电机及拖动基础变压器的空载运行

1、2-1 变压器的空载运行,一、空载运行的物理情况,2-1 变压器的空载运行,各量的电磁关系：,2-1 变压器的空载运行,主、漏磁通的区别：,1）性质上： 与 成非线性关系， 与 成线性关系； 2）数量上： 占99%以上， 仅占1%以下； 3）作用上： 起传递能量的作用， 起漏抗压降作用。,2-1 变压器的空载运行,二、空载运行的电压方程,1.正方向的规定：,原边：,1.原边电流与原边电压同方向；,2.磁通与原边电流符合右手螺旋；,3.感应电势与磁通符合右手螺旋。,2-1 变压器的空载运行,二、空载运行的电压方程,1.正方向的规定：,副边：,2.副边电流与感应电势同方向；,3.负载压降与副边电流

2、同向。,1.感应电势与磁通符合右手螺旋；,2-1 变压器的空载运行,二、空载运行的电压方程,2.空载电流,1）作用和组成,一方面： 用来励磁，建立磁场-无功分量 二方面： 供变压器空载损耗-有功分量,2-1 变压器的空载运行,二、空载运行的电压方程,2.空载电流,2）性质和大小,性质：主要是感性无功性质； 大小：与电源电压和频率、线圈匝数、磁路材质及几何尺寸有关，,2-1 变压器的空载运行,二、空载运行的电压方程,3.感应电动势,2-1 变压器的空载运行,二、空载运行的电压方程,3.感应电动势,2-1 变压器的空载运行,二、空载运行的电压方程,4.漏电势,2-1 变压器的空载运行,二、空载运行

3、的电压方程,故：,2-1 变压器的空载运行,二、空载运行的电压方程,5.变比,定义： 变比为一、二次线圈主电势之比。,或,2-1 变压器的空载运行,二、空载运行的电压方程,5.变比,对三相变压器，指一、二次侧相电势之比。,Y，D接线,D，Y接线,2-1 变压器的空载运行,二、空载运行的电压方程,令：,其中：,-励磁阻抗,-励磁电阻，对应铁损耗的等效电阻；,-励磁电抗，对应主磁通的电抗。,2-1 变压器的空载运行,二、空载运行的电压方程,一次侧的电势方程为：,2-1 变压器的空载运行,二、空载运行的电压方程,6.等效电路,2-1 变压器的空载运行,二、空载运行的电压方程,6.等效电路,由于主磁通

4、路径铁心为非线性磁路，故励磁阻抗、励磁电阻和励磁电抗均不为常数，大小随磁路的饱和而减小。,2-1 变压器的空载运行,二、空载运行的电压方程,7.相量图,基本方程：,2-1 变压器的空载运行,二、空载运行的电压方程,7.相量图,2-1 变压器的空载运行,三、主磁通、感应电势和激磁电流,（一）主磁通和感应电势,可知： 影响主磁通大小的因素是电源电压、电源频率和一次侧线圈的匝数，与铁芯的材质和几何尺寸无关。,2-1 变压器的空载运行,三、主磁通、感应电势和激磁电流,（二）主磁通和激磁电流,2-1 变压器的空载运行,三、主磁通、感应电势和激磁电流,（二）主磁通和激磁电流,结论：,当磁路饱和时，如果磁通

5、为正弦波的话，则对应的激磁电流为尖顶波；,反之，如果电流为正弦波的话，则对应的磁通应该为平顶波。,2-1 变压器的空载运行,四、空载损耗,经验公式：,包括：铜损耗、铁损耗。,2-1 变压器的空载运行,四、空载损耗,空载损耗约占额定容量的（0.21）%，随容量的增大而减小。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。,2-1 变压器的空载运行,、小结,（1）一次侧主电动势与漏阻抗压降总是与外施电压平衡,若忽略漏阻抗压降，则一次主电势的大小由外施电压决定.,（2）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

6、。,2-1 变压器的空载运行,、小结,（3）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。,（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。,2-2 变压器的负载运行,一、磁动势平衡方程,空载时,由一次磁动势 产生主磁通 ,负载时,产生 的磁动势为一、二次的合成磁动势 。由于 的大小取决于 ，只要 保持不变，由空载到负载， 基本不变，因此有磁动势平衡方程,或,用电流形式表示,表明:变压器的负载电流分成两个分量,一个是励磁电流 ,用来产生主磁通,另一个是负载分量 ,用来抵消

7、二次磁动势的作用。电磁关系将一、二次联系起来,二次电流增加或减少必然引起一次电流的增加或减少.,2-2 变压器的负载运行,负载运行时,忽略空载电流有:,表明，一、二次电流比近似与匝数成反比。可见，匝数不同，不仅能变电压，同时也能变电流。,2-2 变压器的负载运行,负载运行时的电磁关系,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：,2-2 变压器的负载运行,2-3 变压器的等效电路及相量图,一、折算,折算：将变压器的二次（或一次）绕组用另一个绕组来等效，同时对该绕组的电磁量作相应的变换，以保持两侧的电磁关系不变。,目的：用一个等效的电路代替实际的变压器。,折算原则： 1）保持二次侧磁动势不变；2）保持二次侧各功率或损耗不变。,方法：（将二次侧折算到一次侧),2-3 变压器的等效电路及相量图,一、折算,2-3 变压器的等效电路及相量图,一、折算,折算后的方程式为,二、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型等效电路：,2-3 变压器的等效电路及相量图,二、等效电路,2-3