變壓器的電路理論ppt課件

1、變壓器的電路理論變壓器的電路理論4-1 變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行4-2 變壓器的負(fù)載運(yùn)行變壓器的負(fù)載運(yùn)行4-3 變壓器的等效電路及相量圖變壓器的等效電路及相量圖4-4 標(biāo)么值標(biāo)么值4-5 空載實(shí)驗(yàn)和短路實(shí)驗(yàn)空載實(shí)驗(yàn)和短路實(shí)驗(yàn)4-6 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性4-1 變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行4-2 變壓器的負(fù)載運(yùn)行變壓器的負(fù)載運(yùn)行4-3 變壓器的等效電路及相量圖變壓器的等效電路及相量圖4-4 標(biāo)么值標(biāo)么值4-5 空載實(shí)驗(yàn)和短路實(shí)驗(yàn)空載實(shí)驗(yàn)和短路實(shí)驗(yàn)4-6 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性本章基本要求本章基本要求1. 熟練掌握變壓器的電磁關(guān)系、基本方程式、等熟練掌握變壓器的電

2、磁關(guān)系、基本方程式、等效電路。效電路。2. 熟練掌握變壓器的參數(shù)計(jì)算、運(yùn)行特性電壓熟練掌握變壓器的參數(shù)計(jì)算、運(yùn)行特性電壓變化率、效率的計(jì)算，這是變壓器計(jì)算的重點(diǎn)。變化率、效率的計(jì)算，這是變壓器計(jì)算的重點(diǎn)。3.了解變壓器的折算方法、相量圖和標(biāo)么值的概念。了解變壓器的折算方法、相量圖和標(biāo)么值的概念。4-1 變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行原邊電流用原邊電流用i0表示，副邊電流表示，副邊電流i2為零?？蛰d運(yùn)行為零。空載運(yùn)行比較簡(jiǎn)單，按照從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由淺入深的認(rèn)識(shí)比較簡(jiǎn)單，按照從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由淺入深的認(rèn)識(shí)規(guī)律，規(guī)律， 我們先從變壓器的空載運(yùn)行開始分析。我們先從變壓器的空載運(yùn)行開始分析。一、空載運(yùn)行時(shí)

3、的物理情況一、空載運(yùn)行時(shí)的物理情況空載時(shí)，原繞組接到電源電壓空載時(shí)，原繞組接到電源電壓u1后將流過空載電后將流過空載電流流i0，電流產(chǎn)生相應(yīng)的空載磁勢(shì)，電流產(chǎn)生相應(yīng)的空載磁勢(shì)F0=i0W1，在，在F0的的作用下鐵心內(nèi)將建立磁通。作用下鐵心內(nèi)將建立磁通。 變壓器的原繞組接在交流電源上，副繞組開路時(shí)變壓器的原繞組接在交流電源上，副繞組開路時(shí)的運(yùn)行就是變壓器的空載運(yùn)行。的運(yùn)行就是變壓器的空載運(yùn)行。鐵心內(nèi)所建立的磁通可分為兩個(gè)部分。鐵心內(nèi)所建立的磁通可分為兩個(gè)部分。 u2e2e1e1u1i0i2=0 1 原邊原邊繞組繞組副邊副邊繞組繞組施加：施加：u1i0 W1 u1i0 W1 i0i0 1 e1e1

4、e2 變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行磁通是以閉合鐵心為路徑，同時(shí)匝鏈原、副繞組，磁通是以閉合鐵心為路徑，同時(shí)匝鏈原、副繞組，是變壓器傳遞信號(hào)是變壓器傳遞信號(hào)(或能量或能量)的主要因素，的主要因素， 屬于工作屬于工作磁通，稱它為主磁通磁通，稱它為主磁通；主磁通：主磁通：變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行特點(diǎn)：磁路為非線性，起能量傳遞作用。特點(diǎn)：磁路為非線性，起能量傳遞作用。僅和本繞組相交鏈而不與另外繞組相交鏈，主要通僅和本繞組相交鏈而不與另外繞組相交鏈，主要通過非磁性介質(zhì)過非磁性介質(zhì)(空氣空氣)形成閉路，就稱為原邊繞組的形成閉路，就稱為原邊繞組的漏磁通漏磁通1。漏磁通：漏磁通：特點(diǎn)：磁路為線性，

