變壓器的負(fù)載運(yùn)行

2-2變壓器的負(fù)載運(yùn)行u2e1e212e2W1W21一、負(fù)載時(shí)的磁勢(shì)和原付邊的電流關(guān)系付邊繞組接上負(fù)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(shí)比較(1)負(fù)載時(shí)的磁勢(shì)

總磁勢(shì)i2

AXu11W1W2axu2e2e1e1ZL2e2空載磁勢(shì):i13當(dāng)U不變時(shí)，故：i2

AXu11W1W2axu2e2e1e1ZL2e2（2）負(fù)載時(shí)的電流：或：i14i2

AXu11W1W2axu2e2e1e1ZL2e2可見當(dāng)付方電流發(fā)生變化時(shí)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(fù)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(shí)，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(fù)載，原邊繞組電流I1增加一個(gè)分量I1L以平衡副邊繞組的作用i2

AXu11W1W2axu2e2e1e1ZL2e2i16i2AXu11W1W2axu2e2e1e1ZL2e2二、電勢(shì)方程式1、電壓方程：原邊：副邊：用漏抗壓降表示i172、負(fù)載時(shí)的電磁關(guān)系W1的電阻83、負(fù)載運(yùn)行時(shí)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(jì)算時(shí)相當(dāng)復(fù)雜。為了解決這個(gè)矛盾，引入繞組折算。無法構(gòu)成一個(gè)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(fù)載通過磁勢(shì)影響原邊。因此只有副邊的磁勢(shì)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(shì)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(shí)際繞組的各個(gè)量，稱為實(shí)際值；假想繞組的各個(gè)量，稱為折算值；保持副邊繞組的磁勢(shì)不變進(jìn)行折算，稱為副邊向原邊折算；保持原邊繞組的磁勢(shì)不變進(jìn)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(shì)、磁通、功率、損耗及漏磁場(chǎng)儲(chǔ)能不變時(shí)才能折算，折算后值用“`”號(hào)表示。124、方法：（將付邊各量折算到原邊）（1）副邊電流（磁勢(shì)不變）（2）副邊電勢(shì)：（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(dòng)勢(shì)、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(shí)際值，副邊為折算值。（2）等效的是穩(wěn)態(tài)對(duì)稱運(yùn)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(yùn)算復(fù)雜。實(shí)際變壓器中，I1>>I0，Z0>>Z1，I1Z1

很小。負(fù)載變化時(shí)變化不大。因此假定ImZm

不隨負(fù)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(fù)載運(yùn)行時(shí)，Im在I1N中所占的比例很小。在工程實(shí)際計(jì)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(yùn)行時(shí)，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(fù)載運(yùn)行的功率因數(shù)角，cos1

稱為變壓器的功率因數(shù)。對(duì)于運(yùn)行的變壓器，負(fù)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(duì)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(jì)算變壓器負(fù)載運(yùn)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(dá)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(jì)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(biāo)么值在工程計(jì)算中，各物理量（電壓、電流、功率等）除采用實(shí)際值來表示和計(jì)算外，有時(shí)用這些物理量與所選定的同單位的基值之比，即所謂的標(biāo)么值表示。用“*”表示。一、定義：27一、定義：注意：(1)標(biāo)么值用下標(biāo)“*”表示。（基準(zhǔn)值用下標(biāo)“b”表示）(2)基準(zhǔn)值可以任意選取。中兩個(gè)值可以任意選取，其他可以由前兩個(gè)得出。28二、基準(zhǔn)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(jì)算變壓器或電機(jī)的穩(wěn)態(tài)問題時(shí)，常用其額定值作為相應(yīng)的基值。一次和二次相電壓的標(biāo)幺值為:三相功率的基值取為變壓器(電機(jī))的三相額定容量，即：一次和二次相電流的標(biāo)幺值為:29原邊線電壓的標(biāo)么值，基值為原邊額定線電壓。（電流）原邊相電壓（流）的標(biāo)么值，基值為原邊額定相電壓（電流）副邊線電壓（流）的標(biāo)么值，基值為副邊額定線電壓（流）副邊相電壓（流）的標(biāo)么值，基值為副邊額定相電壓（流）不難證明，此時(shí)相電壓和線電壓的標(biāo)幺值相等，相電流和線電流亦相等。30標(biāo)么值的認(rèn)識(shí)：（1）標(biāo)么值是兩個(gè)具有相同單位的物理量（實(shí)際值和選定的固定值）之比，沒有量綱。（2）選定基值時(shí)，對(duì)于電路計(jì)算U、I、Z和S中，兩個(gè)量的基值是任意選定，其余兩個(gè)量的基值根據(jù)電路的基本定律計(jì)算。（3）功率的基值是指視在功率的基值，同時(shí)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(jì)算單臺(tái)變壓器時(shí)，通常以變壓器的額定值作為基值。31三引入標(biāo)么值的意義(1)不論變壓器的容量大小，標(biāo)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(shí)：空載電流標(biāo)么值(2)用標(biāo)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(biāo)么值計(jì)算時(shí)不需要折算。32同理用標(biāo)么值表示時(shí)，折算前后變壓器的參數(shù)標(biāo)么值相等，不用考慮折算;可以用來簡化方程及計(jì)算。對(duì)于理想變壓器33（3）某些物理量的標(biāo)么值具有相同的數(shù)值，簡化了計(jì)算（4）可通過標(biāo)么值判斷運(yùn)行情況。342-4等效參數(shù)的測(cè)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(biāo)出，可通過試驗(yàn)的方法測(cè)定。等值電路是分析和計(jì)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(yàn)和短路試驗(yàn)測(cè)出。35一、空載試驗(yàn)1、試驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)：空載損耗p02、試驗(yàn)原理圖：很小，可以忽略?？蛰d試驗(yàn)可以測(cè)出變壓器的勵(lì)磁參數(shù)。為了便于測(cè)試和安全，空載試驗(yàn)在低壓側(cè)施加電壓。R1

