《電機(jī)原理及應(yīng)用》課件-第四章變壓器的運(yùn)行分析

第一節(jié)變壓器的并聯(lián)運(yùn)行第二節(jié)變壓器的突然短路第三節(jié)變壓器的空載投入1第四章變壓器的運(yùn)行分析2第一節(jié)變壓器的并聯(lián)運(yùn)行并聯(lián)運(yùn)行是指將幾臺(tái)變壓器的一、二次繞組分別接在一、二次側(cè)的公共母線(xiàn)上，共同向負(fù)載供電的運(yùn)行方式。3并聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)：1、提高供電的可靠性；2、提高供電的經(jīng)濟(jì)性；3、減少備用容量并聯(lián)運(yùn)行的理想情況是：空載時(shí)各變壓器繞組之間無(wú)環(huán)流負(fù)載后，各變壓器的負(fù)載分配與各自的額定容量成正比，容量大的多承擔(dān)負(fù)載，使變壓器設(shè)備容量能得到充分應(yīng)用。負(fù)載后，各變壓器的負(fù)載電流與總的負(fù)載電流同相位，使得在總的負(fù)載電流一定時(shí)，各變壓器分擔(dān)的電流最小。一、并聯(lián)運(yùn)行的條件：

4下面分析條件不滿(mǎn)足時(shí)并聯(lián)運(yùn)行產(chǎn)生的后果：二、變比不等時(shí)并聯(lián)運(yùn)行由等效電路可以列出方程式：則二次側(cè)電流為：6

為了保證空載時(shí)環(huán)流不超過(guò)額定電流的5%，通常規(guī)定并聯(lián)運(yùn)行的變壓器的變比差不大于0.5%。

當(dāng)變壓器的變比不等時(shí)并聯(lián)運(yùn)行，在一、二次側(cè)產(chǎn)生環(huán)流，增加附加損耗。變比差越大，環(huán)流越大。

環(huán)流的存在，使變比小的變壓器電流大，可能過(guò)載；變比大的變壓器電流小，可能欠載，為此，當(dāng)變比稍有不同的變壓器如需并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，容量大的變壓器具有較小的變比為宜。

7三、連接組別不同時(shí)并聯(lián)運(yùn)行

連接組別不同時(shí)，二次側(cè)線(xiàn)電壓之間至少相差300，則二次線(xiàn)電壓差為線(xiàn)電壓的51.8%。由于變壓器的短路阻抗很小,這么大的電壓差將產(chǎn)生幾倍于額定電流的空載環(huán)流，會(huì)燒毀繞組。故連接組別不同絕不允許并聯(lián)。例：Y,y0與Y,d11并聯(lián)運(yùn)行UABUab1Uab2ΔU8四、短路阻抗標(biāo)么值不等時(shí)并聯(lián)運(yùn)行

等效電路如圖所示。1、短路阻抗標(biāo)么值相等而短路阻抗角不等時(shí)的并聯(lián)運(yùn)行

兩臺(tái)變壓器短路阻抗角不相等，即φk?≠φk??，故與之間必有相位差φi=φK?-φk??

輸出的總電流小些，變壓器的設(shè)備容量得不到充分利用。

一般情況下，兩臺(tái)變壓器容量相差愈大，相位差φi也愈大，輸出的總電流就愈小。所以，一般要求并聯(lián)運(yùn)行的變壓器容量比不得超過(guò)3?1。IⅠIⅡ9由等效電路可知：

可見(jiàn)，各臺(tái)變壓器所分擔(dān)的負(fù)載大小與其短路阻抗標(biāo)么值成反比。

為了充分變壓器的容量，理想的負(fù)載分配，應(yīng)使各臺(tái)變壓器的負(fù)載系數(shù)相等，而且短路阻抗標(biāo)值相等。2．阻抗角相等而短路阻抗標(biāo)么值不等的變壓器并聯(lián)運(yùn)行因變壓器不允許長(zhǎng)期過(guò)載運(yùn)行，所以當(dāng)阻抗電壓標(biāo)幺值不等時(shí)并聯(lián)運(yùn)行，向負(fù)載提供最大輸出功率的運(yùn)行情況只能是：阻抗電壓標(biāo)幺值小的那臺(tái)變壓器滿(mǎn)載運(yùn)行，而其他變壓器都欠載運(yùn)行。這樣變壓器的容量得不到充分利用，是不經(jīng)濟(jì)的。103、阻抗電壓標(biāo)么值不等并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的負(fù)載分配計(jì)算（計(jì)算題考點(diǎn)）

任一臺(tái)變壓器所分擔(dān)的實(shí)際功率計(jì)算式為若要求在任一臺(tái)變壓器都不過(guò)載的條件下，計(jì)算出最大的輸出功率為此時(shí)我們便可以得出，最大輸出功率下的變電站變壓器的設(shè)備利用率為：

