变压器空载运行-机械版.ppt

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1、2.2 2.2 变压器空载运行变压器空载运行何谓变压器空载运行？何谓变压器空载运行？何谓变压器空载运行？何谓变压器空载运行？变压器空载运行分析主要研究的问题是什么？变压器空载运行分析主要研究的问题是什么？变压器空载运行分析主要研究的问题是什么？变压器空载运行分析主要研究的问题是什么？变压器空载运行基本的分析方法是什么？变压器空载运行基本的分析方法是什么？变压器空载运行基本的分析方法是什么？变压器空载运行基本的分析方法是什么？1.1.1.1.变压器各电磁量的规定正方向变压器各电磁量的规定正方向变压器各电磁量的规定正方向变压器各电磁量的规定正方向2.2 2.2 变压器空载运行变压器空载运行 按电动

2、机惯例，吸收电功率按电动机惯例，吸收电功率按电动机惯例，吸收电功率按电动机惯例，吸收电功率和和和和1)1)1)1)按发电机惯例，发出电功率按发电机惯例，发出电功率按发电机惯例，发出电功率按发电机惯例，发出电功率和和和和4)4)4)4)3)3)3)3)、和和和和 ；、和和和和 、符合右手螺旋关系符合右手螺旋关系符合右手螺旋关系符合右手螺旋关系 2)2)2)2)、和和和和 符合右手螺旋关系符合右手螺旋关系符合右手螺旋关系符合右手螺旋关系1.1.1.1.变压器各电磁量的规定正方向变压器各电磁量的规定正方向变压器各电磁量的规定正方向变压器各电磁量的规定正方向2.2 2.2 变压器空载运行变压器空载运行

3、绪论部分绪论部分2.2 2.2 变压器空载运行变压器空载运行2.2.2.2.空载运行的基本物理过程空载运行的基本物理过程空载运行的基本物理过程空载运行的基本物理过程2.2 2.2 变压器空载运行变压器空载运行2.2.2.2.空载运行的基本物理过程空载运行的基本物理过程空载运行的基本物理过程空载运行的基本物理过程*、都是最大值，一般都是最大值，一般都是最大值，一般都是最大值，一般 *、都是由激磁磁动势都是由激磁磁动势都是由激磁磁动势都是由激磁磁动势 产生的。产生的。产生的。产生的。2.2 2.2 变压器空载运行变压器空载运行3.3.3.3.主磁通、漏磁通及其分别感应电动势主磁通、漏磁通及其分别感

4、应电动势主磁通、漏磁通及其分别感应电动势主磁通、漏磁通及其分别感应电动势1)1)1)1)主磁通及其感应电动势主磁通及其感应电动势主磁通及其感应电动势主磁通及其感应电动势假设主磁通正弦变化为假设主磁通正弦变化为假设主磁通正弦变化为假设主磁通正弦变化为根据电磁感应定律根据电磁感应定律根据电磁感应定律根据电磁感应定律电动势有效值电动势有效值电动势有效值电动势有效值同理：同理：同理：同理：得：得：得：得：2.2 2.2 变压器空载运行变压器空载运行3.3.3.3.主磁通、漏磁通及其分别感应电动势主磁通、漏磁通及其分别感应电动势主磁通、漏磁通及其分别感应电动势主磁通、漏磁通及其分别感应电动势2)2)2)

5、2)一次漏磁通感应电动势一次漏磁通感应电动势一次漏磁通感应电动势一次漏磁通感应电动势用相量表示用相量表示用相量表示用相量表示根据电磁感应定律根据电磁感应定律根据电磁感应定律根据电磁感应定律2.2 2.2 变压器空载运行变压器空载运行3.3.3.3.主磁通、漏磁通及其分别感应电动势主磁通、漏磁通及其分别感应电动势主磁通、漏磁通及其分别感应电动势主磁通、漏磁通及其分别感应电动势3)3)3)3)一次和二次绕组的电压方程一次和二次绕组的电压方程一次和二次绕组的电压方程一次和二次绕组的电压方程一般电力变压器，空载时绕组电阻压降和漏磁通压降很小，一般电力变压器，空载时绕组电阻压降和漏磁通压降很小，一般电力

6、变压器，空载时绕组电阻压降和漏磁通压降很小，一般电力变压器，空载时绕组电阻压降和漏磁通压降很小，可忽略不计，这样变压器变比有可忽略不计，这样变压器变比有可忽略不计，这样变压器变比有可忽略不计，这样变压器变比有2.2 2.2 变压器空载运行变压器空载运行4.4.4.4.激磁电流及其波形和相位激磁电流及其波形和相位激磁电流及其波形和相位激磁电流及其波形和相位1)1)1)1)激磁电流激磁电流激磁电流激磁电流变压器空载运行时，铁心上只有一次绕组中的空载电流激励变压器空载运行时，铁心上只有一次绕组中的空载电流激励变压器空载运行时，铁心上只有一次绕组中的空载电流激励变压器空载运行时，铁心上只有一次绕组中的

