第三章變壓器基本運行原理2/6/20231第三章變壓器基本運行原理第一節(jié)變壓器的空載運行第二節(jié)變壓器的負載運行第三節(jié)標幺值第四節(jié)變壓器等效電路參數(shù)測定第五節(jié)變壓器的運行特性2/6/20232三相對稱問題可簡化為單相問題討論。以單相雙繞組電力變壓器為例，分析變壓器的基本原理、導出基本方程式、等效電路、相量圖，求出變壓器的運行性能的主要指標，即電壓變化和效率。本章重點：分析變壓器的基本理論，本篇核心。Introduction2/6/20233Introduction2/6/202341、變壓器能夠變壓是基于什么原理？2、變壓器依靠什么進行能量傳遞的？3、為什么變壓器只能改變電壓而不能改變頻率？思考2/6/20235指一次繞組接額定頻率、額定電壓的交流電源，二次繞組開路時的運行狀態(tài)。變壓器的空載運行第一節(jié)變壓器的空載運行2/6/202361.空載運行時的物理情況圖3－1單相變壓器空載運行示意圖空載運行過程：空載電流——空載磁動勢——空載磁通——主磁通和漏磁通——主磁路和漏磁路。第一節(jié)變壓器的空載運行2/6/20237交變磁通---主磁通，大部分磁通沿鐵心閉合，同時交鏈原副邊繞組，其路徑叫主磁路。---漏磁通，極少部分磁通只交鏈原邊繞組，為原繞組漏磁通，其路徑是經(jīng)原繞組附近的空間閉合，叫漏磁路。第一節(jié)變壓器的空載運行2/6/20238主磁通和漏磁通的區(qū)別：①磁路性質(zhì)不同：主磁路由鐵磁材料構(gòu)成，可能出現(xiàn)磁飽和，主磁通與建立主磁通的空載電流之間為非線性關(guān)系；漏磁路絕大部分由非鐵磁材料構(gòu)成，無磁飽和問題，則漏磁通與空載電流之間成線性關(guān)系。主磁路磁阻小，所以主磁通占總磁通絕大部分，而漏磁路磁阻大，漏磁通很小，僅占0.1%~0.2%。②功能不同：主磁通通過電磁感應將一次繞組能量傳遞到二次繞組，起能量傳遞作用，而漏磁通只在一次繞組感應電勢，不起傳遞功率作用。第一節(jié)變壓器的空載運行2/6/20239

圖3－2變壓器空載運行時的電磁關(guān)系第一節(jié)變壓器的空載運行2/6/2023102.正方向的規(guī)定（1）電源電壓正方向由A→X，一次側(cè)電流正方向與電源正方向一致，即也是由A→X。這相當于把一次側(cè)繞組看作交流電源的負載，采用所謂“負載”慣例。（2）磁勢的正方向與產(chǎn)生該磁勢的電流的正方向之間符合右手螺旋關(guān)系。第一節(jié)變壓器的空載運行2/6/202311（3）磁通的正方向與磁勢的正方向一致。（4）感應電勢的正方向（即電位升高的方向）與產(chǎn)生該電勢的磁通的正方向之間符合右手螺旋關(guān)系。（5）把二次側(cè)繞組電勢看作電源電勢，當a－x之間接負載時，二次側(cè)電流的正方向與感應電勢正方向一致，而負載端電壓的正方向與電流正方向一致。第一節(jié)變壓器的空載運行2/6/2023123.空載運行時的各物理量（1）空載電流定義：變壓器空載運行時，一次繞組的電流。作用：建立空載磁場，即主磁通m

和一次繞組的漏磁通1

。補償空載時變壓器內(nèi)部的有功功率損耗?？蛰d電流有有功分量和無功分量兩部分，前者對應有功功率損耗，后者用來產(chǎn)生空載磁場。第一節(jié)變壓器的空載運行2/6/202313

