變壓器空載負(fù)載等效電路測量

變壓器空載負(fù)載等效電路測量單相變壓器模型鐵心：是變壓器的主磁路部分，用硅鋼片疊成。繞組：是變壓器的電路部分，用電磁線繞制而成。繞組分類一次繞組：輸入電能二次繞組：輸出電能高壓繞組：低壓繞組：2變壓器空載負(fù)載等效電路測量一、一次和二次繞組的感生電動勢，電壓比空載運(yùn)行空載電流:i10空載時的磁動勢N1i103變壓器空載負(fù)載等效電路測量一、一次和二次繞組的感生電動勢，電壓比空載運(yùn)行空載電流:i10空載時的磁動勢N1i10空載時的磁通分析主磁通φ:鍵鏈兩個線圈漏磁通:鍵鏈一個線圈，空載時可忽略。主磁通4變壓器空載負(fù)載等效電路測量一、一次和二次繞組的感生電動勢，電壓比運(yùn)行分析空載電流:i10感生電動勢正方向電壓u1正電壓-正電流正電流-正電動勢正磁通主磁通5變壓器空載負(fù)載等效電路測量一、一次和二次繞組的感生電動勢，電壓比感生電動勢大小電壓方程(考慮電阻)電壓比及變壓原理忽略漏磁通改變變壓器二次匝數(shù)，即可改變變壓器二次輸出電壓主磁通6變壓器空載負(fù)載等效電路測量二、主磁通分析主磁通:通過鐵心并和一次、二次繞組交鏈的磁通eΦ超前e90°對已制好的變壓器，主磁通最大值的大小和波形主要取決于電源電壓的大小和波形Φ也為正弦波,超前e90°eΦe1近似為正弦波7變壓器空載負(fù)載等效電路測量激磁電流im空載時即等于空載電流:im=i10激磁電流分量(兩種作用)鐵耗電流iFe:支付鐵心損耗所需要的能量.鐵耗電流與-e同相(e吸收電功率)磁化電流iμ:用于產(chǎn)生磁場.磁化電流與φ同相,超前e90°三、激磁電流激磁阻抗8變壓器空載負(fù)載等效電路測量變壓器空載時的等效電路激磁電阻激磁電抗9變壓器空載負(fù)載等效電路測量六、空載運(yùn)行總結(jié)空載等效電路的意義：把具有電路磁路和電磁感應(yīng)關(guān)系的實(shí)際變壓器用一個等效電路來代替。激磁阻抗的意義：把主磁通和鐵心線圈的作用作為激磁阻抗來處理，或說把主磁通和鐵心線圈用激磁阻抗參數(shù)來表征。線性處理：激磁電流用等效正弦波代替計算.鐵心磁路是非線性的，E1和Im之間也是非線性關(guān)系，Zm不是常值；實(shí)際變壓器運(yùn)行時，主磁通（最大值）φm變化很小，Im和Ｅ1（有效值）近似為常數(shù)，在此條件下，可近似認(rèn)為Zm為一常值。10變壓器空載負(fù)載等效電路測量變壓器負(fù)載運(yùn)行什么是變壓器的負(fù)載運(yùn)行:

一次繞組接交流電源,二次繞組接負(fù)載阻抗ZL,二次繞組在電動勢e2作用下，將有電流流過，參與變壓器內(nèi)磁場建立。正方向的規(guī)定電壓_1電流_1電動勢_1磁通_主漏電動勢_2電流_2電壓_211變壓器空載負(fù)載等效電路測量一、磁動勢平衡運(yùn)行分析

