第四讲变压器

1、电机学陶若习旧课：复习旧课：变压器的等效电路 1.绕组归算 （a a）方法）方法 通常是把二次绕组归算到一次绕组，也就是假想把二次绕组的匝数变换成一次绕组的匝数，而不改变一次和二次绕组原有的电磁关系。 只要归算前后二次绕组的磁动势保持不变，则对一次绕组来说,变换是等效的；即一次绕组将从电网吸收同样大小的功率和电流，并有同样大小的功率传递给二次绕组。（B）原则 电流的归算: 归算前、后二次绕组的磁动势保持不变，可得：221221IkINNI(2)电势的归算: 归算前、后二次绕组的磁动势保持不变，则铁心中的主磁通保持不变，可得：222122:,EEkNNEE即(3)阻抗的

2、归算: 归算前、后二次绕组的传输功率、损耗保持不变，可得：222222,XkXRkR归算后，变压器的基本方程变为 :mmmZIEEIIIUZIEEZIU212122221111T T形等效电路形等效电路 近似等效电路近似等效电路 简化等效电路简化等效电路 第四节 变压器的标么值在工程计算中， 各物理量（电压、电流、功率等）除采用实际值来表示和计算外， 有时用这些物理量与所选定的同单位的基值之比，即所谓的标么值表示。用“*”表示。 一、标么值定义： 标么值是两个具有相同单位的物理量（实际值和选定的固定值）之比， 没有量纲。（1）选定基值时， 对于电路计算U、I、Z和S中， 两个量的基值是任意选定

3、， 其余两个量的基值根据电路的基本定律计算。 （2）功率的基值是指视在功率的基值， 同时也是有功和无功功率的基值。 阻抗基值也是电阻和电抗的基值。（3）计算单台变压器时， 通常以变压器的额定值作为基值。 标幺值标幺值=实际值实际值/基值基值二、标么值基值：标么值的优点标么值的优点（1）不论变压器的容量大小， 标么值表示的各参数和典型的性能数据， 通常都在一定的范围， 便于比较和分析； 如 %52 %;103*0*IZk（2）用标么值表示，归算到原边和副边的变压器参数恒相等。 换言之，用标么值计算时不需要折算。*21212222222*2/rUrIkUrkkIUrIrNNNNNN（3）某些物理量

4、的标么值具有相同的数值， 简化了计算*kNkNkNbkkUUUUZIZZZ（4）可通过标么值判断运行情况。 6 . 0 ; 0 . 1*1*1II第五节 变压器参数的试验测定 变压器的电路参数在铭牌和产品目录上大都没有标出， 可通过试验的方法测定。 励磁参数和短路参数可通过空载试验和短路试验测出。 一、空载试验空载试验可以测出变压器的励磁参数。为了便于测试和安全， 空载试验在低压侧施加电压。 1UVWAV在不同的电压下， 分别记录I和P。空载运行时，总阻抗)()(1110mmmjxrjxrZZZ11,xxrrmm所以mZZ 0激磁参数：22mm20001Z x; ;mmmrIprIUZ注意：激

5、磁参数与磁路的饱和度有关， 为使测出的参数符合变压器实际运行， 额定电压点必测。 同时注意折算。 空载实验（讨论）空载实验（讨论）：1）空载试验时，外加电压和感应电动势都达到额定值，输入功率p0几乎全部供给铁耗pfe。于是 p0 pfe。2）变压器空载时的总阻抗为Z0= Z1+ Zm，由于Zm Z1，因此：100NmUzzI3）如果是三相变压器，在计算激磁阻抗时，都要用一相的功率、电压和电流值来计算。 4）由于激磁阻抗Zm随外加电压的大小而变化，空载试验应在额定电压下进行。 5）试验是在低压侧进行的，故测得的参数是归算到低压方的数值，如果需要归算到高压侧，则必须乘以k2。 二、短路试验为了便于

6、测试， 短路试验常在高压侧加电源电压，低压侧直接短路。 1UVWA试验电压从零开始逐渐增加， 短路电流在01.3倍额定电流范围内变化。 短路试验时， 外施电压低，相应主磁通铜小， 铁耗、激磁电流不计， 用简化的等效电路来分析。 2221 ; ;kkkkkkkkrZxIprIUZ参数计算：参数与温度有关，短路试验时温度与实际运行时不同， 需折算。2275ck7575000 Z,5 .234755 .234kckkckxrrr铜线：三、变压器的阻抗电压短路试验时， 绕组电流达到额定值时， 加于原绕组的电压为UkI1NZk， 此电压称为变压器的阻抗电压或短路电压。 阻抗电压的大小用百分比来表示：%1