在電力變壓器中，空載電流的無功分量遠遠大于有功分量，所以空載電流基本上屬于無功性質(zhì)，空載電流又稱為激磁電流或勵磁電流?？蛰d電流的數(shù)值不大，大約為額定電流的2％-10％。一般來說，變壓器的容量越大，空載電流的百分數(shù)越小。第一節(jié)變壓器的空載運行（1）空載電流2/6/202314圖3－3磁路飽和時的空載電流波形第一節(jié)變壓器的空載運行激磁電流的大小和波形取決于鐵心飽和程度，即取決于鐵心中磁通密度Bm的大小。磁路不飽和時，磁化曲線近似為線性，當為正弦波，i也為正弦波形。不計鐵耗時激磁電流波形2/6/202315圖3－3磁路飽和時的空載電流波形第一節(jié)變壓器的空載運行

鐵心飽和，當為正弦波，激磁電流為尖頂波，飽和程度越深，激磁電流波形越尖，波形畸變越厲害，其中含基波和三，五，七次等奇次諧波i為尖頂波，含諧波。變壓器中，為了建立正弦波主磁通，激磁電流必須是尖頂波。

鐵心飽和時，若激磁電流i正弦，則磁通為平頂波。不計鐵耗時激磁電流波形2/6/202316000磁路飽和時正弦激磁電流產(chǎn)生的主磁通波形2/6/202317空載運行時的相量圖變壓器從電網(wǎng)吸取的功率，除極少部分消耗在原繞組電阻損耗外，主要用于供給鐵心損耗，由于鐵耗的存在，激磁電流除磁化電流分量外，還有很小的鐵耗分量。激磁電流遠遠大于鐵耗電流，所以變壓器空載時功率因數(shù)很低，0.1-0.2左右。第一節(jié)變壓器的空載運行圖3－4空載運行時勵磁電流與主磁通的相位關(guān)系2/6/202318空載磁動勢產(chǎn)生主磁通m

和漏磁通1

?？蛰d運行時，鐵心中只有空載磁勢產(chǎn)生的磁場?？蛰d磁場實際分布情況很復雜，為了分析方便，把磁通根據(jù)其所經(jīng)過的路徑不同分為主磁通和漏磁通，以便于把非線性問題和線性問題分別討論。第一節(jié)變壓器的空載運行（2）空載磁勢2/6/202319（3）主磁通主磁路磁阻小，主磁通占絕大部分，主磁路沿鐵心閉合。主磁路的磁阻不是常數(shù)，主磁通和產(chǎn)生它的空載電流之間為非線性。主磁通交鏈一次和二次繞組，使其分別感應電勢和。二次繞組的感應電勢相當于負載的電源，通過主磁通的耦合作用，變壓器實現(xiàn)了能量的傳遞。只有交變的主磁通才能在繞組中感應電勢，所以變壓器只能傳遞交流電能，且無法改變交流電的頻率。第一節(jié)變壓器的空載運行2/6/202320第一節(jié)變壓器的空載運行變壓器在變壓的同時，能夠變頻嗎？為什么？2.變壓器能否改變直流電壓的大??？為什么？3.變壓器中主磁通和漏磁通的性質(zhì)和作用有什么不同？在分析變壓器時怎樣反映其作用？它們各由什么磁動勢產(chǎn)生？

2/6/202321（4）一次和二次繞組的感應電勢交變磁通將在一、二次繞組中感應電勢，設主磁通按正弦規(guī)律變化，即：為主磁通的最大值。是電源角頻率，。第一節(jié)變壓器的空載運行2/6/202322，為一次繞組感應電勢的最大值。感應電勢滯后產(chǎn)生該電勢的磁通90°。一次繞組感應電勢瞬時值為：第一節(jié)變壓器的空載運行（4）一次和二次繞組的感應電勢2/6/202323一次繞組感應電勢的有效值為：第一節(jié)變壓器的空載運行（4）一次和二次繞組的感應電勢結(jié)論：

2.感應電動勢有效值

3.1、感應電勢滯后產(chǎn)生該電勢的磁通90°。2/6/202324主磁通在二次繞組所感應的電勢為：為二次繞組感應電勢的最大值。第一節(jié)變壓器的空載運行（4）一次和二次繞組的感應電勢2/6/202325

二次繞組感應電勢的有效值為：結(jié)論：感應電勢有效值大小與主磁通的頻率、繞組匝數(shù)及主磁通最大值成正比。感應電勢頻率與主磁通頻率相等，電勢相位滯后主磁通90°。第一節(jié)變壓器的空載運行（4）一次和二次繞組的感應電勢2/6/202326

