[计算机硬件及网络]变压器课件.ppt

1、 第一篇第一篇 变压器变压器变压器是一种静止的电气设备，变压器是一种静止的电气设备，根据电磁感应原根据电磁感应原理，将一种形态（电压、电流、相数）的交流电理，将一种形态（电压、电流、相数）的交流电能，能，转换成另一种形态的交流电能。转换成另一种形态的交流电能。电力变压器（升压、降压、配电）电力变压器（升压、降压、配电）特种变压器（电炉、整流）特种变压器（电炉、整流）仪用互感器（电压、电流互感仪用互感器（电压、电流互感器、脉冲变压器，阻抗匹配变器、脉冲变压器，阻抗匹配变压器）压器）实验用变压器（高压、调压）实验用变压器（高压、调压）也可按线圈数目、铁心结构、相数或变压器冷却方式划分也可按线圈数目

2、、铁心结构、相数或变压器冷却方式划分按用途按用途变压器电源变压器电力变压器环形变压器接触调压器控制变压器三相干式变压器简单的单相变压器：两个线圈没有简单的单相变压器：两个线圈没有电的直接联系，电的直接联系，只有磁的耦合。只有磁的耦合。原绕组原绕组（一次绕或初级绕组）：接交流（一次绕或初级绕组）：接交流电源的线圈，电源的线圈，其匝数为其匝数为N1,相关参数下相关参数下标用标用1.副绕组副绕组（二次绕组或次级绕组）：（二次绕组或次级绕组）：接接到用电设备上的线圈，其匝数为到用电设备上的线圈，其匝数为N2,相相关参数下标用关参数下标用2.交变磁通同时与原、副绕组交链，在原、副绕组内感应电动势。交变磁

3、通同时与原、副绕组交链，在原、副绕组内感应电动势。dtdNeudtdNeu222111;变压器变压器原、副边电势之比原、副边电势之比 等于等于原、副边匝数之比原、副边匝数之比。1 变压器的基本工作原理变压器的基本工作原理1-1 变压器的基本结构和额定值变压器的基本结构和额定值变压器的主要结构：铁心和绕组。变压器的主要结构：铁心和绕组。铁心是变压器的磁路部分；铁心是变压器的磁路部分；绕组是变压器的电路部分。绕组是变压器的电路部分。铁心通常用铁心通常用0.35mm厚表面涂有绝缘漆的硅钢片冲厚表面涂有绝缘漆的硅钢片冲成一定的形状叠制而成。成一定的形状叠制而成。绕组绕组绕组是变压器的电路部分，一般为绝

4、缘扁铜线或绝缘圆铜绕组是变压器的电路部分，一般为绝缘扁铜线或绝缘圆铜线在绕线模上绕制而成线在绕线模上绕制而成单相和三相芯式变压器单相和三相芯式变压器铁心结构铁心结构单相壳式变压器单相壳式变压器心式变压器迭片心式变压器迭片奇数层奇数层偶数层偶数层心式冷轧硅钢片迭片心式冷轧硅钢片迭片变压器其它附件温度计；吸湿器，储油柜；油表；安全气道；气体继电器；高压套管；低压套管；分接开关；油箱等等额定数据额定数据能保证连续使用能保证连续使用20年的参数年的参数额定容量额定容量SN：额定工作状态下的视在功率，用伏安（额定工作状态下的视在功率，用伏安（VA）等表示。）等表示。额定电压额定电压U1N/U2N:U1N

5、是电源加到原绕组上的额定是电源加到原绕组上的额定线线电压，电压，U2N是是原边绕组加上额定电压后副边原边绕组加上额定电压后副边开路开路即空载时副绕组的端电压即空载时副绕组的端电压。额定电流额定电流I1N、I2N：变压器额定容量分别除以原、副边额定电压所变压器额定容量分别除以原、副边额定电压所计算出来的线电流值。计算出来的线电流值。额定频率：额定频率：按我国规定，工业用电按我国规定，工业用电50Hz。单相：单相：三相：三相：NNNNNIUIUS221133NNNNNIUIUS221112 变压器的工作原理变压器的工作原理几个概念：几个概念：空载电流空载电流二次侧开路时的一二次侧开路时的一次侧电流

6、次侧电流主磁通主磁通同时与一次侧和二同时与一次侧和二次侧绕组匝链的磁通次侧绕组匝链的磁通，经过铁芯经过铁芯（磁阻较小（磁阻较小,非线性非线性,大部分大部分）闭合）闭合漏磁通漏磁通经过空气（磁阻较大经过空气（磁阻较大,线性）闭合，线性）闭合，小部分小部分一次侧漏磁通一次侧漏磁通仅与仅与一次侧一次侧绕组匝链的磁通绕组匝链的磁通二次侧漏磁通二次侧漏磁通仅与仅与一次侧绕组匝链的磁通一次侧绕组匝链的磁通正方向规定：正方向规定：一次侧电压和电流一次侧电压和电流一次侧一次侧作为受电负载作为受电负载.磁通磁通与与建立该磁通的电流的建立该磁通的电流的正方向之间符合右螺旋关系。正方向之间符合右螺旋关系。感应电势感

