變壓器的運行特性（課堂PPT）

1、11u1e2e20u02i變壓器的空載運行變壓器的空載運行1N2N10i mfNE2244. 4mfNE1144. 421u1e1i2e20u1N2NLZ122i 變壓器的負載運行變壓器的負載運行3一、磁動勢平衡方程120FFF或112210N IN IN I 電磁關系將一、二次聯系起來電磁關系將一、二次聯系起來, ,二次電流增加或減少必然引二次電流增加或減少必然引起一次電流的增加或減少起一次電流的增加或減少. .用電流形式表示用電流形式表示L102021201II)kI(II)NN(II。,I;,I:L作用作用它起平衡二次磁動勢的它起平衡二次磁動勢的另一個是負載分量另一個是負載分量產生主磁通

2、產生主磁通它用來它用來一個是勵磁電流一個是勵磁電流兩個分量兩個分量變壓器的負載電流包括變壓器的負載電流包括表明表明10電流流過線圈產生磁場，其磁場大小由線圈的匝數N和電流電流I決定，線圈匝數N和電流I的乘積NI叫磁動勢。4在額定負載時，勵磁電流I0 只占I1的百分之幾，所以I0 可以忽略不計。公式可以近似為：2121INNI式中負號表明相位相反。其大小關系為：2121INNI 由此有：1221IINNK5阻抗變換阻抗變換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、變改變K，即可改變，即可改變z實現阻抗變換。實現阻抗變換。Z2U1I1I2U26變壓器的三變用途變壓器的三變用途kNNII11221變電流作用變電流作用kNNUU2121變電壓作用變電壓作用變阻抗作用變阻抗作用221kZZ或或221ZkZ 7變壓器的額定值額定容量 在銘牌規(guī)定的額定狀態(tài)下變壓器輸出視在功率的保證值 ，單位為kV或kVA。三相變壓器指三相容量之和。額定電壓 銘牌規(guī)定的各個繞組在空載、指定分接開關位置下的端電壓，單位為V或kV。三相變壓器指線電壓。額定電流 根據額定容量和額定電壓算出的電流稱為額定電流，單位為A。三相變壓器指線電流。 NUNINS8三相變壓器：NNNNNNUSIUS

4、I22113,3單相變壓器：NNNNNNUSIUSI2211,9變壓器的運行特性1.1.電壓變化率電壓變化率定義：是指一次側加額定電壓、二次空載電壓定義：是指一次側加額定電壓、二次空載電壓與帶負載后在某功率因數下的二次電壓之差，與帶負載后在某功率因數下的二次電壓之差，與二次額定電壓的比值，即與二次額定電壓的比值，即 它表征了變壓器二次側電壓隨負載變化的程度。電壓變化率是表征變壓器運行性能的重要指標之一電壓變化率是表征變壓器運行性能的重要指標之一, ,它大小它大小反映了供電電壓的穩(wěn)定性。反映了供電電壓的穩(wěn)定性。 由表達式可知，電壓變化率的大小與負載大小、性質及由表達式可知，電壓變化率的大小與負載

5、大小、性質及變壓器的本身參數有關。變壓器的本身參數有關。%100222NNUUUU10nU是變壓器的重要性能指標。它與是變壓器的重要性能指標。它與3個因素有個因素有關關:(1)負載大小，用負載系數負載大小，用負載系數來反映來反映(2)負載負載性質，用性質，用cos2來表示來表示(3)變壓器本身的漏阻抗，變壓器本身的漏阻抗，Rk*和和Xk*來表示。來表示。n當為感性負載時，當為感性負載時，2為正為正U0。n當為容性負載時，當為容性負載時，2為負為負U通常為負通常為負/0/(個別個別情況為正情況為正)。一般情況下，照明電源電壓波動不超過正負5%，動力電源電壓波動不超過-5%10%。11.),I(f

6、U,特特性性稱稱為為變變壓壓器器的的外外即即規(guī)規(guī)律律變變化化的的二二次次端端電電壓壓隨隨負負載載電電流流定定時時因因數數一一當當電電源源電電壓壓和和負負載載功功率率22 *2U)(*2I1.001.01cos28 . 0cos28 . 0)cos(22.2.變壓器的外特性變壓器的外特性由圖可知：（1）負載的性質一定時，二次側端電壓的變化僅取決于負載的性質。（2）負載電流的大小一定，二次側端電壓的變化僅取決于負載的性質。123.3.損耗、效率及效率特性損耗、效率及效率特性注意：鐵損耗與外加電壓大小有關，而與負載大小基本無關，鐵損耗與外加電壓大小有關，而與負載大小基本無關，故也稱為不變損耗。故也稱

7、為不變損耗。 銅耗銅耗分基本銅損耗和附加銅損耗?；俱~損耗是在電分基本銅損耗和附加銅損耗?；俱~損耗是在電流在一、二次繞組直流電阻上的損耗；附加損耗包括因集流在一、二次繞組直流電阻上的損耗；附加損耗包括因集膚效應引起的損耗以及漏磁場在結構部件中引起的渦流損膚效應引起的損耗以及漏磁場在結構部件中引起的渦流損耗等。耗等。變壓器的損耗主要是變壓器的損耗主要是鐵耗鐵耗和和銅耗銅耗兩種。兩種。鐵耗鐵耗包括基本鐵損耗和附加鐵損耗?；捐F損耗為磁滯損耗包括基本鐵損耗和附加鐵損耗。基本鐵損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流

