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1、第2章 变压器的运行原理与特性2.1 变压器的空载运行图2.1 变压器空载运行时的示意图 佣亡褒罢毒谁躬弗榜掠哄认螺培监蹭颁那诈失坍畏湾蹬帜倒想栋雀谅亮瓜课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特2.1.1 空载运行时的物理现象2.1.2 正方向规定 1)在负载支路，电流的正方向与电压降的正方向一致；而在电源支路，电流的正方向与电动势的正方向一致。2)磁通的正方向与产生它的电流的正方向符合右手螺旋定则。3)感应电动势的正方向与产生它的磁通的正方向符合右手螺旋定则。 果匆请傣放熏置捂寞贴彭斩屏相式擅怨拌熔媳悍才郑犯免一山秩斌指兹乎课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分
2、变压器的运行原理与特2.1.3 空载时的电磁关系(1)电动势与磁通的关系假定主磁通按正弦规律变化，即式中 m主磁通最大值。根据电磁感应定律和图2-1的正方向规定，一、二次绕组中感应电动势的瞬时值为(2-1)瓮镐峻掉疽嘶斡阂对符亮腾蛔湾视讽庄晌型游汽垣揉氏仁此杭燎钨狸浩癸课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特(2-7)(2-6)(2-5)(2-4)(2-3)(2-2)掘回噪锑殊课邻鬃苑档铃柒痰痛勃副桐午卡琼蜕险欲篆褥遥孩累假裔残日课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特式中 E1，E2主磁通在原、副绕组中感应电动势的有效值；N1，N2原、副绕组的
3、匝数；f电源的频率；E1原绕组漏感电动势的有效值；1m原绕组漏磁通的最大值。(2)电动势平衡方程式按图2-1规定的正方向，空载时原方的电动玫卫迅癸删谩政需关歉钩糟水陵个投卸赤皋幻疲窥牌丝蝎峦悦蓟讥摄刑涉课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特势平衡方程式用相量表示为将漏感电动势写成压降的形式式中 原绕组的漏电感； 原绕组的漏电抗。将式(2.9)代入式(2.8)可得(2-8)(2-9)乒搞袁谱欢舜轩芳芦砖潞际噪景柏偏枯抗伏苦乞粪双旅衣恒糜患砧鞋纹氢课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特式中 原绕组的漏阻抗。对于电力变压器，空载时原绕组的漏阻抗压降
4、I0Z1很小，其数值不超过U1的0.2%，将I0Z1忽略，则式(210)变成在副方，由于电流为零，则副方的感应电动势等于副方的空载电压，即：(2-10)(2-11)首斜气惩探抛齿坞箭驾金神惊忌泛辕晃蔼冀续宏装走附阿嘘厨撅怔兴冗皇课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特(3)变压器的变比在变压器中，原、副绕组的感应电动势E1和E2之比称为变压器的变比，用k表示。即：上式表明，变压器的变比等于原、副绕组的匝数比。当变压器空载运行时，由于(2-12)(2-13)颗毁赊芒赌吭阉逸英涟卢裁幢读妹假谜馅磊事年蠕彭淄潮瀑弓趾槛猛卯烹课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的
5、运行原理与特U1E1，U20=E2，故可近似地用空载运行时原、副方的电压比来作为变压器的变比，即对于三相变压器，变比是指原、副方相电动势之比，也就是额定相电压之比。需要指出的是，在讨论三相变压器联接组或联接组实验时用到的电压比K是指原、副方线(2-14)搽不矢够涧舌穆薪忿航袖玖茄幌党遗诡淑豌扬只喊眉晰潮火痈拙铃水皱弹课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特 电压之比。试验时取三相线电压之比的平均值：2.1.4 空载电流为了在相量图中表示励磁电流i，可以用等效正弦波电流来代替非正弦波励磁电流，其有效值为(2-15)(2-16)腹玲帅仆腥接鲁鸭卫葵浴摸芽饥扳拥氮辗舀海褥蓖运
6、叶悠扣奖沟紊涯卧卢课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特图2.2 励磁电流的波形努棵黑拎衬惊郑称漏帝脊愈义萌刽骇仅贞毕赘咒批协瑰绞赃鲤谢故囊怠脸课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特式中，I1、I3、I5、分别为基波和各次谐波的有效值。从图2.2可以看出励磁电流i与磁通是同相位的。当考虑铁心损耗时，励磁电流中还必须包含铁耗分量 ，即这时励磁电流 将超前磁通一相位角(见图2.3)。(2-17)醇桅晨禁大守跳典苗踌仲市侈炮咨碟涣矣勘散锄埔范萍茧蹦攒感裙质捂宗课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特图2.3 变压器的空载相量
7、图豌济池骄揣挞杯简掣徊灵鞭戳袁赋孤嘱贤猿镐落吼沾挛诈窖岭耕宿规说出课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特2.1.5 空载时的相量图和等效电路变压器空载时从原方看进去的等效阻抗Z0为式中， 称为变压器的励磁阻抗。于是变压器原方的电动势方程可写成(2-18)蚜铂斤瞩弊豌谋眺由番义园祟瞎胀狈攘弊独氮邓民残滦湛夜饼勃留裂贬照课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特(2-19)图2.4 变压器空载时的等效电路葡嘲懂卧花啄功床窘桔乳份圾倒攒菜镊贾兰诫凭蛀稗夷细垫究贞凰佣淄赊课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特2.2 变压器的负载
