第二章变压器的基本作用原理与理论分析.ppt

第二章 变压器的基本作用原理与理论分析 第一节 电力变压器的基本结构和额定值 二、变压器的额定值 第二节 变压器空载运行 二、正方向的规定 三、感应电动势、电压变比 四、励磁电流 1、磁路饱和对励磁电流的影响 2、磁滞现象对励磁电流的影响 3、涡流对励磁电流的影响 五、励磁特性的电路模型 六、漏抗 七、电路方程、等效电路和相量图 第三节 变压器负载运行 二、基本方程式 三、归算 四、归算后的基本方程、等效电路和相量图 相量图的作法 五、近似等效电路和简化等效电路 第四节 标 幺 值 第五节 参数测定方法 二、短路实验 第六节 变压器的运行性能 二、变压器的效率 最大效率 说明： 1、以上计算所得参数为低压侧参数，如实验在高压侧进行，则计算所得参数为高压侧参数。 2、励磁参数随铁芯饱和程度而变化，所以空载实验应在额定电压下进行。 3、对于三相变压器，计算式中的数值均应是每相值，计算结果也是每相值。 目的：求取 rk 和 xk 。 方法：低压侧短路，调节高压侧电压Uk，使短路电流不超过额定电流，测取 pk 和 Ik。 注意！决不允许在额定电压下进行短路实验，因为此时 Ik =（9.5 ~ 20）IN ，将损坏变压器。 计算： 用电桥测出一、二次侧直流电阻值，再用以下两式联立求解可分离出一、二次侧电阻值。 一、二次侧漏抗不能用实验的方法分离，一般可认为两者归算到同一侧的值相等。 由于电阻随温度而变化，按照电力变压器标准规定，需将实验所得电阻换算到75℃时的值： 短路实验时，短路电流为额定电流时的外加电压称为短路电压，是一重要参数，可用标幺值表示为： 短路电阻标幺值还可表示为： 若短路电流不为额定值，pkN可用下式计算： 一、电压变化率 定义：一次侧电压为额定电压时，空载与额定负载两种情况下的二次侧电压算术差与空载电压之比。 公式推导：由于一次侧电压为额定电压（U1N），所以 ，U20=U2N。 分析时可略去励磁电流，对应的相量图如右下图所示。 由相量图中的几何关系知： 代入 ΔU 表达式得： 其中： 则 由于后一项很小，计算时可以忽略，上式可简化成： 注意： 上式中的 θ2 为二次侧电压超前电流的角度，感性负载时为正值，容性负载时为负值。 当θ2 为负值时， ΔU 可能为负值，说明变压器带容性负载时，二次侧电压可能高于空载电压。 额定电压变化率：cosθ2 = 0.8（滞后）时额定负载的电压变化率。约为 5% ~ 8%。 变压器的损耗可以分为铜耗和铁耗： 铜耗 基本铜耗：电流流过绕组产生的直流电阻损耗。 附加铜耗：趋肤效应、内部环流和漏磁场引起的损耗。 铁耗 基本铁耗：主磁通在铁芯中引起的磁滞损耗和涡流损耗。 附加铁耗：主磁通在其他部件中引起的涡流损耗。 * Page: * Date:* 一、电力变压器的基本结构 1、铁芯：0.35mm硅钢片叠压而成 装配方式：交叠装配 奇数层 偶数层 铁芯柱：用于套线圈的部分 铁轭：用于闭合磁路的部分 1、避免涡流在钢片之间流动。 2、减少紧固件的使用。 铁芯 铁轭 2、绕组 同心式：高低压绕组同心，低压绕组靠近铁芯。 交叠式：高低压绕组交叠，低压绕组靠近铁轭。 铁芯式变压器 铁壳式变压器 低压绕组 高压绕组 高压绕组 低压绕组 3、变压器油：起绝缘和散热的作用。 4、油箱：起储油的作用。 5、绝缘套管：由导电杆和瓷套等组成。起绝缘和支撑的作用。 额定容量SN ：额定条件下使用时输出能力的保证值。 额定电压：空载时额定分接头上的电压保证值。 额定电流：由额定容量和额定电压计算所得。 对于三相变压器： 对于单相变压器： 注意！对于三相系统，额定值一般都指线间值。 一、电磁现象： 空载：一个绕组接到电源，另一个绕组开路。 电流的正方向与该电流所产生的磁通的正方向符合右手螺旋定则。 磁通的正方向与其感应的电动势的正方向也符合右手螺旋定则。 由以上两规定得：电流的正方向与电动势的正方向一致。 设主磁通 ，则： 对于电力变压器，空载时 i0r1 和 e1σ 都很小，如略去不计，则 u1 = - e1 。设外加电压 u1 按正弦规律变化，则Φ 和 e1 、 e2 也都按正弦规律变化。 其有效值形式为 略去电阻压降和漏电势，则 变比又可写成 要注意瞬时值、有效值、最大值以及相量之间的区别。 为了分析方便，我们往往需要进行一些简化或假设，要注意所得结论的前提条件。 略去电阻压降和漏电势，则 对于已制成的变压器，N1为常数，电源频率 f 一般也为常数，所以 Φm 正比于U1。若外加电压为定值，则主磁通 Φm 也为定值。 现在的问题是，要产生一定值的主磁通 Φm ，需