電機拖動c3s2

1、3-2 變壓器的空載運行變壓器的空載運行 空載運行 ：原邊AX接電源，副邊ax開路。 1 u 0 i 2 e 1 e 1 N 2 N 一、變壓器空載運行時的物理情況一、變壓器空載運行時的物理情況 A X a x 1 3-2 變壓器的空載運行變壓器的空載運行 正方向的規(guī)定：正方向的規(guī)定： 從理論上講，正方向可以任意選擇，因各物理量的從理論上講，正方向可以任意選擇，因各物理量的 變化規(guī)律是一定的，并不依正方向的選擇不同而改變。但變化規(guī)律是一定的，并不依正方向的選擇不同而改變。但 正方向規(guī)定不同，列出的電磁方程式和繪制的相量圖也不正方向規(guī)定不同，列出的電磁方程式和繪制的相量圖也不 同。同。在電機方向

2、的學(xué)科中通常按習(xí)慣方式規(guī)定正方向，稱在電機方向的學(xué)科中通常按習(xí)慣方式規(guī)定正方向，稱 為慣例為慣例。具體原則如下：具體原則如下： 1）電流的正方向與電動勢的正方向一致電流的正方向與電動勢的正方向一致. . 2 2）磁通的正方向與產(chǎn)生它的電流的正方向符合右手螺旋定）磁通的正方向與產(chǎn)生它的電流的正方向符合右手螺旋定 則則. . 3 3）感應(yīng)電動勢的正方向與產(chǎn)生它的磁通的正方向符合右手）感應(yīng)電動勢的正方向與產(chǎn)生它的磁通的正方向符合右手 螺旋定則螺旋定則. . 3-2 單相變壓器的空載運行單相變壓器的空載運行 dt d Ne 11 dt d Ne 22 dt d Ne 1 11 3-2 變壓器的空載運行

3、變壓器的空載運行 1 1）由于鐵磁材料有飽和現(xiàn)象，所以主磁路的磁）由于鐵磁材料有飽和現(xiàn)象，所以主磁路的磁 阻不是常數(shù)，阻不是常數(shù)，主磁通與建立它的電流之間呈非線主磁通與建立它的電流之間呈非線 性關(guān)系。性關(guān)系。而漏磁通的磁路大部分是非鐵磁材料組而漏磁通的磁路大部分是非鐵磁材料組 成，所以漏磁路的磁阻基本上是常數(shù)，成，所以漏磁路的磁阻基本上是常數(shù)，漏磁通與漏磁通與 產(chǎn)生它的電流呈線性關(guān)系產(chǎn)生它的電流呈線性關(guān)系 2 2）主磁通在原、副繞組中均感應(yīng)電動勢，當(dāng)副）主磁通在原、副繞組中均感應(yīng)電動勢，當(dāng)副 方接上負載時便有電功率向負載輸出，故主磁通方接上負載時便有電功率向負載輸出，故主磁通 起傳遞能量的作用

4、。而漏磁通僅在原繞組中感應(yīng)起傳遞能量的作用。而漏磁通僅在原繞組中感應(yīng) 電動勢，不能傳遞能量，僅起壓降作用。因此，電動勢，不能傳遞能量，僅起壓降作用。因此， 在分析變壓器和交流電機時常將主磁通和漏磁通在分析變壓器和交流電機時常將主磁通和漏磁通 分開處理。分開處理。 3-2 單相變壓器的空載運行單相變壓器的空載運行 二、空載電流二、空載電流 1、忽略空載損耗時的空載電流、忽略空載損耗時的空載電流 在忽略空載損耗時，空載電流的作用就是建立空載磁 場。此時原邊繞組中流通的空載電流是無功分量，即i0=im。 當(dāng)對變壓器施加正弦電壓時，其感應(yīng)電勢也為正弦波， 主磁通也應(yīng)是正弦波。 鐵心未飽和 鐵心飽和 3

5、-2 單相變壓器的空載運行單相變壓器的空載運行 由于磁化曲線的飽和特性，導(dǎo)致勵磁電流im畸變?yōu)榧?頂波。采用諧波分析方法，可將im分解成基波和一系列高 次諧波。由于勵磁電流關(guān)于橫軸對稱，故只存在奇次諧波。 在工程上，通常用一個等效的正弦波代替尖頂波，該等效 正弦波與基波具有相同的頻率和相位，其幅值為 2、考慮空載損耗時的空載電流、考慮空載損耗時的空載電流 實際上，空載電流在建立空載磁場的同時，在鐵芯上 222 135mmmm IIII 3-2 單相變壓器的空載運行單相變壓器的空載運行 會有鐵耗的產(chǎn)生，即磁滯損耗和渦流損耗。因此實際空載 電流中還有一個提供有功分量的電流iFe。即： i0=im+

