变压器的运行特性（课堂PPT）

1、11u1e2e20u02i变压器的空载运行变压器的空载运行1N2N10i mfNE2244. 4mfNE1144. 421u1e1i2e20u1N2NLZ122i 变压器的负载运行变压器的负载运行3一、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. .用电流形式表示用电流形式表示L102021201II)kI(II)NN(II。,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

2、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电流流过线圈产生磁场，其磁场大小由线圈的匝数N和电流电流I决定，线圈匝数N和电流I的乘积NI叫磁动势。4在额定负载时，励磁电流I0 只占I1的百分之几，所以I0 可以忽略不计。公式可以近似为：2121INNI式中负号表明相位相反。其大小关系为：2121INNI 由此有：1221IINNK5阻抗变换阻抗变换I 1U1 Z1 K = U1 / U2 = I2 / I1 Z 1= U1 / I1 = K U2 / ( I2 / K) = K2 U2 / I2Z 1 =K2 Z 2 改

3、变改变K，即可改变，即可改变z实现阻抗变换。实现阻抗变换。Z2U1I1I2U26变压器的三变用途变压器的三变用途kNNII11221变电流作用变电流作用kNNUU2121变电压作用变电压作用变阻抗作用变阻抗作用221kZZ或或221ZkZ 7变压器的额定值额定容量 在铭牌规定的额定状态下变压器输出视在功率的保证值 ，单位为kV或kVA。三相变压器指三相容量之和。额定电压 铭牌规定的各个绕组在空载、指定分接开关位置下的端电压，单位为V或kV。三相变压器指线电压。额定电流 根据额定容量和额定电压算出的电流称为额定电流，单位为A。三相变压器指线电流。 NUNINS8三相变压器：NNNNNNUSIUS

4、I22113,3单相变压器：NNNNNNUSIUSI2211,9变压器的运行特性1.1.电压变化率电压变化率定义：是指一次侧加额定电压、二次空载电压定义：是指一次侧加额定电压、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，即与二次额定电压的比值，即 它表征了变压器二次侧电压随负载变化的程度。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。 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

5、大小、性质及变压器的本身参数有关。变压器的本身参数有关。%100222NNUUUU10nU是变压器的重要性能指标。它与是变压器的重要性能指标。它与3个因素有个因素有关关:(1)负载大小，用负载系数负载大小，用负载系数来反映来反映(2)负载负载性质，用性质，用cos2来表示来表示(3)变压器本身的漏阻抗，变压器本身的漏阻抗，Rk*和和Xk*来表示。来表示。n当为感性负载时，当为感性负载时，2为正为正U0。n当为容性负载时，当为容性负载时，2为负为负U通常为负通常为负/0/(个别个别情况为正情况为正)。一般情况下，照明电源电压波动不超过正负5%，动力电源电压波动不超过-5%10%。11.),I(f

6、U,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(22.2.变压器的外特性变压器的外特性由图可知：（1）负载的性质一定时，二次侧端电压的变化仅取决于负载的性质。（2）负载电流的大小一定，二次侧端电压的变化仅取决于负载的性质。123.3.损耗、效率及效率特性损耗、效率及效率特性注意：铁损耗与外加电压大小有关，而与负载大小基本无关，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。故也称

7、为不变损耗。 铜耗铜耗分基本铜损耗和附加铜损耗。基本铜损耗是在电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引起的损耗以及漏磁场在结构部件中引起的涡流损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。耗等。变压器的损耗主要是变压器的损耗主要是铁耗铁耗和和铜耗铜耗两种。两种。铁耗铁耗包括基本铁损耗和附加铁损耗。基本铁损耗为磁滞损耗包括基本铁损耗和附加铁损耗。基本铁损耗为磁滞损耗和涡流损耗。附加损耗包括由铁心叠片间绝缘损伤引起的局和涡流损耗。附加损耗包括由铁心叠片间绝缘损伤引起的局部涡流

8、损耗、主磁通在结构部件中引起的涡流损耗等。部涡流损耗、主磁通在结构部件中引起的涡流损耗等。注意：铜损耗大小与负载电流平方成正比，故也称为可变损耗。铜损耗大小与负载电流平方成正比，故也称为可变损耗。13效率大小反映变压器运行的经济性能的好坏，是表征变压效率大小反映变压器运行的经济性能的好坏，是表征变压器运行性能的重要指标之一。器运行性能的重要指标之一。效率及效率特性效率是指变压器的输出有功功率与输入有功功率的比效率是指变压器的输出有功功率与输入有功功率的比值。值。21100P=%P1121FeCuFeCupP + P-= -PP + P + P14注意：变压器效率的大小与负载的大小、功率因数及变

