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1、2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,1,变压器的电路理论,4-1 变压器的空载运行,4-2 变压器的负载运行,4-3 变压器的等效电路及相量图,4-4 标么值,4-5 空载实验和短路实验,4-6 变压器的运行特性,变压器的电路理论,4-1 变压器的空载运行,4-2 变压器的负载运行,4-3 变压器的等效电路及相量图,4-4 标么值,4-5 空载实验和短路实验,4-6 变压器的运行特性,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,2,本章基本要求,1.熟练掌握变压器的电磁关系、基本方程式、等效电路
2、。,2.熟练掌握变压器的参数计算、运行特性（电压变化率、效率）的计算，这是变压器计算的重点。,3.了解变压器的折算方法、相量图和标么值的概念。,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,3,4-1 变压器的空载运行,原边电流用i0表示，副边电流i2为零。空载运行比较简单，按照从简单到复杂、由浅入深的认识规律，我们先从变压器的空载运行开始分析。,一、空载运行时的物理情况,空载时，原绕组接到电源电压u1后将流过空载电流i0，电流产生相应的空载磁势F0=i0W1，在F0的作用下铁心内将建立磁通。,变压器的原绕组接在交流电源上，副绕组开路时的运行就是变压
3、器的空载运行。,铁心内所建立的磁通可分为两个部分。,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,4,u2,原边绕组,副边绕组,施加：u1i0 W1 i0,1,e1,e1e2,变压器的空载运行,磁通是以闭合铁心为路径，同时匝链原、副绕组，是变压器传递信号(或能量)的主要因素，属于工作磁通，称它为主磁通；,主磁通：,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,5,变压器的空载运行,特点：磁路为非线性，起能量传递作用。,仅和本绕组相交链而不与另外绕组相交链，主要通过非磁性介质(空气)形成闭路，就称为原边绕组的
4、漏磁通1。,漏磁通：,特点：磁路为线性，不能传递能量，只起到电压降的作用。,二、各物理量参考方向的规定,1.在作为负载的电路里，电压的正方向取的和电流的正方向一致，对纯电阻来说，就是正电压产生正电流。,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,6,变压器的空载运行,2.当磁通和电流有交链时，磁通的正方向与电流正方向符合右手螺旋法则，即正电流产生正磁通。,3.在电磁感应中，若磁通的正方向和由它感应的电势的正方向符合右手螺旋关系，这时电磁感应定律的表达式是,把2、3条规定结合起来便得：在电流产生磁通，磁通感应电势的情况下，电势的正方向与电流正方向取的
5、一致。,上图即是按照规定的参考方向画出的各物理量的参考方向。,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,7,变压器的空载运行,三、空载运行时的电势和电压平衡方程式,1.电势表达式,根据电磁感应定律，当线圈的磁通交变时，在原副边产生感应电动势：,e1、e2、e1分别表示在原副绕组内产生的感应电动势和漏电势,设：,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,8,变压器的空载运行,e1和e2的相量表达式,从以上两式可以看出，当主磁通按正弦规律交变时，它所产生的感应电势也按正弦规律交变，而且电势在时间相位上落
6、后于主磁通 90。,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,9,变压器的空载运行,由于漏磁路主要经过空气隙，其磁导率0是常数，所以电流增大，漏磁链也成正比增加，L1为常数而与电流大小无关，故漏感电势可以如下表示:,可用相量表示，则,若设,漏电势可以写成电抗(这里是漏抗)压降的形式。,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,10,变压器的空载运行,2.电势平衡方程式,根据规定的各物理量的正方向，可以列出变压器空载时的电势平衡方程式。应用基尔霍夫第二定律，便可列出原边的电势平衡方程式为,电势平衡方程
7、式的相量形式,式中，Z1=r1+jx1为原绕组在空载时的漏阻抗。,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,11,变压器的空载运行,空载时由于副边没有电流，也就不存在副边阻抗压降，变压器的副边电压就等于副边电势。,U14.44fW1m,通过分析计算和实测，得出变压器的漏阻抗压降很小，所以在定性分析时，即使在额定状态下运行，也是U1E1,故,上式说明，在电源频率一定时，铁心中主磁通的幅值主要由电源电压有效值决定，近似成正比关系;或者说变压器的主磁通是由电源电压来控制的。,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipe
