配电变压器的原理及结构演示幻灯片.ppt

,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,3.1,变压器的基本工作原理和结构,思考,学习内容,知识要点,1,3.1.1,变压器的基本工作原理及分类,3.1.2,变压器的基本结构,3.1.3,变压器的型号与额定值,3.1,变压器的基本工作原理和结构,2,3.1.1,变压器的基本工作原理和分类,电能,机械能,电能,？,电动机,变压器,3,一、变压器的基本工作原理,问题,:,为什么将变压器的原边接到交流电源上，灯泡就会发光呢？,4,变压器就是按照,“,动电生磁，动磁生电,”,的电磁感应原理制成的。,一、,变压器的基本工作原理,5,灯泡,将,电能,转换成了,光能,6,工作原理,1,、当一次绕组接交流电压后，就有励磁电流,i1,流过，该电流在铁心中可产生一个交变的主磁通,2,、,在两个绕组中分别产生感应电势,e1,和,e2,e1=,N1 d/dt,e2=,N2 d/dt,7,3,、若略去绕组电阻和漏抗压降，则以上两式之比为：,U1/U2(-e1)/(-e2)=N1/N2,4,、,U1/U2(-e1)/(-e2)=N1/N2=k,，,k,定义为变压器的,变比,。,即：,U1/U2=N1/N2,=K,从此式可以看出，若固定,U1,，只要改变匝数比即可达到改变电压的目的了,变压器就是按照“,动电生磁，动磁生电,”的电磁感应原理制成的。,8,变压器的,外型,和,器身,图,二、变压器的分类,9,电力变压器的类别,用途分,配电变压器,升压变压器,降压变压器,（一）电力变压器,10,试验、仪用等变压器,(,二,),特种变压器,电力变压器的类别,用途分,电炉、整流变压器,11,电力变压器类别,-,线圈数目分,双绕组变压器,，,在铁芯中有两个绕组，一个为初级绕组，一个为次级绕组,自耦变压器，,初级、次级绕组合为一个,三绕组变压器,，,三个绕组连接三种不同电压的线路,多绕组变压器，如,分裂变压器,12,电力变压器类别,-,冷却方式,油浸式变压器,铁芯和绕组都一起浸入灌满了变压器油的油箱中，可以加强绝缘和改善冷却散热条件（大容量）,干式变压器,能满足特殊要求，如安全（小容量变压器）,充气式变压器,绝缘性能优于油浸式（大容量）,SF6,13,干式变压器,油浸式变压器,电力变压器类别,-,冷却方式,强迫油循环电力变压器,14,电力变压器类别,-,相数,单相变压器,三相变压器,15,电力变压器类别,-,调压方式,有载调压变压器,无载调压变压器,16,3.1.2,电力变压器的基本结构,铁芯,绕组,油箱和冷却装置,绝缘套管,保护装置,17,图,3.1.2,油浸式电力变压器,18,一、铁芯,变压器的磁路,电力变压器的铁心是由,0.35mm,厚的冷轧硅钢片叠成。减少涡流损耗，提高导磁系数。,铁心柱,铁轭,图,3.1.3,变压器的铁芯平面,19,铁芯结构,心式、壳式,心式,结构简单工艺简单应用广泛,壳式,结构复杂,，,用在小容量变压器和电炉变压器,图,3.1.4,铁芯结构示意图,20,铁芯的交叠装配,奇数层,偶数层,奇数层,偶数层,变压器铁心叠法，偶数层刚好压着奇数层的接缝，从而减少了磁路和磁阻，使磁路便于流通,接逢处气隙小,可以避免涡流在钢片之间流通,图,3.1.6,叠片式铁世交错的叠放方式,21,变压器铁心柱横截面,小型变压器做成方形或者矩形,大型变压器做成阶梯形，容量大则级数多。叠片间留有间隙作为油道,(,纵向或横向,),。,近年来，出现一种渐开线形铁芯,优点：节省硅钢片，便于机械化生产，节省工时,油道,图,3.1.7,铁芯柱截面,22,二、绕组,变压器的电路,变压器绕组一般为绝缘,扁铜线,或绝缘,圆铜线,在绕线模上绕制而成。,为便于制造、在电磁力作用下受力均匀以及机械性能良好，绕组线圈作成,圈形,。,按照绕组在铁芯中的排列方法分类，变压器可分为,铁芯式,和,铁壳式,两类,基本型式,根据高低压绕组在铁芯柱上排列方式不同可分为,同芯式,和,交叠式,23,铁壳式变压器,变压器的铁芯柱在中间，铁轭在两旁环绕，且把绕组包围起来,结构比较坚固、制造工艺复杂，高压绕组与铁芯柱的距离较近，绝缘也比较困难,通常应用于,电压很低而电流很大,的特殊场合，例如，,电炉用变压器,。