7、00%100175110NckNNkkUZIUUu阻抗电压的大小反映了变压器在额定负载下运行时漏阻抗压降的大小。从运行观点来看， 阻抗电压小， 代表输出电压受负载变化的影响小。 一般为410.5%. uk不能太小，也不能太大。uk太大时，变压器空载时电压高，负载时电压压降较多。uk太小时，变压器接额定电压短路时电流太大。 短路实验讨论：短路实验讨论：1）稳态短路试验时，当原绕组电流达额定值，绕组中的铜损耗相当于额定负载时的铜耗；副边短路而原边电流为额定值时，外加电压很低，铁心里的主磁通很小，激磁电流以及铁耗可以忽略，因此稳态短路测出的损耗称为负载损耗2）测得的电阻必须换算到基准工作温度时的数值

8、，根据国家标 准规定，油浸电力变压器和电机的绕组应换算由75的数值3）如果是三相变压器，在计算激磁阻抗时，都要用一相的功率、电压和电流值来计算4）稳态短赂试验通常将高压绕组接到电源，低压绕组直接短路第六节 变压器的运行性能一、变压器的电压调整率（变化率）当原边接在额定频率和额定电压的电网上，空载时副边电压U20与在给定负载功率因数下副边电压U2的算术差，用副边额定电压的百分数表示的数值，即:电压调整率是表征变压器运行性能的重要数据之一，它反映了变压器供电电压的稳定性。 %100%1001212220NNNUUUUUUU用标么值表示：*21 UU变压器的外特性变压器的原、副边绕组都具有漏阻抗，负

9、载电流流过漏阻抗， 在变压器内部就引起电压降落。 变化曲线即为变压器的外特性曲线。 IUUNIN1cos8 . 0cos（超前）8 . 0cos（落后）电压变化率电压变化率负载时电压变化率可用简化的等效电路和相量图来分析。kr1ULZkx电路方程用标么值表示：*2*1*1UZIUk21UUN通过相量图求出 。在相量图上21pppccopoUUN忽略 ，有 pp212121sincoskNkNNxIrIbBacpaacUU21II2U1UcpoapBb2*2*211211121sincossincos%100kkNkNNkNNNxrUxIUrIUUUU电压变化率电压变化率2*2*21121112

10、1sincossincos%100kkNkNNkNNNxrUxIUrIUUUU用参数表达的电压变化率可以看出：（1）感性负载时， 20，U为正；容性负载， 20，U可正可负。实际运行中一般是感性负载， 端电压下降58%。（2）如果不在额定负载时运行， 计算U， 乘上电流系数。 NkkIIIxrIU22*22*2*2 );sincos(二、效率特性二、效率特性变压器在能量传递过程中， 将产生铜耗和铁耗，它们又各自包含有基本损耗和附加损耗。 基本铜耗：原、副边绕组中电流引起的直流电阻的损耗。附加铜耗：导体在交变漏磁场作用下引起集肤效应，有效电阻增大而增加的铜耗。基本铁耗：铁心中的磁滞和涡流损耗。附

11、加铁耗：结构件中的涡流损耗2mFeBp额定电压下， 磁密基本不变， 0ppFe总损耗：kFecuFepIpppp2*21.损耗2 2 效率效率%100)1 (%100)1 (%10021112cuFecuFeppPppPpPPPU较小， NUU22%100)cos1 (coscoscos22*202*2*202*22222222kNkNNpIpSIpIpSIIUIUP可见， 一定功率因数下， 随负载电流的不同而改变。 0*2*22 0ppIdIdk时， 效率达到最高。 一般设计， I2*0.50.6范围内，平均效率大。 小小结结 变压器磁路中存在着主磁通和漏磁通。主磁通同时键链初级、次级统组。在初级、次级绕组中产生感应电势E1和E2，由于初级、次级绕组的匝数不同，从而由于初级、次级绕组的匝数不同，从而实现了电压的变换实现了电压的变换。 主磁通在传递电磁功率过程中起着媒介作用。 漏磁通只键链初级绕组或次级绕组，它对变压器电磁过程的影响是起漏抗压降的作用，而不直接参与能量的传递。能量传递能量传递 在变压器中存在着初级绕组和次级绕组各自的电势平衡关系和两绕组之间的磁势平衡关系。当次级侧电流和磁势变化时，将倾向于改变铁芯中的主磁通m及感应电势E1，即破坏初级侧电势平衡关系，此时初级侧会自动增加一电流分量IL和相应的磁势