8、iyu制作,12,变压器的空载运行,3.变压器的变比,变压器原绕组与副绕组的感应电势之比称之为变比，用符号k来表示，即,上式表示的变比k等于原、副绕组的匝数比。,当变压器空载运行时，由于U1E1，U20=E2，因此单相变压器的变比也近似等于电压比，即,变压器之所以可以改变电压，根本原因就是两个绕组匝数的不同。,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,13,变压器的空载运行,实用公式U1/U2=W1/W2，就是设计制造变压器时，实现变换电压的依据。应当着重指出，原绕组的匝数并不是可以任意选定的，它必须符合如下式:,式中，U1为电源电压(V);Bm
9、为磁通密度的最大值(T)通常在采用热轧硅钢片时约取 1.11.47 T；对冷轧硅钢片约取 1.51.7 T;S为铁心的有效截面积(m2)。,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,14,变压器的空载运行,四、变压器的空载电流,1.大小：与电源电压和频率、线圈匝数、磁路材质及几何尺寸有关，用空载电流百分数I0%来表示：,通常在电力变压器中，由于imiFe，故可近似的用i0=im来分析空载电流。,变压器空载运行时，由空载电流建立主磁通。所以空载电流就是励磁电流。,空载电流分磁化电流im和铁耗电流iFe；,im起磁化作用，是空载电流的无功分量，iFe
10、对应于磁滞损耗和涡流损耗，是空载电流的有功分量。,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,15,变压器的空载运行,2.磁化电流的波形：在变压器中由于磁化曲线的非线性关系，在一定电压下，磁化电流的波形取决于铁心的饱和程度，即取决于铁心的磁密的大小。,当磁路不饱和时，im和成正比，若磁通按正弦规律变化，im也按正弦规律变化；,当磁路开始饱和时，im和的关系成了非线性的，im的增加比的增加来得快（由磁化曲线知）；,当u1为正弦波时，和他平衡的电势e1以及产生该电势的磁通也应是正弦波，所以磁化电流的波形变成尖顶波，见下图。饱和程度越高，磁化电流的波形畸
11、变的越厉害。,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,16,变压器的空载运行,F,wt,F,wt,im,wt1,o,o,o,wt2,wt3,im1,im3,wt1,wt2,wt3,im,由于电流为尖顶波，所以可分解为基波和一系列奇次谐波分量，以三次谐波最大。,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,17,变压器的空载运行,在变压器中为了建立正弦波的主磁通，由于导磁材料磁化曲线的非线性关系，空载电流中必须包含三次谐波分量。,由于忽略可铁耗，磁化电流和主磁通同相位，比外施电压滞后90，是一个无功电流
12、。,空载电流的有效值,实际上变压器铁心中存在损耗，空载电流中还包括一个有功分量，将这两个电流相加，这时空载电流不再和主磁通同相位，而是超前于一个角度，这个角度称为铁耗角。,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,18,变压器的空载运行,由于i0不是正弦波，因此当用相量来表示这个电流时，必须用等效正弦波的概念：,（1）等效正弦波电流的频率与实际空载电流频率f相同。,（2）等效正弦波电流的有效值等于实际电流的有效值。,（3）相位应这样选，使空载电流相量与原边感应电势相量作用时被吸收的功率等于铁耗。,3.损耗：变压器在空载运行时，原线圈要从电网上吸收
13、一定的电功率p0，这个功率主要用来补偿铁心中的铁耗和原线圈的铜耗。由于i0很小，铜耗可略去不计，则,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,19,变压器的空载运行,五、空载运行时的相量图及等效电路,其中，Z1 原绕组的漏阻抗 Zm 变压器的励磁阻抗 xm 变压器的励磁电抗 rm 变压器的励磁电阻,令,1.变压器的相量图：由电势方程式,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,20,变压器的空载运行,变压器原边的电势方程式为:,空载运行时的等效电路如图所示。,由于磁路具有饱和特性，所以不是常数。如何
