分析变压器内部的电磁过程

1、第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论l分析变压器内部的电磁过程。分析变压器内部的电磁过程。 l分析电压、电流、磁势、磁通、感应电分析电压、电流、磁势、磁通、感应电 势、势、功率、损耗等物理量之间的关系。功率、损耗等物理量之间的关系。 l建立变压器的等效电路模型和相量图。建立变压器的等效电路模型和相量图。 l利用等效电路计算分析变压器的各种性能。利用等效电路计算分析变压器的各种性能。 第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论6.1变压器的空载运行电磁关系一、物理情况1U1EE120U0I2(I )11U2U1u2u0

2、2E10RI1U0I100NIF1E011E2E第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论 一次侧接额定电压一次侧接额定电压U1NU1N，二次侧开路的运行状态称为，二次侧开路的运行状态称为空载运空载运行（行（i i2 2=0=0）。）。 空载时一次侧绕组中的电流空载时一次侧绕组中的电流i i0 0为为空载空载( (或叫激磁或叫激磁) )电流电流，磁势，磁势F F0 0=I=I0 0N N1 1叫叫励磁磁势励磁磁势。 F F0 0产生的磁通分为两部分，大部分以铁心为磁路（主磁路），产生的磁通分为两部分，大部分以铁心为磁路（主磁路），同时与一次绕组同时与一次绕组N1N1和二次绕组和二次绕

3、组N N2 2匝链，并在两个绕组中产生匝链，并在两个绕组中产生电势电势e e1 1和和e e2 2，是传递能量的主要媒介，属于工作磁通，称为，是传递能量的主要媒介，属于工作磁通，称为主磁通主磁通。 另一部分磁通仅与原方绕组匝链，通过油或空气形成闭路，另一部分磁通仅与原方绕组匝链，通过油或空气形成闭路，属于非工作磁通，称为原方的属于非工作磁通，称为原方的漏磁通漏磁通11。 铁心由高导磁硅钢片制成，铁心由高导磁硅钢片制成，导磁系数导磁系数为空气的导磁系数的为空气的导磁系数的20002000倍以上倍以上，所以大部分磁通都在铁心中流动，所以大部分磁通都在铁心中流动，主磁通约主磁通约占总磁通的占总磁通的

4、9999以上以上，而漏磁通占总磁通的，而漏磁通占总磁通的1 1以下。以下。 e e1 1= -N= -N1 1 d/dt d/dte e2 2= -N= -N2 2 d/dt d/dte e11= -N= -N1 1 d d11/dt/dt第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论各电磁量参考方向的规定1 1）性质上：）性质上： 与与 成非线性关系；成非线性关系； 与与 成线性关系成线性关系；2 2）数量上：）数量上： 占占99%99%以上，以上， 仅占仅占1%1%以下以下；3 3）作用上：）作用上： 起传递能量的作用，起传递能量的作用， 起漏抗压降作用。起漏抗压降作用。0000I0

5、I111主磁通与漏磁通的区别主磁通与漏磁通的区别强调强调：磁通与产生它的电流之间符合右手螺旋定则；电动势与感磁通与产生它的电流之间符合右手螺旋定则；电动势与感应它的磁通之间符合右手螺旋定则。应它的磁通之间符合右手螺旋定则。第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论二、感应电动势分析 1.主磁通感应的电动势主磁通感应的电动势主电动势主电动势tsinm设0011112-9090mmdeNfN sin(t)Esin()dtt 则114.44mEfN 有效值114.44mEjfN 相量同理，二次主电动势也有同样的结论。同理，二次主电动势也有同样的结论。 可见，当主磁通按正弦规律变化时，所产生

