控制電機(jī)課件-第4章變壓器

第4章變壓器1控制電機(jī)第4章變壓器

4.1變壓器的應(yīng)用、結(jié)構(gòu)和原理4.3變壓器空載運(yùn)行分析4.2變壓器的額定值下一章上一章返回主頁4.4變壓器負(fù)載時(shí)的情況4.6脈沖變壓器4.5變壓器的等值電路及向量圖4.7單向自耦調(diào)壓變壓器

2單相變壓器+–+–Z一、變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器的磁路繞組：一次繞組二次繞組由高導(dǎo)磁硅鋼片疊成厚0.35mm或0.5mm鐵心變壓器的電路一次繞組N1二次繞組N2鐵心4.1變壓器的應(yīng)用、結(jié)構(gòu)和原理3一、變壓器的基本結(jié)構(gòu)

1.鐵心

鐵心柱＋鐵軛。用硅鋼片疊成。42.繞組一次繞組：輸入電能二次繞組：輸出電能高壓繞組：接于高壓電網(wǎng)低壓繞組：接于低壓電網(wǎng)3.其他部件

變壓器油：絕緣、冷卻吸濕器：保證變壓器油的絕緣性能分接開關(guān)：調(diào)節(jié)電壓還有油箱、儲(chǔ)油柜(油枕)、散熱器等。5變壓器的結(jié)構(gòu)6

中小型油浸電力變壓器電力變壓器銘牌信號(hào)式溫度計(jì)吸濕器儲(chǔ)油柜油位計(jì)安全氣道氣體繼電器高壓套管低壓套管分接開關(guān)油箱鐵心線圈放油閥門7二、變壓器的分類

1.按用途不同

電力變壓器、配電變壓器、整流變壓器、電焊變壓器、船用變壓器、電源變壓器等。2.按相數(shù)分類不同單相變壓器、三相變壓器、多相變壓器3.按每相繞組個(gè)數(shù)不同

雙繞組變壓器、三繞組變壓器、自耦變壓器4.按冷卻方式不同干式變壓器、油浸式變壓器5.按結(jié)構(gòu)形式不同芯式變壓器、殼式變壓器8(a)雙繞組變壓器(b)自耦變壓器(c)三繞組變壓器9芯形變壓器結(jié)構(gòu)示意圖10殼式變壓器結(jié)構(gòu)示意圖114.2變壓器的額定值

額定值（銘牌數(shù)據(jù)），是制造廠對(duì)變壓器在指定工作條件下運(yùn)行時(shí)所規(guī)定的一些量值。1.額定容量SN

即變壓器的額定視在功率。單位：V?A或kV?A2.額定電壓U1N/U2N

指各繞組在空載、指定開關(guān)位置下的端電壓。

U1N：一次繞組的額定電壓。

U2N：一次繞組施加額定電壓時(shí)二次繞組的空載電壓。

我國變壓器以電壓等級(jí)劃分：

10kV以下系列、35kV系列、63kV系列等。12低噪聲分離式3.額定電流I1N/I2N

指變壓器滿載運(yùn)行時(shí)一、二次繞組的電流值。

額定容量與額定電壓、額定電流間的關(guān)系：單相雙繞組變壓器：SN=U1NI1N=U2NI2N

4.額定頻率fN我國標(biāo)準(zhǔn)工頻為50Hz。5.其他

相數(shù)、短路電壓標(biāo)幺值、聯(lián)結(jié)組別、冷卻方式、重量、使用條件等。SZ9－ZF－10000/66三相有載調(diào)壓節(jié)能型電壓等級(jí)：66kV額定容量：10000kV?A

