變壓器的負載運行

2-2變壓器的負載運行u2e1e212e2W1W21一、負載時的磁勢和原付邊的電流關(guān)系付邊繞組接上負載阻抗ZL，有電流產(chǎn)生i1i2AXu11W1W2axu2e2e1e1ZL2e2[基本電磁關(guān)系列方程式等效電路圖]2與空載時比較(1)負載時的磁勢

總磁勢i2

AXu11W1W2axu2e2e1e1ZL2e2空載磁勢:i13當U不變時，故：i2

AXu11W1W2axu2e2e1e1ZL2e2（2）負載時的電流：或：i14i2

AXu11W1W2axu2e2e1e1ZL2e2可見當付方電流發(fā)生變化時原邊電流亦在變。原邊電流由兩部分組成：(1)：用以建立主磁通

(2)：負載分量i15原邊繞組從電網(wǎng)吸收的功率傳遞給副邊繞組。副邊繞組電流增加或減小的同時，引起原邊電流的增加或減小，吸收的功率也增大或減小。（3）能量傳遞：從空載到負載，原邊繞組電流I1增加一個分量I1L以平衡副邊繞組的作用i2

AXu11W1W2axu2e2e1e1ZL2e2i16i2AXu11W1W2axu2e2e1e1ZL2e2二、電勢方程式1、電壓方程：原邊：副邊：用漏抗壓降表示i172、負載時的電磁關(guān)系W1的電阻83、負載運行時候的全部方程式。無法構(gòu)成一等效電路的原因在于:R1

X１XmRmR2

X29三、繞組折算：1、目的：變壓器中，整的回路。計算時相當復(fù)雜。為了解決這個矛盾，引入繞組折算。無法構(gòu)成一個完變壓器原邊和副邊沒有直接電路的聯(lián)系，只有磁路的聯(lián)系。副邊的負載通過磁勢影響原邊。因此只有副邊的磁勢不變，原邊的物理量沒有改變。這為折算提供了依據(jù)。這種保持磁勢不變而假想改變它的匝數(shù)與電流的方法，稱折合算法。102、定義：實際繞組的各個量，稱為實際值；假想繞組的各個量，稱為折算值；保持副邊繞組的磁勢不變進行折算，稱為副邊向原邊折算；保持原邊繞組的磁勢不變進行折算，稱為原邊向副邊折算。將原、副邊匝數(shù)變成同一匝數(shù)。113、原則：必須保持折算前后的電磁關(guān)系不變。在保持磁勢、磁通、功率、損耗及漏磁場儲能不變時才能折算，折算后值用“`”號表示。124、方法：（將付邊各量折算到原邊）（1）副邊電流（磁勢不變）（2）副邊電勢：（主磁通不變）13(3)漏抗,（漏磁無功損耗不變）(4)電阻14能量是否改變？銅耗：有功輸出：無功輸出：R215折算法只是一種分析的方法凡是單位為伏的物理量（電動勢、電壓）的折算值等于原來數(shù)值乘k；單位為歐的物理量（電阻、電抗、阻抗）的折算值等于原來數(shù)值乘k2；電流的折算值等于原來的數(shù)值乘以1/k。16折算后變壓器的基本方程式：17四、等效電路R1

X１XmRmR1

X１XmRmT（型等效電路）18T型等值電路（1）電路中全部的量和參數(shù)都是每一相的值。原邊為實際值，副邊為折算值。（2）等效的是穩(wěn)態(tài)對稱運行狀態(tài)。R1

X１XmRm注：19近似等效（Г）電路T型電路包含有串聯(lián)、并聯(lián)回路。復(fù)數(shù)運算復(fù)雜。實際變壓器中，I1>>I0，Z0>>Z1，I1Z1

很小。負載變化時變化不大。因此假定ImZm

不隨負載變化，則將T型等效電路中的激磁支路移出，并聯(lián)在電源端口,得到型等值電路。R1

X１XmRm20R1

X１XmRmR1

X１XmRmT型等效電路型等值電路21簡化的等值電路負載運行時，Im在I1N中所占的比例很小。在工程實際計算中，忽略Im，將激磁回路去掉，得到更簡單的阻抗串聯(lián)電路?？蛰d運行時，不能用簡化的等值電路。Rk稱為短路電阻；Xk稱為短路電抗；Zk為短路阻抗。Zk=Rk+jXk