6、的一次主电动可见，当主磁通按正弦规律变化时，所产生的一次主电动势也按正弦规律变化，时间相位上滞后主磁通势也按正弦规律变化，时间相位上滞后主磁通 。主电动势。主电动势的大小与电源频率、绕组匝数及主磁通的最大值成正比。的大小与电源频率、绕组匝数及主磁通的最大值成正比。090第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论2.漏磁通感应的电动势漏磁通感应的电动势漏电动势漏电动势漏电动势也可以用漏抗压降来表示，即漏电动势也可以用漏抗压降来表示，即根据主电动势的分析方法，同样有根据主电动势的分析方法，同样有1114.44mEjfN 1114.44EfN 11001EjL IjI X 由于漏磁通主要经

7、过非铁磁路径由于漏磁通主要经过非铁磁路径, ,磁路不饱和磁路不饱和, ,故磁阻很大且为故磁阻很大且为常数常数, ,所以漏电抗所以漏电抗 很小且为常数很小且为常数, ,它不随电源电压负载情况它不随电源电压负载情况而变而变. .1X第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论三.变压器的变比k 和电压比Ka) a) 变比变比k k：指变压器：指变压器1 1、2 2次绕组的电势之比。次绕组的电势之比。 k=Ek=E1 1/E/E2 2=(4.44fN=(4.44fN1 1m m)/(4.44fN)/(4.44fN2 2m m)=N)=N1 1/N/N2 2 变比变比k k等于匝数比。等于匝数

8、比。 一次绕组的匝数必须符合一定条件：一次绕组的匝数必须符合一定条件： U U1 1 4.44 f N 4.44 f N1 1m m 4.44 f N 4.44 f N1 1B Bm mS S N N1 1UU1 1/4.44fB/4.44fBm mS S B Bm m的取值与变压器性能有密切相关。的取值与变压器性能有密切相关。 B Bm m热轧硅钢片热轧硅钢片1.111.111.5T1.5T；冷轧硅钢片；冷轧硅钢片1.51.51.7T1.7Tb)b)电压比电压比K K：指三相变压器的线电压之比：指三相变压器的线电压之比 在做三相变压器联结绕组试验时用到电压比在做三相变压器联结绕组试验时用到电

9、压比K K进行计进行计算。算。K=(UK=(UABAB/u/uabab+U+UBCBC/u/ubcbc+U+UCACA/u/ucaca)/3 )/3 第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论空载电流和空载损耗空载电流和空载损耗一、空载电流1. 作用与组成2、性质和大小 性质性质：由于空载电流的无功分量远大于有功分量，所以空载电由于空载电流的无功分量远大于有功分量，所以空载电流主要是感性无功性质流主要是感性无功性质也称励磁电流；也称励磁电流；大小大小：与电源电压和频率、线圈匝数、磁路材质及几何尺寸有与电源电压和频率、线圈匝数、磁路材质及几何尺寸有关，用空载电流百分数关，用空载电流百分

10、数I I0 0% %来表示来表示：00N100II %I空载电流空载电流 包含两个分量，一个是励磁分量包含两个分量，一个是励磁分量 ，作用是建立磁，作用是建立磁场，另一个是铁损耗分量场，另一个是铁损耗分量 ，主要作用是供铁损耗。，主要作用是供铁损耗。0IaI0rI0第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论二、空载损耗 对于已制成变压器，铁损与磁通密度幅值的平方成正比，对于已制成变压器，铁损与磁通密度幅值的平方成正比，与电流频率的与电流频率的1.31.3次方成正比，即次方成正比，即 空载损耗约占额定容量的空载损耗约占额定容量的0.2%0.2% 1%1%，而且随变压器容量的，而且随变压

11、器容量的增大而下降。为减少空载损耗，改进设计结构的方向是采用优增大而下降。为减少空载损耗，改进设计结构的方向是采用优质铁磁材料：优质硅钢片、激光化硅钢片或应用非晶态合金。质铁磁材料：优质硅钢片、激光化硅钢片或应用非晶态合金。21.3mFePBf。，PP，RI。RIP,PFeFe耗耗即即空空载载损损耗耗近近似似为为铁铁损损所所以以均均很很小小和和由由于于和和绕绕组组铜铜损损耗耗耗耗供供给给铁铁损损电电源源吸吸收收少少量量有有功功功功率率变变压压器器空空载载时时一一次次侧侧从从 0101200第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论四、四、 空载时的电动势方程、等效电路和相量图空载时的