三相雙繞組變壓器：SN=

3U1NI1N=

3U2NI2N13

第一部分字母意義：

S：三相；

D：單相；

F：油浸風(fēng)冷；C：干式澆注式；

G：干式空氣自冷；Z：有載調(diào)壓；

FP：強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷。

第二部分字母意義：

M：密封式；Z：低噪聲；

F：分離式；L：電纜引出。SZ9－ZF－10000/66144.3變壓器空載運(yùn)行分析一、變壓器各電磁量的參考方向

e1e2ZLΦΦ1Φ2

i2i1N1N2e1

e2u1u2

（1）一次繞組，接受電能，電壓電流的參考方向按照負(fù)載的慣例選定，即選關(guān)聯(lián)參考方向，即稱為電動(dòng)機(jī)慣例。（2）二次繞組，輸出電能，電壓電流的參考方向按照電源的慣例選定，即選非關(guān)聯(lián)參考方向，即稱為發(fā)電機(jī)慣例。（3）一、二次繞組上感應(yīng)電動(dòng)勢的參考方向與電流的參考方向一致，主磁通與漏磁通的參考方向與電流方向之間符合右手螺旋關(guān)系。15二、變壓器的空載運(yùn)行

1.變壓器空載運(yùn)行的電磁關(guān)系

e1e2ΦΦ1i0e1

u1u20

u1

i0

N1i0

Φ

Φ1

e1

e1

e2

u20

162.主磁通、漏磁通與感應(yīng)電動(dòng)勢

主磁通：非線性磁路；漏磁通：近似線性。忽略主磁通磁路飽和的影響，有：=m

sint

(1)主磁通與感生電動(dòng)勢有效值17e1=E1m

sin(t－90

)

e2=E2m

sin(t－90

)

E2=－j4.44fN2m

或：或：※一次繞組：※二次繞組：結(jié)論：感應(yīng)電動(dòng)勢滯后磁通90。E1=－j4.44fN1m

空載運(yùn)行時(shí)，二次繞組電流為零，變壓器沒有功率輸出，一次繞組也就沒有對(duì)應(yīng)的功率輸入?？蛰d電流i0就是就是建立空載磁場、產(chǎn)生主磁通的勵(lì)磁電流ime1e2ΦΦ1i0e1

