電機(jī)學(xué)課件熊永前ch3-2

1、變壓器參數(shù)測(cè)定、標(biāo)幺值與運(yùn)行特性3.4 變壓器的參數(shù)測(cè)定 空載試驗(yàn) 短路試驗(yàn)3.5 標(biāo)幺值3.6 變壓器的運(yùn)行特性 電壓變化率 效率2005-5第3章變 壓 器3.4 變壓器的參數(shù)測(cè)定一、空載試驗(yàn)根據(jù)變壓器的空載試驗(yàn)可以求得變比k、空載損耗p0、空載電流I0以及勵(lì)磁阻抗Zm。依據(jù)等效電路和測(cè)量結(jié)果而得到下列參數(shù): 變壓器的變比k =U1U2由于ZmZ1 ，可忽略Z1 ，則有：勵(lì)磁阻抗Zm =U1I02005-5第3章變 壓 器2勵(lì)磁電阻Rm=p0I02勵(lì)磁電抗Xm=(Zm2-Rm2)1/2應(yīng)注意，上面的計(jì)算是對(duì)單相變壓器進(jìn)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(lái)計(jì)算

2、?？蛰d試驗(yàn)可以在任何一方做，若空載試驗(yàn)在一次側(cè)進(jìn)行，則測(cè)得的勵(lì)磁阻抗Z (1)= k 2 Z (2)，為了安全和方便,一般空載實(shí)驗(yàn)mm在低壓方進(jìn)行。在高壓方、低壓方施加額定電壓做空載試驗(yàn)時(shí)，空載損耗相等。2005-5第3章變 壓 器3二、短路試驗(yàn)根據(jù)變壓器的短路試驗(yàn)可以求得變壓器的負(fù)載損耗、短路阻抗Zk 。下圖是一臺(tái)單相變壓器的接線圖和等效電路圖將變壓器二次側(cè)短路，一次側(cè)施加一很低的電壓，以使一次側(cè)電流接近額定值。測(cè)得一次側(cè)電壓Uk，電流Ik，輸入功率Pk。2005-5第3章變 壓 器4短路試驗(yàn)時(shí)，Uk很低（4%10%U1N），所以，鐵心中主磁通很小，勵(lì)磁電流完全可以忽略，鐵心中的損耗也可以忽

3、略。從電源輸入的功率Pk等于銅耗，亦等于負(fù)載損耗。根據(jù)測(cè)量結(jié)果，由等效電路可算得下列參數(shù)： 短路阻抗Zk=UkIk短路電阻R= P/ I 2kkk短路電抗Xk=(Zk2-Rk2)1/22005-5第3章變 壓 器5同空載試驗(yàn)一樣，上面的分析時(shí)對(duì)單相變壓器進(jìn)行的，求 三相變壓器的參數(shù)時(shí)，必須根據(jù)一相的負(fù)載損耗、相電壓、相電流來(lái)計(jì)算。短路試驗(yàn)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(cè)量方的。在低壓方做短路試驗(yàn)時(shí)，負(fù)載損耗值不變，但Ukf 2太小，Ikf 2 太大，調(diào)節(jié)設(shè)備難以滿足要求，試驗(yàn)誤差也較大。故短路試驗(yàn)通常在高壓方進(jìn)行。2005-5第3章變 壓 器63.5 標(biāo)幺值一、二次側(cè)短路

4、阻抗的標(biāo)幺值：在電力工程的計(jì)算中，電壓、電流、阻抗、功率等通常 不用它們的實(shí)際值表示，而用其實(shí)際值與某一選定的同單位的基值之比來(lái)表示。此選定的值稱為基值，此比值稱為該物理量的標(biāo)幺值或相對(duì)值。對(duì)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(cè)相電壓、相電流標(biāo)幺值：U=*U1fU1f1f N*U2f 2f；U=U2f N*I1f N Z1kZ=U1k1f N ； Z *= I2f N Z2k2kU2f NI=*I1fI1f1f N； I *=I2f2fI2f N2005-5第3章變 壓 器7（1） 不論電力變壓器容量相差多大，用標(biāo)幺值表示的參

