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1、2018/10/17,1,1,第三章,变压器,2010年5月11日星期二,电机学 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,2018/10/17,2,2,3-5,变压器参数测量,2010年5月11日星期二,电机学 第三章 变压器,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,2018/10/17,3,3,一、空载实验目的：通
2、过测量空载电流和一、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。,2010年5月11日星期二,电机学 第三章 变压器,2018/10/17,4,Rm = 2,4,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。,X m X1,Q Rm R1,空载电流I0很小,2010年5月11日星期二,电机学 第三章 变压器,pFeI02R1，故可忽略空载铜耗，认为P0pFe=I02Rm,100 %,I 0 I1,U 1 U 20,I 0 % =,K =,P0
3、 I0,U1I0,U1I0,X m = Zm2 Rm2,=,Zm =,2018/10/17,5,5, 测,U20 , I0和P0 ,画出,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。,2010年5月11日星期二,电机学 第三章 变压器,2)电电U1在0 1.2U N范围单方向调 I0 = f(U1 )和P0 = f(U1 )曲线为何是一条曲线？,2018/10/17,6,关, 高, 小,数.,2010年5月11日星期二,电机学 第三章 变压器,乘k,63）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；Zm与饱和
4、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.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k2k：高压侧对低压侧的变比,2018/10/17,7,2010年5月11日星期二,电机学 第三章 变压器,75）对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为 相值；P三 = P1 P2,2018/10/17,8,8,2010年5月11日星期二,电机学 第三章 变压器,2018/10/17,9,9,2010年5月11日星期二,电机学 第三章 变压器,2018/10/17,10,10,2010年5月11日星期二,电机
5、学 第三章 变压器,2018/10/17,11,11,二、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。,2010年5月11日星期二,电机学 第三章 变压器,2018/10/17,12,12,2010年5月11日星期二,电机学 第三章 变压器,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,2018/10/17,13,2010年5月11日星期二,电机学
6、 第三章 变压器,132)通过调节电压 ,让电流Ik 在0 1.3I 范围内变化 , 测出 对应的U k , Ik 和Pk ,画出Ik = f (U k )和Pk = f (U k )曲线;抛物线直线短路阻抗Zk是常数3）由于外加电压很小，主磁通很少，铁损耗很少，忽略铁损，认为 Pk = PCu 。,2018/10/17,14,R1 R =,X 1 X 2 =,14 4）参数计算,对T型等效电路： 12 Rk2 1X k2,2010年5月11日星期二,电机学 第三章 变压器,U kI kPkI k2Z k2 Rk2,Z k =Rk =X k =,5）记录实验室的室温；,2018/10/17,1
7、5,156）温度折算：电阻应换算到基准工作温度时的数值。,T0 + 75T0 + ,Z K (750 c)= R 2 K (750 c) + X K2试验时的室温,R K ( 75 0 c ) = R KT0=234.5,2010年5月11日星期二,电机学 第三章 变压器,以k,7）若要得到低压侧参数，须折算；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,2018/10/17,16,16 8）对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为相 值；,2010年5月11日星期二,电机学 第三章 变压器,2018/10/17,17
8、,17,2010年5月11日星期二,电机学 第三章 变压器,2018/10/17,18,18,2010年5月11日星期二,电机学 第三章 变压器,2018/10/17,19,19,流I,2010年5月11日星期二,三、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。U1k = Z k 75 0 C I1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,Z k 75 0 C I1U1电机学 第三章 变压器,U1k =,2018/10/17,20,20 阻抗电压用额定电压百分比表示时有:,Z K U1I1,u1k U1,= Z K*,100% =,I1
9、Z KU 1,100% =,U k =,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。,2010年5月11日星期二,电机学 第三章 变压器,短路电压电抗(无功)分量百分值 :,短路电压电阻(有功)分量百分值 :,100%,ukR % =,I1 Rk 750 CU1,100%,ukX % =,I1 X kU1,2018/10/17,21,21,Z K U1I1,u1k U1,= Z K*,100% =,I1 Z KU 1,100% =,U k =,2010年5月11日星期二,电机学 第三章 变压器,短路电压的大小直接反映短路阻
10、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；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。,2018/10/17,22,例：U1 U1、Ub,22,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,3-6 标么值一、定义,实际值：有名值,2010年5月11日星期二,电机学 第三章 变压器,某物理量实际值该物理量基准值,标么
11、值 =, 标幺值在其原符号右上角加“*”号表示。, 基值采用下标“b”。,2018/10/17,23,23,2010年5月11日星期二,电机学 第三章 变压器,二、基值的确定1. 基值的选取是任意的，通常以额定值为基准值。2. 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,2018/10/17,24,2010年5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
12、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,2018/10/17,25,为Z,2010年5月11日星期二,电机学 第三章 变压器,253.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
13、基值时的标幺值。5.百分值=标么值100%,2018/10/17,26,Z =,U =,；I =,26 三、变压器一、二次侧相电压、相电流、漏阻抗的标幺 值,I2I2,* 2,I1I1,* 1,U2U2,* 2,U1U1,* 1,=,=,；I,；U,漏阻抗的标幺值：,2010年5月11日星期二,电机学 第三章 变压器,Z1I1U1,Z1 Z1,* 1,Z1 U1 /I1,=,=,Z,Z2 I2U2,Z2 Z2,* 2,Z2 U2 /I2,=,=,=,2018/10/17,27,27,于1,四、应用标幺值的优缺点1、应用标幺值的优点 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
14、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2010年5月11日星期二,p138 I0*、 zk*的范围电机学 第三章 变压器,2018/10/17,28,U2 =,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：,*,U2U2,kU2kU2,U2U1,= U2*,=,=,2010年5月11日星期二,电机学 第三章 变压器,为U,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
15、行着的变压器端电压和电流为为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。,2018/10/17,29,一次侧有U1 = 3U1 U =,Z = 1,R =,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,* 1,3U13U1,U1 U1,= U1*,=,2010年5月11日星期二,电机学 第三章 变压器,* 0,I,* m,I0*2,P0*,* m,Zk* = U k*,Rk* = Pk*,P* = cos,Q* = sin ,2018/10/17,30,Z =,Rm =,I0,30,例1：证明,* 0,I,Zm* = 1,=,=,=,= 1 *I0,I1I0,I1U1 / Zm,ZmU1 / I1,ZmZ1,* m,*,I,P0*,例2：证明 Rm =,2010年5月11日星期二,电机学 第三章 变压器,*2 0,*2,*,2 =,=,=,P0*,P0S (I0 / I1 ),