9、变压器效率的大小与负载的大小、功率因数及变压器本身参数有关。压器本身参数有关。效率特性效率特性：在功率因数一定时，变在功率因数一定时，变压器的效率与负载电流之间的关系压器的效率与负载电流之间的关系=f(),=f(),称为变压器的效率特性。称为变压器的效率特性。0max结论：当结论：当铜耗等于铁耗铜耗等于铁耗时时, ,变压器效率最大。变压器效率最大。15理想变压器空载运行的相量图理想变压器空载运行的相量图 U2U1I0E2E10I1UmfNjE1144. 4mfNjE2244. 4m1E22UEU1I0X116实际变压器空载运行的相量图实际变压器空载运行的相量图 U2U1I0E2E10I1Um1

10、E s11rPI0QI001IrU1I0r1 Xs1X101IXjs1EmfNjE1144. 4mfNjE2244. 417低压侧低压侧高压侧高压侧U1VAWV变压器的参数测定变压器的参数测定一一.空载试验空载试验目的：1.变比2.空载电流0I3.空载损耗0P4.励磁阻抗mZK注意：1.高压侧开路，低压侧通电2.电压表接在电流表外面输入为额定电压18低压侧低压侧高压侧高压侧U1VAWV1.变比K21UUK 2.空载电流0I3.空载损耗0P?变压器的损耗是什么（铜损）铁损CuFePPP)(02mFeP不变时1U不变不变FeP2IPCu可变损耗19低压侧低压侧高压侧高压侧U1VAWV3.空载损耗0

11、P（铜损）铁损CuFePPP)(02mFeP2IPCu0,210III空载运行CuFePPFePP 00P20低压侧低压侧高压侧高压侧U1VAWV3.测试空载损耗的意义P230P 通过空载损耗的测试，可以检查铁心材料、装配工艺的质量和绕组的匝数是否正确、有否匝间短路。如果空载损耗和空载电流过大，则说明铁心质量差，气隙太大。如果K太大或太小，说明绕组的绝缘或匝数由问题。还可以通过示波器观察开路侧电压或空载电流的波形，如果不是正弦波，失真过大，则铁心过于饱和。 21低压侧低压侧高压侧高压侧U1VAWV4.励磁阻抗mZU1I0R0X001IUZm2000IPR 20200RZX励磁电阻励磁电抗若要将

12、若要将Zm 、R0和和X0折算至高压侧，则折算至高压侧，则 折算至高压侧的参数折算至高压侧的参数=k2 折算至低压侧的参数折算至低压侧的参数22二、短路试验二、短路试验 高压侧高压侧低压侧低压侧USAVW目的：1.额定铜耗2.短路电压KU3.短路阻抗KZCuNP注意：1.高压侧通电，低压侧短路2.电流表接在电压表外面输入为额定电流23高压侧高压侧低压侧低压侧USAVW1.额定铜耗CuNP（铜损）铁损CuFePPP)(02mFeP2IPCu1UUS短路运行其铜损满载情况而且电流为额定电流，远小于正常运行的损耗FePCuKPP KP24高压侧高压侧低压侧低压侧USAVW2.短路电压KU调节输入电压

13、Us，使一次侧电流为额定电流时电压表的读数就为Uk3.短路阻抗KZNKKIUZ11k2折算至低压侧的参数折算至低压侧的参数= = 折算至高压侧的参数折算至高压侧的参数25短路试验的意义短路试验的意义P25 高压侧高压侧低压侧低压侧USAVWKCuNPPKUKZ（1）测出供变压器计算铜耗用。和它反映一次侧绕组在额定电流时的内部压降及内部阻抗，可以用来分析变压器的运行性能。（2）测出26求求Z0、R0、X0 和和 ZS 、RS、XS。 解：解： (1) 由空载试验求得由空载试验求得 【例例】 一台单相变压器，一台单相变压器， SN = 750 kVA， U1N / U2N = 10 000/231 V，I1N / I2N = 43.3 / 1 874 A。绕组为铜线，。绕组为铜线，试验数据如下表：试验数据如下表： 试试 验验 电压电压/V 电流电流/A 功率功率/W 备备 注注空载试验空载试验 231/10 000 103.8 3 800 电压加在低压侧电压