变压器的负载运行课件.ppt

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1、第三节第三节 变压器的负载运行变压器的负载运行一、变压器负载运行时的电磁关系一、变压器负载运行时的电磁关系二、变压器的绕组折算和二、变压器的绕组折算和T形等效电路形等效电路三、近似和简化等效电路三、近似和简化等效电路四、变压器负载时的相量图四、变压器负载时的相量图一、变压器负载运行时的电磁关系一、变压器负载运行时的电磁关系1 1、负载运行时的物理现象、负载运行时的物理现象 当变压器一次侧接到额定频率、额定电压的交流当变压器一次侧接到额定频率、额定电压的交流电源电源u1u1上，二次侧接上负载上，二次侧接上负载 的运行状态，称为的运行状态，称为变压器的变压器的负载运行负载运行。此时二次侧中便有负载

2、电流。此时二次侧中便有负载电流流过。流过。用图示负载运行时的电磁过程用图示负载运行时的电磁过程变压器空载运行时，作用在铁心上的磁势只有 ，它在铁心中产生主磁通 ，而 又在一、二次绕组中产生电势 、，电源电压 与一次绕组的反电势（）及漏阻抗压降 相平衡，此时变压器处于空载时的电磁平衡状态。变压器接入负载时，二次绕组中有电流 通过，产生的磁势 也将作用于主磁路上。这时作用在铁心上的总磁势为 。由于电源电压 为一常值，相应地主磁通m也应保持不变，当出现二次磁势 力图改变主磁通 时，一次绕组中必将产生一个附加电流，以其产生的磁势去抵消二次侧磁势，使主磁通保持不变，电磁关系达到负载时的新的平衡。变压器负

3、载运行时，除由合成磁势 产生的主磁通在一、二次绕组中感应电势 、外，和 还分别产生只交链于各自绕组的漏磁通 ，并分别在一、二次绕组中感应漏电势 和 。另外，绕组电阻分别产生压降 和 。2 2、负载运行时的基本方程式、负载运行时的基本方程式(1)(1)磁势平衡方程式磁势平衡方程式 或用用电流形式表示电流形式表示。,I;,I:L作用作用它起平衡二次磁动势的它起平衡二次磁动势的另一个是负载分量另一个是负载分量产生主磁通产生主磁通它用来它用来一个是励磁电流一个是励磁电流两个分量两个分量变压器的负载电流包括变压器的负载电流包括表明表明10&电磁关系将一、二次联系起来电磁关系将一、二次联系起来,二次电流增

4、加或减少必然引起一次二次电流增加或减少必然引起一次电流的增加或减少电流的增加或减少.负载运行时负载运行时,忽略空载电流有忽略空载电流有:表明，一、二次电流比近似与匝数成反比。可见，匝数不表明，一、二次电流比近似与匝数成反比。可见，匝数不同，不仅能改变电压，同时也能改变电流。同，不仅能改变电压，同时也能改变电流。（2 2）电势平衡方程式）电势平衡方程式 根据基尔霍夫定律及运行图中各量正方向的规定，根据基尔霍夫定律及运行图中各量正方向的规定，可列写出一、二次侧电压方程如下：可列写出一、二次侧电压方程如下：归纳起来变压器的基本方程式为：二、变压器的绕组折算和二、变压器的绕组折算和T T形等效电路形等

5、效电路变压器的基本方程式综合了变压器内部的电磁过变压器的基本方程式综合了变压器内部的电磁过程，利用这组方程可以分析计算变压器的运行情程，利用这组方程可以分析计算变压器的运行情况。但解联立方程相当复杂，且由于变比很大，况。但解联立方程相当复杂，且由于变比很大，所以原副方电压电流相差很大，计算精确度很差。所以原副方电压电流相差很大，计算精确度很差。实际一般不直接利用方程组计算，而是常常采用实际一般不直接利用方程组计算，而是常常采用等效电路的计算方法。在利用等效电路计算之前，等效电路的计算方法。在利用等效电路计算之前，先要进行绕组的折算。先要进行绕组的折算。1、绕组的折算、绕组的折算 折算是把变压器

