变压器空载运行.ppt

1、2-1 变压器各电磁量的正方向 (Direction of electromagnetic quantities),2、 和 符合右手螺旋定则,3、 、 和 符合右手螺旋定则,4、 和 符合右手螺旋定则,正方向的规定,电磁量规定正方向惯例总结(Summary of the electromagnetic quantities direction), 2-2 变压器空载运行(Open circuit operation of transformer),变压器空载运行时基本电磁关系（一）,变压器空载运行时基本电磁关系（二） (Electromagnetic discipline of transf

2、ormer with open circuit operation),* 、 都是最大值，一般 * 、 都是由励磁磁动势 产生的。,假设主磁通正弦变化为,根据电磁感应定律,一、主磁通感应的电动势 (Electromotive force induced by main magnetic flux),电动势有效值,同理：,得：,结 论：,二、漏磁通感应电动势 (EMF induced by leakage flux),用相量表示：,根据电磁感应定律,对一次漏电抗的总结： （Primary leakage reactance）,漏磁通 感应的漏电动势 可以用空载电 流 在一次绕组漏电抗 产生的负压

3、降 表示，在相位上 落后于 电角度。,X1为常数，且,与,成正比，为什么？,三、空载运行电压方程式 (Voltage equation for open circuit operation),其中 为一次绕组的电阻;,变比近似表示为：,为一次绕组的漏电抗;,为一次绕组的漏阻抗，所产生的压降很小,四、励磁电流的波形及和主磁通的关系,由 可知，当电源电压随时间按正弦规律变化，则电动势、磁通必定都按正弦规律变化。根据铁磁材料的磁饱和特性可知，主磁通和励磁电流成饱和曲线关系。 即 呈非线性关系。,思考：主磁通 是正弦波时，励磁电流 应该是什 么波形？,1.励磁电流的波形 (waveform of fi

4、eld current),产生主磁通所需的电流叫激磁电流，用 表示,若不计铁心损耗，此时激磁电流是一个纯无功电流用 表示，与 同相位,如果磁路不饱和（工作于线形磁化曲线段），则电流 iu与磁通F波形相同,如果磁路饱和（工作于非线形磁化曲线段），则电流 iu与磁通F波形不相同,当磁路饱和时：,由于磁路的饱和关系 当 为正弦 时, 为尖顶波 当 为正弦 时， 为平顶波,与i不同时为正弦的原因是由于铁磁材料的饱和，即B-H曲线为非线性引起的，导致了电流、磁通和电动势波形的畸变，这是交流磁路的特点之一。,尽管电流i与磁通波形不同，但相位一致 原因:没有考虑磁滞,由于磁路的饱和关系 当 为正弦 时, 为

5、尖顶波 当 为正弦 时， 为平顶波,磁路饱和时正弦激磁电流产生的主磁通波形,a) 磁化曲线 b) 磁通和磁化曲线 不计铁耗时磁化电流的确定,如考虑磁滞因素，磁化曲线为磁滞回线,B滞后H，即磁通滞后于激磁电流im,此时产生磁通的电流不但包括纯无功电流i, 还包括有功电流 iFe,电动势滞后磁通90,磁通与电流不同相位,因此电流与电动势相位差不是90 ,与U1同相位,用复数表示时有:,此时输入的有功功率为磁滞和涡流损耗,2、激磁阻抗（激磁电抗 和激磁电阻）,希望得到电势e与电流i10之间的直接数学关系,电势应该是电流与电抗的乘积,用相量表示为:,式中: 铁心线圈磁化电感 铁心线圈磁化电抗,结论：任

6、何交变磁场对电路的响应总可以用一个电抗来表征。,电抗与磁导率的关系：,:铁耗等效电阻,另外，考虑铁心损耗，激磁电流Im由I和IFe组成，且IFe与（-E1）同相，于是,Rm:激磁电阻,表征铁心损耗的一个等效参数(注:不同于前述的铁心磁阻) Xm:激磁电抗,表征铁心磁化性能的一个等效参数 Zm:激磁阻抗,表征铁心损耗和磁化性能的一个等效参数,式中:,是等效阻抗,注：以上三值随饱和度变化而变化，都不是常数，但当外加电压变化不大时，铁心内的磁通变化不大，饱和度变化不大，可认为Zm为常值,等效正弦波励磁电流的概念,由于励磁电流不是正弦波，不能用相量表示，工程上用等效正弦波概念来表征实际励磁电流，并用相

7、量 表示。,等效条件： 1）等效正弦波电流 角频率 等于实际励磁电流基波角 频率； 2）等效正弦波电流有效值为： 3）等效正弦波电流相位上超 前主磁通相量 角。,五、励磁电流及其感应电动势的关系 和变压器的参数,主磁通 感应了主电势 ，而主 磁通是由励磁电流 产生，根据 前面的分析，可从画出的相量图 中看到各物理量的相位关系。 特别注意电压降 （负电动势） 和励磁电流 两个电气量的相位 关系。,如下图，可得到：,， 的物理意义：,等效铁耗电阻，又称激磁电阻,称激磁电抗,其大小反映了一定励 磁电流激励主磁通的 能力。,同理可得：,思考 (Ponder)： 说说一次漏电抗 和激磁电抗 有何区别？,

8、是一个常数，不随变压器运行状态的改变而改变,是一个变数，因为铁心中的主磁通会出现磁饱和 现象。 也就是说激磁电抗随铁心中磁密的变化而变化； 由于磁密的大小决定于励磁电流，励磁电流的大 小又决定于电压。 所以根本上激磁电抗的大小受所施加电压幅值的 影响：通常电压 越高激磁 电抗会减小。,思考(Ponder)： 一开始分析变压器空载运行时假设主磁通是正弦变化， 请通过到现在为止的学习证明变压器空载运行时其主 磁通确实是正弦变化的。,六、 变压器空载运行的基本方程、相量图和等效电路 (Equation, phasor diagram and equivalent circuit),变压器空载运行的基本方程,作相量图的主要过程:,选参考向量-主磁通相量 ；,根据一次主电动势 和励 磁电流