04 变压器的结构与工作原理(四).doc

茂名市技工学校文化理论课教案编号：QD - 0707 - 03 版本号：A/0 流水号：科目：电机与变压器 授课班级：09机电高级、班 共 11 页电机与变压器 第四讲课题：变压器的空载试验与短路试验授课课时2节授课日期授课方式讲授 提问作业题数2拟用时间0.5教学目的掌握变压器空载与短路试验的目的及应用选用教具挂图模型、自制挂图重点变压器空载与短路试验变压器空载与短路试验的应用难点变压器空载与短路试验的应用教学回顾导入课题复习：1、变压器能改变直流电压吗?如果接上直流电源会发生什么?2、变压器负载运行时都有哪些损耗?导入课题：一只新生产或经维修后的变压器，必须要按照相关的标准对其进行检验，检验合格方可使用。检验的内容主要有：铁心材料、装配工艺的质量是否达标；绕组的匝数是否正确、匝间有否短路；铁心、线圈的铁耗、缨耗是否达到设计要求；变压器运行性能是否良好等。为掌握变压器运行性能，可以通过对变压器的穿戴试验与短路试验中得出的技术参数来进行分析和检验。授课教师：黄 文 进 教研组审阅： 科审阅日期：教 学 过 程 第 9 页一、讲授新课（一）变压器的等效电路1、变压器的空载等效电路用电路形式反映变压器电磁关系的电路称之为等效电路。漏感电势可以看成是漏电抗上的压降，即，再与空载电流在原绕组电阻上的压降合并为一项，即漏阻抗压降，。原绕组通过空载电流，在铁心中产生主磁通，才会产生感应电动势，并产生铁损耗。实际上反映了主磁通和铁损耗的大小，也可以仿照漏阻抗压降的处理方式，认为在和不变时，恒定，可将视为常数。得由此得到空载运行时的等效电路。并进行空载运行时的定量分析。 单相变压器空载运行等效电路2、变压器负载运行的等效电路利用上面得出的变压器基本方程式组，便可以对变压器进行定量计算了。但因原、副绕组的匝数不等，原、副边只有磁耦合关系而无直接的电联系，实际求解起来是相当困难的。我们可以构造一个能正确反映变压器的电、磁关系和功率关系的纯电路等效电路，以便找到一种简便实用的计算方法。（1）折算所谓折算，就是假设使原、副绕组的匝数相同，以简化变压器的定量计算过程，但要保证变压器折算前后的电、磁关系和功率关系不变。现以将副绕组折算成原绕组为例，确定副边各物理量的折算值。副边各物理量的折算值用原有符号加“ ”表示。1）副边电动势的折算值折算的目的就是使折算后的副绕组匝数等于原绕组的匝数，即，有：2）副边电流的折算值为保证折算前后副边磁动势的作用不变，有，有：3）副边阻抗的折算值为保证折算前、后的铜损耗不变，有： ，为保证折算前、后的无功功率不变，有： ，则： 同理有： 4）副边电压的折算值为保证折算前、后的视在功率不变，有，有：折算后，变压器负载运行时的基本方程式组可简化为如下的方程式组：，（2）等效电路在将变压器副绕组的匝数折算为与原绕组的匝数相等后，原、副绕组中的感应电动势和是相等的。若将分别作用于原、副边电路的,看成是（或）同时作用于原、副边电路，便得到形状像“T”字的等效电路，如图所示。变压器负载运行时的T型等效电路是与实际变压器的电、磁关系和功率关系是完全等效的。但此T形等效电路属于混联电路，要对其进行复数运算是比较麻烦的。在工程上，可根据要分析、计算的具体问题，对T型等效电路做进一步的简化。如变压器负载运行时或做短路试验时，可将电路简化成如下图所示的等效电路。图中：叫短路电阻，叫短路电抗, 叫短路阻抗，其中可由变压器的短路试验得出。（二）单相变压器的空载试验1、试验目的(1)学习并掌握单相变压器参数的试验测定方法；(2)根据单相变压器的空载试验数据，测定变比K、空载电流、空载损耗功率和励磁阻抗等。2、试验器材表l一6 单相变压器空载试验器材序号器材名称规格数量序号器材名称规格数量1单相变压器220V24V15低功率因数电能表D26一W1Z交流电压表85L17(250V)26熔断器10A23交流电压表44L1(1A)17自动空气开关DZ471014调压器TDGC2一O.5(2A)18导线 3、试验线路图(1)单相变压器测变比试验线路图，如图l18所示。(2)单相变压器空载试验线路图，如图119所示。图118 单相变压器测变比试验线路图图119 单相变压器空载试验线路图4、试验内容和步骤 （详见课本P2223）（1）测定变压器变比的试验变压器高压绕组通过调压器接于电源，低压绕组开路。将高压绕组所接电压调至额定电压的50左右，测量高压线圈电压及低压绕组电压，对应不同的输入电压，共取三组读数并记录于表中。计算变压比：，取三组数据的平均值。（2）变压器空载试验为便于测量仪表的选用、确保试验安全，空载试验在低压侧进行。将高压侧开路，在低压侧加电压为额定值=、频率为额定值的正弦交变电源，测出开路电压、空载电流、空载损耗。（3）变压器空载试验分析据空载等效电路，以及,，有励磁感抗可由,计算：由于变压器空载试验是在在低压侧进行，所以要将、和折算到高压侧：由于空载铜损很小，有：。 即变压器的约等于变压器的空载损耗，是不变损耗。对于三相变压器的空载试验，测出的电压、电流均为线值，测出的功率为三相功率值，计算时应进行相应的换算，即将电压、电流换算为相值，将功率换算为单相值。 （二）短路试验1、试验目的：（确定变压器的铜损耗、短路阻抗）(1)学习并掌握单相变压器参数的试验测定方转。(2)根据单相变压器的短路试验数据，计算额定铜耗、短路电压、短路阻抗等参数。2、试验器材同空载试验。3、试验线路图图l23单相变压器短路试验线路图4、试验内容和步骤 （详见课本P2425）短路试验在高压边进行，将低压端短接，高压边交流电源，缓慢升压至时停止，测出短路电压、短路电流短路损耗。5、试验分析短路电压相对于额定电压来说很小，故磁通很小，铁损很小，有，铜损为原、副铜损之和。因是在额定电流时测定，故为额定运行时的铜损耗。由于短路试验时，又有，因此可以用简化等效电路来进行计算。有： 短路参数的换算：由于绕组电阻的大小随温度而变化，为正确反映额定工作状态时的情况，应将由试验测得的短路阻抗换算到统一的参考温度时的数值。一般变压器的参考温度规定为75。对于铜导线，短路参数可用下式换算：式中 试验时的室温值，； 0时的短路电阻，； 235铜导线的系数，铝导线则应改为225。短路电压，通常用相对于额定电压的百分值（）来表示，称短路电压百分值 ： 式中为短路阻抗百分值。可见，=。短路电压百分值反映了变压器漏阻抗的大小。变压器是负载的电源，其漏阻抗就是电源的内阻抗。或越小，变压器的输出电压随负载变化而变化的程度就越小。是变压器的一个很重要的参数。 例题 一台Y/Y0连接的三相变压器，SN100kVA,6kV/0.4kV。在低压边做空载试验，测出：U20400V，I209.37A，P0600W；在高压边做短路试验，测出：UK317V，I1N9.4A，PK1920W。试验时的室温为25，试求：（1）折算到高压边的励磁阻抗和短路阻抗；（2）变压器的短路电压百分值。解 （1）变比 励磁参