5、數(shù)及性能數(shù)據(jù)變化范圍很小。例如空載電流I0*約為0.0050.025，短路阻抗標(biāo)幺值Zk*約為0.040.105。（2） 二次側(cè)物理量對(duì)二次側(cè)基值的標(biāo)幺值等于該物理量的折算值對(duì)一次側(cè)基值的標(biāo)幺值。例如：2I * =I2=I2 / k=I2= I *I2 NI2 N/ kI1N2（3） 用標(biāo)幺值后，某些物理量具有相同的標(biāo)幺值。例如：u* = Z *；u*= R* = P* ；u*= X *kkkrkkNkxk2005-5第3章變 壓 器83.6 變壓器的運(yùn)行特性一、電壓變化率電壓變化率定義為：變壓器一次側(cè)繞組施加額定電壓、負(fù)載大小I2及其功率因數(shù)cos2一定時(shí)，二次側(cè)空載電壓U20與負(fù)載電壓U2

6、之差與二次側(cè)額定之比，通常用百分?jǐn)?shù)表示。即DU = (U20= (U2 N-U2 ) /U2 N 100%-U2 ) /U2 N 100%= U1N-U2100%U1N2005-5第3章變 壓 器9根據(jù)簡(jiǎn)化向量圖推導(dǎo)出電壓變化率的簡(jiǎn)化計(jì)算公式如下U =(Rk*cos2-Xk*sin2)100%式中，=I2I2N=稱為負(fù)載系數(shù)。（1） U的大小與短路阻抗的標(biāo)幺值Zk*（Rk*、Xk*）、負(fù)載大 ?。↖2*）和負(fù)載性質(zhì)（cos2）有關(guān)；（2） 短路阻抗的標(biāo)幺值Zk*，U越大，負(fù)載變化時(shí)，負(fù)載電壓波動(dòng)較大。因此，從運(yùn)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）

7、 感性負(fù)載時(shí)，U0，二次側(cè)端電壓U2隨負(fù)載電流I2的增大而下降；（4） 容性負(fù)載時(shí)，U可能小于0，二次側(cè)端電壓可能隨負(fù)載電流I2的增加而升高。2005-5第3章變 壓 器10二、效率變壓器的效率定義為=(P2P1)100 %=1- p(P2+ p)100 %其中，P1為一次側(cè)繞組的輸入功率；P2為二次側(cè)繞組輸出功率； p為所有損耗之和。在用上式計(jì)算效率時(shí)，作以下幾個(gè)假定：（1） 以額定電壓下空載損耗p0作為鐵耗，并認(rèn)為鐵耗不隨負(fù)載而變化。（2） 以額定電流時(shí)的負(fù)載損耗pkN作為額定負(fù)載電流時(shí)的耗，并認(rèn)為銅耗與負(fù)載系數(shù)的平方成正比。（3） 計(jì)算P2時(shí)，忽略負(fù)載運(yùn)行時(shí)二次側(cè)電壓的變化。2005-5

8、第3章變 壓 器11在應(yīng)用了上述的三個(gè)假定后，定義式變?yōu)閔 = (1 -p0 +kN) 100%bp22bSNcosj2 +p0 +kNbp采用這些假定引起的誤差不超過(guò)0.5%，而且對(duì)所有的電力變壓器都用這用方法來(lái)計(jì)算效率，可以在相同的基礎(chǔ)上進(jìn)行比較。2005-5第3章變 壓 器12效率隨負(fù)載系數(shù)而變化的曲線=f()稱為效率特性。在一定的cos2下，=0，=0；當(dāng)較小時(shí)，2pkN(銅耗)p0(鐵耗)，隨的增大而增大；當(dāng)較大時(shí)， 2pkNp0，隨的增大的而下降。因此在的增加過(guò)程中，有一值對(duì)應(yīng)的效率達(dá)到最大，此值可用微分法求得，即dh = 0 db經(jīng)過(guò)對(duì)的微分運(yùn)算，可得產(chǎn)生最大效率時(shí)的負(fù)載系數(shù)為m=(p0pkN)1/2即 m2pkN=p02005-5第3章變