i2將產(chǎn)生磁動勢N2i2作用在鐵心磁路上，趨向于改變主磁通和激磁電動勢e1及i1。主磁通大小這時仍有磁動勢相互影響i1中除用以產(chǎn)生主磁通Φm的激磁電流im外，還將增加一個負(fù)載分量i1L，以抵消二次繞組電流i2的作用，保持Φm(近似為常值).N2i2,主磁通Φm近似不變。12變壓器空載負(fù)載等效電路測量二、磁動勢方程磁動勢作用i1中除用以產(chǎn)生主磁通Φm的激磁電流im外，還將增加一個負(fù)載分量i1L，以抵消二次繞組電流i2的作用,以保持Φm(近似為常值).另一方面,作用在主磁路上的磁動勢磁動勢方程：正常負(fù)載時，i1和i2都隨時間正弦變化，此時磁動勢方程可用復(fù)數(shù)表示為：13變壓器空載負(fù)載等效電路測量三、漏磁通和漏磁電抗漏磁通：漏磁動勢一次繞組的漏磁通：僅與一次繞組交鏈二次繞組的漏磁通：僅與二次繞組交鏈14變壓器空載負(fù)載等效電路測量三、漏磁通和漏磁電抗感生電動勢漏感與漏抗漏此路為線性，故漏抗與漏感近似為常數(shù)。15變壓器空載負(fù)載等效電路測量四、變壓器運(yùn)行分析總結(jié)按照磁路性質(zhì)的不同，把磁通分成主磁通和漏磁通兩部分，把不受鐵心飽和影響的漏磁通分離出來，用常值參數(shù)X1σ和X2σ來表征，而把受鐵心飽和影響的主磁路及其參數(shù)Zm作為局部的非線性問題，再加以線性化處理，這是分析變壓器和旋轉(zhuǎn)電機(jī)的重要方法之一。這樣做，一方面可以簡化分析；另一方面可以提高測試和計算的精度。16變壓器空載負(fù)載等效電路測量變壓器的基本方程和等效電路一、變壓器的基本方程變壓器內(nèi)部電磁關(guān)系17變壓器空載負(fù)載等效電路測量一、變壓器的基本方程一次和二次的電壓方程復(fù)數(shù)形式一次漏阻抗二次漏阻抗18變壓器空載負(fù)載等效電路測量一、變壓器的基本方程變壓器基本方程？希望有一個既能正確反映變壓器內(nèi)部電磁關(guān)系，又便于工程計算的等效電路，來代替既有電路、磁路和電磁感應(yīng)關(guān)系的實(shí)際變壓器基本方程的應(yīng)用？？？？？19變壓器空載負(fù)載等效電路測量二、變壓器的等效電路20變壓器空載負(fù)載等效電路測量二、變壓器的等效電路繞組歸算

把二次繞組歸算到一次側(cè)：一次側(cè)固定不動，用一個與一次繞組匝數(shù)完全相同的等效繞組，去代替實(shí)際的二次繞組。等效：①保持變壓器內(nèi)部的電磁關(guān)系不變，即二次側(cè)磁動勢不變。②保持二次側(cè)的能量關(guān)系不變。歸算值：繞組歸算后，對應(yīng)新的量值稱為歸算值，用原物理量的符號加’表示。21變壓器空載負(fù)載等效電路測量歸算后的變壓器方程按前面列方程的基本方法二、變壓器的等效電路22變壓器空載負(fù)載等效電路測量二、變壓器等效電路23變壓器空載負(fù)載等效電路測量二、變壓器等效電路電路對接24變壓器空載負(fù)載等效電路測量二、變壓器等效電路等效電路的應(yīng)用用等效電路去代替實(shí)際的變壓器進(jìn)行計算

一次側(cè)為實(shí)際值二次側(cè)使用的是歸算值問題:實(shí)際值與歸算值之間的關(guān)系、如何換算？25變壓器空載負(fù)載等效電路測量二、變壓器的等效電路歸算值與原值的關(guān)系二次電流：根據(jù)磁動勢不變原則感應(yīng)電動勢：26變壓器空載負(fù)載等效電路測量二、變壓器的等效電路阻抗：根據(jù)能量關(guān)系不變原則電阻損耗不變：二次繞組漏磁場內(nèi)無功功率不變二次電壓：二次繞組歸算到一次繞組時，電動勢和電壓應(yīng)乘以k倍，電流乘以1／k倍，阻抗乘以k2倍27變壓器空載負(fù)載等效電路測量二、變壓器的等效電路歸算后的電壓方程驗(yàn)證歸算的實(shí)質(zhì)所謂歸算，實(shí)質(zhì)是在功率和磁動勢保持為不變量的條件下，對繞組的電壓、電流所進(jìn)行的一種線性變換。28變壓器空載負(fù)載等效電路測量二、變壓器等效電路等效電路的應(yīng)用用等效電路去代替實(shí)際的變壓器

一次側(cè)為實(shí)際值二次側(cè)使用的是歸算值計算前實(shí)際值→歸算值

計算后歸算值→實(shí)際值29變壓器空載負(fù)載等效電路測量二、變壓器等效電路歸算到二次側(cè):用一個N2匝繞組代替一次繞組.歸算到二次側(cè)的等效電路(與歸算到一次類似/略)計算前歸算值←實(shí)際值計算后實(shí)際值←歸算值30變壓器空載負(fù)載等效電路測量二、變壓器等效電路近似等效電路I1NZ1≈2～5%U1N激磁支路兩端電壓約等于U1Im～1%I1N對二次電流影響很小.額定負(fù)載時31變壓器空載負(fù)載等效電路測量二、變壓器等效電路簡化等效電路Im≈0.1~1%I1N鐵心損耗遠(yuǎn)小于繞組損耗.等效漏阻抗也稱(短路阻抗)短路電阻,短路電抗

