变压器的运行原理与特性.ppt

第2章 变压器的运行原理与特性 2.1 变压器的空载运行 2.1.1 空载运行时的物理现象 2.1.2 正方向规定 1)在负载支路，电流的正方向与电压降的正方向一致；而在电源支路，电流的正方向与电动势的正方向一致。 2)磁通的正方向与产生它的电流的正方向符合右手螺旋定则。 3)感应电动势的正方向与产生它的磁通的正方向符合右手螺旋定则。 2.1.3 空载时的电磁关系 (1)电动势与磁通的关系 假定主磁通按正弦规律变化，即 式中 Φm——主磁通最大值。 根据电磁感应定律和图2-1的正方向规定，一、二次绕组中感应电动势的瞬时值为 式中 E1，E2——主磁通在原、副绕组中感应电动势的有效值； N1，N2——原、副绕组的匝数； f——电源的频率； E1σ——原绕组漏感电动势的有效值； Φ1σm——原绕组漏磁通的最大值。 (2)电动势平衡方程式 按图2-1规定的正方向，空载时原方的电动 势平衡方程式用相量表示为 将漏感电动势写成压降的形式 式中 ——原绕组的漏电感； ——原绕组的漏电抗。 将式(2.9)代入式(2.8)可得 式中 ——原绕组的漏阻抗。 对于电力变压器，空载时原绕组的漏阻抗压降I0Z1很小，其数值不超过U1的0.2%，将I0Z1忽略，则式(210)变成 在副方，由于电流为零，则副方的感应电动势等于副方的空载电压，即： (3)变压器的变比 在变压器中，原、副绕组的感应电动势E1和E2之比称为变压器的变比，用k表示。即： 上式表明，变压器的变比等于原、副绕组的匝数比。当变压器空载运行时，由于 U1≈E1，U20=E2，故可近似地用空载运行时原、副方的电压比来作为变压器的变比，即 对于三相变压器，变比是指原、副方相电动势之比，也就是额定相电压之比。需要指出的是，在讨论三相变压器联接组或联接组实验时用到的电压比K是指原、副方线 电压之比。试验时取三相线电压之比的平均值： 2.1.4 空载电流 为了在相量图中表示励磁电流iμ，可以用等效正弦波电流来代替非正弦波励磁电流，其有效值为 式中，Iμ1、Iμ3、Iμ5、…分别为基波和各次谐波的有效值。从图2.2可以看出励磁电流iμ与磁通Φ是同相位的。 当考虑铁心损耗时，励磁电流中还必须包含铁耗分量 ，即 这时励磁电流 将超前磁通一相位角α(见图2.3)。 2.1.5 空载时的相量图和等效电路 变压器空载时从原方看进去的等效阻抗Z0为 式中， 称为变压器的 励磁阻抗。 于是变压器原方的电动势方程可写成 2.2 变压器的负载运行 2.2.1 负载运行时的物理情况 2.2.2 电动势平衡方程式 在原方，电动势平衡方程式为 在副方，电动势平衡方程式为 式中 ——副绕组的漏阻抗； ——副绕组的电阻和漏电抗。 2.2.3 负载运行时的磁动势平衡方程式 或 将上式进行变化，可得 或 2.2.4 变压器参数的折算 (1)副方电流的折算值 设折算后副绕组的匝数为 ，流过的电流为 ，根据折算前后副方磁动势不变的原则，可得 ，即 (2)副方电动势的折算值 由于折算前后主磁通和漏磁通均未改变，根据电动势与匝数成正比的关系可得 (3)副绕组漏阻抗的折算值 根据折算前后副绕组的铜损耗不变的原则，得 由折算前后副方漏磁无功损耗不变，得 漏阻抗的折算值 2.2.5 折算后的基本方程式、等效电路和相 量图 折算后的基本方程式如下： 2.2.6 等效电路的简化 在Γ形等效电路和简化等效电路中，将原、副绕组的漏阻抗参数合并起来，即 式中Rk——变压器的短路电阻； xk——变压器的短路电抗； Zk——变压器的短路阻抗。 2.3 变压器的参数测定 2.3.1 空载试验 从空载运行时的等效电路可知，变压器空载运行时的总阻抗 通常 , ，故可认为 于是可得 2.3.2 短路试验 根据额定电流时的pk、Uk值，可以计算出变压器的短路参数。 因电阻随温度而变，按照电力变压器的标准规定，应将室温(设为θ ℃)下测得的短路电阻换算到标准工作温度75 ℃的值，而漏 电抗与温度无关，故有 短路损耗和短路电压也应换算到75