5-6变压器的运行特性

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1、,其中， U2N代表变压器一次绕组接额定电压，二次绕组开路时，二次电压U20 就是二次额定电压。,5.6 变压器的运行特性,5.6.1 变压器的电压调整率,定义：,采用标幺值表示为：,目录,感性负载简化相量图,标幺值简化等效电路,变压器的短路阻抗 越小，U也也越小，供电电压越稳定。,=1时， U称为额定电压调整率，标志着变压器的输出电压的稳定程度。,例题5-6 某三相变压器，SN=600kVA，U1N/U2N=10000/400V，Y/Y0联结。Zk=1.8+j5，一次绕组接额定电压，二次绕组带额定负载运行，负载功率因数cos2=0.9滞后，计算该变压器额定电压调整率及二次绕组电压值,解,5.

2、6.2 变压器的效率,其中:,变量 P2 代表 副边输出的有功功率；,变量 P1 代表 原边输入的有功功率；,代表 变压器的总损耗。,单相变压器：,三相变压器：,以上两式的结果是一样的。,P2的计算:,若忽略副边端电压接负载时的变化，则：,不变损耗,可变损耗,铜耗 是一二次绕阻中，电流在电阻上的有功损耗，因此与负载电流平方成正比。,，,从空载到负载，变压器的主磁通基本不变，因此相应的铁耗在额定电压下基本不变。,变压器的效率公式：, 一定时，, 一定时， 效率特性曲线。,最大效率时的负载系数,即发生在铜耗和铁耗相等的时候,变压器效率特性,例题5-7 一台三相变压器，SN=1000kVA,U1N/

3、U2N=10000/400V,Y,d接法。空载损耗p0=4.9kW；短路损耗pkN=15kW。试求：(1)计算满载及cos2=0.8（滞后）时的效率；(2)cos2=0.8（滞后）时的最高效率；(3)cos2=1.0时的最高效率；,解,返回,5.7 变压器的连接组别 变压器不但可以变电压、变电流、变阻抗，而且可以改变供电的相位。变压器的并联运行必须保证连接组别相同。5.7.1 单相变压器绕组的标志方式 同极性端（或同名端）的概念：同极性端是指正负极性保持一样的端接点。一般打上“”表示。变压器绕组电动势的规定：大写为高压，小写为低压。,高压绕组电动势从A到X为,低压绕组电动势从a到x为,简化为,

4、简化为,目录,5.7.2 三相变压器绕组的连接,三相绕组接线有：星形联结、三角形联结星形联结记作：“Y”或“y” 三角形联结记作：“D”或“d”,绕组标记,星形连接,A,X,B,Y,C,Z,A,X,Y,Z,B,C,5.7.3 三相变压器的连接组别,国际上采用时钟表示法标识三相变压器高、低绕组线电动势的相位关系，即规定高压绕组线电动势为 长针，永远指向钟面的“12”，低压绕组线电动势 为短针，它指向的数值，表示为三相变压器连接组标号的时钟序数，其中指向“12”，时钟序数为0。连接组标号书写的形式是：用大写、小写英文字母Y和y分别表示高、低压绕组星形连接；D和d分别表示高、低压绕组三角形连接；在英

5、文字母后边写出时钟的序数。,a,x,y,z,b,c,Y，y4,根据高、低压绕组首端既可以是同极性端，也可以是异极性端，绕组的相序可以更换，Y/Y连接的三相变压器，可以得到（Y , y0）、（Y , y2）（Y , y4）（Y , y6）、（Y , y8）和（Y , y10）几种偶数的连接组别。,ay,x,z,b,c,Y，d11,a,x,z,b,yc,Y，d7,根据高、低压绕组首端既可以是同极性端，也可以是异极性端，绕组的相序可以更换，Y/d连接的三相变压器，可以得到（Y , d1）、（Y , d3）（Y , d5）（Y , d7）、（Y , d9）和（Y , d11）几种奇数的连接组别,5.7

