第二章 变压器的运行分析

1第二章变压器的运行分析单相双绕组变压器为例(对称稳态运行)主要内容：1.变压器的空载运行、负载运行。2.变压器参数的测定方法。3.变压器的性能指标。4.标幺值的概念。2一、电磁感应过程20I§2-1变压器的空载运行3－主磁通，是变压器进行能量传递的媒介。——饱和曲线关系。－漏磁通，只起电压降的作用，不能传递能量。——线性关系。1110010221111dewdtduifwiewdtdewdt0fi（）10fi（）10.2%14二、电势分析1.规定正方向（正弦稳态）2.主磁通感应的电势22011101euueeirAXax图2-2变压器的空载情况0I1U1E12I2E20U忽略1及01ir111duewdttmsin假设5)2sin()2sin(cos11111tEtwtwdtdwemmm1111124.44222mmmmEwEfwfw114.44mEjfw同理：224.44mEjfwtmsin6变比111122224.444.44mmfweEwkeEfww3.漏磁通感应的电势.11010EjLIjxI1L称为原绕组的漏电感11Lx称为原绕组的漏电抗1x为一常数，不随电流大小而变化。011dieLdt74.电势方程式101110110111)(ZIEjxrIErIEEU111jxrZ称为原绕组的漏阻抗，常数。220EUmfwEU11144.4结论：若频率和原绕组匝数一定，主磁通m的大小主要决定于所加电压的大小。8三、空载电流分析1.空载电流大小及相位000rmaFeiiip　ooroaＩ＝Ｉ＋Ｉ1EUaI00ImrI001E9201FeampIg22mmmmgrgb22mmmmbxgb激磁电阻，铁耗等效电阻；mferIp20激磁电抗。211mmmmFemsxLwwl10mZEI10mmmjxrZ称为激磁阻抗。大小：2212210mmmmxrUxrEI相位：10mmxtgr近似为90不考虑铁耗时，09001110%NII（）112.空载电流的波形不考虑铁耗（1）磁路不饱和；当磁通按正弦规律变化时，激磁电流也按正弦规律变化。0mi0i0itt)(0tfi)(tf)(0if090图2-5不考虑铁耗和饱和时的空载电流波形12（2）磁路饱和；正弦，尖顶波。0.8TmB0i0itt)(0tfi)(tf)(0if0900it00i01i03i13考虑铁耗te0i01234514结论：（1）磁通为正弦波时，若磁路不饱和，激磁电流为正弦波；若磁路饱和，为尖顶波。（2）为等效正弦波电流：A：频率：B：有效值：C：相位：0i0i1010cosfepEI2052032010IIII0I15四、方程式相量图及等效电路1、方程式：2、相量图：1Um202UE1E00I1E01jIx01Ir0rI0aI1101111210202(1)4.44(2)(3)(4)(5)mmUEIZEjfwEEkEIZUE163、等效电路：110101001011)(jxrjxrIZZIZIZIZIEUmmmmAX1r1jx1Umrmjx1EoI17§2-2变压器的负载运行一、基本方程式1、磁动势分析AXax1U2I1I1E2E122ULZmFFF21110mmmFEUII　　12211wIwIwImmIwwII1221LmmIIkIII121)(18激磁分量：主要作用是产生主磁通负载分量：产生磁动势，用以抵消副边磁动势，从而保持激磁磁动势基本不变。mImLI111wIL22Iw1wImLmmIIkIII121)(192、电势分析AXax1U2I1I1E2E122ULZ1I111FIw11E1mmFIw222FIwm2E1E2E平衡与111rIU平衡与222rIU2I2111EjIx222EjIx1111UEIZ2222UEIZ22LUIZ203、基本方程式11112222112112122...............(1)................(2)4.44.........(3)/......................(4)(/)..........(5)/.................(6).....mmmmLUEIZUEIZEjfwEEkIIIkIEZUIZ..................(7)21二、变压器的归算值等效条件：1.原边电路情况不变，不变2.不变3.