7、空载电流激励磁场，所以变压器的空载电流就是激磁电流磁场，所以变压器的空载电流就是激磁电流磁场，所以变压器的空载电流就是激磁电流磁场，所以变压器的空载电流就是激磁电流激磁电流激磁电流激磁电流激磁电流 包含两个分量，磁化电流分量包含两个分量，磁化电流分量包含两个分量，磁化电流分量包含两个分量，磁化电流分量 和铁耗电流分和铁耗电流分和铁耗电流分和铁耗电流分量量量量2.2 2.2 变压器空载运行变压器空载运行4.4.4.4.激磁电流及其波形和相位激磁电流及其波形和相位激磁电流及其波形和相位激磁电流及其波形和相位结论：磁路饱和时，励磁电流结论：磁路饱和时，励磁电流结论：磁路饱和时，励磁电流结论：磁路饱和

8、时，励磁电流 的波形应该为尖顶波，其基波分量的波形应该为尖顶波，其基波分量的波形应该为尖顶波，其基波分量的波形应该为尖顶波，其基波分量和主磁通同相位。和主磁通同相位。和主磁通同相位。和主磁通同相位。2)2)2)2)磁化电流分量作用、波形及相位磁化电流分量作用、波形及相位磁化电流分量作用、波形及相位磁化电流分量作用、波形及相位2.2 2.2 变压器空载运行变压器空载运行4.4.4.4.激磁电流及其波形和相位激磁电流及其波形和相位激磁电流及其波形和相位激磁电流及其波形和相位3)3)3)3)铁耗电流分量作用及相位铁耗电流分量作用及相位铁耗电流分量作用及相位铁耗电流分量作用及相位激磁电流中磁化电流分量

9、激励主磁场，主磁场在铁心磁路中激磁电流中磁化电流分量激励主磁场，主磁场在铁心磁路中激磁电流中磁化电流分量激励主磁场，主磁场在铁心磁路中激磁电流中磁化电流分量激励主磁场，主磁场在铁心磁路中交变时会产生铁耗，该损耗是有功损耗，且由激磁电流中的交变时会产生铁耗，该损耗是有功损耗，且由激磁电流中的交变时会产生铁耗，该损耗是有功损耗，且由激磁电流中的交变时会产生铁耗，该损耗是有功损耗，且由激磁电流中的铁耗电流分量铁耗电流分量铁耗电流分量铁耗电流分量 提供，相位上提供，相位上提供，相位上提供，相位上 和和和和 同相位。同相位。同相位。同相位。激磁电流用相量可表示激磁电流用相量可表示激磁电流用相量可表示激磁

10、电流用相量可表示2.2 2.2 变压器空载运行变压器空载运行5.5.5.5.激磁阻抗、激磁方程及电压方程激磁阻抗、激磁方程及电压方程激磁阻抗、激磁方程及电压方程激磁阻抗、激磁方程及电压方程1)1)1)1)磁化电抗和铁耗电阻及其并联等效电路磁化电抗和铁耗电阻及其并联等效电路磁化电抗和铁耗电阻及其并联等效电路磁化电抗和铁耗电阻及其并联等效电路称为磁化电抗称为磁化电抗称为磁化电抗称为磁化电抗称为铁耗电阻称为铁耗电阻称为铁耗电阻称为铁耗电阻其中铁耗为其中铁耗为其中铁耗为其中铁耗为2.2 2.2 变压器空载运行变压器空载运行5.5.5.5.激磁阻抗、激磁方程及电压方程激磁阻抗、激磁方程及电压方程激磁阻抗

11、、激磁方程及电压方程激磁阻抗、激磁方程及电压方程2)2)2)2)激磁阻抗及其串联等效电路激磁阻抗及其串联等效电路激磁阻抗及其串联等效电路激磁阻抗及其串联等效电路一般我们用一个串联阻抗一般我们用一个串联阻抗一般我们用一个串联阻抗一般我们用一个串联阻抗 代替上页图中的并联分支，即代替上页图中的并联分支，即代替上页图中的并联分支，即代替上页图中的并联分支，即所谓激磁方程所谓激磁方程所谓激磁方程所谓激磁方程称为激磁阻抗称为激磁阻抗称为激磁阻抗称为激磁阻抗称为激磁电阻称为激磁电阻称为激磁电阻称为激磁电阻称为激磁电抗称为激磁电抗称为激磁电抗称为激磁电抗其中其中其中其中2.2 2.2 变压器空载运行变压器空