7、应电势与磁通的正方向之与磁通的正方向之间符合右螺旋关系间符合右螺旋关系二次侧电压和电流二次侧电压和电流二次侧二次侧作为供电电源作为供电电源.i1i2E2e12 变压器的工作原理1U1I11NI11e2e1e2U2I22NI22ei1i2E2e12 变压器的工作原理变压器的工作原理2244.4fNjEdtdNe11设设 tmsin 即即 0mm铁心中磁通的最大值；铁心中磁通的最大值；tNtdtdNemmcos)sin(111)90sin()90sin(11tEtNmm一次绕组内感应电势的有效值一次绕组内感应电势的有效值 mmmmfNfNNEE1111144.42212感应电势时间上感应电势时间上

8、滞后于磁通滞后于磁通90度度 2E1E一次侧主电势一次侧主电势二次侧电势二次侧电势1144.4fNjE相量表示：相量表示：当主磁通按正弦规律变化时，原绕组中感应电动势也按正弦规律当主磁通按正弦规律变化时，原绕组中感应电动势也按正弦规律变化，变化，但相位比主磁通落后但相位比主磁通落后900。i1i2E2e12 变压器的工作原理11jNELiNi1i2EdtdNe111漏电势时间上滞后于漏磁通漏电势时间上滞后于漏磁通(电流电流I1)90度度,大小与电流成正比大小与电流成正比 11144.4fNE漏磁通经过空气闭合,线性 dtdiLdtdNeLI11111)sin(2111tIdtdL)cos(21

9、11tLI1112sin(90)ILt11111)(xIjLIjE11Lx一次侧漏电抗。一次侧漏电势222xIjE同样,二次侧漏电势:22Lx二次侧漏电抗。滞后于1I11U2e12 变压器的工作原理变压器的工作原理11jNEi1i2E （1）L1为原绕组的漏感系数；为原绕组的漏感系数；X1是原绕组的漏电抗。表征漏是原绕组的漏电抗。表征漏磁通对电流的电磁效应。两者与匝数和几何尺寸有关，均为常磁通对电流的电磁效应。两者与匝数和几何尺寸有关，均为常数。数。（2）漏电感电动势与电流同频率，相位上落后）漏电感电动势与电流同频率，相位上落后I 900。结论结论：11144.4NfjEU（3）空载时，漏阻抗

10、压降小，）空载时，漏阻抗压降小，（4）主磁通大小，）主磁通大小，取决于电网电压、频率和匝数。取决于电网电压、频率和匝数。2e第二章第二章 变压器的运行分析变压器的运行分析变压器的原绕组加上额定电压，副绕组开路。变压器的原绕组加上额定电压，副绕组开路。第一节第一节 变压器空载运行变压器空载运行一一 电势平衡方程式电势平衡方程式 101111ridtdNdtdNu1011riee1010110111rIxIjErIEEU 1011101)(ZIEjxrIE11EU1r1x10I都较小都较小222044.4fNjEU2e21 变压器空载运行变压器空载运行 1 1)(tu为正弦波时，由为正弦波时，由1

11、1eu，)(1te近似正弦波，由近似正弦波，由)(,11tdtdNe2 2 因为电源电压（有效值）因为电源电压（有效值）1U不变不变近似不变近似不变m恒压下有恒磁恒压下有恒磁通通kNNfNfNEEUUmm21212120122对于三相变压器，变比等于一次侧对于三相变压器，变比等于一次侧相相电势和二次侧电势和二次侧相相电势之比。电势之比。亦近似正弦波；亦近似正弦波；3 3在变压器中，一次侧电势在变压器中，一次侧电势1E和二次侧电势和二次侧电势2E之比称为变压器的变比，用之比称为变压器的变比，用k表示表示.I 0 21 变压器空载运行变压器空载运行空载电流空载电流(忽略空载损耗忽略空载损耗)0II