12、电动势方程、等效电路和相量图电动势平衡方程和变比1 1、电动势平衡平衡方程、电动势平衡平衡方程（1 1）一次侧电动势平衡方程）一次侧电动势平衡方程1110110101110UEEI REI RjI XEZ I 1114.44mUEfN 忽略很小的漏阻抗压降，并写成有效值形式，有忽略很小的漏阻抗压降，并写成有效值形式，有11114.444.44mEUfNfN则 可见，影响主磁通大小的因素有可见，影响主磁通大小的因素有电源电压电源电压和和频率频率，以及，以及一次线圈的匝数一次线圈的匝数。重要公式第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论（2 2）二次侧电动势平衡方程）二次侧电动势平衡方程

13、220EU2 2、变比、变比定义定义112112022NNUUENkENUU 对三相变压器，变比为一、二次侧的相电动势之比，近似对三相变压器，变比为一、二次侧的相电动势之比，近似为额定相电压之比，具体为为额定相电压之比，具体为Y，d接线接线NNU3Uk21 NNUU3k21D，y接线接线第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论空载时的等效电路和相量图空载时的等效电路和相量图1 1、等效电路、等效电路100mmmEI (RjX)I Z 一次侧的电动势平衡方程为一次侧的电动势平衡方程为01101011I)jX(RI)jX(RZIEUmm空载时等效电路为空载时等效电路为即即等等效效用用电

14、电阻阻所所以以还还要要引引入入一一个个在在铁铁心心中中引引起起铁铁损损由由于于降降表表示示也也用用电电抗抗压压感感应应的的电电动动势势表表示示法法基基于于,PRI,R,P,E,XI jEFemmFe201101 第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论 X Xm m的物理意义的物理意义是：主磁通是：主磁通的电抗，反映了变压器的电抗，反映了变压器（电机）铁心的导磁性能，代表了主通对电路的电（电机）铁心的导磁性能，代表了主通对电路的电磁效应。磁效应。 RmRm是用来代表铁耗的等效（虚拟的）电阻，称为是用来代表铁耗的等效（虚拟的）电阻，称为励励磁电阻。磁电阻。R Rm m+jX+jXm

15、m= Z= Zm m则称为则称为励磁阻抗励磁阻抗。 用一个阻抗用一个阻抗(R(Rm m+jX+jXm m) )表示主磁通表示主磁通对变压器的作用，对变压器的作用，用另一个阻抗用另一个阻抗(R(R1 1+jX+jX11) )一次侧绕组电阻一次侧绕组电阻R R1 1和漏抗和漏抗X X11的作用，即可得到空载时变压器的等效电路。的作用，即可得到空载时变压器的等效电路。 R R1 1和和X X11受饱和程度的影响很小受饱和程度的影响很小，基本上保持不变。，基本上保持不变。 R Rm m和和X Xm m是随着饱和程度的增大而减小是随着饱和程度的增大而减小。 变压器正常工作时，由于电源电压变化范围小，铁变

16、压器正常工作时，由于电源电压变化范围小，铁心中主磁通的变化不大，励磁阻抗心中主磁通的变化不大，励磁阻抗Z Zm m也基本不变。也基本不变。第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论mmmZ,X,R励磁电阻、励磁电抗、励磁阻抗。由于磁路具有饱励磁电阻、励磁电抗、励磁阻抗。由于磁路具有饱和特性，所以和特性，所以 不是常数，随磁路饱和程度增大而减不是常数，随磁路饱和程度增大而减小。小。mmmjXRZ11XX,RRmm由于由于 ，所以有时忽略漏阻抗，空载等效电路只，所以有时忽略漏阻抗，空载等效电路只是一个是一个 元件的电路。在元件的电路。在 一定的情况下，一定的情况下， 大小取决于大小取决于