一次繞組除了有主磁通感應的電勢外，漏磁通還將感應漏電勢：第一節(jié)變壓器的空載運行（4）一次和二次繞組的感應電勢2/6/202327漏磁路不存在飽和，是線性磁路，即一次繞組漏電勢與空載電流成線性關(guān)系?？砂崖╇妱菘醋麟娏髟谝粋€電抗上的電壓降，即：為比例系數(shù)，反映一次側(cè)漏磁場的存在和該漏磁場對一次側(cè)電路的影響，故稱之為一次側(cè)漏電抗。漏電抗是常數(shù)。

第一節(jié)變壓器的空載運行（4）一次和二次繞組的感應電勢2/6/202328（5）空載損耗

變壓器空載時，二次繞組開路，所以輸出功率為零，但變壓器要從電源中吸取一小部分有功功率，用來補償變壓器內(nèi)部的功率損耗，這部分功率轉(zhuǎn)化為熱能散逸出去，稱為空載損耗。第一節(jié)變壓器的空載運行2/6/202329一次繞組空載銅損耗，空載電流很小，繞組的電阻也很小，空載銅損耗可忽略不計，鐵心的鐵耗，它是交變磁通在鐵心中引起的磁滯損耗和渦流損耗?？蛰d損耗近似等于鐵耗，即：

空載損耗較小，一般占額定容量的0.2%-1%。但電力變壓器在電力系統(tǒng)中用量大，且常年接在電網(wǎng)上，所以減小變壓器空載損耗具有重要的經(jīng)濟意義。第一節(jié)變壓器的空載運行（5）空載損耗2/6/2023304.空載運行時的電勢方程式及變比，稱為一次繞組漏阻抗。第一節(jié)變壓器的空載運行r1

x１空載變壓器等效電路2/6/202331為勵磁阻抗；為勵磁電抗，對應于主磁通的電抗；為勵磁電阻，對應于鐵心鐵耗的等效電阻，即有：感應電勢可看成為空載電流在阻抗上的阻抗壓降，即：第一節(jié)變壓器的空載運行4.空載運行時的電勢方程式及變比2/6/202332忽略空載電流在一次繞組引起的漏阻抗壓降，有：有效值為：第一節(jié)變壓器的空載運行4.空載運行時的電勢方程式及變比2/6/202333忽略一次繞組漏阻抗壓降時，外施電壓由一次繞組感應電勢平衡，即外施電壓與感應電勢大小相等，相位相反，所以又稱為反電勢。當電源頻率和匝數(shù)為常數(shù)時，鐵心中主磁通的最大值與電源電壓成正比。當電源電壓一定，鐵心中主磁通的最大值一定，產(chǎn)生主磁通的勵磁磁勢也一定。第一節(jié)變壓器的空載運行2/6/202334討論加在變壓器一次側(cè)電壓為額定電壓，變壓器空載和不同負載運行時所需要的勵磁電流大小有什么不同？當給變壓器加額定電壓直流時，變壓器工作情況如何？2/6/202335

變壓器中，常用變比來衡量變壓器一、二次電壓變換的幅度。變比的定義是變壓器一次繞組與二次繞組電勢之比，用符號K表示，即：第一節(jié)變壓器的空載運行4.空載運行時的電勢方程式及變比結(jié)論：變壓器的變比等于一、二次繞組的匝數(shù)比。2/6/202336可近似用一、二次繞組的電壓之比來表示變壓器的變比，即：變壓器空載時第一節(jié)變壓器的空載運行4.空載運行時的電勢方程式及變比結(jié)論：變壓器的變比約等于空載時一、二次繞組電壓比。2/6/202337圖3－5變壓器空載運行時的等效電路5.空載運行時的等效電路第一節(jié)變壓器的空載運行2/6/202338（1）一次繞組漏阻抗是常數(shù)，相當于一個空心線圈的參數(shù)。為什么？（2）主磁路磁阻不是常數(shù)，勵磁阻抗也不是常數(shù)。隨著主磁路飽和程度的增大，變壓器漏抗如何變化？勵磁電阻和勵磁電抗又如何變化？