12、0I空载运行时，空载运行时，原边绕组中流过的电流原边绕组中流过的电流，称为空载电流称为空载电流i0。变压器中磁性材料的磁化曲线为非线性，变压器中磁性材料的磁化曲线为非线性，在一定电在一定电压下，压下，空载电流大小、波形取决于饱和度空载电流大小、波形取决于饱和度。忽略铁损耗时：忽略铁损耗时：（1）当主磁通为正弦波时，）当主磁通为正弦波时，磁路磁路越饱和，越饱和，电流波形畸变严重电流波形畸变严重,为尖为尖顶波。顶波。（2）空载电流与主磁通同相位。）空载电流与主磁通同相位。建立空载运行时的磁场建立空载运行时的磁场空载电流空载电流引起铁损耗引起铁损耗 FEI主要部分主要部分21 变压器空载运行空载电流

13、(忽略空载损耗)0IIFeIm0I21 变压器空载运行变压器空载运行空载电流（考虑空载损耗）空载电流（考虑空载损耗）考虑空载损耗时：考虑空载损耗时：（1）考虑铁耗（包含磁滞、涡流），）考虑铁耗（包含磁滞、涡流），将磁化曲线改为磁将磁化曲线改为磁滞回线。滞回线。因此，因此，将激磁电流分解为两个分量：将激磁电流分解为两个分量：（1）与）与 同相的磁化电流同相的磁化电流i；（2）导前）导前 900,有功分量有功分量iFeIIIFe0m（2）空载电流不再与主磁通同相，）空载电流不再与主磁通同相，而是而是导前导前一个磁滞角一个磁滞角I 0 21 变压器空载运行变压器空载运行三、空载功率三、空载功率 由于

14、变压器空载功率全部用于空载损耗，故空载功率由于变压器空载功率全部用于空载损耗，故空载功率0P即空载损耗，用即空载损耗，用%2,%15%10%5%85%8001200000的约占铜耗的约占附加损耗以下的约占涡流损耗的约占磁滞损耗铁耗空载损耗prIp）p（）p（）p（ppucFeFepp 0)90cos()sin(010110mmFeIUIUIUp001cosIU根据相量形式的电压平衡式，根据相量形式的电压平衡式，21 变压器空载运行变压器空载运行空载运行的等效电路和相量图空载运行的等效电路和相量图rm：变压器的励磁电阻，反映铁耗；：变压器的励磁电阻，反映铁耗；xm:变压器的励磁电抗，反映励磁过程

15、；变压器的励磁电抗，反映励磁过程；Zm：变压器的励磁阻抗。：变压器的励磁阻抗。222001;/;/mmmFemmrZxIprIEZ)(1101EZIU把把 和和 之间的关系直接用参数形式反映，之间的关系直接用参数形式反映，可把可把 写成写成 流过一个阻抗引起的阻抗压降。流过一个阻抗引起的阻抗压降。1E0I1E0I)(001mmmjxrIZIE等值电路综合了空载时变压器内部的物理情况，等值电路综合了空载时变压器内部的物理情况，在在等值电路中等值电路中r1、x1是常量；是常量；rm、xm是变量是变量，它们随它们随铁心磁路饱和程度的增加而减少。铁心磁路饱和程度的增加而减少。0I0I1U1Emrmxm

16、rmx1x1r1E21 变压器空载运行变压器空载运行等效电路等效电路21 变压器空载运行变压器空载运行相量图相量图（1）作为参考相量，作为参考相量，和和 落后落后 900。1E2E（2）考虑磁滞现象，等值正弦空载电流）考虑磁滞现象，等值正弦空载电流 超前超前 一个很小的一个很小的 角。角。m0I)(1101EZIU（3）根据电压方程，）根据电压方程，得到电压相量。得到电压相量。IFeI0I10rI10 xI j1U1E1E02Em 22 变压器的负载运行变压器原边接在电源上，变压器原边接在电源上，副边接上负载的运行情况，称为副边接上负载的运行情况，称为负载运行负载运行。1I2I1F2FmF1E

17、2E原边的电势平衡原边的电势平衡副边的电势平衡副边的电势平衡电路、磁路的工作情况：i1i2E2E22 变压器的负载运行变压器的负载运行铁心中主磁通铁心中主磁通由一次侧磁势由一次侧磁势111NIF和二次侧磁势和二次侧磁势222NIF共同作用建立共同作用建立磁势平衡方程式磁势平衡方程式 合成磁势合成磁势mFLmmmmIINNIIINIFNINI1122112211)(Im是激磁电流，是激磁电流，电压一定时幅值不变。电压一定时幅值不变。IL是负载分量是负载分量,随负载的不同而变化。随负载的不同而变化。mFFF21恒压下有恒磁通，在外接电源不变的情况下，负载运行时铁心中的主磁通恒压下有恒磁通，在外接电