6、一、二次侧绕组折算成相同的匝折算是把变压器一、二次侧绕组折算成相同的匝数数,通常是将二次侧折算到一次侧，这样折算以通常是将二次侧折算到一次侧，这样折算以后二次侧绕组的感应电势与一次侧绕组的感应电后二次侧绕组的感应电势与一次侧绕组的感应电势相等，于是可以找到原、副方电路的等电位点，势相等，于是可以找到原、副方电路的等电位点，就可将两个电路合并成一个等效电路。折算仅是就可将两个电路合并成一个等效电路。折算仅是一种手段，折算前后的磁势平衡关系、功率传递一种手段，折算前后的磁势平衡关系、功率传递关系和损耗均应保持不变。这样折算后的二次绕关系和损耗均应保持不变。这样折算后的二次绕组和折算前的二次绕组是等

7、效的。为了加以区别，组和折算前的二次绕组是等效的。为了加以区别，折算后的量在右上方打折算后的量在右上方打“”“”。折算原则折算原则：1 1）保持二次侧磁动势不变；保持二次侧磁动势不变；2 2）保持二）保持二 次侧各功率或损耗不变。次侧各功率或损耗不变。（1 1）二次侧电流的折算）二次侧电流的折算根据折算前后磁势不变的原则根据折算前后磁势不变的原则 （2 2）二次侧电势和电压的折算）二次侧电势和电压的折算 根据电势与匝数成正比的关系根据电势与匝数成正比的关系 (3)(3)二次阻抗的折算二次阻抗的折算 根据折算前后消耗在二次绕组电阻及漏抗上的有根据折算前后消耗在二次绕组电阻及漏抗上的有功、无功功率

8、不变的原则功、无功功率不变的原则 可见可见 折算后的方程式为折算后的方程式为2 2、T T形等效电路形等效电路变压器的变压器的T T型等效电路的形成过程型等效电路的形成过程 三、近似和简化等效电路三、近似和简化等效电路因为因为 ,把励磁支路前移，即认为在一定的电源把励磁支路前移，即认为在一定的电源电压下，励磁电流电压下，励磁电流 常数，不受负载变化的影响，同常数，不受负载变化的影响，同时忽略时忽略 在一次绕组中产生的漏阻抗压降。这个电路称在一次绕组中产生的漏阻抗压降。这个电路称为近似等效电路。为近似等效电路。T T型等效电路型等效电路：近似等效电路近似等效电路简化等效电路简化等效电路其中分别称

9、为分别称为短路电阻短路电阻、短路短路电抗电抗和和短路阻抗短路阻抗。由简化等效电路可知，短路阻抗起限制短路电流的作用，由简化等效电路可知，短路阻抗起限制短路电流的作用，由于短路阻抗值很小，所以变压器的短路电流值较大，一般由于短路阻抗值很小，所以变压器的短路电流值较大，一般可达额定电流的可达额定电流的1010 2020倍。倍。一般电力变压器运行时，一般电力变压器运行时，,在工程上在工程上 可忽略不计可忽略不计,即将激磁支路去掉即将激磁支路去掉,如图所示，变为简化等效电路。如图所示，变为简化等效电路。四、变压器负载时的相量图四、变压器负载时的相量图变压器负载运行时的电磁关系，除了用基变压器负载运行时的电磁关系，除了用基本方程式和等效电路表示外，还可以用相本方程式和等效电路表示外，还可以用相量图直观地表示出变压器运行时各物理量量图直观地表示出变压器运行时各物理量的大小及相位关系。的大小及相位关系。作相量图的作相量图的步骤步骤对对应应T T型等效电路，型等效电路，假定假定变压器带感性负载变压器带感性负载。作相量图的作相量图的步骤（假定带感性负载）步骤（假定带感性负载）对应简化等效电路对应简化等效电路由由等效电路可知等效电路可知根据方程可作出简化相量图根据方程可作出简化相量图如右图所示。如右图所示。