5、不能傳遞能量，只起到電壓降特點(diǎn)：磁路為線性，不能傳遞能量，只起到電壓降的作用。的作用。二、各物理量參考方向的規(guī)定二、各物理量參考方向的規(guī)定1. 在作為負(fù)載的電路里，電壓的正方向取的和電流在作為負(fù)載的電路里，電壓的正方向取的和電流的正方向一致，對(duì)純電阻來說，就是正電壓產(chǎn)生正的正方向一致，對(duì)純電阻來說，就是正電壓產(chǎn)生正電流。電流。變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行2. 當(dāng)磁通和電流有交鏈時(shí)，磁通當(dāng)磁通和電流有交鏈時(shí)，磁通的正方向與電流的正方向與電流正方向符合右手螺旋法則，即正電流產(chǎn)生正磁通。正方向符合右手螺旋法則，即正電流產(chǎn)生正磁通。3. 在電磁感應(yīng)中，若磁通的正方向和由它感應(yīng)的電在電磁感應(yīng)中，若磁

6、通的正方向和由它感應(yīng)的電勢(shì)的正方向符合右手螺旋關(guān)系，這時(shí)電磁感應(yīng)定律勢(shì)的正方向符合右手螺旋關(guān)系，這時(shí)電磁感應(yīng)定律的表達(dá)式是的表達(dá)式是 把把2、3條規(guī)定結(jié)合起來便得：在電流產(chǎn)生磁通，磁條規(guī)定結(jié)合起來便得：在電流產(chǎn)生磁通，磁通感應(yīng)電勢(shì)的情況下，電勢(shì)的正方向與電流正方向通感應(yīng)電勢(shì)的情況下，電勢(shì)的正方向與電流正方向取的一致。取的一致。上圖即是按照規(guī)定的參考方向畫出的各物理量的參上圖即是按照規(guī)定的參考方向畫出的各物理量的參考方向?？挤较?。ddeWt 變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行三、空載運(yùn)行時(shí)的電勢(shì)和電壓平衡方程式三、空載運(yùn)行時(shí)的電勢(shì)和電壓平衡方程式1. 電勢(shì)表達(dá)式電勢(shì)表達(dá)式根據(jù)電磁感應(yīng)定律，當(dāng)線圈的

7、磁通交變時(shí)，在原副根據(jù)電磁感應(yīng)定律，當(dāng)線圈的磁通交變時(shí)，在原副邊產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：邊產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：11ddeWt 111ddeWt 22ddeWt e1、e2、e1分別表示在原副繞組內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)分別表示在原副繞組內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和漏電勢(shì)勢(shì)和漏電勢(shì)sinmt設(shè)：設(shè)：1111dsin(90 )sin(/2)dmmeWWtEtt 變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行2222dsin(90 )sin(/2)dmmeWWtEtt 1111124.44222mmmmEWfWEfW2222224.44222mmmmEWfWEfWe1和和e2的相量表達(dá)式的相量表達(dá)式11j4.44mEfW 22j4.44mE

8、fW 從以上兩式可以看出，當(dāng)主磁通按正弦規(guī)律交變時(shí)，從以上兩式可以看出，當(dāng)主磁通按正弦規(guī)律交變時(shí)，它所產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)也按正弦規(guī)律交變，它所產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)也按正弦規(guī)律交變， 而且電而且電勢(shì)在時(shí)間相位上落后于主磁通勢(shì)在時(shí)間相位上落后于主磁通 90。變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行由于漏磁路主要經(jīng)過空氣隙，其磁導(dǎo)率由于漏磁路主要經(jīng)過空氣隙，其磁導(dǎo)率0是常數(shù)，是常數(shù)， 所以電流增大，所以電流增大， 漏磁鏈也成正比增加，漏磁鏈也成正比增加， L1為常數(shù)為常數(shù)而與電流大小無關(guān)，而與電流大小無關(guān)， 故漏感電勢(shì)可以如下表示故漏感電勢(shì)可以如下表示:101011()dd i LdieLdtdtdt tIisin2

9、00可用相量表示，可用相量表示， 那那么么 101EjI x 若設(shè)若設(shè)漏電勢(shì)可以寫成電抗漏電勢(shì)可以寫成電抗(這里是漏抗這里是漏抗)壓降的形式。壓降的形式。變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行2. 電勢(shì)平衡方程式電勢(shì)平衡方程式根據(jù)規(guī)定的各物理量的正方向，可以列出變壓器根據(jù)規(guī)定的各物理量的正方向，可以列出變壓器空載時(shí)的電勢(shì)平衡方程式。應(yīng)用基爾霍夫第二定空載時(shí)的電勢(shì)平衡方程式。應(yīng)用基爾霍夫第二定律，律， 便可列出原邊的電勢(shì)平衡方程式為便可列出原邊的電勢(shì)平衡方程式為10 111()()ui ree 2022ddueWt 00 111ddddii rLWtt電勢(shì)平衡方程式的相量形式電勢(shì)平衡方程式的相量形式1

