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1、2.5 变压器的运行特性,从变压器的副方看，它相当一个电源，向负载输出电磁功率，所以它的运行特性主要有两个,注：变压器的电压变化率和效率体现了这两个特性,外特性指原方外施电压和副方负载功率因数不变时，副方端电压随负载电流变化的规律，即 U2=f(I2),效率特性指原方外施电压和副方负载功率因数不变时，变压器的效率随负载电流变化的规律，即=f(I2),2.5.1 电压变化率,定义,电压变化率原方接在额定电压、额定频率的电网上，副方的空载电压与给定负载下副方电压的算术差，用副方额定电压的百分数来表示的数值，即,-U2*,I1*Rk*,I1*=I2*,B,A,D,C,F,E,2,2,U%的简化计算公
2、式,用变压器的简化等效电路得简化相量图,其中U1N*=1，I1*=I2*=（称为变压器的负载系数），电阻压将 I1*Rk*=Rk* ，电抗压将 I1*xk*=xk*,由简化相量图得,得,由公式,讨 论,电压变化率和负载的关系,电压变化率与负载的大小成正比。且与变压器的漏阻抗有关。,电压变化率还与负载的性质有关,在感性负载下，电流滞后于电压，20，U为正值，说明带负载后副方电压比空载电压低。,在容性负载下，电流超前于电压，20，sin2为负值，U可能为负值，说明带负载后副方电压可能比空载电压高。,例题 一台三相电力变压器，已知Rk*0.024，xk*0.0504。试计算额定负载时下列情况变压器的
3、电压变化率U： （1）cos20.8（滞后）（2）cos21.0（纯电阻负载）（3）cos20.8（超前）,分析：额定负载时，1；在已知 Rk* ，xk*和cos2时,可以通过公式,进行直接计算,解:,（1） 1，cos20.8（滞后）时，sin20.6,（2） 1，cos21.0时，sin20,（3） 1，cos20.8(超前)时，sin2=-0.6,变压器的外特性,当U1=U1N， cos2常数，U2随I2变化的规律U2=f(I2) 称变压器的外特性,1,3,2,I2N,I2,U2N,U2,曲线1cos21.0，带纯电阻性负载,曲线2cos20.8（滞后），带电感性负载,曲线3cos20.
4、8（超前），带电容性负载,2.5.2 变压器的损耗和效率,效率变压器输出功率和输入功率的比值,变压器能量的传递,输入功率:P1=mU1I1cos1,原边铜耗:pCu1=mI12R1,铁耗:pFe=mI02Rm,电磁功率:PM=mE2I2cos2,副边铜耗:pCu2=mI22R2,输出功率:P2=mU2I2cos2,PCu2,PFe,PCu1,P1,PM,P2,注: 1、变压器的 pCu1+ pCu2= pCu 合称铜耗 2、变压器的铁耗包括基本铁耗和附加铁耗,总损耗:p=pCu+pFe=(pCu1+pCu2)+pFe,变压器的效率,定义：,效率测定直接法直接测量P1和P2来确定效率。变压器的效
5、率很高（小型变压器额定效率一般大于95，大型大于99），同时受测量条件和精度的影响很难得到精确的结果,效率测定间接法通过空载实验和短路实验，测出额定电压时的空载损耗p0和额定电流时的短路损耗pkN，通过计算得出效率,间接法测定变压器的效率,通常作以下假设：,1）忽略变压器空载运行时的铜耗，用额定电压下的空载损耗p0来代替铁耗pFe(即p0=pFe常数)铁耗也称不变损耗,2）忽略短路试验时的铁耗，用额定电流时短路损耗pkN来代替额定电流时的铜耗pCu。 因铜耗pCu与负载系数的平方成正比，故有pCu2pkN铜耗也称可变损耗,3）不考虑变压器副边电压的变化，即认为U2=U2N不变。,注：,故效率公
6、式可写为,在负载的功率因数cos2一定时，效率随负载系数变曲线称效率曲线,注：1、最大效率出现时有 即不变损耗的铁耗和可变损耗的铜耗相等,讨 论,变压器效率最高点，出现在什么地方？,在公式,中，取导数对的导数，并令,可计算出最高效率max时的负载系数m,对应,2、为了提高变压器的效率，通常设计成m0.50.6铁耗相对较小,例题 一台三相电力变压器，SN=100kva，p0600W，pkN=2400W。试计算(1)在 cos20.8（滞后）条件下，额定负载时的效率；(2)在cos20.8（滞后）条件下，最高效率时的负载系数和最高效率。,分析：额定负载时，1；并在已知 cos2，可以通过公式,进行直接计算,解:,（1） 1，cos20.8（滞后）,（2）最大效率时的m,
