基于Matlab的变压器运行特性仿真专题报告

1、.专业整理 .变压器运行特性数字仿真专题报告学生姓名：班级：学号：指导教师：所在单位：电气工程学院提交日期：2018.学习帮手 .专业整理 .作业评分.学习帮手 .专业整理 .一、概述（一）电压调整率对于负载来说， 变压器相当于一个交流电源， 其运行特性主要有外特性和效 率特性，电压调整率和运行效率是与之对应的反映变压器运行性能的主要指标。1、定义由于变压器一、 二次绕组都有漏阻抗， 负载电流流过时必然在这些漏阻抗上 产生压降，二次侧电压将随负载的变化而变化。为了描述这种电压变化的大小， 引入了电压调整率。电压调整率 VU 定义为：变压器一次绕组施加额定电压 U1N ， 由空载到给定负载时二次

2、电压代数差与二次额定电压 U 2N 的比值，即VU U20 U 2 100 00 U2N U2 10000 U1N U2 10000 1 U2 U 2NU 2NU2N2、对变压器运行的影响当一次电压为额定值 U1N ，负载功率因数 cos 2 不变时，二次电压 U2与负载 电流 I2的关系 U2 f I2 称为电压调整特性，也称外特性。当负载为额定值，功 率因数为指定值（通常为 0.8 滞后）时的电压调整率，称为额定电压调整率，它 是变压器的一个重要性能指标， 反映了变压器输出电压的稳定性。 显然， 电压调 整率只是对所设计的额定负载而言的， 不随负载的改变而改变， 换句话说， 设计 时只考虑

3、额定负载状态那个点。 当负载轻时 （小于额定负载 ） ，输出电压高于设计 值，负载重时， 输出电压低于设计值。 过高的电压调整率会使变压器的温升超过 规定值,并使输出电压变化增大 , 影响负载特性，特别在负载变化较大或工作环境 温度变化大的场合。3、对电力系统的影响及意义 电力系统中负载的变化对运行电压影响较大， 在夏季用电高峰期表现得极为 突出。电压的变化， 在直观上影响电力设施的正常运行， 在微观上主要是损耗加 大。为了保证供电的电压质量和安全运行， 往往采取调压等手段将用户终端电压 控制在一定围之。（二）运行效率. 学习帮手 .专业整理 .变压器的效率一般都较高， 大多数在 9500 以

4、上，大型变压器效率可达 9900以上1、定义 变压器运行时，其效率为输出有功功率与输入有功功率的百分比，即PP21 10000P2 为输出有功功率P1为输入有功功率2、对变压器的影响由于二次所加负载的变化 , 变压器运行中的输入、输出功率在不断地变化变压器运行时的效率不是恒定不变的 , 特别是负载运行变化较大时 , 变压器的最 佳运行效率更是截然不同 , 而且不同规格型号的变压器性能参数也有较大差异 , 无论变压器的理论效率还是运行效率都存在较大的差别。3、对电网的影响及意义由于变压器运行的环境不同， 所承受的电能负荷不同， 加之自身结构的特殊 性，所以会有不同的故障发生， 影响到变压器的运行

5、效率， 不利于电网稳定输出 功率。变压器的高效运行是供配电系统稳定运行的基础保障， 变压器运行效率的 提升不仅可以降低能源消耗， 同时还提高电能的输送效率， 也为电能的高效利用 创造了有利的条件。、基本原理一）基于变压器的 T 型等效电路的电压调整率估算公式的推导图1 变压器的 T形等效电路. 学习帮手 .专业整理 .图3 简化等效电路向量图（U 的解法）b在图 3中，过点 PZ作 Oa的垂线，得直角三角形 POb，对于电力变压器漏阻抗压 降I1Zk很小， bOP很小，所以有 OP Ob。过d作 ab垂线得垂足 c。则从空载到负载， 端电压变化为U1N U2 abab I1rk cos 2 I

6、1rk sin 2就有（ 为负载系数，也是电流的标幺值 ）三）变压器效率估算公式的推导变压器的效率一般都较高，不宜采用直接测量 P1、P2 的方法常采用间接法测. 学习帮手 .专业整理 .定变压器的效率，而是测出各种损耗以计算效率，即P为变压器运行时的总损耗，PpCupFe ）2 2 2而 pFep0 （认为不变）、pCuI1 r1 I2 r2I1 r12 2 2I NrkpkN（忽略负载运行时二次电压的变化，认为U2 U2N 不变； SN为变压器的额定容量），就有、 MATLAB仿真与分析（一）源程序：计算变压器功率因数分别为 cos 2 0.8 （滞后）、 cos 2 1.0 、cos 2

7、 0.8 （超前），电流的标幺值分别为 0、0.2 、0.4 、0.6 、0.8 、1.0 时的电压调整率、 效率，并绘制输出特性、效率特性曲线 p0=250;pkn=970;sN=400000;zk=0.14;rk=pkn/sN;xk=（zk2-rk2）0.5;c=0.8,1,0.8;s=0.6,0,-0.6;b=（0:0.2:1）;disp（ 电压调整率 ）;. 学习帮手 .专业整理 .uN1=(rk.*c+xk.*s).*bdisp( 效率 );y1=(b.*sN*c)./(sN.*b*c+p0+b.2*pkn)u2=1-uN1;figure(1);plot(b,y1)title( 变压

8、器的效率特性 );figure(2);plot(b,u2)title( 变压器的输出特性 );axis(-inf inf 0 1.2); 电压调整率 uN1 =0 0 00.01720.0005-0.01640.03440.0010-0.03280.05160.0015-0.04920.06870.0019-0.06560.08590.0024-0.0820效率y1 =0 0 0. 学习帮手 .专业整理 .0.99550.99640.99550.99680.99750.99680.99690.99750.99690.99660.99730.99660.99620.99700.9962（二）仿真

9、模型及参数设置1、仿真模型图 4 元件线路连接图2、参数设置图 5 三相电压源. 学习帮手 .专业整理 .图 6 三相 RLC 支路图 7 三相电流电压测量. 学习帮手 .专业整理 .图 8 三相双绕组变压器图 9 三相 RLC 负载. 学习帮手 .专业整理 .（三）仿真结果1、功率因数 cos 2 02、功率因数 cos 2 0.8 （滞后）3、功率因数 cos 2 0.8 （超前）. 学习帮手 .专业整理 .3、功率因数 cos 2 1.0四、结语手算部分并没有算出变压器的很多相关参数， 主要是对给定的功率因数分析 负载系数和运行效率的关系找出效率最大时的负载系数， 有利于减小损耗、 节约 电能。更多变压器的参数求取是在 MATLAB用 Simulink 仿真设置各元件的参数时， 另外，在 Yd3的联接组标号下， 三相绕组变