X１RmXm36VAW三相試驗(yàn)電源VAAAWWVV單相試驗(yàn)電源單相變壓器三相變壓器373、試驗(yàn)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(diǎn)測(cè)出副邊的空載電勢(shì)U20、I0及p0。(3)作圖0U1p0I0p0I038(4)、試驗(yàn)結(jié)果分析找出時(shí)的p0及I0（單相）

R1

X１XmRmT（型等效電路）0U1p0I0p0I039此時(shí)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(yàn)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(cè)出的參數(shù)符合變壓器實(shí)際運(yùn)行，額定電壓點(diǎn)必測(cè)。同時(shí)注意折算。40二、短路試驗(yàn)為了便于測(cè)試，短路試驗(yàn)常在高壓側(cè)加電源電壓，低壓側(cè)直接短路。1、試驗(yàn)?zāi)康模簻y(cè)及pcu2、試驗(yàn)原理：忽略不計(jì)故R1

X１XmRm41VAW三相試驗(yàn)電源VAAAWWVV單相試驗(yàn)電源單相變壓器三相變壓器423、試驗(yàn)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(diǎn)記錄，及外溫。(3)作圖：0UkpkIkpkIk為常數(shù)為直線。434.實(shí)驗(yàn)結(jié)果R1

X１0UkpkIkpkIk短路試驗(yàn)時(shí)，外施電壓低，相應(yīng)主磁通銅小，鐵耗、激磁電流不計(jì)，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(yàn)時(shí)溫度與實(shí)際運(yùn)行時(shí)不同，需溫度換算。455.注意：(1)當(dāng)短路時(shí)小，要避免過大電流。在整個(gè)過程中Uk很小，調(diào)電壓源時(shí)要注意，通常當(dāng)(2)左右，為便于測(cè)量通常在高壓方做試驗(yàn)，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(yàn)時(shí),使時(shí)的電壓稱短路電壓短路試驗(yàn)時(shí)，Uk＝I1NZk。短路電壓的大小反映了變壓器在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)漏阻抗壓降的大小。從運(yùn)行觀點(diǎn)來看，短路電壓小，代表輸出電壓受負(fù)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(dāng)變壓器額定運(yùn)行時(shí)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(shí)Ik太大。492-5變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性主要有外特性（副邊電壓變化率）和效率1.外特性當(dāng)原繞組外施電壓和負(fù)載功率因數(shù)不變時(shí)，副邊端電壓隨負(fù)載電流變化的規(guī)律。U2＝f（I2）2.效率特性當(dāng)原繞組外施電壓和副繞組的負(fù)載功率因數(shù)不變時(shí)，變壓器效率隨負(fù)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(fù)載功率因數(shù)為給定值時(shí)，付方空載電壓與負(fù)載時(shí)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(fù)載系數(shù)：輸出電流標(biāo)么值。（簡化電路）52(3)

得計(jì)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(shí)，u受短路阻抗得影響54(4)a.純電阻負(fù)載:（）小，故而u小b、.純電感負(fù)載:說明由空載負(fù)載時(shí)，副邊電壓c、容性負(fù)載:且則空載負(fù)載時(shí)，副邊電壓可以看出：感性負(fù)載時(shí)，2>0，U為正；容性負(fù)載，2<0，U可正可負(fù)。實(shí)際運(yùn)行中一般是感性負(fù)載，端電壓下降5~8%。55U2*0cos=0.8(滯后)