u1u20

18一次繞組漏阻抗因漏磁通磁路近似線性，有1∝i0

(2)漏磁通

L1=N1i0

漏電感X1=2fL1E1=－jX1

I0

漏電抗3.空載運(yùn)行時(shí)的電壓方程

一次繞組：U1=－E1－E1

＋R1I0=－E1＋(R1＋jX1)I0=－E1＋Z1I0e1e2ΦΦ1i0e1

u1u20

19U1=－E1＋Z1I0工程近似：U1≈－E1

U1≈E1=4.44fN1m

U20=E2

二次繞組：U20=E2=4.44fN2m

開路電壓結(jié)論：

①U1不變，主磁通不變

②N1>N2：降壓變壓器；

N1<N2：升壓變壓器。工程上，k>1?！鄈==≈E1E2N1N2U1U20e1e2ΦΦ1i0e1

u1u20

203.主磁通與勵(lì)磁電流

勵(lì)磁電流im

磁化電流i：激勵(lì)主磁通，與磁通同相位，相位超前與感應(yīng)電勢。鐵耗電流iFe：表征鐵心損耗，與磁通相差90度，相位與電壓相同。磁化電流

磁化電流為im的無功分量。磁路不飽和：i∝，同相。

磁路飽和：i、呈非線性。

i

O,i

tO,i

tO空載運(yùn)行下：I0=Im=I＋I(xiàn)Fe磁化曲線21(2)鐵耗電流

鐵耗電流為im

的有功分量，與u1同相位。E1U1≈－E1m

I

IFe

I0

E1U1

m

I0

U20=E2－E1R1I0

jX1I0

0

結(jié)論：

①

空載下有功功率P0

很小，稱空載損耗；

②PCu=R1I02很小，P0=PCu＋PFe≈PFe。22勵(lì)磁電抗勵(lì)磁阻抗勵(lì)磁電阻5.空載運(yùn)行的等效電路U1

E1

RFeR1XX1IFeI

I0

U1

E1

R1XmX1I0

Rm－E1=＋jI0

RFeX2RFe2＋X2XRFe2

RFe2＋X2－E1=(Rm＋jXm)I0

=ZmI0U1=(Zm＋Z1)I0

|Zm|>>|Z1|

U1=－E1＋Z1I023帶負(fù)載運(yùn)行情況4.4變壓器負(fù)載時(shí)的情況一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)接負(fù)載。+–+–+–11i1(i1N1)i1i2(i2N2)2有載時(shí)，鐵心中主磁通是由一次、二次繞組磁通勢共同產(chǎn)生的合成磁通。2i2+–e2+–e2+–u2Z24變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的磁動(dòng)勢平衡方程U1=－E1＋Z1I0U2=E2+E2－R2I2=E2－(R2＋jX2)I2=E2－Z2I2U2=ZLI2N1I1＋N2I2=N1I0N1I1=N1I0＋(－N2I2)

I1=I0＋(－I2)=I0＋(－I2)

N2N11k滿載下：I1>>I0

I1≈－I21k+–+–+–1i12i2+–e2+–e2+–u2Z25I1=I0＋(－I2)=I0＋(－I2)

N2N11k勵(lì)磁分量負(fù)載分量勵(lì)磁分量用于產(chǎn)生主磁通；負(fù)載分量的大小由二次電流的大小決定，方向與二次電流方向相反；為使主磁通保持不變，負(fù)載電流增大，則一次電流也將增大。264.5變壓器的等值電路和相量圖U1=－E1＋Z1I0U2=E2+E2－R2I2=E2－(R2＋jX2)I2=－E1＋(R1＋jX1)I0ZLR1X1X2R2E1E2U1

U2I1I2方框部分反映原副邊的磁耦合，非線性，若能簡化為一個(gè)電路等效，可方便分析。27一、繞組折算（等值電路）

方法：將一側(cè)繞組的匝數(shù)等于另一側(cè)匝數(shù)，其他物理量做相應(yīng)的變化，使兩側(cè)電磁關(guān)系不變。原則：折算前后，一次側(cè)從電源輸入的電流、功率保持不變，二次側(cè)對(duì)一次側(cè)施加影響的磁動(dòng)勢不變。

1.電動(dòng)勢折算（二次側(cè)折算到一次側(cè)）取N2=N1，得：

E2=4.44fN1m

即：E2=E1=kE2282.電流折算

磁動(dòng)勢不變：N1I2=N2I2即：I2=I2=I2N1N21kI1＋I(xiàn)2

=Im3.阻抗折算

有功功率不變：同理：Z2=k2Z2，

ZL=k2ZLX2

=X2

=k2X2I2

I22無功功率不變：X2

I2=X2

I222R2I2=R2I22

2

R2=R2=k2R2I22I22ZLR1X1X2R2E1E2U1

U2I1I2I1=I0＋(－I2)=I0＋(－I2)

N2N11k294.電壓折算

U2

=kU2

U2=E2－Z2I2

結(jié)論：

①

電動(dòng)勢、電壓和電流折算后，大小改變，相位不變；復(fù)數(shù)阻抗折算后阻抗角大小不改變。

②

折算后負(fù)載運(yùn)行的基本方程為：U1=－E1+Z1I1E1=E2

E1=－ZmIm

I1＋I(xiàn)2

=ImU1=－E1+Z1I1ZLR1X1X2R2E1E2U1

U2I1I230ZL

R1X1X2R2

RmXmZL

R1X1X2R2

二、T形等效電路

U2=E2－Z2I2

U1=－E1+Z1I1

E1E2

U1

U2

I1因E1=E2

U1

U2

I1I2

ImE1=E2

I2

31等效漏阻抗或短路阻抗ZL

X1＋X2R1＋R2

RmXm三、近似和簡化等效電路

U1

U2

I1I2

ImZL

XSRS

U1

U2

I2

I1=－I2

ZL

R1X1X2R2

RmXmE1=E2

U1

U2

I1I2

ImZS=(R1＋R2)＋j(X1＋X2)=RS＋jXS

當(dāng)二次側(cè)短路時(shí)，即Z

L=0，變壓器的短路阻抗就是等效漏阻抗，RS

即為短路電阻，XS為短路電抗，ZS為短路參數(shù)。32四、變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的相量圖

