用電負(fù)荷的變化對變壓器特性的影響

用電負(fù)荷的變化對變壓器特性的影響摘要：電力系統(tǒng)的用電負(fù)載是經(jīng)常變化的。從一天來講，白天主要是動(dòng)力負(fù)載用電(異步電動(dòng)機(jī)、工業(yè)用電爐等)，晚間除部分動(dòng)力負(fù)載外還有照明用電。即使是白天，動(dòng)力負(fù)載也有變化，工間休息和交接班時(shí)負(fù)載就會(huì)下降。從季節(jié)上看，冬天早晚照明負(fù)載用電時(shí)間要比夏天長得多。這種用電負(fù)載的經(jīng)常變化對變壓器的運(yùn)行狀況是有影響的。關(guān)鍵字：電力系統(tǒng)用電負(fù)載動(dòng)力負(fù)載照明變壓器電力系統(tǒng)的用用電負(fù)載是經(jīng)經(jīng)常變化的。從從一天來講，白白天主要是動(dòng)動(dòng)力負(fù)載用電電(異步電動(dòng)機(jī)機(jī)、工業(yè)用電電爐等)，晚間除部部分動(dòng)力負(fù)載載外還有照明明用電。即使使是白天，動(dòng)動(dòng)力負(fù)載也有變變化，工間休休息和交接班班時(shí)負(fù)載就會(huì)會(huì)下降。從季季節(jié)上看，冬冬天早晚照明明負(fù)載用電時(shí)時(shí)間要比夏天天長得多。這這種用電負(fù)載載的經(jīng)常變化化對變壓器的的運(yùn)行狀況是是有影響的。1變壓器的外外特性用電負(fù)載的變化化，會(huì)引起變變壓器副邊電電流的變化。負(fù)負(fù)載電流增加加，副邊電流流就增大，副副線圈的電阻阻壓降I2R2和漏抗壓降I2X2的大小都隨隨著增大，從從副線圈的電電壓平衡方程程式U2=-j4..44FN22φm-jI2X2-I2R2可以看出，副副線圈的端電電壓U2將會(huì)隨著負(fù)負(fù)載電流的增增加而變化。另另一方面，當(dāng)當(dāng)副邊電流增增大時(shí)，原邊邊電流I1也要跟著增增大，于是原原線圈電阻壓壓降I1R1和漏抗壓降I1X1也隨之增大大，這反過來來又要對副邊邊電壓的大小小發(fā)生影響，使使副邊電壓進(jìn)進(jìn)一步變化。負(fù)載變化時(shí)所引引起的變壓器器副邊電壓的的變化程度，既既和負(fù)載的大大小及性質(zhì)(阻性、感性性或容性，以以及功率因數(shù)數(shù)的大小)有關(guān)，又和和變壓器本身身的特性有關(guān)關(guān)。為了說明明負(fù)載對變壓壓器副邊電壓壓的影響，可可以作出變壓壓器的外特性性曲線。所謂謂外特性，就就是當(dāng)變壓器器原端電壓U1和負(fù)載功率率因數(shù)cosφ2都一定時(shí)，副副邊的電壓U2隨副邊電流(負(fù)載電流)I2的變化關(guān)系系，即函數(shù)U2=f(I2)曲線。這個(gè)函數(shù)曲線亦亦即變壓器的的外特性曲線線的升降趨勢勢和負(fù)載的大大小及性質(zhì)有有關(guān)，亦和變變壓器本身的的性質(zhì)有關(guān)(具體講，和和變壓器本身身副邊的電阻阻R2和漏電抗X2有十分緊密密的聯(lián)系)。具體的分分析方法可以以從變壓器的的副邊電壓平平衡方程式U2=-j4..44fN22m-jI2X2-I2R2入手。因?yàn)闉檫@個(gè)方程式式是個(gè)復(fù)數(shù)方方程式，具體體的數(shù)量計(jì)算算很復(fù)雜繁瑣瑣，我們嘗試試用變壓器的的向量圖來分分析負(fù)載變化化時(shí)對變壓器器副邊電壓的的影響，亦即即用向量圖來來分析變壓器器的外特性。變壓器的向量圖圖所依據(jù)的是是變壓器的原原副邊電壓平平衡方程式：：U1=j4.444fN1φm+jI1X1+I1R1(1)U2=-j4..44fN22φm-jI2X2-I2R2(2)依據(jù)上述兩平衡衡方程式，假假設(shè)變壓器帶帶感性負(fù)載運(yùn)運(yùn)行時(shí)的變壓壓器向量圖如如圖1所示。