14、变化？,励磁阻抗的物理意义,2.变压器的等效电路,随磁路饱和程度增大而减小。,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,21,变压器的空载运行,原边电动势与漏阻抗压降总是与外施电压平衡,若忽略漏阻抗压降，则原边电势的大小由外施电压决定。,主磁通大小由电源电压、电源频率和原边绕组匝数决定，与磁路所用的材质及几何尺寸基本无关。,空载电流大小与主磁通、线圈匝数及磁路的磁阻有关，铁心所用材料的导磁性能越好，空载电流越小。,电抗是交变磁通所感应的电势与产生该磁通的电流的比值，线性磁路中，电抗为常数，非线性磁路中，电抗的大小随磁路的饱和程度的增加而减小。,综
15、上所述,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,22,4-2 变压器的负载运行,变压器原边接在额定频率、额定电压的交流电源上，副边接上负载的运行状态，称为负载运行。,变压器的负载情况,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,23,变压器的负载运行,一、负载运行时的电磁关系,二、变压器负载运行时的基本方程式,1.磁势平衡方程式,空载时,由原边磁动势 产生主磁通,负载时，产生励磁磁通的磁动势为原、副边的合成磁动势；,有载时，铁心中主磁通是由原边、副边绕组磁势共同产生的合成磁通。,2023/9/24,
16、山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,24,变压器的负载运行,或,用电流形式表示,由于磁通的大小取决于电源电压，只要电压保持不变，由空载到负载，磁通基本不变，相应励磁磁通可由空载磁通表示，因此有磁动势平衡方程式,变压器的负载电流分成两个分量，一个是励磁电流，用来产生主磁通，另一个是负载分量，用来抵消副边绕组磁动势的作用。,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,25,变压器的负载运行,负载运行时，忽略空载电流有:,表明，原、副边电流比近似与匝数成反比。可见，匝数不同，不仅能变电压，同时也能变电流。,2.电动势平衡
17、方程式,根据基尔霍夫电压定律可写出原、副边的电势平衡方程式,电磁关系将原、副边联系起来，副边电流增加或减少必然引起原边电流的增加或减少。,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,26,4-3 变压器的等效电路及相量图,由原、副边电势平衡方程式可得下图,原副边电势大小不同，要将两边画在一起需要对参数折算。,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,27,变压器的等效电路和相量图,一、绕组的折算,将变压器的副边（或原边）绕组匝数用原边（或副边）绕组匝数来代替，同时对该绕组的电磁量作相应的变换，以保持两
18、侧的电磁关系在替代前后不变。,目的：用一个等效的电路代替实际的变压器，便于计算。,折算条件：,折算后的值用实际值的表示符号右上方打。,2）保持各功率或损耗不变。,1）保持磁动势不变；即磁通不变。,折算的定义,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,28,变压器的等效电路和相量图,1.电流的折算,折算原则：折算前后副边的磁势不变，即,所以,根据折算前后磁通不变，则,2.电动势和电压的折算,则,即,3.阻抗的折算,阻抗折算的原则：折算前后电阻铜耗及漏感中无功功率不变，所以,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weip
19、eiyu制作,29,变压器的等效电路和相量图,电流的折算值等于原来的数值除以变比k。,综合上述可得变压器折算的方法：,当把副绕组各物理量折算到原绕组时：,凡是单位为伏的物理量的折算值等于原来的数值乘以变比k；,凡是单位为欧姆的物理量的折算值等于原来的数值乘以变比k2；,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,30,变压器的等效电路和相量图,折算后变压器负载运行时的基本方程式变为如下形式：,折算实质上是在功率和磁通势保持不变的条件下，对绕组的电压、电流所进行的一种线性变换。,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 we
20、ipeiyu制作,31,1.T 型等效电路,变压器的等效电路和相量图,二、等效电路,根据折算后的方程式，可以作出变压器的等效电路。,变压器原方接电网，它只不过是整个电力系统中的一个元件。有了等效电路，就很容易用一个等效阻抗来代替接在电网上的整个变压器及负载，这对研究和计算电力系统的运行情况带来很大方便。,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,32,变压器的等效电路和相量图,2.近似型等效电路,T型等效电路全面反映了变压器内部的电磁关系，因而能准确地代表实际的变压器，但它含有串、并联支路，进行相量运算比较麻烦；,由于I0很小，它在原边漏阻抗上产