10、110 1UEEI r 110 10 1101UEjI xI rEI Z 式中，式中， Z1=r1+jx1為原繞組在空載時(shí)的漏阻抗。為原繞組在空載時(shí)的漏阻抗。變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行空載時(shí)由于副邊沒有電流，也就不存在副邊阻抗壓空載時(shí)由于副邊沒有電流，也就不存在副邊阻抗壓降，降， 變壓器的副邊電壓就等于副邊電勢(shì)。變壓器的副邊電壓就等于副邊電勢(shì)。202UEU14.44fW1m 通過分析計(jì)算和實(shí)測(cè)，得出變壓器的漏阻抗壓降很通過分析計(jì)算和實(shí)測(cè)，得出變壓器的漏阻抗壓降很小，所以在定性分析時(shí)，小，所以在定性分析時(shí)， 即使在額定狀態(tài)下運(yùn)行，即使在額定狀態(tài)下運(yùn)行， 也是也是U1E1, 故故上式說明，上

11、式說明， 在電源頻率一定時(shí)，在電源頻率一定時(shí)， 鐵心中主磁通的鐵心中主磁通的幅值主要由電源電壓有效值決定，近似成正比關(guān)系幅值主要由電源電壓有效值決定，近似成正比關(guān)系; 或者說變壓器的主磁通是由電源電壓來控制的?；蛘哒f變壓器的主磁通是由電源電壓來控制的。變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行3. 變壓器的變比變壓器的變比變壓器原繞組與副繞組的感應(yīng)電勢(shì)之比稱之為變比，變壓器原繞組與副繞組的感應(yīng)電勢(shì)之比稱之為變比， 用符號(hào)用符號(hào)k來表示，來表示， 即即21212144. 444. 4WWfWfWEEkmm上式表示的變比上式表示的變比k等于原、副繞組的匝數(shù)比。等于原、副繞組的匝數(shù)比。當(dāng)變壓器空載運(yùn)行時(shí)，由于

12、當(dāng)變壓器空載運(yùn)行時(shí)，由于U1E1，U20=E2，因此，因此單相變壓器的變比也近似等于電壓比，單相變壓器的變比也近似等于電壓比， 即即111222UEWUEW變壓器之所以可以改變電壓，變壓器之所以可以改變電壓， 根本原因就是兩個(gè)繞根本原因就是兩個(gè)繞組匝數(shù)的不同。組匝數(shù)的不同。變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行實(shí)用公式實(shí)用公式U1/U2=W1/W2，就是設(shè)計(jì)制造變壓器時(shí)，就是設(shè)計(jì)制造變壓器時(shí)， 實(shí)現(xiàn)變換電壓的依據(jù)。實(shí)現(xiàn)變換電壓的依據(jù)。 應(yīng)當(dāng)著重指出，應(yīng)當(dāng)著重指出， 原繞組的原繞組的匝數(shù)并不是可以任意選定的，匝數(shù)并不是可以任意選定的， 它必須符合如下式它必須符合如下式:114.44mUWfB S式中，

13、式中，U1為電源電壓為電源電壓(V); Bm為磁通密度的最大值為磁通密度的最大值(T)通常在采用熱軋硅鋼片時(shí)約取通常在采用熱軋硅鋼片時(shí)約取 1.11.47 T； 對(duì)冷對(duì)冷軋硅鋼片約取軋硅鋼片約取 1.51.7 T; S為鐵心的有效截面積為鐵心的有效截面積(m2)。變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行四、變壓器的空載電流四、變壓器的空載電流1. 大?。号c電源電壓和頻率、線圈匝數(shù)、磁路材質(zhì)大?。号c電源電壓和頻率、線圈匝數(shù)、磁路材質(zhì)及幾何尺寸有關(guān)，用空載電流百分?jǐn)?shù)及幾何尺寸有關(guān)，用空載電流百分?jǐn)?shù)I0%來表示：來表示：%100%N00III通常在電力變壓器中，由于通常在電力變壓器中，由于imiFe，故可近

14、似的，故可近似的用用i0=im來分析空載電流。來分析空載電流。 變壓器空載運(yùn)行時(shí)，由空載電流建立主磁通。所以變壓器空載運(yùn)行時(shí)，由空載電流建立主磁通。所以空載電流就是勵(lì)磁電流?？蛰d電流就是勵(lì)磁電流。空載電流分磁化電流空載電流分磁化電流im和鐵耗電流和鐵耗電流iFe；im起磁化作用，是空載電流的無功分量，起磁化作用，是空載電流的無功分量，iFe對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)于磁滯損耗和渦流損耗，是空載電流的有功分量。于磁滯損耗和渦流損耗，是空載電流的有功分量。變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行2. 磁化電流的波形：在變壓器中由于磁化曲線的非磁化電流的波形：在變壓器中由于磁化曲線的非線性關(guān)系，在一定電壓下，磁化電流的波形取