m

I1

U2

E1=E2

－E1R1I0

jX1I0

1

I2

－I2

ImR2I2

jX2I2

2

U1

O變壓器運(yùn)行分析工具：基本方程式、等效電路、相量圖

1：負(fù)載運(yùn)行時(shí)一次側(cè)的功率因數(shù)角；2：負(fù)載的功率因數(shù)角；漏阻抗壓降和I0很小

cos1≈cos2

33

【例4-1】有一臺(tái)50Hz的單相變壓器，其額定參數(shù)為SN=10kVA，U1N/U2N=380/220V。一次繞組的漏阻抗Z1=(0.14＋j0.22)，二次繞組的漏阻抗Z2=(0.035＋j0.055)，勵(lì)磁阻抗Zm=(30＋j310)，負(fù)載阻抗ZL=(4＋j3)。在高壓側(cè)施加額定電壓時(shí)，求(1)一、二次側(cè)的額定電流；(2)一、二次側(cè)的實(shí)際電流和勵(lì)磁電流；(3)二次電壓。解：變壓器的電壓比k為

k==

=1.73

U1NU2N

380220

(1)一、二次側(cè)的額定電流為I1N

==

A=26.32A

SNU1N

10×103

380

I2N

==

A=45.45A

SNU2N

10×103

220

34方法一：用T形等效電路求解

(2)低壓側(cè)折算到高壓側(cè)的參數(shù)為

Z2=k2Z2=1.732×(0.035＋j0.055)=(0.1048＋j0.1646)ZL=k2ZL=1.732×(4＋j3)=(11.97＋j8.98)變壓器輸入端口的等效阻抗為Z=Z1＋=(0.14＋j0.22)＋

Zm(Z2＋ZL)Zm＋Z2＋ZL

(30＋j310)(0.1048＋j0.1646＋11.97＋j8.98)30＋j310＋0.1048＋j0.1646＋11.97＋j8.98=(11.51＋j9.4665)=14.939.436取參考相量U1=3800V，則所求電流分別為I1===25.5－39.436A

3800

14.939.436

U1

Z

ZL

R1X1X2R2

RmXmU1

U2

I1ImE1=E2

I2

35－I2

==A=24.67－37.46A

373.68－0.32

12.0748＋j9.1446

－E1

Z2＋ZL－E1=U1－Z1I1=[3800－(0.14＋j0.22)×25.539.436]VIｍ==A=1.2－84.8A

373.68－0.32

30＋j310

－E1

Zｍ=373.68－0.32V即I1=25.5A，I2=kI2=1.73×24.67A=42.68A，

Im=1.2A。(3)二次電壓為U2

=|ZL|I2=32＋42×42.68V=213.4VR1X1X2R2

RmXmU1

U2

I1ImE1=E2

I2

36方法二：用近似（形）等效電路求解

(2)低壓側(cè)折算到高壓側(cè)的參數(shù)為

Z2=k2Z2=1.732×(0.035＋j0.055)=(0.1048＋j0.1646)ZL=k2ZL=1.732×(4＋j3)=(11.97＋j8.98)取參考相量U1=3800V，則所求電流分別為=24.7－37.5A－I

2=

U1

Z1＋Z2＋ZL3800

0.14＋j0.22＋0.1048＋j0.1646＋11.97＋j8.98

=AIｍ==A=1.22－84.5A

U1

Zｍ380030＋j310

I1=Im＋(－I2)=(1.22－84.5＋24.7－37.5)A

=25.55－39.5AZL

X1＋X2R1＋R2

RmXmU1

U2

I1I2

Im37即I1=25.5A，

I2=kI2=1.73×24.7A=42.73A，

Im=1.2A。(3)二次電壓為U2

=|ZL|I2=32＋42×42.73V=213.65V結(jié)論：用近似等效電路計(jì)算與用T形等效電路計(jì)算的結(jié)果相差極小，但計(jì)算量大為減小。ZL

