《電機(jī)技術(shù)應(yīng)用》課件 1.3.1 變壓器的試驗(yàn)

變壓器的試驗(yàn)變壓器為什么要進(jìn)行變壓器的試驗(yàn)空載試驗(yàn)

變壓器的等效參數(shù)勵(lì)磁阻抗Zm和短路阻抗Zk對(duì)變壓器的運(yùn)行性能有直接影響，知道了變壓器的參數(shù)，就可繪出等效電路，然后應(yīng)用等效電路分析計(jì)算。對(duì)已經(jīng)制成的變壓器，可以通過空載試驗(yàn)測(cè)出勵(lì)磁阻抗，短路試驗(yàn)測(cè)出短路阻抗。

通過測(cè)量空載電流和一、二次電壓及空載功率來計(jì)算變比、空載電流百分?jǐn)?shù)、鐵損和勵(lì)磁阻抗。試驗(yàn)?zāi)康目蛰d試驗(yàn)接線圖:實(shí)驗(yàn)方法:①二次繞組開路；②一次繞組加額定電壓,為試驗(yàn)安全和儀器接線方便，一般在低壓側(cè)做空載實(shí)驗(yàn)，低壓側(cè)加額定電壓。③測(cè)量此時(shí)的輸入功率P0、電壓U1和電流I0。

WAVV~**高壓側(cè)低壓側(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)空載試驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：

U1N、I0、P0、U20。(1)鐵損耗P0=PFe＋PCu≈PFe(2)勵(lì)磁阻抗模

|Zm|≈|Z1+Zm|空載試驗(yàn)可求取:變比k、鐵耗PFe、勵(lì)磁阻抗Zm?？蛰d時(shí)輸出功率為0，因?yàn)镮0很小，R1很小，銅耗可忽略，測(cè)得的功率近似為鐵耗。U1.I0.R1X1E1.RmXm變壓器空載等效電路試驗(yàn)數(shù)據(jù)空載試驗(yàn)(3)勵(lì)磁電阻

空載輸入功率可認(rèn)為基本上是供給鐵心損耗的，則勵(lì)磁電阻為：Rm≈R1＋Rm=P0I02變壓器二次繞組開路時(shí)，一次繞組的電流I0就是勵(lì)磁電流Im。由于一次漏阻抗比激磁阻抗小得多，可將它略去不計(jì)，則勵(lì)磁阻抗為：試驗(yàn)數(shù)據(jù)空載試驗(yàn)U1.I0.E1.RmXm(4)勵(lì)磁電抗(5)電壓比U20U1Nk=(6)折算開路試驗(yàn)測(cè)量的通常為低壓側(cè)值，折算到高壓側(cè)時(shí)，Rm=k2P0I02Xm和Zm也有類似結(jié)論。注意事項(xiàng)1低壓側(cè)加電壓，高壓側(cè)開路2U1從0—1.2UN單向調(diào)節(jié)，測(cè)出U20，I0和p0空載試驗(yàn)3

負(fù)空載電流和空載功率必須是額定電壓時(shí)的值，并以此求取勵(lì)磁參數(shù)4

對(duì)三相變壓器，各公式中的電壓、電流和功率均為相值

通過測(cè)量短路電流、短路電壓及短路功率來計(jì)算變壓器的短路電壓百分?jǐn)?shù)、銅損和短路阻抗。試驗(yàn)?zāi)康亩搪吩囼?yàn)接線圖：實(shí)驗(yàn)方法：①二次繞組短路；②一次繞組加一可調(diào)的低電壓，從0向上非常緩慢調(diào)節(jié)電壓，使短路電流達(dá)到額定電流，通常高壓側(cè)加電壓，低壓側(cè)短路；③測(cè)量此時(shí)的一次側(cè)電壓Uk、輸入功率Pk和電流Ik。WAV~**低壓側(cè)高壓側(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)短路試驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：

Uk=U1、Ik=I1N、Pk(1)銅損耗

由于外施電壓很低，主磁通很小，鐵耗和勵(lì)磁電流均可忽略，則輸入功率近似等于一、二次側(cè)繞組的銅耗。

(2)短路阻抗模U1.RkXkE1.I1=-I’2..-U’2試驗(yàn)數(shù)據(jù)短路試驗(yàn)(3)短路電阻

短路時(shí)，外加電壓僅用于克服變壓器內(nèi)部的漏阻抗壓降，當(dāng)短路電流為額定電流時(shí)，該電壓一般只有額定電壓的5％-10%左右；此時(shí)變壓器內(nèi)的主磁通很小，激磁電流和鐵耗均可忽略不計(jì)，短路時(shí)的輸入功率Pk可認(rèn)為全部消耗在一次和二次繞組的電阻上：(4)短路電抗

