《电机技术应用》课件 1.2.5 变压器的运行特性.pptx

变压器的运行特性

变压器

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。对单相系统，功率和阻抗基值分别为：

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。标幺值就是某一物理量的实际值与选定对应物理量的基值之比。

注意：功率基值即是有功功率也是无功功率

的基值，也是视在功率的基值。阻抗基值即是电阻基值又是电抗基值

标幺值

一次和二次侧相电压的标幺值：

一次和二次侧相电流的标幺值：

在三相电路中，相电压和线电压的标幺值恒相等，相电流和线电流的标幺值恒相等。

各量的标幺值

功率的基值：S₁b=U₁NI=U₂NI₂N=S₂单相

S₁b=3U1NpIINp=3U2NpI₂Np=S₂b三相(UNφ:相电压)可见，一、二次侧具有相同的功率基值

一次和二次侧阻抗的标幺值：

各量的标幺值

(1)用标幺值表示时，不论变压器或电机容量的大小，各个参数和典型性能数据通常都在一定范围以内，因此便于比较和分析。如电力变压器的短路阻抗标幺值Zk*=0.03~0.10,如果求出的短路阻抗标幺值不在此范围内，就应核查一下是否存在计算或设计错误。

(3)采用标幺值能直观地表示变压器的运行情况。如一台变压器端电压和电流为35kV、20A,从这些数据不能判断变压器的情况，但从Uk*=1.0、Ik*=0.6,说明这台变压器欠载运行。

标幺值的特点

(4)用标幺值表示时，可使物理性质不同的量用相同的数值表示，公式可以得到简化，比如Rk=PkN

(5)标幺值的缺点是没有量纲，无法用量纲关系来检查。

标幺值的特点

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(U₂o-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，△U%≈2%～3%;cosφ₂≈0.8时，△U%≈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%。

β=I₁/I₁N=I₂/I₂N=I₁*=I₂*————变压器的负载系数

电压变化率

忽略励磁电流时：

量

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)

变压器空载运行时，若一次侧电压U₁不变，则二次侧电压U₂也不变。变压器加上负载之后，随着负载电流I₂的增加，I₂在二次绕组内的阻抗压降也会增加，使二次侧的电压U₂随之发生变化。

另一方面，由于一次侧电流I₁随I₂增加，因此一次侧漏阻抗的压降也增加，一次侧电动势E₁和二次侧电动势E₂会有所下降，也会影响二次侧的输出电压U₂。

λ₂=0.8(电容性)

₂=1

λ₂=0.8(电感性)

I₂

I₂N

U₂

U₂N

U₂

0l

外特性

2、阻容性负载：φ₂0,cosφ₂0,sinφ₂0

∵Rk*cosφ₂0,Xk*sinφ₂0,R*Xk*;

一般情况|R*cosφ₂||Xk*sinφ₂|,

∴△U0,说明：1)负载后U₂U₂₀=U₂N;2)随着I₂↑→|△U|0个，U₂个，外特性曲线向上倾斜。

1、阻感性负载：φ₂0,cosφ₂0,sinφ₂0∵Rk*cosφ₂0,Xk*sinφ₂0∴△U0,说明：1)负载后U₂U₂o=U2N;

2)随着I₂个→△U个，U₂↓,外特性曲线向下倾斜。

外特性

3、纯阻性负载：φ₂=0,cosφ₂=1,sinφ₂=0,∵Rk*很小

∴随着I₂↑→△U很小，外特性曲线稍向下倾斜。

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；

感性负载时主磁通φ呈去磁作用，为了维持中不变，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；

容性负载对主磁通中呈增磁作用，为了维持中不变，必须减小原边电流，

除了补偿短路阻抗压降外，其余部分