21、生的压降很小，可以忽略不计，将T型等效电路中的励磁支路从中间移去，并联在电源端点，称近似型等效电路。,rm jxm,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,33,3.简化等效电路,变压器的等效电路和相量图,在电力变压器中，由于I0I1,可去掉励磁支路，因而得一个更简单的串联电路，称为简化等效电路。,短路电阻：,rk=r1+r2,短路电抗：,xk=x1+x2,短路阻抗：,Zk=rk+jxk,由简化等效电路可知，短路阻抗起限制短路电流的作用，由于短路阻抗值很小，所以变压器的短路电流值较大，一般可达额定电流的1020倍。,2023/9/24,山东理工
22、大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,34,例 一台单相变压器，U1N/U2N=380/190 V，Z1=(0.4j0.8)，Z2=(0.15j0.3)，Zm=(600j1 200)，ZL=(7.5j4.75)，当一次绕组加上额定电压 380 V 时，试分别用T 型等效电路和简化等效电路求负载电流和电压的实际值。,解：(1)用T 型等效电路,Z2=k2Z2=22(0.15j0.3)=(0.6j1.2)ZL=k2ZL=22(7.5j4.75)=(30j19),变压器的等效电路和相量图,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作
23、,35,电路总阻抗,变压器的等效电路和相量图,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,36,I2=kI2=210.27 A=20.54 A,U2=|ZL|I2,(2)用简化等效电路 Zk=Z1Z2=(1.0j2.0),=182.35 V,I2=kI2=210.15 A=20.3 AU2=|ZL|I2=180.22 V,变压器的等效电路和相量图,可以看出，由简化等效电路计算的结果有误差但是比较小，电力变压器常用简化电路计算。,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,37,三、相量图,电感性负载,变
24、压器的等效电路和相量图,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,38,电容性负载,电阻性负载,变压器的等效电路和相量图,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,39,变压器的等效电路和相量图,简化等效电路的相量图,由等效电路可知,若已知副边电压、负载的大小和性质以及短路参数，便可画出简化相量图，设变压器带感性负载。,变压器的等效电路、电势平衡方程式和相量图这三种分析方法，虽然形式不同，但实质是一致的。,平衡方程式是基础，相量图是在定性分析时用的，而等效电路是在定量计算时使用更加方便。,2023/
25、9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,40,4-5 变压器的空载实验和短路实验,一、空载实验,1.目的：通过测量空载电流和原、副边电压及空载功率来计算变比、铁耗和励磁阻抗。,2.接线图,3.要求及分析,低压侧加电压，高压侧开路；,电压U0在01.2UN范围内单方向调节，测出U20、I0、p0，画出I0=f(U0)和p0=f(U0)曲线；,为什么？,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,41,变压器的空载实验和短路实验,空载电流和空载功率必须是额定电压时的值，并以此求取励磁参数；,若要得到高压侧参数，须
26、折算；,对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为相值。,4.求出参数,忽略r1，即p0pFe,5.注意,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,42,变压器的空载实验和短路实验,二、短路实验,1.目的：通过测量短路电流、短路电压及短路功率来计算变压器的短路电压百分数、铜损和短路阻抗。,2.接线图,3.要求及分析,高压侧加电压，低压侧短路；,通过调节电压，让短路电流在0 1.3IN范围内变化测出对应的Uk、Ik和pk,画出Ik=f(Uk)和pk=f(Uk)曲线,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiy
