電機學(xué)課件熊永前ch3-2

1、變壓器參數(shù)測定、標幺值與運行特性3.4 變壓器的參數(shù)測定 空載試驗 短路試驗3.5 標幺值3.6 變壓器的運行特性 電壓變化率 效率2005-5第3章變 壓 器3.4 變壓器的參數(shù)測定一、空載試驗根據(jù)變壓器的空載試驗可以求得變比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 =U1U2由于ZmZ1 ，可忽略Z1 ，則有：勵磁阻抗Zm =U1I02005-5第3章變 壓 器2勵磁電阻Rm=p0I02勵磁電抗Xm=(Zm2-Rm2)1/2應(yīng)注意，上面的計算是對單相變壓器進行的，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、相電流來計算

2、?？蛰d試驗可以在任何一方做，若空載試驗在一次側(cè)進行，則測得的勵磁阻抗Z (1)= k 2 Z (2)，為了安全和方便,一般空載實驗mm在低壓方進行。在高壓方、低壓方施加額定電壓做空載試驗時，空載損耗相等。2005-5第3章變 壓 器3二、短路試驗根據(jù)變壓器的短路試驗可以求得變壓器的負載損耗、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。2005-5第3章變 壓 器4短路試驗時，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

3、略。從電源輸入的功率Pk等于銅耗，亦等于負載損耗。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R= P/ I 2kkk短路電抗Xk=(Zk2-Rk2)1/22005-5第3章變 壓 器5同空載試驗一樣，上面的分析時對單相變壓器進行的，求 三相變壓器的參數(shù)時，必須根據(jù)一相的負載損耗、相電壓、相電流來計算。短路試驗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時，負載損耗值不變，但Ukf 2太小，Ikf 2 太大，調(diào)節(jié)設(shè)備難以滿足要求，試驗誤差也較大。故短路試驗通常在高壓方進行。2005-5第3章變 壓 器63.5 標幺值一、二次側(cè)短路

4、阻抗的標幺值：在電力工程的計算中，電壓、電流、阻抗、功率等通常 不用它們的實際值表示，而用其實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、相電流標幺值：U=*U1fU1f1f N*U2f 2f；U=U2f N*I1f N Z1kZ=U1k1f N ； Z *= I2f N Z2k2kU2f NI=*I1fI1f1f N； I *=I2f2fI2f N2005-5第3章變 壓 器7（1） 不論電力變壓器容量相差多大，用標幺值表示的參

5、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)基值的標幺值等于該物理量的折算值對一次側(cè)基值的標幺值。例如：2I * =I2=I2 / k=I2= I *I2 NI2 N/ kI1N2（3） 用標幺值后，某些物理量具有相同的標幺值。例如：u* = Z *；u*= R* = P* ；u*= X *kkkrkkNkxk2005-5第3章變 壓 器83.6 變壓器的運行特性一、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、負載大小I2及其功率因數(shù)cos2一定時，二次側(cè)空載電壓U20與負載電壓U2

6、之差與二次側(cè)額定之比，通常用百分數(shù)表示。即DU = (U20= (U2 N-U2 ) /U2 N 100%-U2 ) /U2 N 100%= U1N-U2100%U1N2005-5第3章變 壓 器9根據(jù)簡化向量圖推導(dǎo)出電壓變化率的簡化計算公式如下U =(Rk*cos2-Xk*sin2)100%式中，=I2I2N=稱為負載系數(shù)。（1） U的大小與短路阻抗的標幺值Zk*（Rk*、Xk*）、負載大 ?。↖2*）和負載性質(zhì)（cos2）有關(guān)；（2） 短路阻抗的標幺值Zk*，U越大，負載變化時，負載電壓波動較大。因此，從運行角度看，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）

7、 感性負載時，U0，二次側(cè)端電壓U2隨負載電流I2的增大而下降；（4） 容性負載時，U可能小于0，二次側(cè)端電壓可能隨負載電流I2的增加而升高。2005-5第3章變 壓 器10二、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。在用上式計算效率時，作以下幾個假定：（1） 以額定電壓下空載損耗p0作為鐵耗，并認為鐵耗不隨負載而變化。（2） 以額定電流時的負載損耗pkN作為額定負載電流時的耗，并認為銅耗與負載系數(shù)的平方成正比。（3） 計算P2時，忽略負載運行時二次側(cè)電壓的變化。2005-5

8、第3章變 壓 器11在應(yīng)用了上述的三個假定后，定義式變?yōu)閔 = (1 -p0 +kN) 100%bp22bSNcosj2 +p0 +kNbp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算效率，可以在相同的基礎(chǔ)上進行比較。2005-5第3章變 壓 器12效率隨負載系數(shù)而變化的曲線=f()稱為效率特性。在一定的cos2下，=0，=0；當較小時，2pkN(銅耗)p0(鐵耗)，隨的增大而增大；當較大時， 2pkNp0，隨的增大的而下降。因此在的增加過程中，有一值對應(yīng)的效率達到最大，此值可用微分法求得，即dh = 0 db經(jīng)過對的微分運算，可得產(chǎn)生最大效率時的負載系數(shù)為m=(p0pkN)1/2即 m2pkN=p02005-5第3章變