这时巨大的电流流过绕组将使绕组上受到巨大的电磁力，铁壳式结构可以加强对绕组的机械支撑，使能承受较大的电磁力。,图,3.1.8,壳式变压器的结构示意图,24,芯式变压器绕组和铁芯的装配示意图,绕组,同芯,套装在变压器铁心柱上，低压绕组在内层，高压绕组套装在低压绕组外层，以便于绝缘。,图,3.1.9,芯式变压器的铁芯和绕组的装配示意图,25,绕组的基本型式,同心式,同芯式,铁芯式变压器常用。高压绕组和低压绕组均做成圆筒形，然后同芯地套在铁芯柱上，为便于绝缘，,通常低压绕组在里面,，,高压绕组在外面,，中间加绝缘纸筒绝缘,三相心式变压器外观示意图,高压,低压,26,绕组的基本型式,交叠式,交叠式,铁壳式变压器常用。高压绕组和低压绕组各分为若干个线饼，沿着铁芯柱的高度交错地排列着,图,3.1.9,交叠式绕组,27,三、油箱和冷却装置,变压器油,冷却、绝缘,绝缘,：绕组与绕组、绕组与铁心及油箱之间,散热,：热量通过油箱壳散发，油箱有许多散热油管，以增大散热面积。采用内部油泵强迫油循环，外部用变压器风扇吹风或用自来水冲淋变压器油箱,28,油箱,机械支撑、冷却散热、,变压器运行时产生热量，使变压器油膨胀，储油柜中变压器油上升，温度低时下降。,储油柜使变压器油与空气接触面较少，减缓了变压器油的氧化过程及吸收空气中的水分的速度。,呼吸,保护作用,当变压器出现故障时，产生的热量使变压器油汽化，气体继电器动作，发出报警信号或切断电源。,如果事故严重，变压器油大量汽化，油气冲破安全气道管口的密封玻璃，冲出变压器油箱，避免油箱爆裂。,平板式,小容量,排管式,较大容量,散热气式,大容量,强迫油循环,大容量,气体继电器,图,3.1.20,29,冷却装置,油泵,为了加快散热，有的大型变压器采用内部 油泵强迫油循环,风扇,外部用变压器风扇吹风,自来水,冲淋变压器油箱。这些都是变压器的冷却装置。,30,四、绝缘套管,绝缘套管由中心导电杆与瓷套组成。导电杆穿过变压器油箱、在油箱内的一端与线圈的端点联接，在外面的一端与外线路联接。,低压引比线一般用,纯瓷,套管，高压引线一般用,充油,或,电容式,套管,套管外形常做成伞形，,电压越高、级数愈多,。,图,3.1.21,绝缘套管,31,五、保护装置,储油柜,储油柜使变压器油与空气接触面变小，减缓了变压器油的氧化和吸收空气水分的速度。从而减缓了油的变质。,气体继电器,故障时,热量会使变压器油汽化，触动气体继电器发出报警信号或切断电源,安全气道,（防爆筒）,如果是严重事故，变压器油大量汽化，油气冲破安全气道管口的密封玻璃，冲出变压器油箱，避免油箱爆裂。,吸湿器,（呼吸器）,内装硅胶（活性氧休铝），用以吸收进入储油柜中空气的水分,净油器,过滤油中杂质，改善变压器油的性能,32,3.1.3,变压器的型号与额定值,型号,可反映出变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方式等内容,例一：,SL7500/10,低损耗三相油浸自冷双绕组铝线，额定容量,500KVA,，高压侧额定电压,10KV,级电力变压器,例二：,SFPL63000/110,三相强迫油循环风冷双绕组铝线，额定容量,63000KVA,，高压侧额定电压,110KV,级电力变压器,此外,，铭牌上还会给出三相联结组以及相数,m,、阻抗电压,Uk,、型号、运行方式、冷却方式和重量等数据。,一、变压器型号,33,二、变压器的额定值,额定容量,S,N,（,KV-A),铭牌规定的在额定条件下所能输出的视在功率，单位为,VA,或,kVA,。对,三相变压器指三相的总容量,。,由于效率高，原、副边的额定容量设计得相等，与体积、用铜量有关。,34,额定电压（,U,N,),指变压器长期运行时所能承受的额定电压。单位为,V,或,kV,。,U,1N,是指规定加到一次侧的电压，,U,2N,变压器一次侧加额定电压，二次侧空载时的二次端电压。,对三相变压器，,铭牌上的额定电压指线电压,额定电流,(I,N,),指变压器在额定容量下，允许长期通过的,电流,，三相变压器指的是,线电流值,。