6电机学－变压器工作原理运行分析

1、内容回顾变压器的空载运行空载电流的波形当磁路不饱和时，若不考虑铁耗的影响，当磁通按i0 也按正弦规律变化为正弦波。当磁路饱和时，若不考虑铁耗的影响，当磁通按正i0 的波形畸变成尖顶波。饱和程度愈高，i0 的波形畸变愈严重。内容回顾当磁路饱和时，考虑铁耗的影响，当磁通按正弦规i0 的波形畸变成尖顶波。饱和程度愈高，i0 的波形畸变愈严重。 i0 的波形超前于主磁通铁耗角。基本方程式内容回顾1 j444f W(2)11mZm(3) 2 j4.442 (4)20 2)k E2 U1 4.44fmk E2 U1 ,U2 , p I2rr0fe0mmIU1 U10rxr 2 x2xmmmmmx W2 W

2、0S111x W21 W2Fe Sm1m1l1A1rm jxmX图2-10变压器变压器的运行分析2-3变压器的负载运行A1X11 222 xZL图2-12变压器的负载运行负载运行时的物理情况与基本方程式磁动势分析L变压器原边接在额定电压的电源上，副边接入阻抗 ZL以后，副绕组内将有电流流过，而且要产生磁动2势 ，因而同一磁路上有两个磁动势12。由于原绕组和副绕组绕在同一个铁芯上，所以负载下个磁动势的合成磁动势就是变压器的激磁磁动势m。考虑到I2 的规定正方向、绕组的绕向，它们产生的磁通是相加的，所以合成磁动势为：m 2上式称为变压器的磁动势关系，或称为磁动势平衡关 讨论：m 是负载时铁心中产生

3、主磁通的磁动势，其大小决定于负载情况下主磁通的大小，而这时主磁通的大小决定于负载时原边电动势E1 的大小。由于变压器原绕组漏阻抗压降很小，故从空载到额E1 变化很小，与之对应的主磁通和产生的主磁通的激磁磁动势变化很小，所以负载时激磁磁动势FmF0 ，激磁电流Im与空载电流I0 相差很小，可以近似地认为相等。 WW ()k式中 ，k 21Lk2变压器负载运行时，原边电流可以看成由两个分量组成。一个是激磁分量，它的主要作用是产生主磁通m ；另一个是负载分量，它的作用是产生一个磁动势，用以抵消副边磁动势，从而基本保证激磁磁动势1不变，仍近似等于空载磁动势。变压器通过电磁感应作用进行能量传递的原理：若

4、忽略原绕组的漏阻抗压降，则1，再考1虑E2 k，U1 I1LE11k I2因此U1I1Lcos1 E2 I22式中：112 相量2与1L1L间夹角。这表明：负载时原边从电网增加输入的一部分电功变压器负载运行时，通过电磁感应关系，原、副电动势分析1 1111 r 1 与111平衡2r 平衡2 22 22 2电动势平衡方程式111 11 1 1Z112212222 2 22 x2 2 2Z22 ZL七个基本方程式11 1Z2 22Z(2) j4.44fW)12 1 /1m(4) 1 m(/k) 1 /Z(6)2 ZL(7)利用基本方程式，可以计算变压器的运行性能，但较大时，原、副边的电流、电压、阻

5、抗等相差很大，计算很不方便，特别是画相量图更是困难。因此，在研究变压器和电力系统的运行问题时，希望构造一个既能正确反映变压器内部的电磁关系，又便于工程计算的单纯电路来模拟实际变压器，这种电路称为等效电路。变压器的归算值变压器的原、副边等效电路如图所示：AmAm1jx2 22ZLXpqx图2-13变压器、副边等效电路的影响。为了把原、副边电路连接起来，只要在保持原物理情况不变的前提下，使，此时由于2 ，若把p、q 连结起来，则m、n点等电位，这样不仅可以把m、n连接起来、使原、副边有电的联系，而且变比 k1，使计等效条件：原边电路情况不变，即主磁场不变；副边对原边的影响不变，即副边的磁动势不变；

6、有功和无功损耗不变。归算值：根据归算条件可求出假想变压器的各物理量，量称为由副边归算到原边的值，简称为归算值。归算值用原来副边各物理量的符号上加上一个 来表示，如2等。副边电动势的归算值 22即归算后的副边电动势比实际电动势放大至 k 倍。副边电流的归算值2 1 2k22k1即归算后的电流为实际电流的 1/k 倍。副边电阻的归算值r I2222(Ik即电阻的归算值比实际值放大至 k2 倍。副边漏抗的归算值x I2222(Ix2kx2即电抗的归算值比实际值放大至 k2 倍。副边电压的归算值 jx)2k(k2jk2x)r222kr222jx2)2即副边电压与电动势有同样的归算关系。负载阻抗的归算值

7、LZL2 k k2Z/kI2L即负载阻抗的归算值与漏阻抗有同样的归算关系。L结论：当把副边各物理量归算到原边时，凡是单位为伏的物理量（电动势、电压等）的归算值等于其原来的数值乘以k ；凡是单位为欧姆的物理量（电阻、电抗、阻抗等）的归算值等于其原来的数值乘以k2 ；电流的归算值等于原来数值乘以 1/k。变压器的等效电路和相量图1.等效电路“T” 形等效电路：通过归算后，变压器的原、副边电1ZXAjx1pAAm1 j jxax1jxmU1X(b)Zx图2-14变压器“T”形等效电路由于归算后，k 1 所以p 点和q 点，m 点和n 点可连结起来，再考虑1 jxm )即可得“T”形等效电路。“T”形等效电路反映了变压近似等效电路：“T” 形等效电路含有串联和并联支路，2.5%5左右， 所以可以近似地认为1Z 1ZZZmZZZmmm也就是说，可以把激磁支路从“T”形等效电路的中间电源端，如图所示,这种电路称为近似等效电路。近似等效电路计算较简便，也足够准确。Ajx1x r211 jxmZX1 1 A1jxkZX图2-16变压器简化等效电路在近似