變壓器課程課件

1、第九章 變壓器的特性及并聯(lián)運(yùn)行9.1 變壓器的基本特性9.3 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行9.2 變壓器的運(yùn)行特性空載特性短路特性外特性與電壓變化率效率特性與效率理想并聯(lián)運(yùn)行的條件并聯(lián)運(yùn)行的負(fù)載分配標(biāo)么值2022/7/25第4章 交流繞組的基本理論第3章 變 壓 器29.1 變壓器的基本特性一、空載特性 根據(jù)變壓器的空載試驗(yàn)可以求得變比k、空載損耗p0、空載電流I0以及勵(lì)磁阻抗Zm。 依據(jù)等效電路和測量結(jié)果而得到下列參數(shù): 變壓器的變比 k =U1U2 由于ZmZ1 ，可忽略Z1 ，則有： 勵(lì)磁阻抗 Zm =U1I0 2022/7/25第4章 交流繞組的基本理論第3章 變 壓 器3 勵(lì)磁電阻 Rm=p0I

2、02 勵(lì)磁電抗 Xm=(Zm2-Rm2)1/2 應(yīng)注意，上面的計(jì)算是對單相變壓器進(jìn)行的，如求三相變壓器的參數(shù)，必須根據(jù)一相的空載損耗、相電壓、相電流來計(jì)算。 空載試驗(yàn)可以在任何一方做，若空載試驗(yàn)在一次側(cè)進(jìn)行，則測得的勵(lì)磁阻抗 ，為了安全和方便,一般空載實(shí)驗(yàn)在低壓方進(jìn)行。 在高壓方、低壓方施加額定電壓做空載試驗(yàn)時(shí)，空載損耗相等。2022/7/25第4章 交流繞組的基本理論第3章 變 壓 器4二、短路特性 根據(jù)變壓器的短路試驗(yàn)可以求得變壓器的負(fù)載損耗、短路阻抗Zk 。 下圖是一臺(tái)單相變壓器的接線圖和等效電路圖 將變壓器二次側(cè)短路，一次側(cè)施加一很低的電壓，以使一次側(cè)電流接近額定值。測得一次側(cè)電壓Uk

3、，電流Ik，輸入功率Pk。2022/7/25第4章 交流繞組的基本理論第3章 變 壓 器5 短路試驗(yàn)時(shí)，Uk很低（4%10%U1N），所以，鐵心中主磁通很小，勵(lì)磁電流完全可以忽略，鐵心中的損耗也可以忽略。從電源輸入的功率Pk等于銅耗，亦等于負(fù)載損耗。 根據(jù)測量結(jié)果，由等效電路可算得下列參數(shù)： 短路阻抗 Zk=UkIk 短路電阻 短路電抗 Xk=(Zk2-Rk2)1/2 2022/7/25第4章 交流繞組的基本理論第3章 變 壓 器6 同空載試驗(yàn)一樣，上面的分析時(shí)對單相變壓器進(jìn)行的，求三相變壓器的參數(shù)時(shí)，必須根據(jù)一相的負(fù)載損耗、相電壓、相電流來計(jì)算。短路試驗(yàn)可以在高壓方做也可以在低壓方做，所求得

4、的Zk是折算到測量方的。 在低壓方做短路試驗(yàn)時(shí)，負(fù)載損耗值不變，但 太小， 太大，調(diào)節(jié)設(shè)備難以滿足要求，試驗(yàn)誤差也較大。故短路試驗(yàn)通常在高壓方進(jìn)行。 2022/7/25第4章 交流繞組的基本理論第3章 變 壓 器7標(biāo)幺值 在電力工程的計(jì)算中，電壓、電流、阻抗、功率等通常不用它們的實(shí)際值表示，而用其實(shí)際值與某一選定的同單位的基值之比來表示。此選定的值稱為基值，此比值稱為該物理量的標(biāo)幺值或相對值。對于三相變壓器一般取額定相電壓作為電壓基值，取額定相電流作為電流基值，額定視在功率作為功率基值。 一、二次側(cè)相電壓、相電流標(biāo)幺值： 一、二次側(cè)短路阻抗的標(biāo)幺值：2022/7/25第4章 交流繞組的基本理論

