變壓器的運(yùn)行特性課件

2.5變壓器的運(yùn)行特性從變壓器的副方看，它相當(dāng)一個(gè)電源，向負(fù)載輸出電磁功率，所以它的運(yùn)行特性主要有兩個(gè)注：變壓器的電壓變化率和效率體現(xiàn)了這兩個(gè)特性外特性——指原方外施電壓和副方負(fù)載功率因數(shù)不變時(shí)，副方端電壓隨負(fù)載電流變化的規(guī)律，即U2=f(I2)效率特性——指原方外施電壓和副方負(fù)載功率因數(shù)不變時(shí)，變壓器的效率隨負(fù)載電流變化的規(guī)律，即η=f(I2)2.5變壓器的運(yùn)行特性從變壓器的副方看，它相當(dāng)一個(gè)電源，12.5.1電壓變化率定義電壓變化率——原方接在額定電壓、額定頻率的電網(wǎng)上，副方的空載電壓與給定負(fù)載下副方電壓的算術(shù)差，用副方額定電壓的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示的數(shù)值，即R'2jx'2σRmU1U'2I1R1jx1σI'2I0jxmE1E'2＝ZL2.5.1電壓變化率定義電壓變化率——原方接在額定電壓、2-U2*U1N*I1*jxk*I1*Rk*I1*=－I2*φ2BADCFEφ2φ2ΔU%的簡(jiǎn)化計(jì)算公式用變壓器的簡(jiǎn)化等效電路得簡(jiǎn)化相量圖其中U1N*=1，I1*=I2*=β（β稱為變壓器的負(fù)載系數(shù)），電阻壓將I1*Rk*=βRk*，電抗壓將I1*xk*=βxk*由簡(jiǎn)化相量圖得得-U2*U1N*I1*jxk*I1*Rk*I1*=－I2*3由公式討論電壓變化率和負(fù)載的關(guān)系電壓變化率與負(fù)載的大小成正比。且與變壓器的漏阻抗有關(guān)。電壓變化率還與負(fù)載的性質(zhì)有關(guān)在感性負(fù)載下，電流滯后于電壓，φ2>0，ΔU為正值，說(shuō)明帶負(fù)載后副方電壓比空載電壓低。在容性負(fù)載下，電流超前于電壓，φ2<0，sinφ2為負(fù)值，ΔU可能為負(fù)值，說(shuō)明帶負(fù)載后副方電壓可能比空載電壓高。由公式討論電壓變化率和負(fù)載的關(guān)系電壓變化率與負(fù)載的大小成4例題

一臺(tái)三相電力變壓器，已知Rk*＝0.024，xk*＝0.0504。試計(jì)算額定負(fù)載時(shí)下列情況變壓器的電壓變化率ΔU％：（1）cosφ2＝0.8（滯后）（2）cosφ2＝1.0（純電阻負(fù)載）（3）cosφ2＝0.8（超前）分析：額定負(fù)載時(shí)，β＝1；在已知Rk*，xk*和cosφ2時(shí),可以通過(guò)公式進(jìn)行直接計(jì)算例題一臺(tái)三相電力變壓器，已知Rk*＝0.024，xk*＝5解:（1）β＝1，cosφ2＝0.8（滯后）時(shí)，sinφ2＝0.6（2）β＝1，cosφ2＝1.0時(shí)，sinφ2＝0（3）β＝1，cosφ2＝0.8(超前)時(shí)，sinφ2＝=-0.6解:（1）β＝1，cosφ2＝0.8（滯后）時(shí)，sinφ6變壓器的外特性當(dāng)U1=U1N，cosφ2＝常數(shù)，U2隨I2變化的規(guī)律U2=f(I2)稱變壓器的外特性132I2NI2U2NU2曲線1——cosφ2＝1.0，帶純電阻性負(fù)載曲線2——cosφ2＝0.8（滯后），帶電感性負(fù)載曲線3——cosφ2＝0.8（超前），帶電容性負(fù)載變壓器的外特性當(dāng)U1=U1N，cosφ2＝常數(shù)，U2隨I72.5.2變壓器的損耗和效率效率——變壓器輸出功率和輸入功率的比值效率＝—————＝——×100％輸入功率P1輸出功率P2變壓器能量的傳遞U1U2E1I1R1R2jx1σjx2σE2-I2M**輸入功率電磁功率輸出功率pCu1pCu2pFe2.5.2變壓器的損耗和效率效率——變壓器輸出功率和輸入8輸入功率:P1=mU1I1cosφ1原邊銅耗:pCu1=mI12R1鐵耗:pFe=mI02Rm電磁功率:PM=mE2I2cosφ2副邊銅耗:pCu2=mI22R2輸出功率:P2=mU2I2cosφ2PCu2PFePCu1P1PMP2注:1、變壓器的pCu1+pCu2=pCu