6、.4 标准连接组,单相和三相变压器有很多的连接组别。为了方便，国家标准规定：单相双绕组电力变压器只有一个标准连接组别，为(I , I0)方式；三相双绕组电力变压器有五种连接组别，即(Y,yn0)、(Y,d11)、(YN,d11)、(YN,y0)和(Y,y0)。(Y,yn0)主要用做配电变压器，作为三相四线制供电，即可用于照明，也可以用于动力负载，这种变压器高压侧电压不超过35KV，低压侧为400V；(Y,d11)用在二次侧超过400V的场合；(YN,d11)用在110KV以上的高压输电线路中；(YN,y0)用于一次侧需要接地的场合；(Y,y0)供三相动力负载。,返回,5.8 变压器的并联运行,

7、所谓变压器并联运行，就是把这些变压器的一、二次绕组相同的标号的出线端连在一起，分别接在公共母线上。,本章目录,5.8.1 并联运行的理想情况和条件,并联运行的变压器理想运行情况是：1）空载时，每一台变压器二次侧电流都为零，与单独空载运行时一样，且各台变压器间无环流；2）负载运行时，各台变压器分担的负载电流和它们的容量成正比。,为了满足理想运行情况，并联运行的变压器应满足如下条件：1）一、二次侧额定电压相同；2）属于同一连接组别；3）短路阻抗标么值相等。实际上，并联运行的变压器必须满足第二个条件，其他两个条件允许稍微放宽。,5.8.2 短路阻抗不等时的并联运行,用标幺值表示，有,容量相近的变压器

8、短路阻抗相差较小，所以并联运行的变压器容量比不能超过3：1,经常用下面的方法计算负荷分配问题,5.8.3 变比不等时的并联运行,先分析K打开,空载情况,当K打开时其两端的电压：,K合上时，就会产生环流。,书上少了负号,K合上时,变压器分配负载电流外，还各自增加了一个环流,变压器环流存在的缺点：1）占用了变压器的容量；2）增加了变压器的损耗；3）增加了变压器运行的风险。为了限制变压器的环流，通常规定并联运行的变压器变比之间相差不能超过1。,5.8.4 连接组别问题,如果并联运行的变压器额定电压等级即变比相同，而标准连接组别不一样时，就等于只保证了二次侧额定电压的大小相同，而相位不同。例如，两台变

9、压器并联运行，二次侧 ，而且 的数值都比较大，这样一、二次侧绕组中都出现极大的循环电流，这是绝对不允许的。因此，并联运行的变压器必须保证连接组别相同,例题5-8 两台变压器并联运行，额定数据如下：SN=1800kVA,Y,d11，35/10kV,Zk=0.0825SN=1000kVA,Y,d11，35/10kV,Zk=0.0675当负载为2800kVA时，求：(1)每台变压器的电流、容量及负载系数；(2)若不使任一台变压器过载，能供给的最大负载为多少？,解,欠载,过载,返回,其他用途变压器（自学） 其它用途的变压器*,1自耦变压器自耦变压器的特点是副绕组是原绕组的一部分，原、副绕组既有磁的耦合

10、，又有电的联系。自耦变压器有单相和三相，有升压，也有降压。图1-33所示为单相双绕组自耦变压器接线图。,从图中可见，AX为原绕组，匝数为N1，ax为副绕组，匝数为N2，其中副绕组也是原绕组的一部分，称为公共绕组，将Aa绕组称为串联绕组。1.电压关系与双绕组变压器一样，当在原边加电压时，有主磁通和漏磁通产生，主磁通在原、副绕组中产生感应电势1、2，如果忽略漏阻抗压降，则原、副边的电压关系为： 式中kA为自耦变压器的变比，kA1时为降压变压器。2.电流关系负载运行时，主磁通可认为与空载时近似相等，则有磁势平衡方程式：,自耦变压器,忽略励磁电流时可得： 上式表明，电流1与2的实际方向相反。对于图1-