5、第3章 變 壓 器8（1）不論電力變壓器容量相差多大，用標(biāo)幺值表示的參數(shù)及性能數(shù)據(jù)變化范圍很小。例如空載電流I0*約為0.0050.025，短路阻抗標(biāo)幺值Zk*約為0.040.105。（2）二次側(cè)物理量對二次側(cè)基值的標(biāo)幺值等于該物理量的折算值對一次側(cè)基值的標(biāo)幺值。例如：（3）用標(biāo)幺值后，某些物理量具有相同的標(biāo)幺值。例如：2022/7/25第4章 交流繞組的基本理論第3章 變 壓 器9一、外特性與電壓變化率 電壓變化率定義為：變壓器一次側(cè)繞組施加額定電壓、負(fù)載大小I2及其功率因數(shù)cos2一定時(shí)，二次側(cè)空載電壓U20與負(fù)載電壓U2之差與二次側(cè)額定之比，通常用百分?jǐn)?shù)表示。即9.2 變壓器的運(yùn)行特性

6、外特性：電源電壓U1和負(fù)載的功率因數(shù)cos2保持不變的條件下，二次測端電壓隨負(fù)載電流的變化規(guī)律 U2=f (I2) 或 U2*=f (I2*) 2022/7/25第4章 交流繞組的基本理論第3章 變 壓 器10 根據(jù)簡化向量圖推導(dǎo)出電壓變化率的簡化計(jì)算公式如下U =(Rk*cos2-Xk*sin2)100% 式中，=I2I2N =稱為負(fù)載系數(shù)。 （1）U的大小與短路阻抗的標(biāo)幺值Zk*（Rk*、Xk*）、負(fù)載大小（I2*）和負(fù)載性質(zhì)（cos2）有關(guān)；（2）短路阻抗的標(biāo)幺值Zk*，U越大，負(fù)載變化時(shí)，負(fù)載電壓波動(dòng)較大。因此，從運(yùn)行角度看，希望Zk*小些較好。但從限制短路電流大小的角度看，Zk*又不

7、能太小。（3）感性負(fù)載時(shí)，U0，二次側(cè)端電壓U2隨負(fù)載電流I2的增大而下降；（4）容性負(fù)載時(shí)，U可能小于0，二次側(cè)端電壓可能隨負(fù)載電流I2的增加而升高。2022/7/25第4章 交流繞組的基本理論第3章 變 壓 器11二、效率特性和效率 變壓器的效率定義為=(P2P1)100 %=1- p(P2+ p)100 % 其中，P1為一次側(cè)繞組的輸入功率；P2為二次側(cè)繞組輸出功率； p為所有損耗之和。 在用上式計(jì)算效率時(shí)，作以下幾個(gè)假定：（1）以額定電壓下空載損耗p0作為鐵耗，并認(rèn)為鐵耗不隨負(fù)載而變化。（2）以額定電流時(shí)的負(fù)載損耗pkN作為額定負(fù)載電流時(shí)的耗，并認(rèn)為銅耗與負(fù)載系數(shù)的平方成正比。（3）

8、計(jì)算P2時(shí)，忽略負(fù)載運(yùn)行時(shí)二次側(cè)電壓的變化。 2022/7/25第4章 交流繞組的基本理論第3章 變 壓 器12 在應(yīng)用了上述的三個(gè)假定后，定義式變?yōu)?采用這些假定引起的誤差不超過0.5%，而且對所有的電力變壓器都用這用方法來計(jì)算效率，可以在相同的基礎(chǔ)上進(jìn)行比較。2022/7/25第4章 交流繞組的基本理論第3章 變 壓 器13 效率隨負(fù)載系數(shù)而變化的曲線=f()稱為效率特性。在一定的cos2下，=0，=0；當(dāng)較小時(shí)，2pkN(銅耗)p0(鐵耗)，隨的增大而增大；當(dāng)較大時(shí)，2pkNp0，隨的增大的而下降。因此在的增加過程中，有一值對應(yīng)的效率達(dá)到最大，此值可用微分法求得，即 經(jīng)過對的微分運(yùn)算，可得產(chǎn)生最大效率時(shí)的負(fù)載系數(shù)為m=(p0pkN)1/2 即 m2pkN=p0 2022/7/25第4章 交流繞組的基本理論第