8、損耗、主磁通在結構部件中引起的渦流損耗等。部渦流損耗、主磁通在結構部件中引起的渦流損耗等。注意：銅損耗大小與負載電流平方成正比，故也稱為可變損耗。銅損耗大小與負載電流平方成正比，故也稱為可變損耗。13效率大小反映變壓器運行的經濟性能的好壞，是表征變壓效率大小反映變壓器運行的經濟性能的好壞，是表征變壓器運行性能的重要指標之一。器運行性能的重要指標之一。效率及效率特性效率是指變壓器的輸出有功功率與輸入有功功率的比效率是指變壓器的輸出有功功率與輸入有功功率的比值。值。21100P=%P1121FeCuFeCupP + P-= -PP + P + P14注意：變壓器效率的大小與負載的大小、功率因數及變

9、變壓器效率的大小與負載的大小、功率因數及變壓器本身參數有關。壓器本身參數有關。效率特性效率特性：在功率因數一定時，變在功率因數一定時，變壓器的效率與負載電流之間的關系壓器的效率與負載電流之間的關系=f(),=f(),稱為變壓器的效率特性。稱為變壓器的效率特性。0max結論：當結論：當銅耗等于鐵耗銅耗等于鐵耗時時, ,變壓器效率最大。變壓器效率最大。15理想變壓器空載運行的相量圖理想變壓器空載運行的相量圖 U2U1I0E2E10I1UmfNjE1144. 4mfNjE2244. 4m1E22UEU1I0X116實際變壓器空載運行的相量圖實際變壓器空載運行的相量圖 U2U1I0E2E10I1Um1

10、E s11rPI0QI001IrU1I0r1 Xs1X101IXjs1EmfNjE1144. 4mfNjE2244. 417低壓側低壓側高壓側高壓側U1VAWV變壓器的參數測定變壓器的參數測定一一.空載試驗空載試驗目的：1.變比2.空載電流0I3.空載損耗0P4.勵磁阻抗mZK注意：1.高壓側開路，低壓側通電2.電壓表接在電流表外面輸入為額定電壓18低壓側低壓側高壓側高壓側U1VAWV1.變比K21UUK 2.空載電流0I3.空載損耗0P?變壓器的損耗是什么（銅損）鐵損CuFePPP)(02mFeP不變時1U不變不變FeP2IPCu可變損耗19低壓側低壓側高壓側高壓側U1VAWV3.空載損耗0

11、P（銅損）鐵損CuFePPP)(02mFeP2IPCu0,210III空載運行CuFePPFePP 00P20低壓側低壓側高壓側高壓側U1VAWV3.測試空載損耗的意義P230P 通過空載損耗的測試，可以檢查鐵心材料、裝配工藝的質量和繞組的匝數是否正確、有否匝間短路。如果空載損耗和空載電流過大，則說明鐵心質量差，氣隙太大。如果K太大或太小，說明繞組的絕緣或匝數由問題。還可以通過示波器觀察開路側電壓或空載電流的波形，如果不是正弦波，失真過大，則鐵心過于飽和。 21低壓側低壓側高壓側高壓側U1VAWV4.勵磁阻抗mZU1I0R0X001IUZm2000IPR 20200RZX勵磁電阻勵磁電抗若要將

12、若要將Zm 、R0和和X0折算至高壓側，則折算至高壓側，則 折算至高壓側的參數折算至高壓側的參數=k2 折算至低壓側的參數折算至低壓側的參數22二、短路試驗二、短路試驗 高壓側高壓側低壓側低壓側USAVW目的：1.額定銅耗2.短路電壓KU3.短路阻抗KZCuNP注意：1.高壓側通電，低壓側短路2.電流表接在電壓表外面輸入為額定電流23高壓側高壓側低壓側低壓側USAVW1.額定銅耗CuNP（銅損）鐵損CuFePPP)(02mFeP2IPCu1UUS短路運行其銅損滿載情況而且電流為額定電流，遠小于正常運行的損耗FePCuKPP KP24高壓側高壓側低壓側低壓側USAVW2.短路電壓KU調節(jié)輸入電壓

13、Us，使一次側電流為額定電流時電壓表的讀數就為Uk3.短路阻抗KZNKKIUZ11k2折算至低壓側的參數折算至低壓側的參數= = 折算至高壓側的參數折算至高壓側的參數25短路試驗的意義短路試驗的意義P25 高壓側高壓側低壓側低壓側USAVWKCuNPPKUKZ（1）測出供變壓器計算銅耗用。和它反映一次側繞組在額定電流時的內部壓降及內部阻抗，可以用來分析變壓器的運行性能。（2）測出26求求Z0、R0、X0 和和 ZS 、RS、XS。 解：解： (1) 由空載試驗求得由空載試驗求得 【例例】 一臺單相變壓器，一臺單相變壓器， SN = 750 kVA， U1N / U2N = 10 000/231 V，I1N / I2N = 43.3 / 1 874 A。繞組為銅線，。繞組為銅線，試驗數據如下表：試驗數據如下表： 試試 驗驗 電壓電壓/V 電流電流/A 功率功率/W 備備 注注空載試驗空載試驗 231/10 000 103.8 3 800 電壓加在低壓側電壓