6、 iFe 工程上為了便于測量和計算，多用正弦相量來近似空 載電流。因此： 0mFe III 其中， im 與主磁通同相位，而iFe與外加電源電壓u同相 位，即超前im 90（ 滯后u 90）。 一般，在電力變壓器中，I0=（0.020.10)I1N。容量越 大， I0相對越小。而IFe I0 1。因此，可以近似認(rèn)為： I0 Im 3-2 單相變壓器的空載運行單相變壓器的空載運行 三、感應(yīng)電動勢三、感應(yīng)電動勢 假定主磁通按正弦規(guī)律變化，即假定主磁通按正弦規(guī)律變化，即 =m msintsint 根據(jù)電磁感應(yīng)定律和對正方向規(guī)定，一、根據(jù)電磁感應(yīng)定律和對正方向規(guī)定，一、 二次繞組中感應(yīng)電動勢的瞬時值為

7、二次繞組中感應(yīng)電動勢的瞬時值為 ： )90sin(2cos 0 1111 tEtN dt d Ne m )90sin(2cos 0 2222 tEtN dt d Ne m 0 1 11111 cos2sin(90 ) d eNNtEt dt 3-2 單相變壓器的空載運行單相變壓器的空載運行 m m fN N E 1 1 1 44. 4 2 11 111 4.44 2 N EfN 從上面的表達式中我們可以看出，從上面的表達式中我們可以看出， 電電 動勢總是滯后于產(chǎn)生他的磁通動勢總是滯后于產(chǎn)生他的磁通90。 。 m NfjE 11 44. 4 m NfjE 22 44. 4 m m fN N E

8、2 2 2 44. 4 2 111 4.44Ejf N 1主要通過非磁性磁路形成閉合回路，其磁導(dǎo) 率0為常數(shù)，故其磁路線性，L1及X1均為常數(shù)。 3-2 單相變壓器的空載運行單相變壓器的空載運行 其中L1為原繞組的漏電感。 漏磁通電動勢： 式中X1=L1為原繞組的漏電抗。 0111 iLN 磁鏈 dt di L dt d Ne 0 1 1 11 00 0 1101 2sin 2cos2sin(90 ) iIt eL ItEt 設(shè)則 10101 XI jLI jE 相量形式 3-2 單相變壓器的空載運行單相變壓器的空載運行 四、空載運行時的電動勢平衡方程式四、空載運行時的電動勢平衡方程式 101

9、11 : Rieeu 式原邊的電動勢平衡方程 )( 111101 1010110111 jXRZZIE RIXI jERIEEU 原繞組的漏電抗 相量形式 0 111 4.44 m I UEjf N 空載電流 很小 2222 : EUeu 或相量形式 式副邊的電動勢平衡方程 五、空載運行時的等效電路五、空載運行時的等效電路 3-2 單相變壓器的空載運行單相變壓器的空載運行 )( 11011011 jXRIEZIEU mmm ZIjXRIE 001 )( 主磁通感應(yīng)電動勢 其中，激磁電阻表示鐵耗的大小，即Rm=pFe/I02； 激磁電抗Xm表示主磁路的導(dǎo)磁性能，即Xm /I0。 主磁通的磁路是非

10、線性的，Xm不是常數(shù)，而是隨 鐵心飽和程度的增加而減小。 )()( 0110 1001 mm m jXRIjXRI ZIZIU 3-2 單相變壓器的空載運行單相變壓器的空載運行 )()( 01101mm jXRIjXRIU 1 U 0 I 1 R 1 X m R m X 1 E 變壓器空載運行時的等效電路 六、空載運行時的相量圖六、空載運行時的相量圖 3-2 單相變壓器的空載運行單相變壓器的空載運行 根據(jù)前面分析，可以繪出空載運行時的相量圖 ，步驟如下： （1）在橫軸正向畫m作為參考相量 （2）根據(jù)E1=-j4.44fN1m和E2=-j4.44fN2m畫落后于m的E1 和E2。 （3）根據(jù) 畫出I0，其