17、 的大小。从运行角度讲，希望的大小。从运行角度讲，希望 越小越好，所以变压器常采用越小越好，所以变压器常采用高导磁材料，增大高导磁材料，增大 ，减小，减小 ，提高运行效率和功率因数。，提高运行效率和功率因数。 mZmZ0I0ImZ1U0I第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论2 2、相量图、相量图根据前面所学的方程，可作根据前面所学的方程，可作出变压器空载时的相量图：出变压器空载时的相量图：（1 1）以）以 为参考相量为参考相量m（2 2） 与与 同相，同相， 滞后滞后 ，mar0III00090aI0rI01E（3 3） 滞后

18、滞后 ， ；090m21E,E1001XI j,IR（4 4）1U（5 5）maI0rI00I1E1E2E10XI j01IR1U第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论空载运行小结空载运行小结（1 1）一次侧主电动势与漏阻抗压降总是与外施电压平衡）一次侧主电动势与漏阻抗压降总是与外施电压平衡, ,若忽若忽略漏阻抗压降，则一次主电势的大小由外施电压决定略漏阻抗压降，则一次主电势的大小由外施电压决定. .（2 2）主磁通大小由电源电压、电源频率和一次线圈匝数决定，）主磁通大小由电源电压、电源频率和一次线圈匝数决定，与磁路所用的材质及几何尺寸基本无关与磁路所用的材质及几何尺寸基本无关。

19、（3 3）空载电流大小与主磁通、线圈匝数及磁路的磁阻有关，铁）空载电流大小与主磁通、线圈匝数及磁路的磁阻有关，铁心所用材料的导磁性能越好，空载电流越小。心所用材料的导磁性能越好，空载电流越小。（4 4）电抗是交变磁通所感应的电动势与产生该磁通的电流的比）电抗是交变磁通所感应的电动势与产生该磁通的电流的比值，线性磁路中，电抗为常数，非线性电路中，电抗的大小随值，线性磁路中，电抗为常数，非线性电路中，电抗的大小随磁路的饱和而减小。磁路的饱和而减小。第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论6.2 6.2 变压器的负载运行变压器的负载运行负载运行时的电磁关系负载运行时的电磁关系变压器一次侧

20、接在额定频率、额定电压的交流电源上，二次接变压器一次侧接在额定频率、额定电压的交流电源上，二次接上负载的运行状态，称为上负载的运行状态，称为负载运行负载运行。1U1E1E2U1I2I1m2EAXaxLZ22E一、变压器负载磁势平衡方程一、变压器负载磁势平衡方程第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论正方向规定：正方向规定： a.a.负载支路，电流正方向与压降正方向一致；电负载支路，电流正方向与压降正方向一致；电源支路，电流正方向与电动势正方向一致。源支路，电流正方向与电动势正方向一致。 b.b.磁通正方向与产生它的电流的正方向符合右手磁通正方向与产生它的电流的正方向符合右手螺旋定则

21、。螺旋定则。 c.c.感应电动势的正方向与产生它的磁通正方向符感应电动势的正方向与产生它的磁通正方向符合右手螺旋定则。合右手螺旋定则。 E E1 1和和 E E2 2正方向指电位升的方向。正方向指电位升的方向。第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论 一次侧接电源一次侧接电源U U1 1，二次侧接负载，二次侧接负载Z ZL L，此时二次侧，此时二次侧流过电流流过电流I I2 2。一次侧电流不再是。一次侧电流不再是I I0 0， 而是变为而是变为I I1 1，这就是变压器的负载运行情况。这就是变压器的负载运行情况。 负载后，二次侧电流产生磁势负载后，二次侧电流产生磁势F F2 2=N