第一節(jié)變壓器的空載運行2/6/202339第一節(jié)變壓器的空載運行2/6/202340第一節(jié)變壓器的空載運行勵磁阻抗的物理意義ttim00t1t1Zm是感性還是容性？2/6/202341第一節(jié)變壓器的空載運行勵磁阻抗的物理意義Zm：表示鐵芯磁化性能及鐵耗的綜合參數(shù)xm激磁電抗：表示主磁通在鐵芯中的磁化作用，與鐵心線圈的電感Lm（激磁電感）相對應，與線圈匝數(shù)的平方和主磁路的磁導成正比。rm激磁電阻：表示鐵耗的等效電阻。3若三相2/6/2023426.空載運行時的相量圖

圖3-5變壓器空載運行時的相量圖第一節(jié)變壓器的空載運行2/6/202343空載時的基本方程第一節(jié)變壓器的空載運行2/6/2023442.變壓器一次線圈若接在直流電源上，二次線圈會有穩(wěn)定直流電壓嗎？為什么？3.變壓器的rm、xm各代表什么物理意義？磁路飽和與否對有什么影響？為什么要求xm大、rm小？1.為了得到正弦形的感應電動勢，當鐵芯飽和和不飽和時，空載電流各呈什么波形，為什么？第一節(jié)變壓器的空載運行2/6/2023455.試從物理意義上分析，若減少變壓器一次側(cè)線圈匝數(shù)（二次線圈匝數(shù)不變）二次線圈的電壓將如何變化？4.變壓器額定電壓為220/110V，如不慎將低壓側(cè)誤接到220V電源后，將會發(fā)生什么現(xiàn)象？第一節(jié)變壓器的空載運行2/6/202346第二節(jié)變壓器的負載運行變壓器一次繞組接交流電源，二次繞組接負載的運行方式，為變壓器的負載運行方式。圖3－6變壓器負載運行時的電磁關(guān)系2/6/202347第二節(jié)變壓器的負載運行2/6/202348空載時：變壓器原邊漏阻抗壓降很小，可近似認為負載時：負載時，變壓器副繞組負載電流產(chǎn)生磁勢，則原繞組中必須產(chǎn)生一相應的磁勢來抵消它的作用，從而使原繞組中電流由空載時的變化為負載時的。第二節(jié)變壓器的負載運行1.負載運行時的磁勢關(guān)系2/6/2023491.負載運行時的磁勢關(guān)系第二節(jié)變壓器的負載運行2/6/202350--近似等于空載磁勢，用于建立主磁通--用于平衡或抵消副繞組磁勢的作用，稱為負載分量，其大小與副繞組磁勢相等，隨負載大小改變對電力變壓器，相對較小1.負載運行時的磁勢關(guān)系第二節(jié)變壓器的負載運行2/6/2023512.一次和二次繞組電流關(guān)系

為一次側(cè)繞組電流的負載分量，其大小隨負載變化而變化。第二節(jié)變壓器的負載運行2/6/2023521、當副邊電流發(fā)生變化時原邊電流也將改變；2、原副邊電壓一定，副邊電流增大→副邊輸出功率增大→原邊電流增大，表示原邊從電源吸收的功率增加；3、原副邊無直接電的聯(lián)系，但兩個繞組共用一個磁路，共同交鏈一個主磁通，借助主磁通變化，通過磁感應作用，原副邊實現(xiàn)電壓變換及功率傳遞。原邊電流由兩部分組成：(1)：用以建立主磁通

(2)：負載分量2.一次和二次繞組電流關(guān)系第二節(jié)變壓器的負載運行2/6/2023533.電勢平衡方程式第二節(jié)變壓器的負載運行副邊端電壓為：變壓器負載運行時，原副繞組磁勢除了合起來產(chǎn)生主磁通外，原副繞組磁勢還分別在各自繞組產(chǎn)生漏磁通。2/6/2023543.電勢平衡方程式為二次繞組漏阻抗。第二節(jié)變壓器的負載運行2/6/202355變壓器負載運行時，各物理量的關(guān)系可表示如下：第二節(jié)變壓器的負載運行2/6/202356變壓器負載運行時的基本方程式匯總?cè)缦拢旱诙?jié)變壓器的負載運行2/6/2023574.繞組折算第二節(jié)變壓器的負載運行無法構(gòu)成一等效電路的原因在于:r1