X1＋X2R1＋R2

RmXmU1

U2

I1I2

Im38標(biāo)幺值一、標(biāo)幺值的定義標(biāo)幺值=實(shí)際值基值標(biāo)幺值沒有量綱，用“*”表示，如：U*、I*。

變壓器基值的選定：

①電壓的基值選一、二次繞組的U1N、U2N；

②電流的基值選一、二次繞組的I1N、I2N；

③阻抗和功率的基值由UN、IN決定。二、采用標(biāo)幺值的優(yōu)點(diǎn)①用標(biāo)幺值表示便于比較分析。39②

用標(biāo)幺值表示電壓和電流，便于直觀地表示變壓器的運(yùn)行情況。③對(duì)稱三相電路中任一點(diǎn)，相電壓和線電壓的標(biāo)幺值相等，相電流和線電流標(biāo)幺值相等。故按標(biāo)幺值給出電壓與電流，不必指出是線值還是相值。④

用標(biāo)幺值表示時(shí)，折算到高壓側(cè)或低壓側(cè)變壓器的參數(shù)恒定相等，故不必進(jìn)行折算。⑤

方程式和算式中某些系數(shù)可省略，簡化了方程和計(jì)算。另外某些物理量標(biāo)幺值數(shù)值相同。

缺點(diǎn)：標(biāo)幺值沒有量綱，物理概念不清，不能用量綱檢查關(guān)系式的正確與否。40等效漏阻抗或短路阻抗ZL

X1＋X2R1＋R2

RmXm三、近似和簡化等效電路

U1

U2

I1I2

ImZL

XSRS

U1

U2

I2

I1=－I2

ZL

R1X1X2R2

RmXmE1=E2

U1

U2

I1I2

ImZS=(R1＋R2)＋j(X1＋X2)=RS＋jXS

當(dāng)二次側(cè)短路時(shí)，即Z

L=0，變壓器的短路阻抗就是等效漏阻抗，RS

即為短路電阻，XS為短路電抗，ZS為短路參數(shù)。41標(biāo)幺值一、標(biāo)幺值的定義標(biāo)幺值=實(shí)際值基值標(biāo)幺值沒有量綱，用“*”表示，如：U*、I*。

變壓器基值的選定：

①電壓的基值選一、二次繞組的U1N、U2N；

②電流的基值選一、二次繞組的I1N、I2N；

③阻抗和功率的基值由UN、IN決定。42

【例4-2】有一臺(tái)50Hz的單相變壓器，其額定參數(shù)為SN=10kVA，U1N/U2N=380/220V。一次繞組的漏阻抗Z1=(0.14＋j0.22)，二次繞組的漏阻抗Z2=(0.035＋j0.055)，勵(lì)磁阻抗Zm=(30＋j310)，負(fù)載阻抗ZL=(4＋j3)。在高壓側(cè)施加額定電壓時(shí)，求分別折算到高壓側(cè)和低壓側(cè)的勵(lì)磁阻抗和短路阻抗的標(biāo)幺值。解：I1N=26.32A，I2N=45.45A，

ZS=(0.244＋j0.384)。|Z1b|===14.44U1NI1N38026.32(1)高壓側(cè)的阻抗基值為折算到高壓側(cè)勵(lì)磁阻抗的標(biāo)幺值為|Zm|===21.57

|Zm||Z1b|302＋3102

14.44*43折算到高壓側(cè)短路阻抗的標(biāo)幺值為(2)低壓側(cè)的阻抗基值為|Z2b|===4.84U2NI2N22045.45Rm===2.08