22五．相量圖(1)根據(jù)k算出以為參考量(2)23-24從相量圖可以看出，變壓器原邊電壓與電流的夾角為，稱為變壓器負載運行的功率因數(shù)角，cos1

稱為變壓器的功率因數(shù)。對于運行的變壓器，負載的性質(zhì)和大小直接影響了變壓器功率因數(shù)的性質(zhì)。對應(yīng)于感應(yīng)電路的簡化相量圖為：25單相變壓器基本方法總結(jié)分析計算變壓器負載運行方法有基本公式、等值電路和相量圖?；痉匠淌剑菏亲儔浩鞯碾姶抨P(guān)系的數(shù)學(xué)表達式；等值電路：是基本方程式的模擬電路；相量圖：是基本方程的圖示表示；三者是統(tǒng)一的，一般定量計算用等效電路，討論各物理量之間的相位關(guān)系用相量圖。262－3標么值在工程計算中，各物理量（電壓、電流、功率等）除采用實際值來表示和計算外，有時用這些物理量與所選定的同單位的基值之比，即所謂的標么值表示。用“*”表示。一、定義：27一、定義：注意：(1)標么值用下標“*”表示。（基準值用下標“b”表示）(2)基準值可以任意選取。中兩個值可以任意選取，其他可以由前兩個得出。28二、基準值的選取原則(1)功率的基值選取變壓器的額定容量（功率）SN；(2)計算變壓器或電機的穩(wěn)態(tài)問題時，常用其額定值作為相應(yīng)的基值。一次和二次相電壓的標幺值為:三相功率的基值取為變壓器(電機)的三相額定容量，即：一次和二次相電流的標幺值為:29原邊線電壓的標么值，基值為原邊額定線電壓。（電流）原邊相電壓（流）的標么值，基值為原邊額定相電壓（電流）副邊線電壓（流）的標么值，基值為副邊額定線電壓（流）副邊相電壓（流）的標么值，基值為副邊額定相電壓（流）不難證明，此時相電壓和線電壓的標幺值相等，相電流和線電流亦相等。30標么值的認識：（1）標么值是兩個具有相同單位的物理量（實際值和選定的固定值）之比，沒有量綱。（2）選定基值時，對于電路計算U、I、Z和S中，兩個量的基值是任意選定，其余兩個量的基值根據(jù)電路的基本定律計算。（3）功率的基值是指視在功率的基值，同時也是有功和無功功率的基值。阻抗基值也是電阻和電抗的基值。（4）計算單臺變壓器時，通常以變壓器的額定值作為基值。31三引入標么值的意義(1)不論變壓器的容量大小，標么值表示的各參數(shù)和典型的性能數(shù)據(jù)，通常都在一定的范圍，便于比較和分析；例：滿載時：空載電流標么值(2)用標么值表示，歸算到原邊和副邊的變壓器參數(shù)恒相等。換言之，用標么值計算時不需要折算。32同理用標么值表示時，折算前后變壓器的參數(shù)標么值相等，不用考慮折算;可以用來簡化方程及計算。對于理想變壓器33（3）某些物理量的標么值具有相同的數(shù)值，簡化了計算（4）可通過標么值判斷運行情況。342-4等效參數(shù)的測量變壓器的電路參數(shù)在銘牌和產(chǎn)品目錄上大都沒有標出，可通過試驗的方法測定。等值電路是分析和計算變壓器的有效工具。激磁參數(shù)和短路參數(shù)可通過空載試驗和短路試驗測出。35一、空載試驗1、試驗?zāi)康臏y：空載損耗p02、試驗原理圖：很小，可以忽略?？蛰d試驗可以測出變壓器的勵磁參數(shù)。為了便于測試和安全，空載試驗在低壓側(cè)施加電壓。R1