x１xmrmr2

x22/6/202358折算原則：在折算前后，變壓器內(nèi)部的電磁關(guān)系一定不能改變，所以折算是在磁勢、功率、損耗和漏磁場儲能等均保持不變的原則下進行的。表示：折算后的各量在相應符號的右上角加“′”，表示為折算值。第二節(jié)變壓器的負載運行折算：把一次和二次繞組的匝數(shù)變換成同一匝數(shù)的方法，即把實際變壓器模擬為變比為1的等效變壓器來研究。4.繞組折算2/6/202359（1）電勢的折算（將二次折算到一次）根據(jù)折算前后主磁通和漏磁通保持不變的原則，有：

即：

第二節(jié)變壓器的負載運行2/6/202360（2）電流的折算根據(jù)折算前后磁勢保持不變的原則，有：則

（3）阻抗的折算

根據(jù)折算前后二次繞組電阻上的銅耗不變的原則，有：則

第二節(jié)變壓器的負載運行2/6/202361同理，根據(jù)折算前后二次側(cè)繞組漏電抗上所消耗的無功功率保持不變的原則，有：負載阻抗也有同樣的關(guān)系，即：總結(jié)：把二次側(cè)各物理量折算到一次側(cè)時，凡是單位為V的量折算值等于原值乘以變比K，凡是單位為A的量折算值等于原值除以變比K，凡是單位為的量折算值等于原值乘以變比K的平方。第二節(jié)變壓器的負載運行2/6/202362二次側(cè)折算到一次側(cè)后，變壓器的基本方程式為：第二節(jié)變壓器的負載運行2/6/2023635.等效電路（1）T形等效電路（a）一次繞組（b）勵磁支路(c)二次繞組圖3－8和變壓器基本方程組對應的電路第二節(jié)變壓器的負載運行2/6/202364第二節(jié)變壓器的負載運行2/6/202365（2）近似等效電路

圖3－10近似等效電路第二節(jié)變壓器的負載運行2/6/202366（3）簡化等效電路電力變壓器中，空載電流很小，，忽略空載電流，等效電路進一步簡化。圖3－11簡化等效電路第二節(jié)變壓器的負載運行2/6/202367簡化等效電路中的串聯(lián)阻抗稱為變壓器的短路阻抗。分別稱為短路電阻和短路電抗。變壓器如果發(fā)生穩(wěn)態(tài)短路，則短路電流為：短路阻抗一般較小，所以變壓器短路電流很大，可以達到額定電流的10～20倍。第二節(jié)變壓器的負載運行2/6/2023686.負載運行時的相量圖圖3-12負載運行時的相量圖第二節(jié)變壓器的負載運行2/6/202369第二節(jié)變壓器的負載運行分析計算變壓器負載運行方法有基本公式、等值電路和相量圖?；痉匠淌剑菏亲儔浩鞯碾姶抨P(guān)系的數(shù)學表達式；等值電路：是基本方程式的模擬電路；相量圖：是基本方程的圖示表示。三者是統(tǒng)一的，一般定量計算用等效電路，討論各物理量之間的相位關(guān)系用相量圖。2/6/202370第三節(jié)標幺值1.標幺值的定義

所謂標幺值是用實際值與同一單位的某一選定的基準值之比，即

標幺值＝實際值(任意單位)/基準值(與實際值相同單位)

標幺值是相對值，無單位。某物理量的標幺值用原來的符號右下角加“*”表示。2/6/2023712.基準值的選取

在電機中，常選各物理量的額定值作為基準值：（1）額定相電壓和相電流作為相電壓和相電流的基準值；額定電壓和電流作為線電壓和線電流的基準值；（2）電阻、電抗和阻抗采用同一個基準值，這些參數(shù)都是一相的值，所以阻抗基準值是額定相電壓與額定相電流的比值；第三節(jié)標幺值2/6/202372（3）有功功率、無功功率及視在功率采用同一個基準值，以額定視在功率為基準；單相功率的基準值為三相視在功率的基準值為，（4）變壓器有一、二次側(cè)繞組之分，一、二次側(cè)各物理量的基準值，應選擇各自側(cè)的額定值。第三節(jié)標幺值（3）有功功率、無功功率及視在功率采用同一個基準值，以額定視在功率為基準；單相功率的基準值為三相視在功率的基準值為，（4）變壓器有一、二次側(cè)繞組之分，一、二次側(cè)各物理量的基準值，應選擇各自側(cè)的額定值。2/6/2023733.標幺值的特點（1）額定電壓、額定電流和額定視在功率的標幺值為1；第三節(jié)標幺值2/6/202374（3）某些物理量的標幺值相等，可以簡化計算。如短路阻抗標幺值等于阻抗電壓的標幺值。（2）變壓器繞組折算前后各物理量的標幺值相等，也就是說，采用標幺值計算時，不必再進行折算。例如：第三節(jié)標幺值2/6/202375變壓器的電路參數(shù)在銘牌和產(chǎn)品目錄上大都沒有標出，可通過試驗的方法測定。

