《电机技术》1.2.5 变压器的运行特性任务手册.docxVIP

变压器的运行特性

【任务要求】

知识点

技能点

标幺值；电压变化率；外特性；

变压器的损耗；效率特性。

标幺值的计算；电压变化率的分析和计算；分析不同功率因数的负载对外特性的影响；变压器的损耗分析；效率特性分析。

重点

难点

电压变化率的分析和计算

电压变化率的分析和计算

【任务清单】

任务1：标幺值

在工程计算中，各物理量除了采用实际值来表示和计算外，有时也用标幺值。标幺值是某一物理量的实际值与选定对应物理量的基值之比。

标幺值为相对值，无量纲。在进行电路计算时，四个基本物理U、I、S、Z，两个基值任选，另外两个的基值按电路理论计算。一般选取电压和电流的基值Ub、Ib，其他两个量的基值由计算得到。

任务2：电压变化率

由于变压器内部存在着电阻和漏抗，负载时产生电阻压降和漏抗压降，导致次级电压随负载电流变化而变化。电压变化率是指变压器一次绕组加额定电压，负载的功率因数一定，空载与额定负载时二次侧端电压之差（U20-U2）与额定电压U2N的比值。

电压变化率是变压器的一个重要指标，它的大小反映了供电电压的稳定性。电压变化率的大小与负载大小、性质及变压器的本身参数有关。一般的电力变压器，cosφ2≈1时，ΔU%≈2％～3％；cosφ2≈0.8时，ΔU%≈4％～6％。一般情况下照明电源电压波动不超过±5％，动力电源电压波动不超过+10％～—5％。

任务3：外特性

定义：U1、cosφ2为常数时，副边电压随

副边电流变化的关系曲线U2=f(I2)

负载功率因数性质不同，对主磁通的影响

不同，变压器的端电压变化亦不同。

纯电阻负载：端电压变化较小，电压变化

率基本为零；

感性负载：主磁通Φ呈去磁作用，为了维持Φ不变，必须使原边电流增加，同时短路阻抗压降也增加，其结果造成副边电压下降，电压变化率为正值；

容性负载：对主磁通Φ呈增磁作用，为了维持Φ不变，必须减小原边电流，除了补偿短路阻抗压降外，其余部分使副边电压增高，电压变化率为负值。

任务4：变压器的损耗

变压器运行时将产生损耗，变压器的损耗分为铜耗和铁耗两类。每一类又包括基本损耗和附加损耗。

铁耗：包括基本铁耗和附加铁耗。

基本铁耗为变压器铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗。附加损耗包括由铁心叠片间绝缘损伤引起的局部涡流损耗、主磁通在结构部件中引起的涡流损耗等。铁损耗可近似认为与Bm2或U12成正比，由于变压器的一次电压保持不变,故铁耗可视为不变损耗。

铜耗：包括基本铜耗和附加铜耗。

基本铜耗是电流在一、二次绕组电阻上的损耗；附加损耗包括因集肤效应引起的损耗以及漏磁场在金属结构部件引起的涡流损耗等。铜损耗大小与负载电流平方成正比，故也称为可变损耗。

任务5：效率特性

效率：变压器的输出功率与输入功率的比值，效率大小反映变压器运行的经济性能的好坏，是表征变压器运行性能的重要指标之一。

效率特性：在功率因数一定时，变压器的效率与负载电流之间的关系η=f(β),称为变压器的效率特性。工程上常用间接法来计算效率，即测出铜耗和铁耗，再计算效率。

从效率特性可见，当负载达到某一数值时，效率将达到最大值ηmax，发生最大效率时，变压器的铜耗恰好等于铁耗，最大效率为：

【任务拓展】

请认真思考并回答下列问题

1、三相变压器，U1N/U2N=10kV/3.15kV，Y，d11连接，I2N=183.3A，每匝电压为14.189V。求（1）原副方线圈匝数；（2）原边电流及额定容量；（3）变压器运行在额定容量且功率因数cosφ=1、0.9（超前）、0.8（滞后）时的负载功率。

2、一单相变压器，SN=3kVA，U1N/U2N=230/115V，R1=0.3Ω，R2=0.5Ω，PFe=45W，X1σ’=0.8Ω，X2σ’=0.1Ω，额定负载时PCu=85W。求：副方功率因数为0.9（滞后）时的电压变化率。

3、三相变压器的额定值为SN＝1800kVA，U1N/U2N＝6300/3150V，Y，d11联结，空载损耗P0＝6.6kW，短路损耗Pk＝21.2kW，求：（1）当输出电流I2＝I2N，cosφ2=0.8时的效率；（2）效率最大时的负载系数βm。

4、变压器的有功功率及无功功率的转换与功率因数有何关系？

答案请参考本节课件！