電機學課件熊永前 Ch3-2學習資料

變壓器參數(shù)測定、標幺值與運行特性3.4變壓器的參數(shù)測定3.5標幺值3.6變壓器的運行特性空載試驗短路試驗電壓變化率效率3.4變壓器的參數(shù)測定

一、空載試驗

根據(jù)變壓器的空載試驗可以求得變比k、空載損耗p0、空載電流I0以及勵磁阻抗Zm。依據(jù)等效電路和測量結果而得到下列參數(shù):

變壓器的變比k=U1／U2

由于Zm>>Z1，可忽略Z1，則有：勵磁阻抗Zm=U1／I0

2005-52第4章交流繞組的基本理論3章變壓器勵磁電阻Rm=p0／I02

勵磁電抗Xm=(Zm2-Rm2)1/2

應注意，上面的計算是對單相變壓器進行的，如求三相變壓器的參數(shù)，必須根據(jù)一相的空載損耗、相電壓、相電流來計算?？蛰d試驗可以在任何一方做，若空載試驗在一次側進行，則測得的勵磁阻抗，為了安全和方便,一般空載實驗在低壓方進行。在高壓方、低壓方施加額定電壓做空載試驗時，空載損耗相等。2005-53第4章交流繞組的基本理論3章變壓器二、短路試驗

根據(jù)變壓器的短路試驗可以求得變壓器的負載損耗、短路阻抗Zk。下圖是一臺單相變壓器的接線圖和等效電路圖將變壓器二次側短路，一次側施加一很低的電壓，以使一次側電流接近額定值。測得一次側電壓Uk，電流Ik，輸入功率Pk。2005-54第4章交流繞組的基本理論3章變壓器短路試驗時，Uk很低（4%～10%U1N），所以，鐵心中主磁通很小，勵磁電流完全可以忽略，鐵心中的損耗也可以忽略。從電源輸入的功率Pk等于銅耗，亦等于負載損耗。

根據(jù)測量結果，由等效電路可算得下列參數(shù)：短路阻抗Zk=Uk／Ik

短路電阻短路電抗Xk=(Zk2-Rk2)1/2

2005-55第4章交流繞組的基本理論3章變壓器

同空載試驗一樣，上面的分析時對單相變壓器進行的，求三相變壓器的參數(shù)時，必須根據(jù)一相的負載損耗、相電壓、相電流來計算。短路試驗可以在高壓方做也可以在低壓方做，所求得的Zk是折算到測量方的。

在低壓方做短路試驗時，負載損耗值不變，但太小，太大，調(diào)節(jié)設備難以滿足要求，試驗誤差也較大。故短路試驗通常在高壓方進行。

2005-56第4章交流繞組的基本理論3章變壓器3.5標幺值在電力工程的計算中，電壓、電流、阻抗、功率等通常不用它們的實際值表示，而用其實際值與某一選定的同單位的基值之比來表示。此選定的值稱為基值，此比值稱為該物理量的標幺值或相對值。對于三相變壓器一般取額定相電壓作為電壓基值，取額定相電流作為電流基值，額定視在功率作為功率基值。

一、二次側相電壓、相電流標幺值：

一、二次側短路阻抗的標幺值：2005-57第4章交流繞組的基本理論3章變壓器（1）不論電力變壓器容量相差多大，用標幺值表示的參數(shù)及性能數(shù)據(jù)變化范圍很小。例如空載電流I0*約為0.005～0.025，短路阻抗標幺值Zk*約為0.04～0.105。（2）二次側物理量對二次側基值的標幺值等于該物理量的折算值對一次側基值的標幺值。例如：（3）用標幺值后，某些物理量具有相同的標幺值。例如：2005-58第4章交流繞組的基本理論3章變壓器一、電壓變化率電壓變化率定義為：變壓器一次側繞組施加額定電壓、負載大小I2及其功率因數(shù)cosφ2一定時，二次側空載電壓U20與負載電壓U2之差與二次側額定之比，通常用百分數(shù)表示。即3.6變壓器的運行特性2005-59第4章交流繞組的基本理論3章變壓器根據(jù)簡化向量圖推導出電壓變化率的簡化計算公式如下ΔU=β(Rk*cosφ2-Xk*sinφ2)×100%

式中，β=I2／I2N

=稱為負載系數(shù)。

（1）ΔU的大小與短路阻抗的標幺值Zk*（Rk*、Xk*）、負載大?。↖2*）和負載性質(zhì)（cosφ2）有關；（2）短路阻抗的標幺值Zk*，ΔU越大，負載變化時，負載電壓波動較大。因此，從運行角度看，希望Zk*小些較好。但從限制短路電流大小的角度看，Zk*又不能太小。（3）感性負載時，ΔU>0，二次側端電壓U2隨負載電流I2的增大而下降；（4）容性負載時，ΔU可能小于0，二次側端電壓可能隨負載電流I2的增加而升高。2005-510第4章交流繞組的基本理論3章變壓器二、效率變壓器的效率定義為η=(P2／P1)×100%=[1-∑p／(P2+∑p)]×100%

其中，P1為一次側繞組的輸入功率；P2為二次側繞組輸出功率；∑

p為所有損耗之和。在用上式計算效率時，作以下幾個假定：（1）以額定電壓下空載損耗p0作為鐵耗，并認為鐵耗不隨負載而變化。（2）以額定電流時的負載損耗pkN作為額定負載電流時的耗，并認為銅耗與負載系數(shù)的平方成正比。（3）計算P2時，忽略負載運行時二次側電壓的變化。2005-511第4章交流繞組的基本理論3章變壓器

在應用了上述的三個假定后，定義式變?yōu)椴捎眠@些假定引起的誤差不超過0.5%，而且對所有的電力變壓器都用這用方法來計算效率，可以在相同的基礎上進行比較。2005-512第4章交流繞組的基本理論3章變壓器效率隨負載系數(shù)而變化的曲線η=f(β)稱為效率特性。在一定的cosφ2下，β=0，η=0；當β較小時，β2pkN(銅耗)＜p0(鐵耗)，η隨β的增大而增大；當β較大時，β2pkN＞p0，η隨β的增大的而下降。因此在β的增加過程中，有一β值對應的效率達到最大，此β值可用微分法求得，即經(jīng)過對η的微分運算，可得產(chǎn)生最大效率時的負載系數(shù)為βm=(p0／pkN)1/2

即

βm2pkN=p0

2005-513第4章交流繞組的基本理論3章變壓器當銅耗等