《电机第三章变压器下》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电机第三章变压器下（165页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2018年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,1,第三章 变压器, 3-5 变压器参数测量 3-6 标么值 3-7 变压器的运行特性 3-8 三相变压器的磁路、联结组、电动势波形 3-9 变压器的并联运行 3-10 三相变压器的不对称运行 ,2018年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,2,3-5 变压器参数测量,变压器的参数有励磁参数和短路参数，只有已知参数，才能运用前面所介绍的基本方程式、等值电路或相量图求解各量。对制造好的变压器，其参数可通过实验测得。 一、空载试验 二、短路试验 三、短路电压,2018年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,3,一、空载实验,目的：通过测
2、量空载电流和一、二次电压及空载功率来计算变比、空载电流百分数、铁损和励磁阻抗。,2018年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,4,说明,二次侧开路，一次侧加额定电压。测量电压U1、空载电流I0、输入功率P0和开路电压U20。 因变压器空载时无功率输出，所以输入的功率全部消耗在变压器的内部，为铁芯损耗和空载铜耗之和。pFeI02R1，故可忽略空载铜耗，认为P0pFe=I02Rm,空载电流I0很小,2018年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,5,要求及分析：,1）低压侧加电压，高压侧开路；,为了便于测量和安全，空载实验一般在低压绕组上加电压UN，高压绕组开路。,为何是一条曲线？,20
3、18年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,6,3）空载电流和空载功率必须是额定电压时的值，并以此求取励磁参数；,4）若要得到高压侧参数，须折算；,注:测得的值为归算到低压侧的值,如需归算到高压侧时参数应乘k2,Zm与饱和程度有关, 电压越高, 磁路越饱和，Zm越小, 所以应以额定电压下测读的数据计算励磁参数.,k：高压侧对低压侧的变比,2018年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,7,5）对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为相值；,2018年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,8,2018年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,9,2018年9月11日星期二,电机
4、学 第三章 变压器,10,2018年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,11,二、短路实验,目的：通过测量短路电流、短路电压及短路功率来计算变压器的短路电压百分数、铜损和短路阻抗。,2018年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,12,要求及分析,1）高压侧加电压，低压侧短路；,由于变压器短路阻抗很小，如果在额定电压下短路，则短路电流可达（9.520）IN，将损坏变压器，所以做短路试验时，外施电压必须很低，通常为（0.050.15）UN，以限制短路电流。得到的参数为高压侧参数,2018年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,13,短路阻抗Zk是常数,直线,抛物线,3）由于外加电压
5、很小，主磁通很少，铁损耗很少，忽略铁损，认为 。,2018年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,14,4）参数计算,对T型等效电路：,5）记录实验室的室温；,2018年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,15,6）温度折算：电阻应换算到基准工作温度时的数值。,7）若要得到低压侧参数，须折算；,试验时的室温,T0=234.5,短路试验时电压加在高压侧，测出的参数是折算到高压侧的数值，如需要求低压侧的参数应除以k2。,k：高压侧对低压侧的变比,2018年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,16,8）对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为相值；,2018年9月11日星期二,电
6、机学 第三章 变压器,17,三、短路电压标在铭牌上的参数,短路电压，短路阻抗Zk75与一次侧额定电流I1N的乘积。,短路电压也称为阻抗电压。,通常用它与一次侧额定电压的比值来表示,2018年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,18,阻抗电压用额定电压百分比表示时有:,上式表明，阻抗电压就是变压器短路并且短路电流达额定值时所一次侧所加电压与一次侧额定电压的比值，所以称为短路电压。,2018年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,19,短路电压的大小直接反映短路阻抗的大小，而短路阻抗又直接影响变压器的运行性能。 从正常运行角度看，希望它小些，这样可使漏阻抗压降小些，副边电压随负载波动小些
7、；但从限制短路电流角度，希望它大些，变压器发生短路时，相应的短路电流就小些。,2018年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,20,2018年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,21,2018年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,22,3-6 标么值,在电力工程中，对电压、电流、阻抗和功率等物理量的计算，常常采用其标么值。 先选定一个物理量的同单位某一数值作为基准值（简称基值）然后取该物理量的实际值与该基准值相比所得的比值即称为该物理量的标么值，即,一、定义,标幺值在其原符号右上角加“*”号表示。基值采用下标“b”。,实际值：有名值,2018年9月11日星期二,电机学 第三章
8、变压器,23,二、基值的确定,基值的选取是任意的，通常以额定值为基准值。 各侧的物理量以各自侧的额定值为基准； 线值以额定线值为基准值，相值以额定相值为基准值； 单相值以额定单相值为基准值，三相值以额定三相值为基准值；,例如：变压器一、二次侧：S1b=S2b=SN、U1b=U1N、U2b=U2N 三相变压器基值：Sb=SN=3UNIN=3UNIN,2018年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,24,注意：存在有相互关系的四个物理量（U、I、Z、S）中，所选基值的个数并不是任意的，当某两个物理量的基值已被确定，其余物理量的基值跟着确定。 例如单相变压器，选定一次侧的额定电压U1N和额定电流
