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变压器基本工作原理

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对于简化等效电路,可写出变压器的方程组

简化等效电路所对应的相量图

在工程上,简化等效电路及其方程式、相量图给变压器的分析和计算带来很大的便利,得到广泛应用。

2.3 变压器参数的测定

一、空载试验

1.变压器的空载试验目的:求出变比k、空载损耗pk和激磁阻抗Zm。 2.空载试验的接线

通常在低压侧加电压,将高压侧开路

3.空载试验的过程

电源电压由零逐渐升至1.2U1N,测取其对应的U1、I0、p0。

变压器原边加不同的电压,建立的磁通不同,磁路的饱和程度不同,激磁阻抗不同,由于变压器正常运行时原边加额定电压,所以,应取额定电压下的数据来计算激磁阻抗。 由变压器空载时等效电路可知,因Z1<<Zm、r1<<rm,所以

式中 p0—空载损耗,可作为额定电压时的铁耗。

若要得到以高压侧为原边的激磁参数,可将所测得的激磁参数乘以k2,k等于变压器高压侧一相的电压除以低压侧一相的电压。

对于三相变压器,试验中测定的数据是线电压、线电流和三相总功率,只要换算成一相的数据,就可直接代入上式计算。 二、短路试验

1.短路试验的目的:可测出短路阻抗Zk和变压器的铜耗pk。 2.短路试验的接线:

通常在高压侧加电压,将低压侧短路

3.短路试验的过程

电源电压由零逐渐升高,使短路电流由零逐渐升高至1.2I1N,测取其对应的Uk、Ik、

pk。

注意:由于变压器短路阻抗很小,如果在额定电压下短路,则短路电流可达(9.5~20)I1N,将损坏变压器,所以做短路试验时,外施电压必须很低,通常为(0.05~0.15)

U1N,以限制短路电流。

取额定电流点计算,因所加电压低,铁心中的磁通很小,铁耗和励磁电流可以忽略,使用简化等效电路进行分析

pkN:短路损耗,指短路电流为额定电流时变压器的损耗,pkN可作为额定电流时的铜耗。 一般认为:r1=r2′=0.5rk;x1=x2′=0.5xk

将室温下测得的短路电阻换算到标准工作温度75℃时的值,而漏电抗与温度无关。 短路试验在任何一方做均可,高压侧参数是低压侧的k2倍,k等于变压器高压侧一相的电压除以低压侧一相的电压。

对于三相变压器,试验中测定的数据是线电压、线电流和三相总功率,只要换算成一相的数据,就可直接按单相变压器计算。 三、短路电压

短路电压:在短路试验中,当短路电流为额定电流时,原边所加的电压与额定电压之比的百分值,即

短路电压是变压器一个很重要的参数,其大小反映了变压器在额定负载时漏阻抗压降的大小。

从运行角度来看,希望Uk小一些,使变压器输出电压随负载变化波动小一些。但Uk太小,变压器由于某种原因短路时短路电流太大,可能损坏变压器。一般中、小型电力变压器的Uk=4%~10.5%,大型电力变压器的Uk=12.5%~17.5%。

四、标么值

标么值:实际值与该物理量某一选定的同单位的基值之比

标么值?实际值

基值 通常取各物理量对应的额定值作为基值。

取一、二次侧额定电压U1N、U2N作为一、二次侧电压的基值;

取一、二次侧额定电流I1N、I2N作为一、二次侧电流的基值; 一、二次侧阻抗的基值分别为U1N/I1N、U2N/I2N。

在各物理量原来的符号上加上一上标“*”来表示该物理量的标么值。例如,

U1*=U1/U1N。

一、外特性和电压变化率 1.外特性

外特性:指原边加额定电压,负载功率因数一定时,副边电压U2随负载电流变

化的关系,即U2=f(I2)。

变压器在纯电阻和感性负载时,副边电压U2随负载增加而降低,容性负载时,副边电压随负载增加而可能升高。

2.电压变化率

用变压器的简化相量图可推导出电压变化率的参数表达式

电压变化率的大小与负载的大小成正比。在一定的负载系数下,短路阻抗的标么值越大,电压变化率也越大。当负载为感性时,△U为正值,说明副边电压比空载电压低;当负载为容性时△U有可能为负值。当△U为负值时,说明副边电压比空载电压高。 为了保证变压器的副边波动在±5%范围内,通常采用改变高压绕组匝数的办法来调节副边电压。

二、变压器的损耗和效率 1.变压器的损耗

变压器的损耗包括铁耗和铜耗两大类。铁耗不随负载大小变化,也称为不变损耗;铜耗随负载大小变化,也称为可变损耗。

2.变压器的效率

通过变压器的空载试验和短路试验,测出变压器的空载损耗和短路损耗,就可以方便的计算出任意负载下的效率。

变压器效率大小与负载大小、性质及空载损耗和短路损耗有关。对已制成的变压器,效率与负载大小、性质有关。当负载功率因数一定时,效率特性的效率曲线。

当铁耗(不变损耗)等于铜耗(可变损耗)时效率最大。

由于变压器总是在额定电压下运行,但不可能长期满负载。为了提高运行的经济性,设计时,铁损应设计得小些,一般取βm=0.5~0.6,对应的铜耗与铁耗之比为3~4。变压器额定时的效率比较高,一般在(95~98)%之间,大型可达99%以上。

变压器基本工作原理

对于简化等效电路,可写出变压器的方程组简化等效电路所对应的相量图在工程上,简化等效电路及其方程式、相量图给变压器的分析和计算带来很大的便利,得到广泛应用。2.3变压器参数的测定一、空载试验1.变压器的空载试
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