11兩臺(tái)變壓器數(shù)據(jù)如下：SNⅠ=1250KVA,uKⅠ=6.5%,SNⅡ=2000KVA,uKⅡ=6%,連接組均為Y,d11，額定電壓均為35/10.5KV?，F(xiàn)將它們并聯(lián)運(yùn)行，試計(jì)算：（1）當(dāng)輸出3000KVA時(shí)，每臺(tái)變壓器承擔(dān)的負(fù)載是多少？（2）在不允許任何一臺(tái)過(guò)載的條件下，并聯(lián)組最大輸出負(fù)載是多少？此時(shí)并聯(lián)組利用率是多少？12131415作業(yè)：1、已知三相變壓器，SN=750KVA，U1N/U2N=10KV/0.4KV，Y,yn,，P0=3000W，Pk=10000W，Rk*=0.03,Xk*=0.04。求：（1）cosφ2=0.8（滯后），一次側(cè)接10KV額定電壓，求額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)的二次電壓U2。（2）帶純電阻，額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)的效率。（3）cosφ2=0.8時(shí)，變壓器的最高效率。19作圖題一：1、畫(huà)出Y,d3連接組別的相量圖及接線(xiàn)圖2、試判斷下面的連接組別作圖題二：1、畫(huà)出Y,y2連接組別的相量圖及接線(xiàn)圖2、試判斷下面的連接組別圖一圖二20211、單相變壓器U1N/U2N=220/110V，帶負(fù)載運(yùn)行，U2=108V，I2=10A，則U2’=___V，I2’=___A。2、變壓器帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)，假設(shè)變壓器一二次側(cè)功率不變，當(dāng)二次側(cè)負(fù)載電流I2增大時(shí)，變壓器銅損耗會(huì)（增大），鐵損耗會(huì)（減?。?。（填增大，減小或不變）（提示，變壓器一二次側(cè)電壓是會(huì)發(fā)生變化的，功率變壓器一二次側(cè)功率P=UI恒定不變。）223、單相變壓器U1N/U2N=44/220V，忽略勵(lì)磁電流，當(dāng)I2=20A，I1=____A。4、一臺(tái)單相變壓器額定電壓為220V/110V，如果誤將低壓側(cè)接到高壓側(cè)上，則此變壓器主磁通φm________，空載電流I0_________，pFe________，Zm____________。（填增大/不變/減?。┚毩?xí)題變壓器的變比可看作是額定線(xiàn)電壓之比。（）變壓器空載運(yùn)行時(shí)，電源輸入的功率只是無(wú)功功率。（）一臺(tái)單相變壓器額定電壓為380V/220V，額定頻率為50HZ，如果誤將低壓側(cè)接到380V上，則此

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。（填增大/不變/減?。?3

當(dāng)電源電壓增加時(shí)，則此

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。一次繞組匝數(shù)增加，則此

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。鐵芯接縫變大，則此

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。第二節(jié)變壓器的突然短路

24變壓器二次側(cè)穩(wěn)態(tài)短路，由于變壓器的短路阻抗很小，在一次側(cè)加額定電壓下，短路電流可達(dá)額定電流的10~20倍。

穩(wěn)態(tài)短路電流二次側(cè)發(fā)生突然短路，需經(jīng)歷一個(gè)短暫的過(guò)渡過(guò)程才能達(dá)到新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。在過(guò)渡過(guò)程中，短路電流將更大。突然短路電流一、突然短路電流利用簡(jiǎn)化等值電路進(jìn)行分析25它的解由穩(wěn)態(tài)分量及暫態(tài)分量組成ik=-

其中可見(jiàn)，突然短路電流的大小與發(fā)生突然短路瞬間電源電壓的初相值α有關(guān)，下面分析兩種特殊情況。(1)α=900時(shí)表示突然短路一發(fā)生就進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，短路電流最小。（2）α=0o時(shí),最不利情況26可見(jiàn)，短路電流的最大值ikmax發(fā)生在突然短路后半個(gè)周期瞬間（ωt=π）中、小容量的變壓器ky=1.2~1.4；大容量的變壓器ky=1.5~1.8。用標(biāo)么值表示短路阻抗愈小，突然短路電流愈大。二、突然短路電流的影響1、是受到強(qiáng)大電磁力的作用；2、是繞組過(guò)熱。為了防止突然短路電流造成的巨大電磁力對(duì)繞組的危害，在設(shè)計(jì)和制造變壓器繞組時(shí)應(yīng)加強(qiáng)繞組的支撐和緊固。27第三節(jié)變壓器的空載投入

空載投入時(shí)，由于存在暫態(tài)分量，可能出現(xiàn)較大的電流，需經(jīng)歷一個(gè)過(guò)渡過(guò)程，才能恢復(fù)到正常的空載電流值。在過(guò)渡過(guò)程中出現(xiàn)的空載投入電流稱(chēng)為勵(lì)磁涌流?？蛰d投入時(shí)一次電壓方程式為忽略較小的r1

可求得的解為28下面分析兩種特殊情況：磁通的變化情況與合閘瞬間電源電壓的初相角α有關(guān)。α=900時(shí)表明一合閘就建立穩(wěn)態(tài)磁通，即達(dá)到穩(wěn)態(tài)空載電流值。2.α=0o時(shí)在空載合閘后半個(gè)周期瞬間ωt=π，磁通達(dá)到最大值為Φmax=2Φm

由于鐵芯具有磁飽和特性，此時(shí)鐵芯深度飽