15、決于線性關(guān)系，在一定電壓下，磁化電流的波形取決于鐵心的飽和程度，即取決于鐵心的磁密的大小。鐵心的飽和程度，即取決于鐵心的磁密的大小。當(dāng)磁路不飽和時(shí)，當(dāng)磁路不飽和時(shí)，im和和成正比，若磁通按正弦規(guī)成正比，若磁通按正弦規(guī)律變化，律變化，im也按正弦規(guī)律變化；也按正弦規(guī)律變化； 當(dāng)磁路開始飽和時(shí)，當(dāng)磁路開始飽和時(shí)，im和和的關(guān)系成了非線性的，的關(guān)系成了非線性的，im的增加比的增加比的增加來得快由磁化曲線知）；的增加來得快由磁化曲線知）； 當(dāng)當(dāng)u1為正弦波時(shí)，和他平衡的電勢(shì)為正弦波時(shí)，和他平衡的電勢(shì)e1以及產(chǎn)生該電以及產(chǎn)生該電勢(shì)的磁通勢(shì)的磁通也應(yīng)是正弦波，所以磁化電流的波形變也應(yīng)是正弦波，所以磁化電流

16、的波形變成尖頂波，見下圖。飽和程度越高，磁化電流的波成尖頂波，見下圖。飽和程度越高，磁化電流的波形畸變的越厲害。形畸變的越厲害。變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行 tt t tim t t1 1o oo oo o t t2 2 t t3 3im1im3 t t1 1 t t2 2 t t3 3im由于電流為尖頂波，所由于電流為尖頂波，所以可分解為基波和一系以可分解為基波和一系列奇次諧波分量，以三列奇次諧波分量，以三次諧波最大。次諧波最大。變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行在變壓器中為了建立正弦波的主磁通，由于導(dǎo)磁材在變壓器中為了建立正弦波的主磁通，由于導(dǎo)磁材料磁化曲線的非線性關(guān)系，空載電流中必須包

17、含三料磁化曲線的非線性關(guān)系，空載電流中必須包含三次諧波分量。次諧波分量。 由于忽略可鐵耗，磁化電流和主磁通同相位，比外由于忽略可鐵耗，磁化電流和主磁通同相位，比外施電壓滯后施電壓滯后90，是一個(gè)無功電流。，是一個(gè)無功電流。220FemIII空載電流的有效值空載電流的有效值實(shí)際上變壓器鐵心中存在損耗，空載電流中還包括實(shí)際上變壓器鐵心中存在損耗，空載電流中還包括一個(gè)有功分量，將這兩個(gè)電流相加，這時(shí)空載電流一個(gè)有功分量，將這兩個(gè)電流相加，這時(shí)空載電流不再和主磁通同相位，而是超前于一個(gè)角度，這個(gè)不再和主磁通同相位，而是超前于一個(gè)角度，這個(gè)角度稱為鐵耗角。角度稱為鐵耗角。變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行

18、由于由于i0不是正弦波，因此當(dāng)用相量來表示這個(gè)電流時(shí)，不是正弦波，因此當(dāng)用相量來表示這個(gè)電流時(shí)，必須用等效正弦波的概念：必須用等效正弦波的概念：（1等效正弦波電流的頻率與實(shí)際空載電流頻率等效正弦波電流的頻率與實(shí)際空載電流頻率f相同。相同。（2等效正弦波電流的有效值等于實(shí)際電流的有效值。等效正弦波電流的有效值等于實(shí)際電流的有效值。（3相位應(yīng)這樣選，使空載電流相量與原邊感應(yīng)電勢(shì)相位應(yīng)這樣選，使空載電流相量與原邊感應(yīng)電勢(shì)相量作用時(shí)被吸收的功率等于鐵耗。相量作用時(shí)被吸收的功率等于鐵耗。3. 損耗：變壓器在空載運(yùn)行時(shí)，原線圈要從電網(wǎng)上損耗：變壓器在空載運(yùn)行時(shí)，原線圈要從電網(wǎng)上吸收一定的電功率吸收一定的電