22、=N2 2I I2 2，该磁势将，该磁势将力图改变磁通力图改变磁通，而磁通是由电源电压决定的，而磁通是由电源电压决定的， 也就是说也就是说基本不变。基本不变。 要维持要维持不变，一次绕组的电流将由原来的不变，一次绕组的电流将由原来的I I0 0变变为为I I1 1。I I1 1产生磁势产生磁势F F1 1= I= I1 1N N1 1，F F1 1与与F F2 2共同作用产生共同作用产生， F F1 1+F+F2 2的作用相当于空载磁势的作用相当于空载磁势F F0 0，也即激磁磁，也即激磁磁势势F Fm m。 第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论11IR11E22IR22E1U

23、1I2I2U11 1FN I22 2FN I01 0FN I01E2E用图示负载运行时的电磁过程用图示负载运行时的电磁过程第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论磁动势平衡方程120FFF或112210N IN IN I 电磁关系将一、二次联系起来电磁关系将一、二次联系起来, ,二次电流增加或减少必然引二次电流增加或减少必然引起一次电流的增加或减少起一次电流的增加或减少. .:,U,U.FF;F,因因此此有有磁磁动动势势平平衡衡方方程程大大小小基基本本不不变变由由空空载载到到负负载载不不变变保保持持只只要要大大小小主主要要取取决决于于共共同同作作用用产产生生次次磁磁动动势势和和二二

24、负负载载时时一一次次磁磁动动势势产产生生主主磁磁通通一一次次磁磁动动势势空空载载时时011002100用电流形式表示用电流形式表示LII)kI(II)NN(II102021201。,I;,I:L作用作用它起平衡二次磁动势的它起平衡二次磁动势的另一个是负载分量另一个是负载分量产生主磁通产生主磁通它用来它用来一个是励磁电流一个是励磁电流两个分量两个分量变压器的负载电流包括变压器的负载电流包括表明表明10第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论二、电动势平衡方程根据基尔霍夫电压定律可写出一、二次侧电动势平衡方程根据基尔霍夫电压定律可写出一、二次侧电动势平衡方程111111111ZIEXI

25、 jRIEU222222222ZIEXI jRIEU LZIU22负载运行时负载运行时, ,忽略空载电流有忽略空载电流有: :1221211或NNkIIkII表明，一、二次电流比近似与匝数成反比。可见，匝数不表明，一、二次电流比近似与匝数成反比。可见，匝数不同，不仅能改变电压，同时也能改变电流。同，不仅能改变电压，同时也能改变电流。第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论6.3 6.3 等效电路及相量图等效电路及相量图一、折算折算原则折算原则：1 1）保持二次侧磁动势不变；保持二次侧磁动势不变；2 2）保持二次侧各功率）保持二次侧

26、各功率或损耗不变。或损耗不变。22122 EkEEUkU 22IIk222222 2LLrk rxk xZk Z方法方法：（将二次侧折算到一次侧（将二次侧折算到一次侧) )折算：折算：将变压器的二次（或一次）绕组用另一个绕组将变压器的二次（或一次）绕组用另一个绕组(N(N2 2=N=N1 1) )来来等效，同时对该绕组的电磁量作相应的变换，以保持两侧的电磁等效，同时对该绕组的电磁量作相应的变换，以保持两侧的电磁关系不变关系不变, ,用一个等效的电路代替实际的变压器。用一个等效的电路代替实际的变压器。第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论两个绕组可以合并成一个绕组，看作有励磁电流流

27、过两个绕组可以合并成一个绕组，看作有励磁电流流过I Im m=I=I1 1+I+I2 2II0 0相当于一个铁心电感线圈，相当于一个铁心电感线圈，等值阻抗等值阻抗Z Zm m = (R = (Rm m+jX+jXm m) )代替，消耗代替，消耗R R1 1 ，R R2 2功率损耗分别代表功率损耗分别代表原副绕组的铜损耗，原副绕组的铜损耗，消耗消耗RmRm功率损耗代表功率损耗代表铁铁损耗损耗，U U1 1I I1 1输入视在功率输入视在功率；U U2 2II2 2 输出视在功率输出视在功率E E1 1I I1 1=E=E2 2II2 2=E=E2 2I I2 2原边通过电磁感应传递给副边的原边通