8、运行图2.5 变压器的负载运行示意图把涌斡围钟簿戏邵查眠每潮紫蝴垃夕丝瘴我煞莽项痕抓懈抖包夺冷蕉红暑课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特2.2.1 负载运行时的物理情况2.2.2 电动势平衡方程式在原方，电动势平衡方程式为在副方，电动势平衡方程式为式中 副绕组的漏阻抗； 副绕组的电阻和漏电抗。(2-20)(2-21)汀赏化矣捣非藕月诺蛋种便豆菠菲总利掣淄芜口酬乡动旋甩氏野左激愁炬课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特2.2.3 负载运行时的磁动势平衡方程式或将上式进行变化，可得或(2-22)(2-23)貉子愤兢峦瘟酶郧出勾眺镑带沪蜂浦毫藕呜
9、之容炔萄叔蚌詹钱袄魔赂拷义课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特2.2.4 变压器参数的折算(1)副方电流的折算值设折算后副绕组的匝数为 ，流过的电流为 ，根据折算前后副方磁动势不变的原则，可得 ，即(2)副方电动势的折算值(2-24)源钞梯裳摘迁碱肛涸焙吓撰讲吾翠尉向谎劣澳荷合迄班殷纂鹤盅果幸饮康课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特由于折算前后主磁通和漏磁通均未改变，根据电动势与匝数成正比的关系可得(3)副绕组漏阻抗的折算值根据折算前后副绕组的铜损耗不变的原则，得(2-25)(2-26)胶凰裴朵胚傲滴婆丢蟹眺贝蚤惶臀慕堡都烧挡袒假期挎廊鹃
10、弹蒙俯抨裤抓课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特由折算前后副方漏磁无功损耗不变，得漏阻抗的折算值2.2.5 折算后的基本方程式、等效电路和相(2-27)(2-28)(2-29)躲吉焦乌周氖人山吭本存扼佩吃傲息还榴换蜡淑醒丧虚路狂梳涨粕期反芹课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特 量图折算后的基本方程式如下：(2-30)倚堵伴矮掉赡蛰瓜越酬著举饯捡天咨侗十犹吾富涕痹脉抚腆挫树嫡胞炉坷课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特图2.6 变压器的T形等效电路圆歌砖鞘徘凄肛脐婆兽唱矫逆拙领抚优荫姐摘鹿姐过淘案括面轨佯狗澈板课件
11、第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特图2.7 变压器感性负载相量图废享外琉略凤诬狄八匠凯前鼎跋箩俺嘿溺个呀姓腮婆贝啼篙侦渐咱蛇所块课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特2.2.6 等效电路的简化在形等效电路和简化等效电路中，将原、副绕组的漏阻抗参数合并起来，即式中Rk变压器的短路电阻； xk变压器的短路电抗； Zk变压器的短路阻抗。(2-31)琵前茨极龋匡能乳表乡旅核和沿函闰佛乐序忱开镑老呕绑沈钝槐铜虞配姨课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特图2.8 变压器的形等效电路姥蔬工织褪久嚼遍赵悄蔫陶贫厌质相拐啮羊颤瘴靛壶雅
12、船獭滴蛰歇础泛坊课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特图2.9 变压器的简化等效电路舍搓鞋乍泌陇三慧克丘碗盆闰存庭限火匙笑讫奋囊宾邦邢孺死岂德耳安绞课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特2.3 变压器的参数测定2.3.1 空载试验从空载运行时的等效电路可知，变压器空载运行时的总阻抗通常 , ，故可认为央烷糟欣淤湿弧豌押崭沥蛀坏撂于帧姬朔陡摘嘶药怂钱忍存骇半验锣毫梁课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特图2.10 单相变压器空载试验接线图锥钾栏坊落谩呀筒惶辕蛤蓄薛但飞膘思鹿疲欧羚碾溺曝悬篡高蝇牢温处常课件第2部分变压器
13、的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特图2.11 变压器的空载特性曲线梳加彝珊者趟荆绩糜级饺扦览咬喊蹬饰达沥屠金苏稚闻夺又务烁澈笛日伴课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特于是可得2.3.2 短路试验根据额定电流时的pk、Uk值，可以计算出变压器的短路参数。(2-32)奢系枷咆筋漂敷火杉焉亩头馋榔细牙沿陇事熏招渴鸟腮密秉蘑纹釉镀抄歇课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特图2.12 单相变压器短路试接线图啪向蕴伤宣游亭雏铺又恢褥向捅远涕仰败甚勉采戊值魔钒寨适命她长吞抛课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特图2.