19、功率p0，這個(gè)功率主要用來補(bǔ)償鐵心，這個(gè)功率主要用來補(bǔ)償鐵心中的鐵耗和原線圈的銅耗。由于中的鐵耗和原線圈的銅耗。由于i0很小，銅耗可略去很小，銅耗可略去不計(jì)，那么不計(jì)，那么 Fepp 0變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行五、空載運(yùn)行時(shí)的相量圖及等效電路五、空載運(yùn)行時(shí)的相量圖及等效電路10 1110 1011()()j()UI rEEI rI xE 0111011(j)()()IrxEI ZE 220EU100(j)mmmEI ZIrx其中，其中，Z1 原繞組的漏阻抗原繞組的漏阻抗 Zm 變壓器的勵(lì)磁阻抗變壓器的勵(lì)磁阻抗 xm 變壓器的勵(lì)磁電抗變壓器的勵(lì)磁電抗 rm 變壓器的勵(lì)磁電阻變壓器的勵(lì)磁電

20、阻令令1. 變壓器的相量圖：由電勢(shì)方程式變壓器的相量圖：由電勢(shì)方程式mFeImI0I1E1E2E0 1jI x1 0rI1U變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行1011010()mUI ZEI ZI Z 10mEZI20FemprI22mmmxZrmrmjx1jx1r變壓器原邊的電勢(shì)方程式為變壓器原邊的電勢(shì)方程式為:空載運(yùn)行時(shí)的等效電路如圖所示?？蛰d運(yùn)行時(shí)的等效電路如圖所示。由于磁路具有飽和特性，所由于磁路具有飽和特性，所以不是常數(shù)。如何變化？以不是常數(shù)。如何變化？勵(lì)磁阻抗的物理意義勵(lì)磁阻抗的物理意義2. 變壓器的等效電路變壓器的等效電路隨磁路飽和程度增大而減小。隨磁路飽和程度增大而減小。變壓器的

21、空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行 原邊電動(dòng)勢(shì)與漏阻抗壓降總是與外施電壓平衡原邊電動(dòng)勢(shì)與漏阻抗壓降總是與外施電壓平衡, ,若若忽略漏阻抗壓降，則原邊電勢(shì)的大小由外施電壓決忽略漏阻抗壓降，則原邊電勢(shì)的大小由外施電壓決定。定。 主磁通大小由電源電壓、電源頻率和原邊繞組匝數(shù)主磁通大小由電源電壓、電源頻率和原邊繞組匝數(shù)決定，與磁路所用的材質(zhì)及幾何尺寸基本無關(guān)。決定，與磁路所用的材質(zhì)及幾何尺寸基本無關(guān)。 空載電流大小與主磁通、線圈匝數(shù)及磁路的磁阻有空載電流大小與主磁通、線圈匝數(shù)及磁路的磁阻有關(guān)，鐵心所用材料的導(dǎo)磁性能越好，空載電流越小。關(guān)，鐵心所用材料的導(dǎo)磁性能越好，空載電流越小。電電抗是交抗是交變變磁通所感磁通

22、所感應(yīng)應(yīng)的的電勢(shì)與產(chǎn)電勢(shì)與產(chǎn)生生該該磁通的磁通的電電流流的比的比值值，線線性磁路中，性磁路中，電電抗抗為為常常數(shù)數(shù)，非，非線線性磁路中，性磁路中，電電抗的大小抗的大小隨隨磁路的磁路的飽飽和程度的增加而和程度的增加而減減小。小。綜上所述綜上所述4-2 變壓器的負(fù)載運(yùn)行變壓器的負(fù)載運(yùn)行變壓器原邊接在額定頻率、額定電壓的交流電源上，變壓器原邊接在額定頻率、額定電壓的交流電源上，副邊接上負(fù)載的運(yùn)行狀態(tài)，稱為負(fù)載運(yùn)行。副邊接上負(fù)載的運(yùn)行狀態(tài)，稱為負(fù)載運(yùn)行。變壓器的負(fù)載情況變壓器的負(fù)載情況 1e1i1uLZ1e2i2e2e2u12變壓器的負(fù)載運(yùn)行變壓器的負(fù)載運(yùn)行一、負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系一、負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁

23、關(guān)系二、變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的基本方程式二、變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的基本方程式1. 磁勢(shì)平衡方程式磁勢(shì)平衡方程式空載時(shí)空載時(shí),由原邊磁動(dòng)勢(shì)由原邊磁動(dòng)勢(shì) 產(chǎn)生主磁通產(chǎn)生主磁通00F負(fù)載時(shí)，產(chǎn)生勵(lì)磁磁通的磁動(dòng)勢(shì)為原、副邊的合成負(fù)載時(shí)，產(chǎn)生勵(lì)磁磁通的磁動(dòng)勢(shì)為原、副邊的合成磁動(dòng)勢(shì)磁動(dòng)勢(shì) ；21FF1u11d deWt 1 111d dieLt 22d deWt i1 ( i1W1) i2 ( i2W2) 2 222d dieLt有載時(shí)，鐵心有載時(shí)，鐵心中主磁通中主磁通是是由原邊、副邊由原邊、副邊繞組磁勢(shì)共同繞組磁勢(shì)共同產(chǎn)生的合成磁產(chǎn)生的合成磁通。通。變壓器的負(fù)載運(yùn)行變壓器的負(fù)載運(yùn)行021FFF或或1 1221