28、过电磁感应传递给副边的电磁视在功率电磁视在功率。第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论折算后的方程式为折算后的方程式为111111111ZIEXI jRIEU 222222222ZIEXI jRIEU 021III12EE01IZEmLZIU22第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论二、变压器负载运行时的等效电路根据折算后的方程，可以作出变压器的等效电路。根据折算后的方程，可以作出变压器的等效电路。T T型等效电路型等效电路：近似等效电路近似等效电路1R1X2R2XmRmX1U2ULZ2I1I0I1R1X2R2X21IIL1I1U2ULZ第第 6 6 章章 变压器的

29、基本理论变压器的基本理论简化等效电路：简化等效电路：其中121SS2SSSRRRXXXZRjX分别称为分别称为短路电阻短路电阻、短路短路电抗电抗和和短路阻抗短路阻抗。 由简化等效电路可知，短路阻抗起限制短路电流的作用，由简化等效电路可知，短路阻抗起限制短路电流的作用，由于短路阻抗值很小，所以变压器的短路电流值较大，一般由于短路阻抗值很小，所以变压器的短路电流值较大，一般可达额定电流的可达额定电流的10102020倍。倍。1U2ULZ2II1SRSX第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论三、相量图作相量图的步骤作相量图的步骤对对应应T T型等效电路，型等效电路， 假定假定变压器带感

30、性负载变压器带感性负载。0190)6Em超前0)7 I)() 8201III11)11IjX1)12 U22 I ) 223RI )224IXj )12) 5EE1)9E21 U)11)10RI第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论作相量图的步骤（假定带感性负载）作相量图的步骤（假定带感性负载）对应简化等效电路对应简化等效电路212112212SSUI ZIIUUI RjX I 由等效电路可知由等效电路可知根据方程可作出简化相量图根据方程可作出简化相量图21II2USRI1SXI j11U2思考思考题题 作出变压器带上不同性质作出变压器带上不同性质负载时的简化相量图负载时的简化相

31、量图? ?第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论6.4 6.4 变压器的参数测定变压器的参数测定一、一、空载实验空载实验1、目的：通过测量空载电流和一、二次电压及空载功率来计算通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、铁损和励磁阻抗变比、空载电流百分数、铁损和励磁阻抗。2、接线图、接线图3、要求及分析FepP,XR) 0113即即和和忽忽略略WAVV*1 1）低压侧加电压，高压侧开路；）低压侧加电压，高压侧开路；曲曲线线和和画画出出和和测测出出向向调调节节范范围围内内单单方方在在电电压压)U(fP)U(fI,PI ,U,U.U)N101000201210

32、2 第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论1002022NmmmmmUZIPRIXZR201001100NNUkUII %I4 4）求出参数）求出参数5 5）空载电流和空载功率必须是额定电压时的值，并以此求）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；取励磁参数；6 6）若要得到高压侧参数，须折算）若要得到高压侧参数，须折算；7 7）对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为相值；）对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为相值；第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论二、二、 短路实验短路实验1.目的：通过测量短路电流、短路电压及短路功率来计算变

33、压器通过测量短路电流、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。的短路电压百分数、铜损和短路阻抗。2. 接线图3. 要求及分析1 1）高压侧加电压，低压侧短）高压侧加电压，低压侧短路；路；WAV*;)U(fP)U(fI,PI ,U,I.I,)SSSSSSSNS曲曲线线和和画画出出和和测测出出对对应应的的范范围围内内变变化化在在让让短短路路电电流流通通过过调调节节电电压压 31023 3）同时记录实验室的室温；）同时记录实验室的室温；4 4）由于外加电压很小，主磁通很少，）由于外加电压很小，主磁通很少，铁损耗很少，忽略铁损，认为铁损耗很少，忽略铁损，认为 。CuSpP 第第