9、I1N作为电压和电流的基值： 一次侧阻抗的基值即：Z1b=Z1N=U1N/I1N 一次侧功率的基值即：S1b=S1N=U1NI1N,2018年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,25,3.U和E的基准值为UB；R、X、Z的基准值为ZB；P、Q和S的基准值为SB。4.系统（如电力系统）装有多台变压器（电机），选择某一特定的Sb作为整个系统的功率基值。系统中各变压器标幺值均换算到以Sb作为功率基值时的标幺值。5.百分值=标么值100%,2018年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,26,三、变压器一、二次侧相电压、相电流、漏阻抗的标幺值,漏阻抗的标幺值：,2018年9月11日星期二,电
10、机学 第三章 变压器,27,四、应用标幺值的优缺点,额定值的标幺值等于1。采用标幺值时，不论变压器的容量大小，变压器的参数和性能指标总在一定的范围内，便于分析和比较。 如电力变压器的短路阻抗标幺值zk*=0.030.10，如果求出的短路阻抗标幺值不在此范围内，就应核查一下是否存在计算或设计错误。 例如 p139 I0*、 zk*的范围,1、应用标幺值的优点,2018年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,28,采用标幺值时，原、副边各物理量不需进行折算，便于计算。 如副边电压向原边折算，采用标幺值：,注意基值选择，应选一次侧基值,采用标幺值能直观地表示变压器的运行情况。 如已知一台运行着的
11、变压器端电压和电流为35kV、20A，从这些实际数据上判断不出什么问题，但如果已知它的标幺值为Uk*=1.0、Ik*=0.6，说明这台变压器欠载运行。,2018年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,29,相电压和线电压标幺值恒相等，相电流和线电流标幺值恒相等；某些意义不同的物理量标么值相等,2018年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,30,采用标幺值时，变压器的短路阻抗标幺值与额定电流下的短路电压标幺值相等，即有：,短路阻抗电压的电阻分量,短路阻抗电压的电抗分量,短路阻抗电压,2018年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,31,2、缺点,标么值没有单位，物理意义不明确。,2
12、018年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,32,2018年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,33,2018年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,34,2018年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,35,3-7 变压器的运行特性,电压变化程度由于变压器内部存在着电阻和漏抗，负载时产生电阻压降和漏抗压降，导致次级侧电压随负载电流变化而变化。 电压变化率定义：一次侧加50Hz额定电压、二次空载电压与带负载后在某功率因数下的二次电压之差，与二次额定电压的比值。,一、电压变化率,k,2018年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,36,电压变化率是表征变压器运行性能的重要
13、指标之一,它大小反映了供电电压的稳定性。,2018年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,37,根据简化等值电路的相量图推导出电压变化率的公式,=I1/I1N=I2/I2N=I1* =I2*变压器的负载系数,忽略励磁电流时：,b,=ac+cb=ac+db,2018年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,38, 分析U公式,1、电压调整率随着负载电流的增加而正比增大。I2 2、电压调整率与负载的性质有关。 3、与漏阻抗值有关,a、2=0:cos2=1；sin2=0 电阻性负载 I2U很小,Rk* Xk*,b、20:cos20；sin20 纯电阻电感性负载,Rk*cos20，Xk*sin2
14、0 U0，说明： 1）负载后U2U20=U2N； 2）随着I2U，U2。,2018年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,39,c、20；sin20，Xk*sin2U20=U2N；2)随着I2U0, U2。,图 变压器的外特性,2018年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,40,由外特性图，负载功率因数性质不同，对主磁通的影响不同，变压器的端电压变化亦不同。,纯电阻负载，端电压变化较小； 感性负载时主磁通呈去磁作用，为了维持不变，必须使原边电流增加，同时短路阻抗压降也增加，其结果造成副边电压下降； 容性负载对主磁通呈增磁作用，为了维持不变，必须减小原边电流，除了补偿短路阻抗压降外，其
15、余部分使副边电压增高。,2018年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,41,负载大小=I1I1N=I2I2N漏阻抗Rk，Xk负载性质2，容性负载U0，感性负载U0,即：输出端电压可能超过额定电压,小节,2018年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,42, 变压器外特性的引申内容,变压器运行，二次侧电压随负载变化而变化，如果电压变化范围太大，则给用户带来很大的影响。为了保证二次侧电压在一定范围内变化，必须进行电压调整。 通常在变压器的高压绕组上设有抽头(分接头)，用以调节高压绕组的匝数(调节变化)，调节二次侧电压。,2018年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,43,1、损耗,变压器运行中有两种损耗：铜耗pCu；铁耗pFe（每一类包括基本损耗和杂散损耗）,pCu：指电流流过绕组时所产生的直流电阻损耗,铜损耗大小与负载电流平方成正比，故也称为可变损耗。,二、效率,pcuI2,2018年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,44,基本铁耗pFe:磁滞损耗和涡流损耗。 附加损耗:由铁心叠片间绝缘损伤引起的局部涡流损耗、主磁通在结构部件中引起的涡流损耗等。,铁损耗与外加电压(Bm)大小有关，U1一般不变，称为不变损耗。,2018年9月11日星期二,电机学 第三章 变压器,