24、0W IW IW I用電流形式表示用電流形式表示21021()WIIIW 由于磁通的大小取決于電源電壓，只要電壓保持不由于磁通的大小取決于電源電壓，只要電壓保持不變，由空載到負(fù)載，磁通基本不變，相應(yīng)勵(lì)磁磁通變，由空載到負(fù)載，磁通基本不變，相應(yīng)勵(lì)磁磁通可由空載磁通表示，因此有磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式可由空載磁通表示，因此有磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式變壓器的負(fù)載電流分成兩個(gè)分量，一個(gè)是勵(lì)磁電流變壓器的負(fù)載電流分成兩個(gè)分量，一個(gè)是勵(lì)磁電流 ，用來產(chǎn)生主磁通，另一個(gè)是負(fù)載分量，用來抵消副邊用來產(chǎn)生主磁通，另一個(gè)是負(fù)載分量，用來抵消副邊繞組磁動(dòng)勢(shì)的作用。繞組磁動(dòng)勢(shì)的作用。2001()LIIIIk 變壓器的負(fù)載運(yùn)行變壓器的

25、負(fù)載運(yùn)行負(fù)載運(yùn)行時(shí)，忽略空載電流有負(fù)載運(yùn)行時(shí)，忽略空載電流有:2121211IIWIkIkW 或闡明，原、副邊電流比近似與匝數(shù)成反比?？梢?，闡明，原、副邊電流比近似與匝數(shù)成反比?？梢?，匝數(shù)不同，不僅能變電壓，同時(shí)也能變電流。匝數(shù)不同，不僅能變電壓，同時(shí)也能變電流。2. 電動(dòng)勢(shì)平衡方程式電動(dòng)勢(shì)平衡方程式根據(jù)基爾霍夫電壓定律可寫出原、副邊的電勢(shì)平衡根據(jù)基爾霍夫電壓定律可寫出原、副邊的電勢(shì)平衡方程式方程式111 11 1111UEI rjI xEI Z 222 222222UEI rjI xEI ZLZIU22電磁關(guān)系將原、副邊聯(lián)系起來，副邊電流增加或減電磁關(guān)系將原、副邊聯(lián)系起來，副邊電流增加或減少

26、必然引起原邊電流的增加或減少。少必然引起原邊電流的增加或減少。4-3 變壓器的等效電路及相量圖變壓器的等效電路及相量圖由原、副邊電勢(shì)平衡方程式可得下圖由原、副邊電勢(shì)平衡方程式可得下圖ZLU1I1r1 jx1E1 E2jx2 r2I2 U2 E1 的處理問題的處理問題 E1 =ZmI0原副邊電勢(shì)大小不同，要將兩邊畫在一起需要對(duì)參原副邊電勢(shì)大小不同，要將兩邊畫在一起需要對(duì)參數(shù)折算。數(shù)折算。變壓器的等效電路和相量圖變壓器的等效電路和相量圖一、繞組的折算一、繞組的折算將變壓器的副邊或原邊繞組匝數(shù)用原邊或副將變壓器的副邊或原邊繞組匝數(shù)用原邊或副邊繞組匝數(shù)來代替，同時(shí)對(duì)該繞組的電磁量作相邊繞組匝數(shù)來代替，

27、同時(shí)對(duì)該繞組的電磁量作相應(yīng)的變換，以保持兩側(cè)的電磁關(guān)系在替代前后不變。應(yīng)的變換，以保持兩側(cè)的電磁關(guān)系在替代前后不變。目的：用一個(gè)等效的電路代替實(shí)際的變壓器，便于目的：用一個(gè)等效的電路代替實(shí)際的變壓器，便于計(jì)算。計(jì)算。折算條件：折算條件：折算后的值用實(shí)際值的表示符號(hào)右上方打折算后的值用實(shí)際值的表示符號(hào)右上方打。2保持各功率或損耗不變。保持各功率或損耗不變。1保持磁動(dòng)勢(shì)不變；即磁通不變。保持磁動(dòng)勢(shì)不變；即磁通不變。折算的定義折算的定義變壓器的等效電路和相量圖變壓器的等效電路和相量圖1. 電流的折算電流的折算折算原則：折算前后副邊的磁勢(shì)不變，即折算原則：折算前后副邊的磁勢(shì)不變，即2221I WI W