34、 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论5 5）参数计算）参数计算122122ssNssNsSNSsNsssUUZIIPPRIIXZR对对T T型等效电路：型等效电路：ssXXXRRR21212121四、短路电压短路时，当短路电流为额定值时一次所加的短路时，当短路电流为额定值时一次所加的电压，称为短路电压，记作电压，称为短路电压，记作NSSNIZU1750C短路电压也称为阻抗电压短路电压也称为阻抗电压。6 6）温度折算：电阻应换算到基准工作温度）温度折算：电阻应换算到基准工作温度时的数值。时的数值。8 8）对三相变压器，各公式中的电压、电流）对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为

35、相值；和功率均为相值；7 7）若要得到低压侧参数，须折算；）若要得到低压侧参数，须折算；第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论短路电压常用百分值表示短路电压常用百分值表示%URI%)(NCSN0100u :1751sa 分量百分值分量百分值有功有功短路电压电阻短路电压电阻%UXI%)(NSN100u :11sa 分量百分值分量百分值无功无功抗抗短路电压电短路电压电 短路电压的大小直接短路电压的大小直接反映短路阻抗的大小，而反映短路阻抗的大小，而短路阻抗又直接影响变压短路阻抗又直接影响变压器的运行性能。器的运行性能。 从正常运行角度看，从正常运行角度看，希望短路电压小些，这样希望短

36、路电压小些，这样可使副边电压随负载波动可使副边电压随负载波动小些；从限制短路电流角小些；从限制短路电流角度，希望它大些，相应的度，希望它大些，相应的短路电流就小些。短路电流就小些。%UZI%NCSN0100u :1751s 短短路路电电压压百百分分值值第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论三、 标么值 标么值标么值, ,就是指某一物理量的实际值与选定的同一单位的就是指某一物理量的实际值与选定的同一单位的基准值的比值基准值的比值, ,即即1、定义2、基准值的确定1 1）、通常以额定值为基准值。）、通常以额定值为基准值。 2 2）、各侧的物理量以各自侧的额定值为基准；）、各侧的物理量

37、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；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；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； .SSQ,P.ZZX,R.EUBB的的基基准准值值为为和和的的基基准准值值为为和和的的基基准准值值为为和和BU3 3）、）、标么值标么值= =实际值实际值基准值基准值第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论3、优点01*mZI020*mPRI*sSNZU*sSNRP*NPcosN*NQsinN4、缺点标么值没有单位，物理意义不明确。标么值没有单位，物

38、理意义不明确。3 3）、折算前、后的标么值相等。线值的标么值）、折算前、后的标么值相等。线值的标么值= =相值的标么值；相值的标么值； 单相值的标么值单相值的标么值= =三相值的标么值；三相值的标么值； 1 1）、额定值的标么值为）、额定值的标么值为1 1。 2 2）、百分值）、百分值= =标么值标么值100% 100% ；4 4）、某些意义不同的物理量标么值相等）、某些意义不同的物理量标么值相等第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论6.5 变压器运行时二次侧电压的变化和调压装置一、一、 电压变化率电压变化率用相量图可以推导出电压变化率的表达式用相量图可以推导出电压变化率的表达式

39、：定义：是指一次侧加定义：是指一次侧加50Hz50Hz额定电压、二次空载电压与带负载后额定电压、二次空载电压与带负载后在某功率因数下的二次电压之差，与二次额定电压的比值，即在某功率因数下的二次电压之差，与二次额定电压的比值，即 电压变化率是表征变压器运行性能的重要指标之一电压变化率是表征变压器运行性能的重要指标之一, ,它大小它大小反映了供电电压的稳定性。反映了供电电压的稳定性。2022222NNNUUUUUUU22*ssU(R cosX sin)式中式中NII22称为负载系数称为负载系数 由表达式可知，电压变化率的大小与负载大小、性质及由表达式可知，电压变化率的大小与负载大小、性质及变压器的