勵磁參數(shù)和短路參數(shù)可通過空載試驗和短路試驗測出。

第四節(jié)變壓器等效電路參數(shù)測定2/6/202376第四節(jié)變壓器等效電路參數(shù)測定空載試驗可測定變壓器的變比K、空載電流、空載損耗及勵磁參數(shù)等。圖3-13空載實驗接線圖1.空載試驗

為了便于測量和安全起見，空載試驗一般在低壓側(cè)加電壓，高壓側(cè)開路。2/6/202377試驗時，將試驗電壓從零逐漸上升到左右，逐點測量空載電流及其相應的外加電壓和輸入功率（及空載損耗），得到變壓器空載特性曲線及。

第四節(jié)變壓器等效電路參數(shù)測定1.空載試驗0U1p0I0p0I02/6/202378注意：由于勵磁阻抗的大小與鐵心飽和程度有關(guān)，所以空載電流和空載損耗隨外加電壓的大小變化，即與鐵心飽和程度有關(guān)，因此計算時應取額定電壓點計算勵磁參數(shù)。第四節(jié)變壓器等效電路參數(shù)測定1.空載試驗2/6/202379

空載損耗近似認為為變壓器鐵耗。忽略很小的繞組電阻和電抗，則可計算出變壓器變比及勵磁參數(shù)：注意：這里的變比K為高壓側(cè)對低壓側(cè)的變比，各勵磁參數(shù)為低壓側(cè)的數(shù)值，如果要得到高壓側(cè)各參數(shù)值，必須進行折算，即乘以。第四節(jié)變壓器等效電路參數(shù)測定1.空載試驗2/6/2023802.短路試驗短路試驗可以測量變壓器的短路參數(shù)及銅耗。圖3-14短路實驗接線圖第四節(jié)變壓器等效電路參數(shù)測定2/6/202381(1)原邊加電壓Uk(2)調(diào)電壓慢慢升高原邊電流I1，由0增到為1.2IN止逐點記錄，及環(huán)境溫度。(3)作圖：0UkpkIkpkIk為常數(shù)為直線2.短路試驗第四節(jié)變壓器等效電路參數(shù)測定2/6/202382短路試驗在高壓側(cè)加電壓，將低壓側(cè)短路。短路電流的大小，由外加電壓和變壓器本身的漏阻抗決定，即，由于短路阻抗很小，短路電流將很大。短路試驗必須在較低的電壓下進行，通常以短路電流達到額定值為限，此時外加電壓為額定電壓的（5-10）％左右。第四節(jié)變壓器等效電路參數(shù)測定2.短路試驗2/6/202383根據(jù)二次側(cè)短路時的簡化等效電路，可計算短路阻抗為：在T形等效電路計算時，可取第四節(jié)變壓器等效電路參數(shù)測定2.短路試驗2/6/202384

繞組電阻隨溫度變化，短路試驗一般是在室溫下進行，故按國家標準，需將繞組電阻換算到標準工作溫度時的數(shù)值，對銅繞組變壓器，可按下式換算：第四節(jié)變壓器等效電路參數(shù)測定2.短路試驗2/6/202385短路試驗時，鐵耗可忽略，認為短路損耗即為變壓器銅耗，有：一般電力變壓器在短路電流達到額定值時的短路損耗：第四節(jié)變壓器等效電路參數(shù)測定2.短路試驗2/6/2023863.阻抗電壓

