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* * 电机学Electric Machinery （变压器—特性及并联运行） 第九章 变压器的特性及并联运行 9.1 变压器的基本特性 9.2 变压器的运行特性 空载特性 短路特性 外特性与电压变化率 效率特性与效率 标么值 * * 9.1 变压器的基本特性一、空载特性 二次侧开路时，一次侧的电流和输入功率与外加电压之间 的关系称为空载特性。空载特性可由空载试验来测得，其试验 线路如图所示。试验时，调节外加电压U1从0逐步升至1.15U1N 为止，逐点测量空载电流和相应的输入 功率，即可得到空载特 性曲线。 * * 由于空载电流很小，它在一次侧产生的电阻损耗也可以忽略不计，因此可认为空载输入功率全部提供给铁心损耗，则 励磁电阻 Rm=p0／I02 励磁电抗 Xm=(Zm2-Rm2)1/2 为了试验时的安全和仪表选择的方便，空载试验通常在低压侧加电压和测量，高压侧开路。此时所测得的数据为归算到低压侧的值。如果低压侧为二次侧，需归算到高压侧。 在高、低压侧施加额定电压做空载试验时，空载损耗相等。 依据等效电路和测量结果而得到下列参数: 变压器的变比 k =U1／U2 由于ZmZ1 ，可忽略Z1 ，则有： 励磁阻抗 Zm =U1／I0 * * 二、短路特性 二次侧短路，一次侧的电流和输入功率与外加电压之间的关系称为短路特性。下图是一台单相变压器的接线图和等效电路图： 将变压器二次侧短路，外加电压从零逐步增大，使短路电 流最后达到1.2倍IN为止，逐点测得外加电压Uk，短路电流Ik， 输入功率Pk，即可得到短路特性曲线。 * * 短路试验时，Uk很低（4%～10%U1N），所以，铁心中主磁通很小，励磁电流完全可以忽略，铁心中的损耗也可以忽略。从电源输入的功率Pk等于一、二次绕组的铜耗。 根据测量结果，由等效电路可算得下列参数： 短路阻抗 Zk=Uk／Ik 短路电阻 短路电抗 Xk=(Zk2-Rk2)1/2 在额定电压下，二次绕组开路时，短路电流可达9.5-20IN，将损坏变压器。所以，一般在高压侧加电压，低压侧短路。 * * 标幺值 在电力工程的计算中，电压、电流、阻抗、功率等通常 不用它们的实际值表示，而用其实际值与某一选定的同单位 的基值之比来表示。此选定的值称为基值，此比值称为该物 理量的标幺值或相对值。对于三相变压器一般取额定相电压 作为电压基值，取额定相电流作为电流基值，额定视在功率 作为功率基值。 一、二次侧相电压、相电流标幺值： 一、二次侧短路阻抗的标幺值： * * （1）不论电力变压器容量相差多大，用标幺值表示的参数及性能数据变化范围很小。例如空载电流I0*约为0.005～0.025，短路阻抗标幺值Zk*约为0.04～0.105。 （2）二次侧物理量对二次侧基值的标幺值等于该物理量的折算值对一次侧基值的标幺值。例如： （3）用标幺值后，某些物理量具有相同的标幺值。例如： * * 一、外特性与电压变化率 变压器一次侧绕组施加额定电压、二次侧开路时的空载电压U20就是它的额定电压U2N。加负载后，额定电压U2N与二次侧端电压U2之差与二次侧额定电压之比称之为电压变化率，通常用百分数表示。即 9.2 变压器的运行特性 外特性：电源电压U1和负载的功率因数cosφ2保持不变的条件下，二次侧端电压随负载电流的变化规律 U2=f (I2) 或 U2*=f (I2*) * * （1）ΔU的大小与短路阻抗的标幺值Zk*（Rk*、Xk*）、负载大小（I2*）和负载性质（φ2）有关； （2）短路阻抗的标幺值Zk*越大，ΔU越大，负载变化时，负载电压波动较大。因此，从运行角度看，希望Zk*小些较好。但从限制短路电流大小的角度看，Zk*又不能太小。 （3）感性负载时， φ2 0 ，ΔU0，二次侧端电压U2随负载电流I2的增大而下降； （4）容性负载时， φ2 0 ， ΔU可能小于0，二次侧端电压可能随负载电流I2的增加而升高。 * * 二、效率特性和效率 变压器的效率定义为 η=(P2／P1)×100 %=[1-∑ p／(P2+∑ p)]×100 % 其中，P1为一次侧绕组的输入功率；P2为二次侧绕组输出功率；∑ p为所有损耗之和。 在用上式计算效率时，作以下几个假定： （1）以额定电压下空载损耗p0作为