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Rk|=PkIk2U1.RkXkE1.I1=-I’2..-U’2Rk=R1+R’2Xk=X1+X’2試驗(yàn)數(shù)據(jù)短路試驗(yàn)Uk％=UkU1N×100%

短路試驗(yàn)時(shí)，繞組溫度與實(shí)際運(yùn)行時(shí)不一樣，需要折算到75度時(shí)的值。(5)短路電壓

短路試驗(yàn)時(shí)，使電流達(dá)到額定值時(shí)所加的電壓Uk稱為阻抗壓降或短路電壓。一般用額定電壓的百分值表示。它也是變壓器銘牌數(shù)據(jù)之一。銅電阻

鋁電阻23因常在高壓側(cè)加電壓，由此所得的參數(shù)值為歸算到高壓側(cè)時(shí)的值。短路試驗(yàn)短路試驗(yàn)時(shí)，繞組的溫度與實(shí)際運(yùn)行時(shí)不一定相同,按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，測(cè)出的電阻應(yīng)換算到75℃時(shí)的數(shù)值。注意事項(xiàng)1短路電流為額定值，短路電壓相對(duì)較小，故電壓表放在電流表內(nèi)側(cè)。1、什么是變壓器的短路電壓百分?jǐn)?shù)？它對(duì)變壓器電壓變化率有何影響？

答：變壓器的短路電壓百分?jǐn)?shù)是當(dāng)變壓器一側(cè)短路，而另一側(cè)通以額定電流時(shí)的電壓，此電壓占其額定電壓的百分比。同容量的變壓器，其電抗愈大，這個(gè)短路電壓百分?jǐn)?shù)也愈大，同樣的電流通過，大電抗的變壓器產(chǎn)生的電壓損失也愈大，故短路電壓百分?jǐn)?shù)大的變壓器的電壓變化率也越大。

思考與練習(xí)2、變壓器空載時(shí)，一方加額定電壓，雖然線圈（銅耗）電阻很小，電流仍然很小，為什么？答：因?yàn)橐环郊訅汉笤诰€圈中的電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，使線圈有很大的自感電勢(shì)（接近額定電壓，比額定電壓?。?，所以雖然線圈電阻很小，電流仍然很小。思考與練習(xí)3、為什么變壓器的空載損耗可近似看成鐵損耗，而短路損耗可近似看成為銅損耗？

答：空載試驗(yàn)時(shí)，電源電壓為額定值，鐵心中磁通密度為正常運(yùn)行時(shí)的數(shù)值，鐵耗也為正常運(yùn)行時(shí)的數(shù)值。而此時(shí)二次繞組中的電流為零，一次繞組中電流僅為勵(lì)磁電流，遠(yuǎn)小于正常運(yùn)行的數(shù)值，它產(chǎn)生的銅損耗相對(duì)于這時(shí)的鐵損耗可以忽略不計(jì)，因而空載損耗可近似看成為鐵損耗。

短路試驗(yàn)時(shí)，一次、二次繞組電流均為額定值，銅損耗也達(dá)到正常運(yùn)行時(shí)的數(shù)值，而電壓大大低于額定電壓，鐵心中磁通密度也大大低于正常值，鐵耗與銅耗相比可忽略不計(jì)。因此短路損耗可近似看成銅損耗。思考與練習(xí)4、一單相變壓器，額定容量SN=100kVA，額定電壓U1N=6000V，U2N=230V，fN=50Hz。線圈的電阻及漏抗為R1=4.32Ω，R2=0.0063Ω，X1σ=8.9Ω，X2σ=0.0013Ω。試求：（1）折算到高壓邊的短路電阻Rk，短路電抗Xk及阻抗Zk；（2）將（1）求得的參數(shù)用標(biāo)么值表示。

5、一臺(tái)單相變壓器，SN=1000kVA，原副邊額定電壓U1N=60kV，U2N=6.3kV，fN=50Hz?？蛰d及短路實(shí)驗(yàn)的結(jié)果如下表，試計(jì)算折算到高壓側(cè)的參數(shù)（實(shí)際值及標(biāo)么值），假定R1=R2’=Rk/2,X1=X2σ’=Xk/2。習(xí)題1、一臺(tái)單相變壓器50kVA、7200/480V、60Hz。其空載和短路實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下圖，試求：（1）短路參數(shù)及其標(biāo)么值；（2）空載和滿載時(shí)的銅耗和鐵耗；（3）額定負(fù)載電流、功率因數(shù)cosφ=0.9（滯后時(shí)）的電壓變化率、副邊電壓及效率。

試試身手吧思考與練習(xí)2、