27、u制作,43,变压器的空载实验和短路实验,同时记录实验室的室温；,由于外加电压很小，主磁通很少，铁耗很少，忽略铁耗，认为短路损耗等于铜耗。,4.参数计算,对T型等效电路,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,44,变压器的空载实验和短路实验,5.温度折算：电阻应换算到基准工作温度时的数值。,对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为相值；,若要得到低压侧参数，须折算；,对铜线变压器取234.5，铝线取228。,6.注意,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,45,三相变压器的空载实验和短路
28、试验的接线图,变压器的空载实验和短路实验,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,46,求折算至高压侧的|Zm|、rm、xm 和|Zk|、rk、xk。解：(1)由空载试验求得,例 一台三相变压器，SN=1000 kVA，Y,d 联接。U1N/U2N=10000/231 V，I1N/I2N=43.3/1874 A，室温为 20o C，绕组为铜线，试验数据如下表：,变压器的空载实验和短路实验,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,47,=3.83,折算至高压侧 Zm=2523.85=2406 rm
29、=2520.35=219 xm=2523.83=2394,(2)由短路试验求得,变压器的空载实验和短路实验,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,48,=5.54,折算至75,xk=5.54,变压器的空载实验和短路实验,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,49,变压器的空载实验和短路实验,短路电压常用百分值表示。,三、短路电压（阻抗电压）UkN,变压器副边短路时，当短路电流为额定值时原边所加的电压，称为短路电压，记作,短路电压电阻（有功）分量的百分值：,2023/9/24,山东理工大学电工
30、电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,50,变压器的空载实验和短路实验,短路电压是变压器的重要参数，它的大小直接反映短路阻抗的大小，而短路阻抗又直接影响变压器的运行性能。,从正常运行角度看，希望它小些，这样可使副边电压随负载波动小些；从限制短路电流角度，希望它大些，相应的短路电流就小些。,短路电压的电抗（无功）分量的百分值,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,51,4-4 标么值,标么值是指某一物理量的实际值与选定的同一单位的基准值的比值,即,一、定义,二、基准值的确定,1.通常以额定值为基准值，各侧的物理量以各自侧的额定值
31、为基准。,标么值用实际值的表示符号右上方打*表示。,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,52,标么值,3.电阻、电抗和阻抗的基准值为额定相电压与额定相电流之比；功率的基准值为额定容量。,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,53,标么值,三、使用标么值的优点,1.额定值的标么值为1。,2.容易转换为百分制；百分值=标么值100%；,3.不论变压器的容量大小，标么值表示的各参数和典型的性能数据，通常都在一定的范围，便于比较和分析；,4.用标么值表示，折算前后变压器副边的数值相等。即用标么值计
32、算时不需要折算。,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,54,标么值,6.某些意义不同的物理量标么值相等，简化了计算。,四、缺点,标么值没有单位，物理意义不明确。,5.可通过标么值判断运行情况。,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,55,4-7 变压器的运行特性,从变压器的副方看，变压器相当于一台发电机，向负载输出功率，所以变压器的运行特性主要有,1.外特性：指原方电压U1=U1N，cos2=C，副方电压随负载电流的变化规律，即 U2=f(I2）。,2.效率特性：指原方电压U1=U1N，c
33、os2=C，变压器的效率随负载电流的变规律，即=f(I2）,变压器的电压变化率和效率分别体现了这两个特性，而且他们是变压器的重要性能指标。,一、电压变化率和外特性,1.电压变化率：表示副方电压变化的程度，是变压器运行性能的重要数据之一。,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,56,变压器的运行特性,变压器的原、副边绕组都具有漏阻抗，负载电流流过漏阻抗，在变压器内部就引起电压降落。变化曲线即为变压器的外特性曲线。,定义：变压器原边加额定频率、额定电压、副边空载电压与带负载后在某功率因数下的副边电压之差，与副边额定电压的比值，即,电压变化率是表征