40、本身参数有关。变压器的本身参数有关。第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论121kUUI Z 1221NUUABABU 1U12II 2ULZKrKjx 用标幺值的简化等值电路UAB感性负载简化相量图11U 1 KI r1KjI xB212II 22U1ADCK第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论12cos()kkUABI Z22U2IkkZ11U 1 KI r1KjI xB212II 22U1ADCK12222(coscossinsin)(cossin)kkkkkI ZRX第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论22(cossin)kkURX 时，

41、称为额定电压调整率，标志着变压器的输出电压的稳定程度。1U20202 变压器的短路阻抗 越小， 也越小，供电电压越稳定。KZU第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论.,UcosRsinX.,U,)(;,U,)()(*s*s次次电电压压比比空空载载时时高高说说明明二二为为负负值值时时当当也也可可能能为为负负值值能能为为正正可可时时带带阻阻容容性性负负载载时时低低这这时时二二次次端端电电压压比比空空载载正正值值为为时时和和阻阻感感性性负负载载当当变变压压器器带带阻阻性性负负载载22222000 .),I(fU,特特性性称称为为变变压压器器的的外外即即规规律律变变化化的的二二次次端端电

42、电压压随随负负载载电电流流定定时时因因数数一一当当电电源源电电压压和和负负载载功功率率22 *2U)(*2I1.001.01cos28 . 0cos28 . 0)cos(2第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论二、 电压调整 为了保证二次端电压在允许范围之内为了保证二次端电压在允许范围之内, ,通常在变压器的高通常在变压器的高压侧设置抽头压侧设置抽头, ,并装设分接开关并装设分接开关, ,调节变压器高压绕组的工作调节变压器高压绕组的工作匝数匝数, ,来调节变压器的二次电压。来调节变压器的二次电压。 分接开关有两种形式：一种只能在断电情况下进行调节，称分接开关有两种形式：一种只能在

43、断电情况下进行调节，称为无载分接开关为无载分接开关-这种调压方式称为无励磁调压；另一种可这种调压方式称为无励磁调压；另一种可以在带负荷的情况下进行调节，称为有载分接开关以在带负荷的情况下进行调节，称为有载分接开关-这种调这种调压方式称为有载调压。压方式称为有载调压。 中、小型电力变压器一般有三个分接头，记作UN 5%。大型电力变压器采用五个或多个分接头,例UN 2x2.5%或UN 8x1.5%。第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论 负载所消耗的功率是变压器从电源吸收电功率负载所消耗的功率是变压器从电源吸收电功率后，经原、副边传递过来的，在能量传递过程，变后，经原、副边传递过来的

44、，在能量传递过程，变压器本身要有损耗。压器本身要有损耗。Fep1cup2cup111 11osPmU I c22222osPm U I c2112cuFecuPPppp2P功率关系功率关系 (Power)1P第第 6 6 章章 变压器的基本理论变压器的基本理论6.66.6 变压器损耗、效率及效率特性变压器损耗、效率及效率特性 铁损耗与外加电压大小有关，而与负载大小基本无关，故铁损耗与外加电压大小有关，而与负载大小基本无关，故也称为不变损耗。也称为不变损耗。一、变压器的损耗 铜损耗铜损耗分基本铜损耗和附加铜损耗。基本铜损耗是在电流分基本铜损耗和附加铜损耗。基本铜损耗是在电流在一、二次绕组直流电阻上的损耗；附加损耗包括因集肤效应在一、二次绕组直流电阻上的损耗；附加损耗包括因集肤效应引起的损耗以及漏磁场在结构部件中引起的涡流损耗等。引起的损耗以及漏磁场在结构部件中引起的涡流损耗等。变压器的损耗主要是变压器的损耗主要是铁损耗铁损耗和和铜损耗铜损耗两种。两种。 铁损耗铁损耗包括基本铁损耗和附加铁损耗。基本铁损耗为磁滞包括基本铁