11、33节点a利用基尔霍夫电流定律，可得公共绕组ax中的电流I为： 当忽略0时，1与2反相，在kA1时，则有21，在节点a上的电流有效值为：I=I2-I1。,自耦变压器,自耦变压器,3.容量关系自耦变压器中存在变压器容量和绕组容量这两个容量。变压器容量是指原边输入容量或副边输出容量，又称通过容量，数值上等于额定电压与额定电流的乘积。绕组容量是指该绕组的电压与电流的乘积，又称电磁容量。,自耦变压器,对于双绕组变压器，功率是全部通过原、副绕组的电磁耦合从原边传送到副边，即有：SN=UN1IN1=UN2IN2 所以，变压器的绕组容量就等于原绕组容量或副绕组容量，也就是铭牌上标注的变压器容量。但是自耦变压

12、器的变压器容量与绕组容量却不相等。 自耦变压器的额定变压器容量为：SN=UN1IN1=UN2IN2。,自耦变压器,Aa串联绕组的绕组容量为：ax公共绕组的绕组容量为： 上两式说明，额定运行时串联绕组与公共绕组的绕组容量相等，均为自耦变压器容量的（1-1/kA）倍。自耦变压器的输入容量为：,自耦变压器,其中Sem为电磁容量；Str为传导容量，说明输入容量中一部分是电磁容量，是通过电磁感应作用传到副边的；另一部分是传导容量，它是由I1直接传到副边的，它不需要增加绕组容量，所以自耦变压器的变压器容量大于绕组容量，和同容量的普通双绕组变压器比，耗材少，体积小，成本低，效率高。 变比kA越接近1，(1-

13、1/kA)越小，绕组容量越小于变压器容量，自耦变压器优点越突出，故一般变比在1.52之间。自耦变压器在电力系统、工厂、实验室以及家用电器等均有应用。,1）电压互感器 电压互感器作用是将高电压降为低电压（一般额定值为100V）供电给测量仪表和继电器的电压线圈，使测量、继电保护回路与高压线路隔离，保证人员和设备的安全。电压互感器接线如图1-34所示，原绕组并联在被测的高压线路上，副绕组与电压表、功率表的电压线圈等构成闭合回路。由于副边所接的电压表等负载的阻抗很大，副边电流很小，电压互感器实际上相当于一台空载运行的双绕组降压变压器。,2.互感器,电压互感器,为了减少测量误差，设计时应尽量减小短路阻抗

14、和励磁电流，当忽略漏阻抗压降时有： 式中ku为电压互感器的变压比。一般与电压互感器相配的电压表，已考虑变比的折算，所以从电压表上可直接读出实际的电压值。,实际应用中，阻抗压降虽很小但还是存在，会产生一定的误差，所以电压互感器常用精度等级有：0.2、0.5、1.0、3.0。电压互感器在使用时应注意：副边决不允许短路，否则会产生很大的短路电流，烧坏电压互感器；为确保工作人员安全，电压互感器的副绕组以及铁芯应可靠接地；为确保测量精度，电压互感器的副边不宜并接过多的负载。,电流互感器作用是将电路中流过的大电流变换成小电流（额定值为5A或1A）供电给测量仪表和继电器的电流线圈。电流互感器接线图如图1-35所示，原绕组串在被测的高压线路中，副绕组与电流表、功率表的电流线圈等构成闭合回路。由于原绕组匝数为一匝或几匝，副绕组匝数很多，而副边所接的电流表等负载的阻抗很小，电流互感器实际上相当于一台处于短路状态升压变压器。,2）电流互感器,电流互感器,为了减少测量误差，设计时应尽量减小励磁电流。电流互感器磁势平衡关系为： 当忽略励磁电流时，则有： （1-95）式中ki=N2/N1，是电流互感器的变流比。实际应用中，励磁电流虽小但还是存在，会产生一定的误差，所以电流互感器常用精度等级有：0.2、0.5、1.0、3.0和10。,