阻抗電壓指短路試驗時，使短路電流達到額定值時所加的電壓，常用其與額定電壓的百分比值來表示。第四節(jié)變壓器等效電路參數(shù)測定2/6/202387平衡短路電阻壓降部分稱為短路電壓的有功分量；平衡短路電抗壓降的部分稱為短路電壓的無功分量。也可用標幺值表示為：第四節(jié)變壓器等效電路參數(shù)測定3.阻抗電壓2/6/202388

阻抗電壓是變壓器重要參數(shù)之一，其數(shù)值標在變壓器銘牌上，它反映了變壓器在額定負載時內(nèi)部漏阻抗壓降的大小。從正常運行角度，希望短路阻抗越小越好，這樣內(nèi)部阻抗壓降就小，輸出電壓隨負載變化的波動就?。欢鴱南拗贫搪冯娏鞯慕嵌?，又希望短路阻抗大一些。一般中小型變壓器的阻抗電壓為，大型變壓器一般為。第四節(jié)變壓器等效電路參數(shù)測定

阻抗電壓是變壓器重要參數(shù)之一，其數(shù)值標在變壓器銘牌上，它反映了變壓器在額定負載時內(nèi)部漏阻抗壓降的大小。從正常運行角度，希望短路阻抗越小越好，這樣內(nèi)部阻抗壓降就小，輸出電壓隨負載變化的波動就?。欢鴱南拗贫搪冯娏鞯慕嵌?，又希望短路阻抗大一些。一般中小型變壓器的阻抗電壓為，大型變壓器一般為。2/6/202389為什么變壓器的空載損耗可近似看成鐵損耗?為什么短路損耗可近似看成銅損耗？負載時，變壓器真正的鐵損耗和銅損耗分別與空載損耗、短路損耗有無差別？為什么？第四節(jié)變壓器等效電路參數(shù)測定2/6/202390例：一臺三相電力變壓器額定值如下：SN=100kVA，額定電壓聯(lián)接，室溫為時的空載，短路試驗數(shù)據(jù)如下：

空載試驗（低壓側(cè)）：U0=400V、I0=9.37A、P0=616W；短路試驗（高壓側(cè)）：Uk=251.9V、Ik=9.4A、Pk=1920W；求:(1)折算到高壓邊的T形等效電路中的各參數(shù);(2)短路電壓及其分量;(3)用標么值表示的T形等效電路。2/6/202391解:(1)折算到高壓邊的參數(shù)額定相電壓額定相電流變比2/6/2023921)由空載試驗數(shù)據(jù)可計算折算到高壓邊的激磁參數(shù)2/6/2023932)由短路試驗數(shù)據(jù)可計算折算到高壓邊的短路參數(shù)換算到時的短路參數(shù)一般取2/6/2023943)折算到高壓邊的T形等效電路2/6/202395(2)計算各參數(shù)的標么值2/6/202396(3)短路電壓及各分量短路電壓及各分量的標么值即為短路阻抗及各分量的標么值。2/6/202397(4)用標么值表示的T形等效電路2/6/202398變壓器負載運行時的運行特性主要有外特性和效率特性。

外特性是指變壓器二次側(cè)電壓隨負載變化的關(guān)系特性，又稱為電壓調(diào)整特性，常用電壓變化率來表示二次側(cè)電壓變化的程度，它反映變壓器供電電壓的質(zhì)量。

效率特性是用效率來反映變壓器運行時的經(jīng)濟指標。第五節(jié)變壓器的運行特性2/6/202399電壓變化率定義：外施電壓為額定值，負載功率因數(shù)為給定值時，副邊空載電壓與負載時電壓算術(shù)差與副邊額定電壓的比值。1.變壓器的電壓變化率和外特性第五節(jié)變壓器的運行特性電壓變化原因：變壓器原副邊繞組存在電阻和漏抗，負載電流在變壓器內(nèi)部產(chǎn)生漏阻抗壓降，導致變壓器副繞組端電壓不等于空載電壓。