单位用,A,或,kA,。,额定频率（,HZ,),电力变压器的额定频率是,50Hz,效率、温升,二、变压器的额定值,35,额定值的关系,单相变压器,三相变压器,36,三、变压器的发热和冷却,37,变压器的允许温升,油浸变压器的绕组均用,A,级绝缘,。根据我国的气候情况，国家标准规定以,+40,作为周围环境空气的最高温度，并据此规定变压器各部分的容许温升,绕组最高允许温度为,105,变压器部分,最高温升,(,),测量方法,绕组,65,电阻法,铁芯表面,70,温度计法,油,(,顶层,),55,温度计法,表,3-1,变压器的允许温升,38,？,问题,日常生活中的电能是怎样来的？,为什么要高压输电？,变压器可以传输直流电能吗？,39,日常生活中的,电能是怎样来的,从发电厂到用户的送电过程示意图,6.327KV,升压变压器,发电机组,降压变压器,配电变压器,10KV,35KV,66KV,110KV220KV500KV,10KV/0.4KV,40,为什么要高压输电,？,电能从发电厂输送到用户。,输电线路电阻,RX,的损耗,pX,取决于通过输电线上的电流,I,的大小令输送到用户的功率,P=UIcos,输出电线上的功率损耗：,pX=I2RX=,（,P/Ucos,）,2L/S=C*1/U2S,-,输电线材料的电阻系数,S-,输电线的截面积,U-,输电线路负载端电压,C=P2L/cos2,为常数,说明：若,S,一定,.U,升高，损耗,PX,减少,若,PX,一定,.U,升高，,S,减小，故可节省材料，,则提高送电电压,U,，可达到减少投资和降低运行费用的目的。,41,知识要点,1,、,变压器是按,电磁感应原理,工作的静止电气设备，它在电力系统中用来,传递电能,、变换,电压和电流,，以满足输电及用电的要求。在工业生产中，变压器还用于整流、电炉、电焊、调压、测量与控制等很多方面。,2,、变压器由,铁心、绕组两个主要部分组成,。铁心是变压器的磁路部分。电力变压器的铁心一般采用,0.35,毫米厚的硅钢片叠装而成。绕组是变压器的电路部分，它是用电磁线绕制而成的。电力变压器还有其他附件，如油箱、油枕、气体继电器、防爆管、分接头开关、绝缘套管等。附件对绕组与铁心起散热、保护、绝缘等作用，它能保证变压器安全可靠地运行。,42,3.2,单相变压器的空载运行,43,3.2.1,空载运行时的电磁关系,3.2.2,空载电流和空载损耗,3.2.3,空载时的电动势方程、,等效电路和相量图,3.2,单相变压器的空载运行,44,单相变压器的空载运行,空载,指一次绕组接到电源（,初级,1,），二次绕组（,次级,2,）开路,。,1,电磁物理现象,2,电磁量参考方向,3,感应电动势,4,空载电流、空载损耗,5,电压比（变比）,6,空载等效电路,7,空载相量图,45,空载运行：,原边接额定电压 的电源，副边开路,原边绕组电流 为空载电流，产生空载励磁磁势,_,_,产生主磁通,3.2.1,空载运行时的电磁关系,一、空载运行时的物理情况,46,主磁通,流径闭合铁心，,磁阻小,，同时匝链了原边和副边绕组,并感应出电势 与 和 。是变压器传递能量的主要媒介,原边绕组漏磁通,，仅与原边绕组匝链，通过变压器油或空气形成闭路，,磁阻大，,不传递功率,磁通分为两部分,变压器铁心由高导磁材料硅钢片制成（导磁系数,r,2000),，大部分磁通都在铁心中流动，,主磁通,约占总磁通的,99,强,，,漏磁通,占总磁通的,1,弱,。,47,主磁能与漏磁通的区别：,在性质上,磁路不同，因而磁阻不同,。,0,同时交链一、二次绕组，路径为沿铁芯而闭合的磁路，磁阻较小，具有饱和特性，,0,与,I,0,呈非线性关系,。,1,只交链一次绕组，它所经的路径大部分为非磁性物质，磁阻较大，,1,与,I,0,呈线性关系,，不具饱和特性。,在作用上,功能不同,。,主磁通通过互感作用传递功率,，漏磁通不传递功率，仅起漏抗压降的作用。,在数量上,0,99%,总磁通，,1,1%,总磁通,48,变压器空载时各电磁量间的关系,49,二、变压器各电磁量参考方向的规定,规定电流的正方向与该,电流,所产生的,磁通,正方向符合“,右手螺旋,”定则，,规定,磁通,的正方向与其,感应电势,的正方向符合“,右手螺旋,”定则。