Rm|Z1b|3014.44*

Xm===21.47

Xm|Z1b|31014.44*

RS===0.0168

RS|Z1b|0.24414.44*XS===0.0266

XS|Z1b|0.38414.44*|ZS|==

=0.0315

|ZS||Z1b|

0.2442＋0.3842

14.44*44Rm===10.02Rmk2301.732

Xm===103.58Xmk23101.732

折算到低壓側(cè)的勵(lì)磁阻抗為折算到低壓側(cè)的短路阻抗和短路電抗為RS=＋R2=(＋0.035)=0.0818R1k20.141.732

XS=＋X2=(＋0.055)=0.1285X1k20.221.732

折算到低壓側(cè)勵(lì)磁阻抗的標(biāo)幺值為|Zm|===21.5

|Zm||Z2b|104.064.84*|Zm|===104.06|Zm|k2302＋3102

1.732

45折算到低壓側(cè)短路阻抗的標(biāo)幺值為Rm===2.07

Rm|Z2b|10.024.84*Xm===21.4

Xm|Z2b|103.5814.44*RS===0.0169

RS|Z2b|0.08184.84*XS===0.0266

XS|Z2b|0.12854.84*|ZS|==

=0.0315

|ZS||Z2b|0.08182＋0.12852

4.84*折算到高壓側(cè)或低壓側(cè)變壓器的參數(shù)恒定相等。由此可見，采用標(biāo)幺值計(jì)算時(shí)，等效電路中的參數(shù)就不用在進(jìn)行折算了。46變壓器的參數(shù)測定一、變壓器的空載試驗(yàn)AWVVU1

N1N2單相變壓器空載試驗(yàn)接線圖求鐵損耗PFe、電壓比k、勵(lì)磁阻抗Zm?？蛰d試驗(yàn)一般在低壓側(cè)進(jìn)行，高壓繞組作為二次繞組，輸出端開路。R1X1X2R2

RmXmU1

I1Im47

1.鐵損耗PFe

空載時(shí)：P0=RmI02＋R1I02≈RmI02

PFe=P0

2.勵(lì)磁電阻Rm、勵(lì)磁電抗

Xm和勵(lì)磁阻抗Zm

3.電壓比k

U1U2空載時(shí)：k=；勵(lì)磁阻抗：|Zm|=|Z1|<<|Zm|

U0I0勵(lì)磁電阻：Rm=

=

PFeI0

P0I022勵(lì)磁電抗：Xm=|Zm|2－Rm2若是在低壓側(cè)進(jìn)行，折算到高壓側(cè)參數(shù)=k2×折算到低壓側(cè)參數(shù)。R1X1X2R2

RmXmU0

I0Im48WVU1

N1N2AAWA三相變壓器空載試驗(yàn)接線圖三相變壓器空載實(shí)驗(yàn)測得電壓和電流都是線值；所測功率是三相總功率；用相電壓、相電流和單相功率計(jì)算勵(lì)磁參數(shù)和相電壓比。49二、變壓器的短路試驗(yàn)短路試驗(yàn)一般在高壓側(cè)進(jìn)行，低壓繞組作為二次繞組，輸出端短路。為控制短路電流，應(yīng)降低電壓進(jìn)行。AWVUS