——合稱銅耗2、變壓器的鐵耗包括基本鐵耗和附加鐵耗總損耗:Σp=pCu+pFe=(pCu1+pCu2)+pFe輸入功率:P1=mU1I1cosφ1原邊銅耗:pCu1=mI9變壓器的效率效率＝—————＝——×100％輸入功率P1輸出功率P2定義：效率測(cè)定直接法——直接測(cè)量P1和P2來(lái)確定效率。變壓器的效率很高（小型變壓器額定效率一般大于95％，大型大于99％），同時(shí)受測(cè)量條件和精度的影響很難得到精確的結(jié)果效率測(cè)定間接法——通過(guò)空載實(shí)驗(yàn)和短路實(shí)驗(yàn)，測(cè)出額定電壓時(shí)的空載損耗p0和額定電流時(shí)的短路損耗pkN，通過(guò)計(jì)算得出效率＝（1-—————）×100％pFe+pCu

p2+pFe+pCu

變壓器的效率效率＝—————＝——×100％輸入功率10間接法測(cè)定變壓器的效率通常作以下假設(shè)：1）忽略變壓器空載運(yùn)行時(shí)的銅耗，用額定電壓下的空載損耗p0來(lái)代替鐵耗pFe(即p0=pFe＝常數(shù))——鐵耗也稱不變損耗2）忽略短路試驗(yàn)時(shí)的鐵耗，用額定電流時(shí)短路損耗pkN來(lái)代替額定電流時(shí)的銅耗pCu。因銅耗pCu與負(fù)載系數(shù)β的平方成正比，故有pCu＝β2pkN——銅耗也稱可變損耗3）不考慮變壓器副邊電壓的變化，即認(rèn)為U2=U2N不變。注：間接法測(cè)定變壓器的效率通常作以下假設(shè)：1）忽略變壓器空載運(yùn)行11故效率公式可寫(xiě)為在負(fù)載的功率因數(shù)cosφ2一定時(shí)，效率隨負(fù)載系數(shù)變曲線稱——效率曲線η0ηmaxβ0.20.40.60.81.01.21.00.80.60.40.2故效率公式可寫(xiě)為在負(fù)載的功率因數(shù)cosφ2一定時(shí)，效率隨負(fù)載12注：1、最大效率出現(xiàn)時(shí)有即不變損耗的鐵耗和可變損耗的銅耗相等討論變壓器效率最高點(diǎn)，出現(xiàn)在什么地方？在公式中，取導(dǎo)數(shù)η對(duì)β的導(dǎo)數(shù)，并令可計(jì)算出最高效率ηmax時(shí)的負(fù)載系數(shù)βm對(duì)應(yīng)2、為了提高變壓器的效率，通常設(shè)計(jì)成βm＝0.5～0.6鐵耗相對(duì)較小注：1、最大效率出現(xiàn)時(shí)有13例題一臺(tái)三相電力變壓器，SN=100kva，p0＝600W，pkN=2400W。試計(jì)算(1)在cosφ2＝0.8（滯后）條件下，額定負(fù)載時(shí)的效率；(2)在cosφ2＝0.8（滯后）條件下，最高效率時(shí)的負(fù)載系數(shù)和最