12、载运行6.6.6.6.等效电路及相量图等效电路及相量图等效电路及相量图等效电路及相量图2.2 2.2 变压器空载运行变压器空载运行作业：作业：习题习题习题习题2-12-12-12-1、2-22-22-22-2、2-32-32-32-3第五章第五章 变压器的过电流现象变压器的过电流现象第一节第一节 概概 述述 当变压器突然改变负载、空载合闸到电源、当变压器突然改变负载、空载合闸到电源、当变压器突然改变负载、空载合闸到电源、当变压器突然改变负载、空载合闸到电源、二次绕组突发短路或受到过电压冲击等，变压器二次绕组突发短路或受到过电压冲击等，变压器二次绕组突发短路或受到过电压冲击等，变压器二次绕组突发

13、短路或受到过电压冲击等，变压器各电磁量就要发生骤烈的变化，其持续过程称为各电磁量就要发生骤烈的变化，其持续过程称为各电磁量就要发生骤烈的变化，其持续过程称为各电磁量就要发生骤烈的变化，其持续过程称为过渡过程。过渡过程。过渡过程。过渡过程。分析变压器的过渡过程，主要是由于此过程会分析变压器的过渡过程，主要是由于此过程会分析变压器的过渡过程，主要是由于此过程会分析变压器的过渡过程，主要是由于此过程会出现过电压或过电流，在极短的时间内也会对变压出现过电压或过电流，在极短的时间内也会对变压出现过电压或过电流，在极短的时间内也会对变压出现过电压或过电流，在极短的时间内也会对变压器造成破坏。器造成破坏。器

14、造成破坏。器造成破坏。第二节第二节 过电流现象过电流现象一、变压器空载合闸到电源一、变压器空载合闸到电源一、变压器空载合闸到电源一、变压器空载合闸到电源 变压器副边开路空载，原边合闸接到电源称为变压器副边开路空载，原边合闸接到电源称为变压器副边开路空载，原边合闸接到电源称为变压器副边开路空载，原边合闸接到电源称为空载合闸空载合闸空载合闸空载合闸 合闸时电压合闸时电压合闸时电压合闸时电压 的初相角的初相角的初相角的初相角 当当当当时间时间时间时间t=0t=0t=0t=0时空载合闸时空载合闸时空载合闸时空载合闸 ，则电源电压为：，则电源电压为：，则电源电压为：，则电源电压为：瞬变过程中励磁电流瞬变

15、过程中励磁电流瞬变过程中励磁电流瞬变过程中励磁电流 与电感与电感与电感与电感 的关系：的关系：的关系：的关系：合闸后微分方程式为：合闸后微分方程式为：合闸后微分方程式为：合闸后微分方程式为：设不考虑铁心饱和问题设不考虑铁心饱和问题设不考虑铁心饱和问题设不考虑铁心饱和问题解常解常系数非齐次微分方程得：系数非齐次微分方程得：磁通与电源电压的相位差磁通与电源电压的相位差 设合闸时（设合闸时（t=0t=0），），铁心中没有剩磁（铁心中没有剩磁（）：）：1.1.当电源电压初相位角当电源电压初相位角 时合闸时合闸：合闸后就进入稳定状态，不发生瞬整过程合闸后就进入稳定状态，不发生瞬整过程 2.2.当电源电压

16、初相位角当电源电压初相位角 时合闸：时合闸：自由分量是直流指数衰减量，自由分量是直流指数衰减量，时时最最大大，当当 时时，稳稳态态分分量量与与暂暂态态分分量量相加可达相加可达 当已知变压器空载接通电源其磁通随时当已知变压器空载接通电源其磁通随时间变化关系后，可根据磁化特性曲线找出相间变化关系后，可根据磁化特性曲线找出相应的励磁电流。应的励磁电流。变压器正常运行时，磁路设计得已经有变压器正常运行时，磁路设计得已经有点饱和，若在最不利的空载接通电源，磁通点饱和，若在最不利的空载接通电源，磁通可能超过两倍的可能超过两倍的 ，铁心非常饱和，励磁，铁心非常饱和，励磁电流电流 很大，可达额定电流的很大，可

17、达额定电流的3-53-5倍。倍。在变压器空载接通电源的过程中，随着在变压器空载接通电源的过程中，随着自由分量磁通的衰减，励磁电流也要衰减，自由分量磁通的衰减，励磁电流也要衰减，衰减的时间常数为：衰减的时间常数为：结论：结论：空载合闸电流对变压器本身没有多大危空载合闸电流对变压器本身没有多大危害，但若衰减较慢时，可能引起过电流保护害，但若衰减较慢时，可能引起过电流保护装置动作而跳闸。为了避免这种情况，在变装置动作而跳闸。为了避免这种情况，在变压器原边串一个附加电阻，这样可减少冲击压器原边串一个附加电阻，这样可减少冲击量，也可使冲击迅速衰减，合闸完毕，再将量，也可使冲击迅速衰减，合闸完毕，再将该电阻切除。该电阻切除。由于三相变压器三相互差由于三相变压器三相互差1201200 0，相位总，相位总会在合闸时有一相初相位接近于零，总会有会在合闸时有一相初相位接近于零，总会有一相电流较大。一相电流较大。