32變壓器空載負(fù)載等效電路測量例

一臺單相變壓器,已知參數(shù)R1=2.19Ω,X1=15.4Ω,R2=0.15Ω,X2σ=0.964Ω,Rm=1250Ω,Xm=12600Ω.N1/N2=876/260,當(dāng)二次接負(fù)載阻抗26.67+j20Ω時①畫出歸算到高壓側(cè)的T型等效電路,②用T型\近似\簡化等效電路求I1并比較結(jié)果.33變壓器空載負(fù)載等效電路測量電流計算34變壓器空載負(fù)載等效電路測量MatLab程序計算35變壓器空載負(fù)載等效電路測量計算結(jié)果有效值A(chǔ)相位角°T型電路近似電路簡化電路復(fù)數(shù)值A(chǔ)36變壓器空載負(fù)載等效電路測量2.5等效電路參數(shù)的測定開路實(shí)驗(yàn)測量激磁阻抗參數(shù)短路實(shí)驗(yàn)測量短路阻抗參數(shù)37變壓器空載負(fù)載等效電路測量一、開路試驗(yàn)接線及實(shí)驗(yàn)方法:二次繞組開路，一次繞組加以額定電壓，測量此時的輸人功率P0、電壓U1和電流I0

電壓不能超過該側(cè)的額定電壓38變壓器空載負(fù)載等效電路測量

一、開路試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理變壓器二次繞組開路時，一次繞組的電流I0,就是激磁電流Im。由于一次漏阻抗比激磁阻抗小得多，可將它略去不計.由于空載電流很小，它在一次繞組中產(chǎn)生的電阻損耗可以忽略不計，這樣空載輸入功率可認(rèn)為基本上是供給鐵心損耗的∴U=UN開路Z1σ<<Zm39變壓器空載負(fù)載等效電路測量

一、開路試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)I0～1%IN,U=UN.為了試驗(yàn)時的安全和儀表選擇的方便，開路試驗(yàn)時通常在低壓側(cè)加上電壓，高壓側(cè)開路，此時測出的值為歸算到低壓側(cè)時的值．歸算到高壓側(cè)時，各參數(shù)應(yīng)乘以k2I0～1%IN,U=UN.電流相對較小，電流表放在內(nèi)側(cè)?？蛰d40變壓器空載負(fù)載等效電路測量對歸算值的理解理想變壓器:鐵心磁導(dǎo)率無窮大Xm=∞,無鐵心損耗Rm=0沒有漏磁通,X12σ=0電阻為零R12=0變壓器接額定電源,假定二次側(cè)有一阻抗ZL如果從二次側(cè)直接測量其電壓U2,電流I2,則阻抗一次對應(yīng)電壓U1和電流I1,則根據(jù)一次測量的電壓和電流值計算的阻抗就為歸(折)算到一次側(cè)的值41變壓器空載負(fù)載等效電路測量二、短路試驗(yàn)接線及實(shí)驗(yàn)方法：二次繞組短路，一次繞組上加一可調(diào)的低電壓。從0向上非常緩慢調(diào)節(jié)外加的低電壓，使短路電流達(dá)到額定電流，測量此時的一次電壓Uk輸入功率Pk和電流Ik

電流不能超過該側(cè)的額定電流42變壓器空載負(fù)載等效電路測量二、短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理變壓器短路時，外加電壓僅用于克服變壓器內(nèi)部的漏阻抗壓降，當(dāng)短路電流為額定電流時，該電壓一般只有額定電壓的5％一10%左右；因此短路試驗(yàn)時變壓器內(nèi)的主磁通很小．激磁電流和鐵耗均可忽略不計；不計鐵耗時，短路時的輸入功率Pk可認(rèn)為全部消耗在一次和二次繞組的電阻損耗上∴短接43變壓器空載負(fù)載等效電路測量二、短路試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)短路試驗(yàn)時，繞組的溫度與實(shí)際運(yùn)行時不一定相同；按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，測出的電阻應(yīng)換算到75℃時的數(shù)值短路試驗(yàn)常在高壓側(cè)加電壓，由此所得的參數(shù)值為歸算到高壓側(cè)時的值短路電流為額定值，短路電壓相對較小，故電壓表放在電流表內(nèi)側(cè)。短路試驗(yàn)時，使電流達(dá)到額定值時所加的電壓U1k,稱為阻抗電壓或短路電壓。阻抗電壓用額定電壓的百分值表示時有變壓器中漏磁場的分布十分復(fù)雜，所以要從測出的Xk中把X1σ和X2σ′分開是極為困難的。由于工程上大多采用近似或簡化等效電路來計算各種運(yùn)行問題．因此通常沒有必要把X1σ和X2σ′分