N1N2單相變壓器短路試驗(yàn)接線圖*求額定銅損PCuN、短路阻抗ZS、阻抗電壓US

U1

R1X1X2R2

RmXmE1=E2

I1Im50

1.額定銅損耗PCuN

短路時(shí)：PS=鐵損耗＋銅損耗因PFe

很?。篜CuN=PS

2.短路電阻RS、短路電抗

XS和短路阻抗ZS

短路阻抗：|ZS|=

USIS電阻值溫度折算：234.5＋75234.5＋銅線繞組：RS75C=RS

228＋75228＋鋁線繞組：RS75C=RS

短路電阻：RS=R1＋R2=

PSIS2短路電抗：XS=

|ZS|2－RS2折算到低壓側(cè)參數(shù)=折算到高壓側(cè)參數(shù)/k2

；U1

R1X1X2R2

I151三相變壓器短路試驗(yàn)接線圖WVUS

N1N2AAWA折算到低壓側(cè)參數(shù)=折算到高壓側(cè)參數(shù)/k2

；對(duì)于三相變壓器，用相值進(jìn)行計(jì)算。3.阻抗電壓US

USU1NUS====|ZS|

|ZS|I1NU1N|ZS|U1N/I1N**52

【例4-3】某三相變壓器，一、二次繞組均為星形聯(lián)結(jié)，已知額定值為SN=100kVA，U1N/U2N=6/0.4kV，fN=50Hz。在低壓側(cè)做空載試驗(yàn)，測得額定電壓時(shí)的空載損耗為P0=616W，空載電流為I0=937A。在高壓側(cè)做短路試驗(yàn)，測得額定電流時(shí)的短路損耗為PS=2010W，短路電壓為額定電壓的4.3%，試驗(yàn)時(shí)的室溫為25C，繞組為銅線。試求(1)變壓器每相的勵(lì)磁參數(shù)；(2)變壓器每一相短路參數(shù)；(3)勵(lì)磁參數(shù)和短路參數(shù)的標(biāo)幺值。解：一、二次側(cè)的額定電流為電壓比為

I1N

==

A=9.62A

SN3U1N

100×103

3×6×103

I2N

==

A=144.34A

SN3U2N

100×103

3×400

k====15

U1NU2N

60.4

U1N/3U2N/353一、二次側(cè)的阻抗基值為(1)由空載試驗(yàn)求得折算到低壓側(cè)的勵(lì)磁參數(shù)為折算到高壓側(cè)的勵(lì)磁參數(shù)為|Z1b|====360.1U1I16×103/39.62U1N/3

I1N|Z2b|====1.6U2I2400/3144.34U2N/3

I2N|Zm|===24.65U1I0400/3

9.37

Rm===2.34P0/3

I02

616/3

9.372

Xm=|Zm

|2－Rm=24.652－2.342=24.54

2|Zm|=k2|Zm|=152×24.65=5546.25Rm=k2Rm=152×2.34=526.5Xm=k2Xm=152×24.54=5521.554(2)由短路試驗(yàn)求得折算到高壓側(cè)的短路參數(shù)為RS===7.242010/39.622

PS/3

IS2

折算到75C時(shí)的短路參數(shù)為234.5＋75234.5＋25

RS75C=RS=7.24×=8.64309.5254.5

XS=13.68US=US

U1N=0.043×6000V=258V*XS=|ZS|2－RS2=15.482－7.242=13.68

|ZS|

=RS2＋XS2=8.642＋13.682=16.18

|ZS|===15.48258/39.62US/3

I1N55如果用折算到低壓側(cè)的數(shù)據(jù)求標(biāo)幺值，則阻抗基值為|Z2b|，得到的結(jié)論將于上述方法結(jié)果完全相同。Xm===15.33

Xm|Z1b|5521.5360.1*|Zm|===15.4

|Zm||Z1b|5546.25360.1*RS===0.024

RS|Z1b|8.64360.1*XS===0.038

XS|Z1b|13.68360.1*|ZS|===0.045

|ZS||Z1b|16.1714.44*(3)勵(lì)磁參數(shù)和短路參數(shù)的標(biāo)幺值為Rm===1.462

Rm|Z1b|526.5360.1*56【例4-4】一臺(tái)單相變壓器，已知額定值為SN=600kVA，U1N/U2N=35/6.3kV，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表。試求變壓器近似等效電路參數(shù)。解：實(shí)驗(yàn)是在高壓側(cè)測量，故所計(jì)算的參數(shù)值均以折算到高壓側(cè)短路阻抗

I1N

===17.14A

SNU1N

60035

實(shí)驗(yàn)類型電壓/V電流/A功率/W備注短路227517.149500高壓側(cè)測量空載350000.9433300高壓側(cè)測量額定電流

所以

I1N

=Is|Zs|

===132.7

UsIs

227517.14

短路電阻Rs

===32.34

PsIs

950017.14

2257

【例】一臺(tái)單相變壓器，已知額定值為SN=600kVA，U1N/U2N=35/6.3kV，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表。試求變壓器近似等效電路參數(shù)。勵(lì)磁阻抗