18、源不变的情况下，负载运行时铁心中的主磁通与空载运行时的似相等，则负载运行时的合成磁势与空载运行时的空载磁与空载运行时的似相等，则负载运行时的合成磁势与空载运行时的空载磁势近似相等，势近似相等，mF0 F0 IIm可分解为由负载时的主磁通所决定的励磁分量可分解为由负载时的主磁通所决定的励磁分量mI和由和由2I所决定的负载分量所决定的负载分量LI11I可理解为负载运行时可理解为负载运行时一次侧电流一次侧电流 在额定负载时，在额定负载时，I I1L1L比比I Im m大很多，大很多，负载分量是负载分量是I I1 1中的主要部分中的主要部分.22 变压器的负载运行变压器的负载运行 电动势平衡式电动势平

19、衡式除了主磁通在原、副边绕组中感应电动势除了主磁通在原、副边绕组中感应电动势E1和和E2外，外，原、副边还有对应原、副边还有对应于漏磁通产生的漏电势。于漏磁通产生的漏电势。原边原边：1111111111111ZIExI jRIERIEEU副边：副边：2222222222222ZIExI jRIERIEEULZIU22i1i2E2E22 变压器的负载运行变压器的负载运行 变压器的基本方程变压器的基本方程综合分析，综合分析，变压器稳态运行时的六个基本方程式变压器稳态运行时的六个基本方程式LmmZIUZENININIkEEZIEUZIEU221122112122221111mI各电磁量之间同时满足这

20、六个方程各电磁量之间同时满足这六个方程利用利用 ，k，Z1，Z2，Zm，ZL求解出求解出 ，。1U1I2I2UmI1I2I2U1E2E理想变压器模型理想变压器模型接下去的任务接下去的任务:消去理想变压器消去理想变压器继续简化模型继续简化模型,用用电路直接求解电路直接求解.22 变压器的负载运行折算法变压器原边和副边没有直接电路的联系，只有磁路的联系。副边的负载通过变压器原边和副边没有直接电路的联系，只有磁路的联系。副边的负载通过磁势影响原边。磁势影响原边。因此只要副边的磁势不变，因此只要副边的磁势不变，原边的物理量就没有改变。原边的物理量就没有改变。这这为折算提供了依据。为折算提供了依据。折算

21、法折算法:把二次绕组的匝数用一个把二次绕组的匝数用一个假想假想的绕组替代的绕组替代,这个这个假想假想绕组的磁势和消耗功率与原来绕组一样绕组的磁势和消耗功率与原来绕组一样,从而对一次侧绕组从而对一次侧绕组的影响不变的影响不变.这种保持磁势不变而这种保持磁势不变而假想假想改变它的匝数与电流改变它的匝数与电流的方法，称的方法，称折算法折算法。参数折算的原则是参数折算的原则是等效等效。参数在折算前后必须保持作用的。参数在折算前后必须保持作用的磁势相等，传递能量（包括有功和无功）相等磁势相等，传递能量（包括有功和无功）相等,一次侧所有一次侧所有参数不变。参数不变。根据需要根据需要,同样可把一次同样可把一

22、次绕组折算到二次侧绕组折算到二次侧.mI1I2I2U1E2E22 变压器的负载运行折算法实际绕组的各个量，称为实际绕组的各个量，称为实际值实际值；假想绕组的各个量，称为；假想绕组的各个量，称为折算值折算值；保持副边绕组的磁势不变进行折算，保持副边绕组的磁势不变进行折算，称为称为副边向原边折算副边向原边折算；保持原边绕组的磁势不变进行折算，保持原边绕组的磁势不变进行折算，称为称为原边向副边折算原边向副边折算。2N2N2N)(121EEN折算的折算的方法方法是是二次绕组的匝数二次绕组的匝数 变换为变换为 且令且令 mI1I2I2U1E2E2r1I1U1x1r1ELZ2x2I2E2U1I1.副边电流

23、的折算值副边电流的折算值保持折算前后保持折算前后 不变，不变，2F2212NINI221221 IkINNI2.副边电动势的折算值副边电动势的折算值折算前后主磁场、漏磁场不变折算前后主磁场、漏磁场不变。21211244.444.4NfjENfjEkNNEE2122同理，kNNEE212222122EkEEEkE即22 变压器的负载运行折算法所以，22222ZkjxrZ4.副边漏电抗的折算值副边漏电抗的折算值222xkx二次侧消耗的无功功率应不变，即有二次侧消耗的无功功率应不变，即有222222xIxI3.副边电阻的折算值副边电阻的折算值22222122222rkrNNrIIr二次侧消耗的有功功

