變壓器課程課件

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2023/9/4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=U1／U2

由于Zm>>Z1，可忽略Z1，則有：勵磁阻抗Zm=U1／I0

2023/9/4第4章交流繞組的基本理論第3章變壓器3勵磁電阻Rm=p0／I02

勵磁電抗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?？蛰d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。2023/9/4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，電流Ik，輸入功率Pk。2023/9/4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=Uk／Ik

短路電阻短路電抗Xk=(Zk2-Rk2)1/2

2023/9/4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。

2023/9/4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：2023/9/4第4章交流繞組的基本理論第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0.005～0.025，短路阻抗標(biāo)幺值Zk*約為0.04～0.105。（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：2023/9/4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)cosφ2一定時(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)行特性外特性：電源電壓U1和負(fù)載的功率因數(shù)cosφ2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*)2023/9/4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ΔU=β(Rk*cosφ2-Xk*sinφ2)×100%

式中，β=I2／I2N

=稱為負(fù)載系數(shù)。

（1）ΔU的大小與短路阻抗的標(biāo)幺值Zk*（Rk*、Xk*）、負(fù)載大?。↖2*）和負(fù)載性質(zhì)（cosφ2）有關(guān)；（2）短路阻抗的標(biāo)幺值Zk*，ΔU越大，負(fù)載變化時(shí)，負(fù)載電壓波動較大。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*又不能太小。（3）感性負(fù)載時(shí)，ΔU>0，二次側(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)，ΔU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。2023/9/4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η=(P2／P1)×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）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。20盆23凳/6杠/3俯0第4黨章涼交流羨繞組哥的基火本理健論第3章遙變竿壓切器12在應(yīng)洽用了口上述瞇的三越個(gè)假光定后傻，定悼義式板變?yōu)椴捎妹}這些駝假定巡壽引起帆的誤閣差不丙超過0.漁5%，而將且對農(nóng)所有蘆的電紗力變輝壓器拐都用輸這用沸方法哈來計(jì)廊算效餓率，相可以祖在相忙同的止基礎(chǔ)糧上進(jìn)框行比部較。20杜23績/6淘/3鏟0第4改章逃交流街繞組芬的基辟本理累論第3章紡變垮壓累器13效率隙隨負(fù)貿(mào)載系巧數(shù)而溪變化梳的曲弦線η=f(β)稱為效率鎖特性。在斥一定釀的co肺sφ2下，β=0，η=0；當(dāng)β較小擦?xí)r，β2pkN(銅耗)＜p0(鐵耗)，η隨β的增敏大而芝增大爛；當(dāng)β較大越時(shí)，β2pkN＞p0，η隨β的增纏大的經(jīng)而下剩降。硬因此橫在β的增半加過竭程中銜，有名一β值對址應(yīng)的迅效率再達(dá)到廢最大盈，此β值可壯用微方分法竄求得水，即經(jīng)過睜對η的微滿分運(yùn)械算，牙可得儀產(chǎn)生壯最大黃效率份時(shí)的賢負(fù)載甩系數(shù)躁為βm=(p0／pkN)1/偽2即βm2pkN=p020秀23肌/6放/3和0第4異章秒交流弓繞組詠的基推本理泰論第3章悲變銜壓傳器14當(dāng)銅刺耗等存于鐵碌耗時(shí)蜂，變耐壓器億的效氣率達(dá)孤到最洋高，擺如圖聾所示究。但這斗是指各的