传输给负载，即输出功率给负载，即输出功率:第72页，此课件共117页哦这样，变压器的功率关系可表示如下：这样，变压器的功率关系可表示如下：所以变压器的效率为：所以变压器的效率为：（2 2）、效率的求解：）、效率的求解：1 1）以按给定负载条件直接给变压器加负载，测）以按给定负载条件直接给变压器

46、加负载，测出输出和输入有功功率就可以计算出来。这种出输出和输入有功功率就可以计算出来。这种方法称为直接负载法方法称为直接负载法 第73页，此课件共117页哦2 2）电力变压器可以应用间接法计算效率，）电力变压器可以应用间接法计算效率，间接法又称损间接法又称损耗分析法。其优点在于无需给变压器直接加负载，也无需运用耗分析法。其优点在于无需给变压器直接加负载，也无需运用等效电路计算，等效电路计算，只要进行空载试验和短路试验，测出额定电压只要进行空载试验和短路试验，测出额定电压时的空载损耗时的空载损耗p p0 0和额定电流时的短路损耗和额定电流时的短路损耗p pkNkN就可以方便地就可以方便地计算出任

47、意负载下的效率。计算出任意负载下的效率。在应用间接法求变压器的效率时通常作如下假定：在应用间接法求变压器的效率时通常作如下假定：a.a.忽忽略略变变压压器器空空载载运运行行时时的的铜铜耗耗，用用额额定定电电压压下下的的空空载载损损耗耗p p0 0来来代代替替铁铁耗耗p pF Fe e，即即p pFeFe=p p0 0，它它不不随随负负载载大大小小而而变变化化，称为不变损耗；称为不变损耗；b.b.忽忽略略短短路路试试验验时时的的铁铁耗耗，用用额额定定电电流流时时的的短短路路损损耗耗p pkNkN来代替额定电流时的铜耗。但需要注意的是：来代替额定电流时的铜耗。但需要注意的是：第74页，此课件共11

48、7页哦不同负载时的铜耗与负载系数的平方成正比，不同负载时的铜耗与负载系数的平方成正比，当短路损耗当短路损耗p pk k不是在不是在I IK K=I=IN N时测的，则时测的，则p pkNkN=(I=(IN N/I/IK K)2 2P PK K。（3 3）.不考虑变压器副边电压的变化，即认为不考虑变压器副边电压的变化，即认为U U2 2=U=U2N2N不变，这样便有不变，这样便有P P2 2=mU=mU2 2I I2 2 cos cos2 2=mU=mU2N2NI I2N2N(I(I2 2/I/I2N2N)cos)cos2 2 =S SN N cos cos 2 2 第75页，此课件共117页哦

49、这样，效率的公式可变为：这样，效率的公式可变为：=*100%以上的假定引起的误差不大（不超过以上的假定引起的误差不大（不超过0.5%),0.5%),却却给计算带来很大方便，电力变压器规定都用这给计算带来很大方便，电力变压器规定都用这种方法来计算效率。种方法来计算效率。（3 3）.效率特性：效率特性：上式说明，当负载的功率因数上式说明，当负载的功率因数cos cos 2 2一定时，一定时，效率随负载系数而变化。图为变压器的效率曲效率随负载系数而变化。图为变压器的效率曲线。线。第76页，此课件共117页哦=*100%第77页，此课件共117页哦特性分析：特性分析：（1 1）.空载时输出功率为零，所

50、以空载时输出功率为零，所以=0=0。（2 2）.负载较小时，损耗相对较大，功率负载较小时，损耗相对较大，功率较低。较低。（3 3）.负负载载增增加加，效效率率亦亦随随之之增增加加。超超过过某某一一负负载载时时，因因铜铜耗耗与与成成正正比比增增大大，效效率率反反而而降降低低，最最大大效效率率出出现现在在 =0的的地地方方。因因此此，取取对对的的导导数数，并并令令其其等等于于零零，即即可可求求出出最最高高效效率率maxmax时的负载系数时的负载系数m m m=第78页，此课件共117页哦max=100即即当当不不变变损损耗耗（铁铁耗耗）等等于于可可变变损损耗耗（铜铜耗耗）时效率最大。时效率最大。由