28、22221WIIIWk 所以所以根據(jù)折算前后磁通不變，那么根據(jù)折算前后磁通不變，那么2. 電動(dòng)勢(shì)和電壓的折算電動(dòng)勢(shì)和電壓的折算那那么么2122EWkEW224.44mEfW214.44mEfW 22EkE 即即3. 阻抗的折算阻抗的折算22UkU 阻抗折算的原則：折算前后電阻銅耗及漏感中無功阻抗折算的原則：折算前后電阻銅耗及漏感中無功功率不變，所以功率不變，所以變壓器的等效電路和相量圖變壓器的等效電路和相量圖電流的折算值等于原來的數(shù)值除以變比電流的折算值等于原來的數(shù)值除以變比k k。22222 2I rI r 22222222Irrk rI 222222I xI x 22222222Ixxk

29、xI綜合上述可得變壓器折算的方法：綜合上述可得變壓器折算的方法：當(dāng)把副繞組各物理量折算到原繞組時(shí)：當(dāng)把副繞組各物理量折算到原繞組時(shí)：凡是單位為伏的物理量的折算值等于原來的數(shù)值乘凡是單位為伏的物理量的折算值等于原來的數(shù)值乘以變比以變比k；凡是單位為歐姆的物理量的折算值等于原來的數(shù)值凡是單位為歐姆的物理量的折算值等于原來的數(shù)值乘以變比乘以變比k2；變壓器的等效電路和相量圖變壓器的等效電路和相量圖111 11 1111UEI rjI xEI Z 222 222222UEI rjI xEI Z 120III21EE 10mEZ I 22LUI Z 折算后變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的基本方程式變?yōu)槿缦抡鬯愫笞儔浩?/p>

30、負(fù)載運(yùn)行時(shí)的基本方程式變?yōu)槿缦滦问剑盒问剑?折算實(shí)質(zhì)上是在功率和磁通勢(shì)保持不變的條件下，折算實(shí)質(zhì)上是在功率和磁通勢(shì)保持不變的條件下，對(duì)繞組的電壓、電流所進(jìn)行的一種線性變換。對(duì)繞組的電壓、電流所進(jìn)行的一種線性變換。1. T 型等效電路型等效電路變壓器的等效電路和相量圖變壓器的等效電路和相量圖二、等效電路二、等效電路根據(jù)折算后的方程式，可以作出變壓器的等效電路。根據(jù)折算后的方程式，可以作出變壓器的等效電路。變壓器原方接電網(wǎng)，它只不過是整個(gè)電力系統(tǒng)中的變壓器原方接電網(wǎng)，它只不過是整個(gè)電力系統(tǒng)中的一個(gè)元件。有了等效電路，就很容易用一個(gè)等效阻一個(gè)元件。有了等效電路，就很容易用一個(gè)等效阻抗來代替接在電網(wǎng)上

31、的整個(gè)變壓器及負(fù)載，這對(duì)研抗來代替接在電網(wǎng)上的整個(gè)變壓器及負(fù)載，這對(duì)研究和計(jì)算電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況帶來很大方便。究和計(jì)算電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況帶來很大方便。ZLU1I1r1 jx1 E1 = E2I0 U2 jx2 r2I2rm jxm變壓器的等效電路和相量圖變壓器的等效電路和相量圖2. 近似近似型等效電路型等效電路T型等效電路全面反映了變壓器內(nèi)部的電磁關(guān)系，型等效電路全面反映了變壓器內(nèi)部的電磁關(guān)系，因而能準(zhǔn)確地代表實(shí)際的變壓器，但它含有串、并因而能準(zhǔn)確地代表實(shí)際的變壓器，但它含有串、并聯(lián)支路，進(jìn)行相量運(yùn)算比較麻煩；聯(lián)支路，進(jìn)行相量運(yùn)算比較麻煩； 由于由于I0很小，它在原邊漏阻抗上產(chǎn)生的壓降很小，很

32、小，它在原邊漏阻抗上產(chǎn)生的壓降很小，可以忽略不計(jì)，將可以忽略不計(jì)，將T型等效電路中的勵(lì)磁支路從中型等效電路中的勵(lì)磁支路從中間移去，并聯(lián)在電源端點(diǎn)間移去，并聯(lián)在電源端點(diǎn) ，稱近似，稱近似型等效電路。型等效電路。 E1 = E2ZLU1I1r1 jx1 U2 jx2 r2I2I0rm jxm3. 簡(jiǎn)化等效電路簡(jiǎn)化等效電路 ZLU1 I1 I2 rk jxk U2 變壓器的等效電路和相量圖變壓器的等效電路和相量圖在電力變壓器中，由于在電力變壓器中，由于I00)(j20)時(shí)，時(shí)，DUDU為為正值，這時(shí)副邊端電壓比空載時(shí)低；正值，這時(shí)副邊端電壓比空載時(shí)低；變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性如果不在額定負(fù)載