34、变压器运行性能的重要指标之一，它的大小反映了供电电压的稳定性。,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,57,变压器的运行特性,负载时电压变化率可用简化等效电路的相量图来分析。,电路方程为,通过相量图求出U1N-U2。,忽略，有,E,D,p,F,2,2,在相量图上,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,58,变压器的运行特性,电压变化率的表达式为,由表达式可知，电压变化率的大小与负载大小、性质及变压器的本身参数有关。,当变压器带阻性负载(j2=0)和感性负载(j20)时，DU为正值，这时副边端
35、电压比空载时低；,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,59,变压器的运行特性,如果不在额定负载时运行，计算U，乘上负载系数。,实际运行中一般是感性负载，端电压下降58%。,DU为负值，说明副边电压比空载时高。,带阻容性负载(j20)时DU可能为正也可能为负值。,2.外特性,当电源电压和负载功率因数一定时副边端电压随负载电流变化的规律即U2=f(I2)称为变压器的外特性。,U2,I2,O,U2N,2=1,2=0.8(电感性),2=0.8(电容性),I2N,U2,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiy
36、u制作,60,变压器的运行特性,为了保证副边端电压在允许范围之内，通常在变压器的高压侧设置抽头，并装设分接开关，调节变压器高压绕组的工作匝数，来调节变压器的副边电压。,3.电压调整,分接开关有两种形式：,中、小型电力变压器一般有三个分接头，记作UN 5%。大型电力变压器采用五个或多个分接头，例UN 22.5%或UN 81.5%。,另一种可以在带负荷的情况下进行调节，称为有载分接开关-这种调压方式称为有载调压。,一种只能在断电情况下进行调节，称为无载分接开关-这种调压方式称为无励磁调压；,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,61,变压器的运行
37、特性,二、损耗、效率及效率特性,铁损耗与外加电压大小有关，而与负载大小基本无关，故也称为不变损耗。,(一)变压器的损耗,铜耗也分基本铜耗和附加铜耗。基本铜耗是在电流在绕组直流电阻上的损耗；,变压器的损耗主要是铁耗和铜耗两种。,铁耗包括基本铁损耗和附加铁耗。基本铁耗为磁滞损耗和涡流损耗。附加损耗包括由铁心叠片间绝缘损伤引起的局部涡流损耗、主磁通在结构部件中引起的涡流损耗等。,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,62,变压器的运行特性,效率大小反映变压器运行的经济性能的好坏，是表征变压器运行性能的重要指标之一。,(二)效率及效率特性,效率是指变
38、压器的输出功率与输入功率的比值。,铜损耗大小与负载电流平方成正比，故也称为可变损耗。,附加铜耗包括由于漏磁引起的集肤效应使导线有效电阻变大而增加的铜耗，多根导线并绕时的内部环流损耗等。,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,63,其中,（电压变化率较小，可忽略）,所以,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,64,变压器的运行特性,变压器效率的大小与负载的大小、功率因数及变压器本身参数有关。,效率特性：在功率因数一定时，变压器的效率与负载电流之间的关系=f(),称为变压器的效率特性。,变化曲线
39、如图所示。,为求最大效率,则变压器产生最大效率的条件：,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,65,变压器的运行特性,即当铜损耗等于铁损耗（可变损耗等于不变损耗）时，变压器效率最大：,或,为了提高变压器的运行效益，设计时应使变压器的铁损耗小些。,一般电力变压器的最大效率发生在 max=0.50.6 的范围内，这时铁耗与短路损耗之比约为 0.25 0.35左右。,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,66,4-16 补充：三相变压器的额定值为：SN=5600kVA，U1N/U2N=35/6.3kV，Y,d11接法，从短路试验得：U1k=2610V，I1k=92.3A，pk=53kW，当U1=U1N，I2=I2N时测得U2=U2N，求（1）短路阻抗、短路电阻、短路电抗的标么值；（2）此时负载的性质及功率因数角的大小（不考虑温度折算）。,2023/9/24,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作 weipeiyu制作,67,本章结束,