24、率应不变，即有二次侧消耗的有功功率应不变，即有222222rIrI 22 变压器的负载运行折算法6.副边电压的折算值副边电压的折算值222222222222)(1UkZIEkZkIkEkZIEU5.副边阻抗的折算值副边阻抗的折算值能量是否改变？能量是否改变？铜耗：铜耗：有功输出：有功输出：无功输出：无功输出：222222rmIrmI222222222coscos1cosImUIkmkUImU222222222sinsin1sinImUIkmkUImU二次侧传输给负载的功率应不变，即有二次侧传输给负载的功率应不变，即有LLZIZI2222LLLZkZIIZ222222 变压器的负载运行变压器的负

25、载运行折算法折算法m为相数为相数折算法只是一种折算法只是一种分析的方法分析的方法。凡是单位为。凡是单位为伏伏的物理量（电动势、电的物理量（电动势、电压）的折算值等于原来数值压）的折算值等于原来数值乘乘k；单位为；单位为欧欧的物理量（电阻、电抗、的物理量（电阻、电抗、阻抗）的折算值等于原来数值阻抗）的折算值等于原来数值乘乘k2；电流电流的折算值等于原来的数值的折算值等于原来的数值乘以乘以1/k.(已没有变比k)副边绕组经折算后，副边绕组经折算后，原来的基本方程成为：原来的基本方程成为：221212122221111LmmmZIUZIEEEIIIZIEUZIEU22 变压器的负载运行折算法单相变压

26、器负载运行时的电磁关系用等值电路单相变压器负载运行时的电磁关系用等值电路的形式表示，作为变压器模拟仿真的电路模型的形式表示，作为变压器模拟仿真的电路模型。2r1I1U1x1rLZ2x12EE2UmI2ImrmxT型等值电路型等值电路（1）电路中全部的）电路中全部的量和参数都是每一量和参数都是每一相相的值。原边为实际值，的值。原边为实际值，副边为折算值。副边为折算值。（2）等效的是稳态）等效的是稳态对称运行状态。对称运行状态。22 变压器的负载运行等值电路mI1I2I2U1E2E22 变压器的负载运行近似的型等值电路T T型电路包含有串联、并联回路。复数运算复杂型电路包含有串联、并联回路。复数运

27、算复杂。实际变压器中，实际变压器中，很小。很小。负载变化时负载变化时 变化不大。因此假定变化不大。因此假定ImZ1 不不随负载变化，则将随负载变化，则将T型等效电路中的激磁支路移型等效电路中的激磁支路移出，并联在电源端口出，并联在电源端口,得到得到 型等值电路。型等值电路。111 ,ZIZZIImmmN21EE2r1I1U1x1rLZ2x2UmI2Imrmx2r1I1U1x1rLZ2x12EE2UmI2Imrmx22 变压器的负载运行简化等值电路负载运行时，负载运行时，Im在在I1N中所占的比例很小。在工程实际计算中，中所占的比例很小。在工程实际计算中，忽略忽略Im，将激磁回路去掉，将激磁回路

28、去掉，得到更简单的阻抗串联电路。得到更简单的阻抗串联电路。2r1I1U1x1rLZ2x2UmI2ImrmxkkkkkjxrZxkxxxxrkrrrr2212122121rk 为短路电阻；为短路电阻；xk 为短路电抗；为短路电抗；zk 为短路阻抗。为短路阻抗。空载运行时，空载运行时，不能不能用简化的等值电路。用简化的等值电路。22 变压器的负载运行相量图相量图（1）画出 ；22,IU假定给定假定给定U2、I2、cos 2及各个参数及各个参数（2）在）在 相量上加上相量上加上 得得到到 ；2U2222xjIrI2E（3）12EE（6）画出）画出 与与 的相量和的相量和 ；2ImI1I（7）画出）画

29、出 ，加，加 得到得到1E1111xI jrI1U2U2I22rI22xjI12EEmI2I1I1E11rI11xI j1U（4）画出领先画出领先 的主磁通的主磁通 ；0190 E（5）根据）根据 画出画出 ，领先领先 一个铁耗角；一个铁耗角；mmZEI/1mI变压器原边电压变压器原边电压 U1 与电流与电流I1 的夹角为的夹角为 1，称为称为变压器负载运行的功率因数角，变压器负载运行的功率因数角，cos 1 称为变称为变压器的功率因数。压器的功率因数。对于运行的变压器，负载的性质对于运行的变压器，负载的性质和大小直接影响了变压器功率因和大小直接影响了变压器功率因数的性质。数的性质。对应于简化