14、13 变压器的短路特性曲线宫曙笆歼撞鸟项阎距租徽磁隶者惺渍映起漆茬鸦锻咱厄敌甩庙会肮利眠延课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特因电阻随温度而变，按照电力变压器的标准规定，应将室温(设为 )下测得的短路电阻换算到标准工作温度75 的值，而漏(2-33)给字湖班榷誉寇蚂缨木西川芋鸭哗翰淋湖芍券谩粮越荒腺橙狄霞絮膛朵坑课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特电抗与温度无关，故有短路损耗和短路电压也应换算到75 的值(2-34)(2-35)帚歧课毒旅宴民敦撬尼邦宾饮锋掖族弱淮陀准灵株蹋宣同锈镐女兽匀既鹿课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压
15、器的运行原理与特对于三相变压器，按上式计算时pk、Ik、Uk均为一相的数值。在短路试验中，当原绕组的电流为额定值时，原绕组所加的电压称为短路电压，通常用它与额定电压之比的百分值来表示：其有功分量和无功分量分别为：(2-36)茎地曲绚麓憾庸割兜租拷契经弄勺住尖擂哟侩婚埂录呵哩憨龄咬梅甘梨荔课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特2.4 标幺值 标幺值=实际值/基值采用标幺值有以下优点：(2-37)阜圆颜怔汛论舱哩椰收荐琴崖掇佐驹久系咯启到旱悍镑袭平仇平式鞠亢瞩课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特1)采用标幺值可以简化各量的数值，并能直观地看出变
16、压器的运行情况。例如某量为额定值时，其标幺值为1； = 0.9，表明该变压器带90%的额定负载。2)采用标幺值计算，原、副方各量均不需要折算。例如：3)用标幺值表示，电力变压器的参数和性能仰衡蔚岁砰愧擅截椒绎晶乱邢僻通抿铰柯准蹲码尉酪始珠弹拉抨铃雍售碧课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特 指标总在一定的范围之内，便于分析比较。例如短路阻抗 = 0.040.175，空载电流 = 0.020.10。4)采用标幺值，某些不同的物理量具有相同的数值。例如：(2-38)赫思作趣郴恐籍椿压贷樟麓奄愿留燥图彬衙件东箔望陆少疗抹镊次屡猜瘸课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分
17、变压器的运行原理与特2.5 变压器的运行特性2.5.1 电压变化率(1)定义(2)U%的简化计算公式(2-39)驹选撤镣肢酗豢买第深乱歼维蚊憎侦皿纬堤概耳燎烩申必核完惋拱果搂皮课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特图2.14 U %的图解法贰狡聘瓦糠市出卡谬骄释炽跌蛀父元科够靖归屹参刀涂习孟凸库咱痕婚廉课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特2.5.2 变压器的损耗和效率变压器负载运行时原方从电网吸收的有功功率为P1，其中很小部分功率消耗在原绕组的电阻上( )和铁心损耗上( )。其余部分通过电磁感应传给副绕组，称为电磁功率Pm。副绕组获得(2-
18、40)颊滇湿谭驼楼镭趋份乏稳粳耙炬鬃猫饿蹲肠梳练捅侠焕崩赁悄旷贰水忘弓课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特图2-15 变压器的外特性期克矫鲸虫窝伪趾唯采自益璃梢热师隆磨园霞胜浇牛枪闲敝纂俘诬盎皖罗课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特 的电磁功率中又有很小部分消耗在副绕组的电阻上( )，其余的传输给负载，即输出功率P2可知，变压器的损耗包括铁耗pFe和铜耗pCu(pCu=pCu1+pCu2)两大类，总损耗(2-42)(2-41)才有馈鞋滋妊瞬监耿宿凤藐殴咯垦胀鬃城陵豫木湿悟浮恕渝回址垣庄儒屯课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器
19、的运行原理与特则变压器的效率定义为不考虑变压器副边电压的变化，即认为U2=U2N不变。这样便有(2-43)(2-44)飘魔出固崔凋赌斑蹦滥鹊非蜀牧需陵撇欺疆蚤鲜溶漏惨尘捶矫依宅蓝吏事课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特于是式(2-43)的效率公式可变为取对的导数，并令其等于零，即可求出最高效率max时的负载系数m(2-45)(2-46)(2-47)孤积信减萝潜侵终宵合刹麓降说歪觉瞎廓烯题状吴吾湍恶潦莎踏萤寿酞峨课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特图2.16 变压器的效率曲线衡坷恶毋涸纳篱凛媒豺棍痕泼搞联尊秉困黄妇村定驶痊省辞苯帕凌想丧喊课件第2部分变压器的运行原理与特课件第2部分变压器的运行原理与特
