第2章变压器《城轨控制电源设备维护》教学课件.pptVIP

第五节变压器的运行特性一、外特性和电压调整率由于原边绕组所加电压始终为额定值，所以主磁通保持不变，副边绕组的感应电动势也保持不变。当副边电流I2发生变化时，副边漏阻抗压降也会发生变化，从而导致副边端电压U2随之变化。将其变化规律用曲线描述出来，就是变压器的外特性曲线。变压器在纯电阻或感性负载时，外特性曲线呈下降趋势，而在容性负载时可能出现上翘的情况。纯电阻时，端电压变化比较小；感性或容性成分增加时，端电压变化量会加大。在变压器分析过程中，通常用电压调整率?U%来衡量端电压变化的程度。电压调整率是指在原边绕组施加额定电压、负载功率因数一定、变压器从空载到负载时，端电压之差（U20－U2）与副边额定电压U2N之比的百分值。即第五节变压器的运行特性通过对变压器负载运行时简化电路的相量图的分析，以及以感性负载为例，对电压调整率作进一步分析可以得出式中，为负载系数。当所带负载为额定负载时，。第五节变压器的运行特性对三相变压器而言，在利用上式计算电压调整率时，电压、电流分别用相电压、相电流的额定值来代替。从该式还可以看出，一般比大得多，故在纯电阻负载时?U*很小；在感性负载时，?2＞0，?U*较大且为正值，说明负载时二次侧端电压比空载时低；当所带负载呈容性时，?2＜0，sin?2＜0，当时，?U*为负值，则说明负载时二次侧端电压比空载时高，外特性便会呈上翘的特性。在一定程度上，电压调整率可以反映变压器的供电品质，是衡量变压器性能的一个非常重要的指标。不同性质的负载的外特性U2＝f?(I2)曲线如图2.22所示。第五节变压器的运行特性图2.22变压器的外特性第五节变压器的运行特性二、变压器的损耗与效率变压器的效率是指输出的有功功率与输入的有功功率之比，即首先认为变压器负载运行时，副边端电压的变化可以忽略。则三相变压器的输出功率与上式具有相同的形式，只不过需要把式中变压器的容量用代替，下面对变压器的损耗加以分析。第五节变压器的运行特性在负载运行时，变压器存在两种损耗，即铁耗与铜耗。变压器的铁耗与原边绕组所施加的电压有关，在原边电压不变的前提下，铁耗为一常数，通常称为不变损耗；由于变压器原边绕组所加电压为额定电压，所以其铁耗可认为与空载试验时所测的空载损耗相等。变压器的铜耗为原边、副边绕组电阻上所消耗的功率，由变压器负载运行时的简化等效电路可知由上式可以看出，变压器的铜耗随负载的变化而变化，故可称之为可变损耗。变压器的效率（惯例效率）为第五节变压器的运行特性变压器的效率特性曲线?＝f?(I2)如图2.23所示。从该特性曲线可以看出，在某一负载时效率最高。我们可以根据高等数学的理论，求得效率最高的条件为。即当不变损耗（铁耗）等于可变损耗（铜耗）时，变压器具有最高效率。考虑到变压器的实际情况，一般并不在额定状态下运行，在设计变压器时，常常让变压器在?＜1时达到最高效率。这样做的目的主要是让铁耗尽量的小一些。效率的高低可以反映出变压器运行的经济性能，它也是一项重要指标。由于变压器是一种静止的装置，在能量传递过程中没有机械损耗，所以其效率比同容量的旋转电机要高一些。一般电力变压器的额定效率?＝0.95～0.99。图2.23变压器的效率曲线第六节三相变压器一、三相变压器的磁路系统三相变压器的磁路系统，可分为各相磁路彼此无关和彼此相关的两类。（一）三相组式变压器三相组式变压器是由3个磁路相互独立的单相变压器所组成的，三相之间只有电的联系而无磁的联系。如图2.24所示。虽然各磁路相互独立，原边、副边绕组可根据要求接成星形（Y）或三角形（△），但当对原边绕组施加对称的三相电压时，、、便会对称，空载电流也是对称的。第六节三相变压器图2.24三相变压器组的磁路系统第六节三相变压器（二）三相心式变压器与三相组式变压器不同，三相心式变压器的磁路相互关联。它是通过铁轭把3个铁芯柱连在一起的，如图2.25所示。这种铁芯结构是从单相变压器演变过来的，把3个单相变压器铁芯柱的一边组合到一起，而将每相绕组缠绕在未组合的铁芯柱上。由于在对称的情况下，组合在