圖1變壓器相相量圖2變壓器帶阻阻性、感性、容容性負(fù)載運(yùn)行行時(shí)的情況(1)變壓器器帶阻性負(fù)載載時(shí)，U2與I2同相，cosφ2=1。當(dāng)I2增加時(shí)，線線段Eσ2(副邊漏磁感感應(yīng)電動(dòng)勢Eσ2=-jI2X2)的長度增加加，線段-UR2(副線圈電阻阻電壓降UR2=I2R2)的長度亦增增加，根據(jù)電電壓平衡方程程式(2)，連接相量量圖E2的起點(diǎn)(即向量圖的的原點(diǎn))和-UR2的末端，可可以得到變壓壓器副邊的電電壓相量U2。我們看到到，相量U2的長度較I2沒有增加時(shí)時(shí)的長度要短短。由此，我我們得到結(jié)論論：變壓器副副邊的端電壓壓U2是隨著負(fù)載載電流I2的增加而降降低的(見圖2)。根據(jù)變壓器外特特性的定義，外外特性曲線U2=f(I2)的變化趨勢勢如圖5中的曲線1。(2)變壓器器帶感性負(fù)載載時(shí)，I2滯后U2一個(gè)角度φ2，cosφ2＜1。向量圖的的分析過程同同變壓器帶阻阻性負(fù)載時(shí)一一樣，其副邊邊端電壓U2隨負(fù)載電流I2的變化關(guān)系系同樣是隨著著負(fù)載電流I2的增加而端端電壓U2下降。需要要注意的是，對對于同樣大小小的負(fù)載電流流I2，感性負(fù)載載與阻性負(fù)載載相比，其端端電壓U2下降得更厲厲害(見圖3)。根據(jù)變壓器外特特性的定義，外外特性曲線U2=f(I2)的變化趨勢勢如圖5中的曲線2。(3)變壓器器帶容性負(fù)載載時(shí)，I2超前于變壓壓器副線圈電電磁感應(yīng)電動(dòng)動(dòng)勢E2一個(gè)角度，向向量圖上I2在E2右邊(第四象限)。對此解釋釋是：設(shè)負(fù)載載阻抗角為φ2(即U2與I2之間的相位位差角)，φ2可用關(guān)系式tgφ2=XC/RL求出，而φ2(E2與I2之間的相位位差角)則可以由關(guān)關(guān)系式tgφ2=(X2-XC)/(R2+RL)求出，XC/X2，tgφ2為負(fù)值，φ2為負(fù)角。確確定了I2超前于E2一個(gè)角度，我我們畫出了變變壓器帶容性性負(fù)載時(shí)的向向量圖見圖4。當(dāng)I2增加時(shí)，線線段Eσ2的長度增加加，線段-UR2的長度也也增加，根據(jù)據(jù)副線圈電壓壓平衡方程式式(2)，連接向量量圖E2的起點(diǎn)和-UR2的末端，可可以得到變壓壓器副邊的電電壓向量E2。我們看到到，與變壓器器帶阻性負(fù)載載和感性負(fù)載載不同的是：：向量U2的長度較I2沒有增加時(shí)時(shí)的長度要長長。得出的結(jié)結(jié)論是：變壓壓器副邊的端端電壓U2是隨著負(fù)載載電流U2的增加而增增加的(見圖4)。根據(jù)外特性的定定義，外特性性曲線U2=f(I2)的變化趨勢勢如圖5中的曲線3。圖2變壓器阻阻性負(fù)載向量量圖圖3變壓器感感性負(fù)載向量量圖圖4變壓器容容性負(fù)載向量量圖圖5變壓器的的外特性曲線線讀者可以在向量量圖上嘗試用用上述方法分分析，當(dāng)負(fù)載載功率因數(shù)cosφ2發(fā)生變化時(shí)，副副邊端電壓隨隨負(fù)載電流的的變化關(guān)系。結(jié)結(jié)論和我們熟熟知的結(jié)果是是相同的，即即無論何種性性質(zhì)的負(fù)載，功功率因數(shù)大時(shí)時(shí)，副邊端電電壓隨負(fù)載電電流變化的幅幅度小。實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中中，讀者也可可以根據(jù)變壓壓器和負(fù)載的的實(shí)際參數(shù)，在在向量圖上嘗嘗試用上述方方法作圖，以以求得變壓器器副邊端電壓壓在各