X１RmXm36VAW三相試驗電源VAAAWWVV單相試驗電源單相變壓器三相變壓器373、試驗過程：（1）原邊加電壓U1，副邊開路（2）用調(diào)壓器使U1由0上升至左右UN，逐點測出副邊的空載電勢U20、I0及p0。(3)作圖0U1p0I0p0I038(4)、試驗結(jié)果分析找出時的p0及I0（單相）

R1

X１XmRmT（型等效電路）0U1p0I0p0I039此時得到的阻抗為在低壓方的值。若將其折算到高壓方。則在試驗中要U1調(diào)到1.15UN左右，為安全記，在低壓方作原邊，在低壓方加電源。注意：激磁參數(shù)與磁路的飽和度有關(guān)，為使測出的參數(shù)符合變壓器實際運行，額定電壓點必測。同時注意折算。40二、短路試驗為了便于測試，短路試驗常在高壓側(cè)加電源電壓，低壓側(cè)直接短路。1、試驗?zāi)康模簻y及pcu2、試驗原理：忽略不計故R1

X１XmRm41VAW三相試驗電源VAAAWWVV單相試驗電源單相變壓器三相變壓器423、試驗過程：(1)原邊加電壓Uk，副邊短路(2)調(diào)電壓慢慢升高I1至由0增到為1.2IN止逐點記錄，及外溫。(3)作圖：0UkpkIkpkIk為常數(shù)為直線。434.實驗結(jié)果R1

X１0UkpkIkpkIk短路試驗時，外施電壓低，相應(yīng)主磁通銅小，鐵耗、激磁電流不計，用簡化的等效電路來分析。44參數(shù)與溫度有關(guān)，短路試驗時溫度與實際運行時不同，需溫度換算。455.注意：(1)當短路時小，要避免過大電流。在整個過程中Uk很小，調(diào)電壓源時要注意，通常當(2)左右，為便于測量通常在高壓方做試驗，低壓方短路。(3)如果無法將Ik調(diào)到IN，那么最小應(yīng)再近似按將Pk及Uk換算到額定電流值。46三、短路電壓1、定義：短路試驗時,使時的電壓稱短路電壓短路試驗時，Uk＝I1NZk。短路電壓的大小反映了變壓器在額定負載下運行時漏阻抗壓降的大小。從運行觀點來看，短路電壓小，代表輸出電壓受負載變化的影響小。一般為4％～10.5%.472、將Uk中消耗在R上的稱為的Uk有功分量Uka將Uk中消耗在X上的稱為的Uk無功分量Ukr483、意義：

Uk發(fā)應(yīng)了當變壓器額定運行時候。消耗在內(nèi)部阻抗上的壓降。希望Zk小，INZk小，U2

更加趨于穩(wěn)定。但Zk太小，短路時Ik太大。492-5變壓器的運行特性變壓器的運行特性主要有外特性（副邊電壓變化率）和效率1.外特性當原繞組外施電壓和負載功率因數(shù)不變時，副邊端電壓隨負載電流變化的規(guī)律。U2＝f（I2）2.效率特性當原繞組外施電壓和副繞組的負載功率因數(shù)不變時，變壓器效率隨負載電流變化的規(guī)律。＝f(I2).50一、變壓器的電壓變化率和外特性(1)電壓變化率：外施電壓為額定值，負載功率因數(shù)為給定值時，付方空載電壓與負載時電壓算術(shù)差與付方額定電壓得比值。原邊副邊cos2一定由簡化電路得51(2)負載系數(shù)：輸出電流標么值。（簡化電路）52(3)

得計算公式，設(shè)已知Rk，Xk，cos2，作得延長線，并由c作垂線，交于d令則nmabcdo53OR：意義：(1)越大，u越大(2)一定時，u受短路阻抗得影響54(4)a.純電阻負載:（）小，故而u小b、.純電感負載:說明由空載負載時，副邊電壓c、容性負載:且則空載負載時，副邊電壓可以看出：感性負載時，2>0，U為正；容性負載，2<0，U可正可負。實際運行中一般是感性負載，端電壓下降5~8%。55U2*0cos=0.8(滯后)