副边损耗不变AX1r1jx1U1E～mn～pq2E1I2I2jx2raxLZ2U1111UEIZ2222UEIZm2F221、不变，2、不变，2Em221244.444.4fwjEfwjE22212EkEwwE2I2F2122IwIw221221IkIwwI233、，不变，4、2r2x2cup222222rIrI222222rkIIr222222xIxI2222222xkxIIx222ZkZ2U2222222222222222UEIrjxIkEkrjkxkkEIrjxkU245、三、等效电路及相量图1、等效电路LZ22222222LLUkUUZkkZIIIk＝25AX1r1jx1U1E～mn～pq1Iax2E2ULZ2r2xj2I(a)AX1r1jx1U11IaxE2ULZ2r2xj2ImI(b)mrmjxE2“T”形等效电路26AX1U21II2ULZkrkjx近似等效电路简化等效电路121kkUUIrjx2711112222112112122...............(1)................(2)4.44.........(3)/......................(4)(/)..........(5)/.................(6).....mmmmLUEIZUEIZEjfwEEkIIIkIEZUIZ..................(7)282、相量图7..........................6..................../5........).........(4.............................3...........44.42..................1.................22121121122221111LmmmmZIUZEIIIIEEfwjEZIEUZIEU222222()()LLLEEIZZrrjxx29若为感抗，则落后于，落后于；若为容抗，超前于；则当时，超前于；则当时，与同相；则当时，落后于；若，则落后于，与同相。'Lx2I2E2U'Lx'2'xxL2I2U2I2E'2'xxL'2'xxL2I2E2I2E0'Lx2I2E2U222222()()LLLEEIZZrrjxx3012AC1U2U12II1kIr1kjIxB121kkUUIrjx31四、功率平衡由T型电路图2-19从等效电路看功率平衡关系1r1jx2r2xj2ImImrmjx1U2ULZ1IMP2P1P1cup2cupfep1122222coscuFecuMppPpPPUI2211CuMMfeCupPPPppP12PPp12cucuFecuFePppppp32§2-3变压器的参数测定一、空载试验1、目的：测取（1）变比：；（2）铁耗：；（3）激磁阻抗：kFepmZ33WAVaxAX～WAa～VAAAWVVbcBC3、试验方法10020,,,NUIpU调测低压侧加电源2、接线图344、计算1)2)NUUk120低压边电动势高压边电动势低压边匝数高压边匝数220010:FemFeppIrIrp　AX1r1jx1Umrmjx1EoI353)..010:mmmZZZUIZ　　　AX1r1jx1Umrmjx1EoI10mUZI　22mmmxZr　20FemprI365、说明：1)额定运行时：2)在额定电压下运行时：近似保持不变。0(110%)NII0%0.21%p373）归算：试验是在低压侧进行的，故测得的参数是归算到低压方的数值，如果需要归算到高压侧，则必须乘以。4）三相变压器：计算激磁阻抗时，都要用一相的功率、电压和电流值来计算。mZ2k221200FemmmmmpUZrxZrII　　　　38二、短路试验1.目的：测取1）铜耗：；2）短路阻抗：；3）短路电压（阻抗电压）：。2.接线图：cupkZku393.方法4.计算1)WAVaxAX～图2-22变压器稳态短路实验线路图WAa～(a)单相VAAAWVVbcBC(b)三相111.,,,,2.NkkkIUIp调Ｕ时电压加在高压端:cukcuFecuppppp　402)kkkIUz2kkkIpr22kkkrzx2357523575kckrr227575kckckxrz413)短路电压（阻抗电压）对变压器影响1001751NckNkrUrIu10011NkNkxUxIu22kxkrkuuukukkkuuu1　运行:希望小2　故障：希望大3　并联运行：与有关　751111:100%CNNkkkkkNNIIZUuuuUU。　42§2-4标幺值定义：一、基值的选取电压U（V）、电流I（A）、阻抗Z（Ω）、功率S（W、Var、VA）实际值标幺值基值JJJUzIJJJSUI431.例：NU、NI、NS：*111NUUU*222NIII*22NPPS442.三相：Y接△接例：NZ111NNNUzI222NNNUzI23NNJNNUUzSI233NNJNNUUzIS*111111NNNIzzzzU*222222NNNIrrrzU453.归算值的基值，应取被归算到所在边的基值。例：21NUU*221NUUU*221NIII46二、优点1.变化范围小2.不需归算3.对三相变压器：相值与线值的标幺值相等。*0I0.020.1*0