實(shí)驗(yàn)類型電壓/V電流/A功率/W備注短路227517.149500高壓側(cè)測量空載350000.9433300高壓側(cè)測量短路電抗

|Zm

|

===37115

UoIo

350000.943

勵(lì)磁電阻Rm

===3710

P0I0

33000.943

22Xs=|Zs

|2－Rs=132.72－32.342=128.7

2勵(lì)磁電抗

Xm=|Zm

|2－Rm=371152－37102=36932

258

【例】一臺(tái)單相變壓器，已知額定值為SN=600kVA，U1N/U2N=35/6.3kV，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表。試求變壓器近似等效電路參數(shù)。實(shí)驗(yàn)類型電壓/V電流/A功率/W備注短路227517.149500高壓側(cè)測量空載350000.9433300高壓側(cè)測量|Z1b|==2042U1I1一次側(cè)阻抗基值

短路阻抗標(biāo)幺值

短路電阻標(biāo)幺值

Zs

===0.065ZsZ1b

132.72042

*Rs

===0.0158RsZ1b

32.342042

*短路電抗標(biāo)幺值

Xs

===0.063XsZ1b

128.72042

*59

【例】一臺(tái)單相變壓器，已知額定值為SN=600kVA，U1N/U2N=35/6.3kV，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表。試求變壓器近似等效電路參數(shù)。實(shí)驗(yàn)類型電壓/V電流/A功率/W備注短路227517.149500高壓側(cè)測量空載350000.9433300高壓側(cè)測量|Z1b|==2042U1I1一次側(cè)阻抗基值

勵(lì)磁阻抗標(biāo)幺值

勵(lì)磁電阻標(biāo)幺值

Zm

===18.118ZmZ1b

371152042

*Rm

===1.81RmZ1b

37102042

*勵(lì)磁電抗標(biāo)幺值

Xm

===18.1XmZ1b

369302042

*如果用折算到低壓側(cè)的數(shù)據(jù)求標(biāo)幺值，則阻抗基值為|Z2b|，得到的結(jié)論將于上述方法結(jié)果完全相同。60變壓器的運(yùn)行特性一、變壓器的外特性與電壓調(diào)整率1.

外特性

當(dāng)U1和cos2不變時(shí)U2與I2的關(guān)系為

U2=f(I2)2.電壓調(diào)整率保持U1=U1N、cos2不變，從空載到二次電壓為U2時(shí)，端電壓變化的百分值為

VR=×100%

U2N－U2

U2NVR=×100%

U1N－U2

U1N61ZL

XSRS

U1

U2

I2I1=－I2

簡化等效電路-U1=(RS＋jXS)I2＋U2

U2

-U1

I2

RSI2

jXSI2

2

2

U1－U2≈RSI2cos2＋XSI2sin2

VR=×100%

RSI2cos2＋XSI2sin2

U1NVR=(RS

cos2＋XSsin2)×100%

**※負(fù)載因數(shù)：=I2，*忽略勵(lì)磁電流：=I2=I1。**62結(jié)論：①

VR與負(fù)載的輕重有關(guān)，隨負(fù)載電流增加而正比增大；②VR與負(fù)載的性質(zhì)有關(guān)：電感性負(fù)載，VR為正；電容性負(fù)載，VR可能為負(fù)；③

VR與短路阻抗值有關(guān)：相同負(fù)載下短路阻抗越大，VR越大。U2

I2

OI2N

UN

cos2

=0.8(電容性)

cos2

=1

cos2

=0.8(電感性)

變壓器外特性

額定電壓調(diào)整率是變壓器的主要運(yùn)行指標(biāo)。VR=(RS

cos2＋XSsin2)×100%

**忽略勵(lì)磁電流：=I2=I1。**63二、變壓器的功率關(guān)系與效率特性

1.變壓器的功率關(guān)系(1)視在功率單相變壓器：S1=U1I1，S2=U2I2

三相變壓器：S1=3U1LI1L，S2=3U2LI2L(2)有功功率單相變壓器：P1=U1I1cos1

P2=U2I2cos2P1=3U1LI1Lcos1

P2=3U2LI2Lcos2

(3)功率損耗∑P

=P1－P2=PCu＋PFe

三相變壓器：64

鐵損耗：PFe

=Ph＋Pe

2.變壓器的效率特性忽略VR：I2

I2NP2=U2I2cos2=U2NI2Ncos2=U2NI2Ncos2=S2Ncos2效率：