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1、2005-5第3章 变 压 器变压器参数测定、标幺值与运行特性3.4 3.4 变压器的参数测定变压器的参数测定3.5 3.5 标幺值标幺值3.6 3.6 变压器的运行特性变压器的运行特性 空载试验空载试验 短路试验短路试验 电压变化率电压变化率 效率效率2005-5第3章 变 压 器23.4 3.4 变压器的参数测定变压器的参数测定一、空载试验 根据变压器的空载试验可以求得变比k、空载损耗p0、空载 电流I0以及励磁阻抗Zm。依据等效电路和测量结果而得到下列参数:变压器的变比 k =U1U2由于由于Z ZmmZ Z1 1 ,可忽略,可忽略Z Z1 1 ,则有:,则有:励磁阻抗励磁阻抗 Z Zm
2、m =U U1 1I I0 02005-5第3章 变 压 器3励磁电阻 Rm=p0I02励磁电抗 Xm=(Zm2-Rm2)1/2应注意,上面的计算是对单相变压器进行的,如求三相变 压器的参数,必须根据一相的空载损耗、相电压、相电流来计 算。空载试验可以在任何一方做,若空载试验在一次侧进行, 则测得的励磁阻抗 ,为了安全和方便,一般空载实验 在低压方进行。在高压方、低压方施加额定电压做空载试验时,空载损耗 相等。2005-5第3章 变 压 器4二、短路试验根据变压器的短路试验可以求得变压器的负载损耗、短路 阻抗Zk 。下图是一台单相变压器的接线图和等效电路图将变压器二次侧短路,一次侧施加一很低的
3、电压,以使一 次侧电流接近额定值。测得一次侧电压Uk,电流Ik,输入功率 Pk。2005-5第3章 变 压 器5短路试验时,Uk很低(4%10%U1N),所以,铁心中主 磁通很小,励磁电流完全可以忽略,铁心中的损耗也可以忽略 。从电源输入的功率Pk等于铜耗,亦等于负载损耗。根据测量结果,由等效电路可算得下列参数:短路阻抗 Zk=UkIk短路电阻 短路电抗 Xk=(Zk2-Rk2)1/22005-5第3章 变 压 器6同空载试验一样,上面的分析时对单相变压器进行的,求 三相变压器的参数时,必须根据一相的负载损耗、相电压、相 电流来计算。短路试验可以在高压方做也可以在低压方做,所 求得的Zk是折算
4、到测量方的。在低压方做短路试验时,负载损耗值不变,但 太小,太大,调节设备难以满足要求,试验误差也较大。故短路 试验通常在高压方进行。2005-5第3章 变 压 器73.5 标幺值在电力工程的计算中,电压、电流、阻抗、功率等通常 不用它们的实际值表示,而用其实际值与某一选定的同单位 的基值之比来表示。此选定的值称为基值,此比值称为该物 理量的标幺值或相对值。对于三相变压器一般取额定相电压 作为电压基值,取额定相电流作为电流基值,额定视在功率 作为功率基值。一、二次侧相电压、相一、二次侧相电压、相 电流标幺值:电流标幺值:一、二次侧短路阻抗的标一、二次侧短路阻抗的标 幺值:幺值:2005-5第3
5、章 变 压 器8(1)不论电力变压器容量相差多大,用标幺值表示的 参数及性能数据变化范围很小。例如空载电流I0*约为 0.0050.025,短路阻抗标幺值Zk*约为0.040.105。(2)二次侧物理量对二次侧基值的标幺值等于该物理 量的折算值对一次侧基值的标幺值。例如:(3)用标幺值后,某些物理量具有相同的标幺值。例 如:2005-5第3章 变 压 器9一、电压变化率电压变化率定义为:变压器一次侧绕组施加额定电 压、负载大小I2及其功率因数cos2一定时,二次侧空 载电压U20与负载电压U2之差与二次侧额定之比,通 常用百分数表示。即3.6 3.6 变压器的运行特性变压器的运行特性2005-
6、5第3章 变 压 器10根据简化向量图推导出电压变化率的简化计算公式如下 U =(Rk*cos2-Xk*sin2)100%式中,=I2I2N =称为负载系数。(1)U的大小与短路阻抗的标幺值Zk*(Rk*、Xk*)、负载大 小(I2*)和负载性质(cos2)有关; (2)短路阻抗的标幺值Zk*,U越大,负载变化时,负载电 压波动较大。因此,从运行角度看,希望Zk*小些较好。但从 限制短路电流大小的角度看,Zk*又不能太小。 (3)感性负载时,U0,二次侧端电压U2随负载电流I2的增 大而下降; (4)容性负载时,U可能小于0,二次侧端电压可能随负载 电流I2的增加而升高。2005-5第3章 变
7、 压 器11二、效率变压器的效率定义为 =(P2P1)100 %=1- p(P2+ p)100 %其中,P1为一次侧绕组的输入功率;P2为二次侧绕组 输出功率; p为所有损耗之和。在用上式计算效率时,作以下几个假定: (1)以额定电压下空载损耗p0作为铁耗,并认为铁耗 不随负载而变化。 (2)以额定电流时的负载损耗pkN作为额定负载电流时 的耗,并认为铜耗与负载系数的平方成正比。 (3) 计算P2时,忽略负载运行时二次侧电压的变化。 2005-5第3章 变 压 器12在应用了上述的三个假定后,定义式变为采用这些假定引起的误差不超过0.5%,而且对所有 的电力变压器都用这用方法来计算效率,可以在
8、相同 的基础上进行比较。2005-5第3章 变 压 器13效率随负载系数而变化的曲线=f()称为效率特性 。在一定的cos2下,=0,=0;当较小时,2pkN(铜 耗)p0(铁耗),随的增大而增大;当较大时, 2pkNp0,随的增大的而下降。因此在的增加过 程中,有一值对应的效率达到最大,此值可用微分 法求得,即经过对的微分运算,可得产生最大效率时的负载 系数为 m=(p0pkN)1/2 即 m2p kN=p0 2005-5第3章 变 压 器14当铜耗等于铁耗时,变压器的效率达到最高,如图所示。 但这是指的瞬时工作效率,对实际电力变压器,p0是常年损耗 ,只要挂网就有空载损耗,而负载系数随时间变化较大,故我国新S9系列配电变压器pkN / p0 =67.5。