30、等效电路，对应于简化等效电路，其相量图为其相量图为21II2UkrI1kxI j11U22 变压器的负载运行相量图相量图2r1I1U1x1rLZ2x2UmI2Imrmx单相变压器基本方法总结分析计算变压器负载运行方法有基本公式、等值分析计算变压器负载运行方法有基本公式、等值电路和相量图。电路和相量图。基本方程式：基本方程式：是变压器的电磁关系的数学表达式；是变压器的电磁关系的数学表达式；等值电路等值电路：是基本方程式的模拟电路；是基本方程式的模拟电路；相量图：相量图：是基本方程的图示表示；是基本方程的图示表示；三者是统一的，三者是统一的，一般定量计算用等效电路，讨论一般定量计算用等效电路，讨论

31、各物理量之间的相位关系用相量图。各物理量之间的相位关系用相量图。2-3标标 幺幺 值值 标幺值的定义标幺值的定义各物理量的实际值与其基准值之比，称为该物理量的标幺值各物理量的实际值与其基准值之比，称为该物理量的标幺值,标标幺值符号是在各物理量原来实际值符号的右上角加幺值符号是在各物理量原来实际值符号的右上角加“*”来表示。来表示。dIII*dIII*2标幺值的基准值标幺值的基准值在电机和变压器中，通常取各物理量的每在电机和变压器中，通常取各物理量的每相相额定值作为基值。额定值作为基值。独立独立 1122dNdNUUUU 1122dNdNIIII 非独立非独立 111122dddNNNddSUI

32、UISUI NdddSIUS113121212,NNNNNNUUZZII(三相三相)3.标幺值符号及计算标幺值符号及计算 2-3标标 幺幺 值值电压的标幺值电压的标幺值 111NUUU222NUUU电流的标幺值电流的标幺值 111NIII222NIII001NIII阻抗的标幺值阻抗的标幺值 1 11111NNNz IzzzU222222NNNz IzzzU1 11111NNNrIrrzU222222NNNr IrrzU 111111NNNx IxxzU212222NNNx IxxzU空载功率的标幺值空载功率的标幺值 NSPP00注意，二次侧折算到一次侧后的物理量的的基值应取一次侧的每相额定值。

33、例如注意，二次侧折算到一次侧后的物理量的的基值应取一次侧的每相额定值。例如21 rrrK21 xxxKKKKjxrZ则则 11KNKNr IrU 11KNKNx IxU 11KNKKKNz IzrjxU2-3标标 幺幺 值值0*111002*220010113/3()NNNmNNpIUIpprIIUII激磁阻抗的标幺值激磁阻抗的标幺值 11mNmNz IzU又有又有 110NmmUzzzI则则 10001111mNmmNNNz IIII zzIUU01Izm20020IpIprFem0*111002*22001011()NNNmNNpIUIpprIIUII200*Iprm22mmmrzx短路功

34、率的标幺值短路功率的标幺值 2111NkkNkNkNNNIrpprSUINkNkSpr*PKN为短路电流为额定电流时的短路功率为短路电流为额定电流时的短路功率三相三相 2r1I1U1x1rLZ2x12EE2UmI2Imrmx2-3标标 幺幺 值值4.采用标幺值的优点采用标幺值的优点（1）采用标幺值时，一次侧和二次侧各物理量可不需要再进行折算。）采用标幺值时，一次侧和二次侧各物理量可不需要再进行折算。这是因为用标幺值表示时，折算和这是因为用标幺值表示时，折算和.末折算值相等。例如末折算值相等。例如211211221122222)(rUIrUIrkkUkIrUIrrNNNNNNNN（2）采用标幺值

35、后，各物理量的数值简化了。各额定值的标幺值等于）采用标幺值后，各物理量的数值简化了。各额定值的标幺值等于1。如。如:（3）采用标幺值表示的某些物理量还具有相同的数值。例如）采用标幺值表示的某些物理量还具有相同的数值。例如%1111kKNKNNKNKKUUUUUIzzzz的压降短路电流在短路电阻上krkrNkrKrKUUUUUr%100的压降短路电流在短路电抗上kxkkkkrNkxKxKUrzxUUUUx2*2*%1000*101U短路三角形短路三角形KuKruKxu2-3标标 幺幺 值值（4）不论变压器的容量相差多大，用标幺值表示的参数及性能数据变化范围）不论变压器的容量相差多大，用标幺值表示

36、的参数及性能数据变化范围 都很小，这就便于对不同容量的变压器进行比较。例如，空载电流都很小，这就便于对不同容量的变压器进行比较。例如，空载电流0I约为约为0.010.10；应注意的是：应注意的是：A)三相变压器的标幺值和和基值均以每三相变压器的标幺值和和基值均以每相相计算；计算；B)标幺值与基值本身都是标量，用标幺值表示的电压、电流相量，标幺值与基值本身都是标量，用标幺值表示的电压、电流相量，其幅值即为有效值的标幺值，其其幅值即为有效值的标幺值，其相角为该物理量的实际值的相角相角为该物理量的实际值的相角。*2r*1I*1U*1x*1r*LZ*2x*1*2EE*2U*mI*2I*mr*mx%52