33、時(shí)運(yùn)行，如果不在額定負(fù)載時(shí)運(yùn)行， 計(jì)算計(jì)算 U， 乘上負(fù)載系乘上負(fù)載系數(shù)。數(shù)。 實(shí)際運(yùn)行中一般是感性負(fù)載，實(shí)際運(yùn)行中一般是感性負(fù)載， 端電壓下降端電壓下降58%。UU為負(fù)值，說明副邊電壓比空載時(shí)高。為負(fù)值，說明副邊電壓比空載時(shí)高。cossin2*2*時(shí)時(shí)RXkk當(dāng)當(dāng)帶阻容性負(fù)載帶阻容性負(fù)載(j20)時(shí)時(shí)DU可能為正也可能為負(fù)值?？赡転檎部赡転樨?fù)值。2. 外特性外特性當(dāng)電源電壓和負(fù)載功率因數(shù)當(dāng)電源電壓和負(fù)載功率因數(shù)一定時(shí)副邊端電壓隨負(fù)載電一定時(shí)副邊端電壓隨負(fù)載電流變化的規(guī)律即流變化的規(guī)律即U2=f(I2)U2=f(I2)稱稱為變壓器的外特性。為變壓器的外特性。U2 I2 OU2N2=1 2=

34、0.8(電感性電感性)2= 0.8(電容性電容性) I2N U2變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性為了保證副邊端電壓在允許范圍之內(nèi)，通常在變壓器為了保證副邊端電壓在允許范圍之內(nèi)，通常在變壓器的高壓側(cè)設(shè)置抽頭，并裝設(shè)分接開關(guān)，調(diào)節(jié)變壓器高的高壓側(cè)設(shè)置抽頭，并裝設(shè)分接開關(guān)，調(diào)節(jié)變壓器高壓繞組的工作匝數(shù)，來調(diào)節(jié)變壓器的副邊電壓。壓繞組的工作匝數(shù)，來調(diào)節(jié)變壓器的副邊電壓。3. 電壓調(diào)整電壓調(diào)整分接開關(guān)有兩種形式：分接開關(guān)有兩種形式：中、小型電力變壓器一般有三個(gè)分接頭，記作中、小型電力變壓器一般有三個(gè)分接頭，記作UN 5%。大型電力變壓器采用五個(gè)或多個(gè)分接頭，例。大型電力變壓器采用五個(gè)或多個(gè)分接頭，例UN

35、 22.5%或或UN 81.5%。另一種可以在帶負(fù)荷的情況下進(jìn)行調(diào)節(jié)，稱為有載另一種可以在帶負(fù)荷的情況下進(jìn)行調(diào)節(jié)，稱為有載分接開關(guān)分接開關(guān)-這種調(diào)壓方式稱為有載調(diào)壓。這種調(diào)壓方式稱為有載調(diào)壓。一種只能在斷電情況下進(jìn)行調(diào)節(jié)，稱為無載分接開一種只能在斷電情況下進(jìn)行調(diào)節(jié)，稱為無載分接開關(guān)關(guān)-這種調(diào)壓方式稱為無勵(lì)磁調(diào)壓；這種調(diào)壓方式稱為無勵(lì)磁調(diào)壓；變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性二、損耗、效率及效率特性二、損耗、效率及效率特性鐵損耗與外加電壓大小有關(guān)，而與負(fù)載大小基本無鐵損耗與外加電壓大小有關(guān)，而與負(fù)載大小基本無關(guān)，故也稱為不變損耗。關(guān)，故也稱為不變損耗。(一一)變壓器的損耗變壓器的損耗銅耗也分基本銅耗和附加銅耗。銅耗也分基本銅耗和附加銅耗。基本銅耗是在電流在繞組直流電阻上的損耗；基本銅耗是在電流在繞組直流電阻上的損耗；變壓器的損耗主要是鐵耗和銅耗兩種。變壓器的損耗主要是鐵耗和銅耗兩種。鐵耗包括基本鐵損耗和附加鐵耗。鐵耗包括基本鐵損耗和附加鐵耗?；捐F耗為磁滯損耗和渦流損耗?；捐F耗為磁滯損耗和渦流損耗。附加損耗包括由鐵心疊片間絕緣損傷引起的局部渦附加損耗包括由鐵心疊片間絕緣損傷引起的局部渦流損耗、主磁通在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗等。流損耗、主磁通在結(jié)構(gòu)部件中引