電壓變化率是變壓器主要性能指標之一，反映變壓器供電電壓穩(wěn)定性。2/6/2023100設已知rk，xk，cos2，電壓變化率計算實用公式推導第五節(jié)變壓器的運行特性nmabcdo2/6/2023101作的延長線，并由c作垂線，交于d要計算，得先求出U2電壓變化率計算實用公式推導第五節(jié)變壓器的運行特性nmabcdo2/6/2023102電壓變化率計算實用公式推導第五節(jié)變壓器的運行特性nmabcdo2/6/2023103nmabcdo第五節(jié)變壓器的運行特性2/6/2023104簡化計算公式為：為變壓器輸出電流的標幺值，稱為負載系數(shù)。額定負載時，。第五節(jié)變壓器的運行特性2/6/2023105(1)u隨負載電流大小成正比改變，越大，u越大；(2)一定,u受短路阻抗的影響，阻抗越大，電壓變化率越大；(3)負載功率因數(shù)對電壓變化率影響也很大。a.純電阻負載:（實際變壓器，）小，故而u小第五節(jié)變壓器的運行特性2/6/2023106(3)負載功率因數(shù)對電壓變化率影響也很大。則空載負載時，副邊電壓b.純電感負載:

，，說明由空載負載時，副邊電壓c.容性負載:若第五節(jié)變壓器的運行特性2/6/2023107（4）負載為額定負載、功率因數(shù)為指定值（通常為0.8滯后）時的電壓變化率稱為額定電壓變化率，用表示，約為5％左右。（5）一般電力變壓器的高壓繞組都有的抽頭，用改變高壓繞組匝數(shù)的方法來進行輸出電壓調(diào)節(jié)，稱為分接頭調(diào)壓。（6）分接頭開關(guān)分為兩類，一類是在斷電狀態(tài)下操作的分接開關(guān)，稱為無勵磁分接開關(guān)；另一類是變壓器帶電可操作的，叫有載分接開關(guān)。由于有載調(diào)壓變壓器在調(diào)壓過程中可以帶電操作，得到了廣泛的應用。第五節(jié)變壓器的運行特性2/6/2023108

當一次側(cè)為額定電壓，負載功率因數(shù)不變時，二次側(cè)電壓與負載電流的關(guān)系曲線稱為變壓器的外特性。阻性負載和感性負載時，負載系數(shù)增大，變壓器輸出電壓降低；容性負載，負載系數(shù)增大，變壓器輸出電壓有可能增大，高于額定電壓。第五節(jié)變壓器的運行特性2/6/20231092.變壓器的損耗與效率第五節(jié)變壓器的運行特性變壓器在能量傳遞過程中，將產(chǎn)生銅耗和鐵耗，它們又各自包含有基本損耗和附加損耗,使輸出功率小于輸入功率。2.變壓器的損耗與效率2/6/20231102.變壓器的損耗與效率變壓器是利用電磁感應作用來傳遞交流電能的。在電機學中，將這種能量傳遞過程用功率平衡關(guān)系來表示。第五節(jié)變壓器的運行特性2.變壓器的損耗與效率2/6/2023111基本銅耗：原、副邊繞組中電流引起的直流電阻的損耗,與電流平方成正比。附加銅耗：導體在交變漏磁場作用下引起集膚效應，使有效電阻增大而增加的損耗,多根導線并繞內(nèi)部環(huán)流損耗,漏磁通在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗,也與電流平方成正比。變壓器損耗包括銅耗和鐵耗銅耗隨負載電流平方關(guān)系變化,又叫可變損耗。第五節(jié)變壓器的運行特性2/6/2023112基本鐵耗：變壓器鐵心中的磁滯和渦流損耗。附加鐵耗：結(jié)構(gòu)件中的渦流損耗，介質(zhì)損耗等。額定電壓下，磁密基本不變，總損耗：鐵耗近似正比于Bm的平方，而Bm又近似正比于電源電壓，一般變壓器原邊電壓保持不變，所以運行中，變壓器鐵耗可看成不隨負載變化,即不變損耗。變壓器損耗包括銅耗和鐵耗第五節(jié)變壓器的運行特性2/6/2023113變壓器損耗包括銅耗和鐵耗第五節(jié)變壓器的運行特性2/6/2023114

輸出有功功率與輸入有功功率之比稱為變壓器的效率，用表示。第五節(jié)變壓器的運行特性變壓器的效率為變壓器輸入有功功率為輸出有功功率。為變壓器的總損耗。2/6/2023115變壓器額定負載時的銅耗等于短路損耗，則不同負載率下變壓