37、%;103*0*pZk-4 变压器参数的试验测定变压器参数的试验测定 基本方程式、等值电路图或相量图分析和计算变压器的基本方程式、等值电路图或相量图分析和计算变压器的运行性能时，必须知道变压器的参数，即励磁阻抗和短运行性能时，必须知道变压器的参数，即励磁阻抗和短路阻抗。对已制成的变压器，可以通过空载试验和短路路阻抗。对已制成的变压器，可以通过空载试验和短路试验分别测出变压器的励磁阻抗和短路阻抗。试验分别测出变压器的励磁阻抗和短路阻抗。-4 变压器参数测定变压器参数测定空载试验空载试验空载试验可以测出变压器的励磁参数。为了便于测空载试验可以测出变压器的励磁参数。为了便于测试和安全，试和安全，空载

38、试验在空载试验在低压侧低压侧施加电压。施加电压。1UVWAV在不同的电压在不同的电压0 0120%U120%UN N下，下，分分别记录别记录I I和和P P。,曲线中取出曲线中取出UN时的时的I0和和P0的值的值,由由:)()(1110mmmjxrjxrZZZ11,xxrrmm所以所以mZZ 0激磁激磁参数：参数：22mm)75(120001)75(120001Z x(3 ;mCmmCmmr）rIprIUZrIprIUZoo三相注意：激磁参数与磁路的注意：激磁参数与磁路的饱和度有关，饱和度有关，为使测出为使测出的参数符合变压器实际运的参数符合变压器实际运行，行，额定电压点必测。额定电压点必测。

39、同时注意折算同时注意折算。-4 变压器参数测定变压器参数测定空载试验空载试验1*1UNIII10*0/。IUIUrrNNNNC电压和相电流为测量侧的额定时的相1111)75(1*1,)(0用标幺值计算时用标幺值计算时,可不需折算可不需折算.UN时的时的I0和和P0的值的值,由相对值表示由相对值表示01Izm*1200*rIPrm22mmmrzx手册中可查到手册中可查到*10/%,/%oNoooNpSppIIIoI-4 变压器参数测定变压器参数测定短路试验短路试验为了便于测试，为了便于测试，短路试验常在高压侧短路试验常在高压侧(电流小电流小)加电源电加电源电压，低压侧直接短路。压，低压侧直接短路

40、。1UVWA试验电压从零开始逐渐增加，试验电压从零开始逐渐增加，短路短路电流在电流在0 01.31.3倍额定电流范围内变倍额定电流范围内变化。拟合曲线，取出一点，化。拟合曲线，取出一点，p p可计算；可计算；短路试验时，短路试验时，外施电压低，相应主磁通小，外施电压低，相应主磁通小，铁耗、激磁电流不计，铁耗、激磁电流不计，用简化的等效电路用简化的等效电路来分析。来分析。222 ;kkkkkkkkkrZxIprIUZ参数计算：参数计算：222 ;3 ;3kkkkkkkkkrZxIprIUZ由于由于KU1很低，磁路处于线性段，短路阻抗很低，磁路处于线性段，短路阻抗KZ是常数，故对于测定短路参数的短

41、路试验，是常数，故对于测定短路参数的短路试验，KI不一定非达到额定值，接近额定值便可；不一定非达到额定值，接近额定值便可；-4 变压器参数测定变压器参数测定短路试验短路试验KNKNkUUUU1%1111kKNKNNKNKKUUUUUIzzzzNKNkSpp%电阻参数电阻参数与温度有关，短路试验时温度与实际运行时不与温度有关，短路试验时温度与实际运行时不同，同，需折算。需折算。,5.234755.234075kckrr铜线：铜线：用标幺值计算时用标幺值计算时,一般一般IK=I1N时的参数时的参数 记作记作，或或，%1121kKNNKNNNKNKpPSPIUrIr手册中可查到手册中可查到*1*2r

42、rrk2*2*kkkrzx*2*121kxxx)()5.234(0112KRRRT测温升测温升2287522875KCKrr铝线：铝线：-4 变压器参数测定变压器参数测定短路试验短路试验11KKxKrKKKNKNKxKxKNKNKrKrzuuUuxUxIUurUrIUu221111%短路三角形短路三角形KuKruKxuKrKxKKKuurxarctanarctan短路功率因数角短路功率因数角 当短路电流不等于额定值时，定义变压器实际的负载（包括短路）电流值当短路电流不等于额定值时，定义变压器实际的负载（包括短路）电流值与其额定值之比值为变压器的负载系数或满载率，用与其额定值之比值为变压器的负载

43、系数或满载率，用表示，即表示，即*2*111222222IIIIIIIUIUSSNNNNNN满载时满载时1轻载时轻载时过载时过载时%111111KxNKNKxKrNKNKrKNKNKuUxIUuUrIUuUzIU实际短路阻抗电压实际短路阻抗电压-变压器的工作特性变压器的工作特性变压器的运行特性主要有外特性（副边电压变化率）和效变压器的运行特性主要有外特性（副边电压变化率）和效率率1.外特性外特性 当原绕组外施电压和负载功率因数不变时，当原绕组外施电压和负载功率因数不变时，副边端副边端电压随负载电流变化的规律。电压随负载电流变化的规律。U2f（I2）2.效率特性效率特性 当原绕组外施电压当原绕组

44、外施电压 和副绕组的负载功率因数不变时，和副绕组的负载功率因数不变时，变压器效率随负载电流变化的规律。变压器效率随负载电流变化的规律。f(I2).-变压器的工作特性变压器的工作特性外特性外特性变压器的原、副边绕组变压器的原、副边绕组都具有漏阻抗，都具有漏阻抗，负载电负载电流流过漏阻抗，流流过漏阻抗，在变压在变压器内部就引起电压降落。器内部就引起电压降落。变化曲线即为变压器的变化曲线即为变压器的外特性曲线。外特性曲线。利用利用电压变化率电压变化率来表示输出额定电流时来表示输出额定电流时电压的变化。电压的变化。%100%100%1212220NNNUUUUUUU用标么值表示：用标么值表示：*21%

45、UU*LZ*2r*1I*1U*1x*1r*2x*1*2EE*2U*mI*2I*mr*mx-变压器的工作特性变压器的工作特性电压变化率电压变化率负载时电压变化率可用简化的负载时电压变化率可用简化的等效电路和相量图来分析。等效电路和相量图来分析。电路方程用标么值表示：电路方程用标么值表示：*2*1*1UZIUk21UUN通过相量图求出通过相量图求出 。在相量图上。在相量图上21212221sincossincoskkxIrIABaBbcaboaocoaoAUU)sincos()sincos()sincos(sincos%100%2*2*2*2*22*2*121121111121kkkkkkNkNN

46、kNNNxrxrIxrIUxIUrIIIUUUUkr1ULZkx2U21NNII21IIcp22U1UoaBb1-变压器的工作特性变压器的工作特性电压变化率电压变化率)sincos(%100%2*2*121kkNNxrUUUU用参数表达的电压变化率用参数表达的电压变化率感性负载感性负载时，时，20，U为正；负载后二次为正；负载后二次侧电压一定比空载电压低；侧电压一定比空载电压低；容性负载容性负载，20，U%有可能有可能为负值，负载后二次侧电压可能比空载电压为负值，负载后二次侧电压可能比空载电压高。高。实际运行实际运行中一般是感性负载，中一般是感性负载，端电压下降端电压下降%。IUUNIN1co

47、s8.0cos（超前）（超前）8.0cos（落后）（落后）满载时：满载时：)sincos(%2*2*kkxrU0sin2-变压器的工作特性变压器的工作特性效率特性效率特性变压器在能量传递过程中，变压器在能量传递过程中，将产生铜耗和铁耗，它们又各将产生铜耗和铁耗，它们又各自包含有基本损耗和附加损耗。自包含有基本损耗和附加损耗。铜耗：铜耗：原、副边绕组中电流引起的电阻损耗。原、副边绕组中电流引起的电阻损耗。基本铁耗：基本铁耗：铁心中的磁滞和涡流损耗。铁心中的磁滞和涡流损耗。附加铁耗附加铁耗：结构件中的涡流损耗结构件中的涡流损耗2mFeBp额定电压下，额定电压下，磁密基本不变，磁密基本不变，0ppF

48、e总损耗：总损耗：kNFecuFeppppp21.损耗损耗1211rmIpCU2222222rmIrmIpCUKNNNCUCUCUprIrImrIrImppp2222121222212121)()(2r1I1U1x1rLZ2x2UmI2Imrmx-变压器的工作特性变压器的工作特性效率特性效率特性%100)1(%100)1(%10021112cuFecuFeppPppPpPPP U较小，较小，NUU22%100)cos1(coscoscos2022022222222kNNkNNNppSppSImUImUP可见，可见，一定功率因数下，一定功率因数下，随负载电流的不同而改变。随负载电流的不同而改变。02*2 0ppdIdkN即即可变损耗等于不变损耗可变损耗等于不变损耗时，时，效率达到最高。效率达到最高。一般设计，一般设计，0.50.60.50.6范围内，平均效率大。范围内，平均效率大。