,电流正方向与电势正方向一致,。,50,二、变压器各电磁量,参考方向,的规定,一次绕组,（,负载,）,按,电动机,惯例,同方向,与,符合,右手螺旋,定则,与,同方向,二次绕组,（,电源,）,按,发电机,惯例,与,之间关系用,右手螺旋,定则确定,与 同方向,与 同方向,例如,正在增加,，,d/dt,为正，,e,1,N,1,d/dt,0,为负，若外电路能使,e,1,产生电流，其电流方向必与,i,0,正方向相反，该电流产生磁通,0,，与,0,方向相反，起阻止,0,增加的作用，即符合楞次定律,51,三、感应电动势分析,1,、主磁通感应电动势分析,若,u1,随时间按正弦规律变化，则,0,也按正弦规律变化，设：,52,主磁通与感应电势的关系,（,a),波形图,（,b),向量图,磁通与电动势之间的关系图形,结论：,0,为正弦波时，,e,也为正弦波,e,滞后,0,相位,90,0,53,电动势有效值、相量表示法,有效值,相量,54,2,、漏磁通感应的电动势,推倒方法同上：,结论,：,磁路不饱和，磁阻很大，且为常数，因此,X1,很小，且为常数，,X1,不随电源电压,U1,和负载变化,55,3.2.2,空载电流和空载损耗,一、空载电流,空载电流,主要作用是在铁心中建立磁场，产生主磁通,空载时的变压器实际上就是一个非线性,电感器,，其磁通量与电流的关系，服从与铁磁材料的磁化曲线,=f(i),磁化曲线,56,1,、空载电流的作用与组成,空载电流包含两个分量,励磁分量,，作用是建立主磁通，相位与主磁通 相同，为无功分量,铁损耗分量,，作用是供给铁磁材料铁损（磁滞和涡流损耗），为有功分量。空载运行时从电源输入少量电功率，主要用来补偿铁心中的铁损耗,57,2,、空载电流的性质和大小,性质,通常，,Ior Ioa,，,U1,与,Io,之间相位角,0,接近,90,Io Ior,空载电流可近似为,感性,大小,与导磁材料有关,一般变压器,I,0,%=,（,210,）,%,大容量变压器,I,0,%,1%,容量越大,I,0,%,越小,58,3,、空载电流波形,I,0,受磁路饱和影响，空载电流呈,尖顶波,形,为分析、测量、计算方便，在相量图和计算式中，用等效,正弦波来代替实际的空载电流,59,二、空载损耗,变压器空载运行时，只从电源吸收少量有功功率,P,0,，用来供给铁芯中铁损,P,Fe,和少量绕组铜损,R,1,I,0,2,P,0 =,P,Fe,+P,cu,P,Fe,P,Fe,的求取,测试法（,空载试验,）,计算法,P,Fe,B,2,m,f,1.3,P,0,(0.2%1%)S,N,容量越大，空载损耗越小,60,分析变压器内部电磁关系的方法,1,、基本方程式,电磁关系的数学表达式,2,、等效电路图,应用于定量计算,3,、相量图,应用于定性分析,3.2.3,空载时的电动势方程、等效电路和相量图,61,1,、,电动势平衡方程,一次侧,影响,m,（主磁通幅值）,因素,1,、电源,U,1,、,f,2,、结构,N,1,一,、,电动势平衡方程和变比,62,1,、电动势平衡方程,二次侧,（,I,2,=0,）,综上所述可得,:,忽略电阻压降和漏磁电势，,则,U,1,E,1,4.44fN,1,m,。,m,U,1,即：,当外施电压,U1,为定值，主磁通,m,也为一定值,影响,m,（主磁通幅值）,因素,1,、电源,U,1,、,f,2,、结构,N,1,63,思考题,问题：,一台结构已定的变压器当外施电压为已知，需要电源提供多大的励磁电流呢,?,励磁电流包括哪些成分呢,?,答：,决定于变压器的铁芯材料及铁芯几何尺寸,。因为铁芯材料是磁性物质，励磁电流的大小和波形将受磁路饱和、磁滞及涡流的影响。,励磁电流包括,：有功分量（供铁损）和无功分量（产生,0,）,64,2,、电压变比,变比,一次绕组,与,二次绕组主电动势,之比,。,电压变比,k,决定于一、二次绕组匝数比。,略去电阻压降和漏磁电势,三相变压器：,K,为一、二次侧,相电动势（电压）之比,65,二、空载时的等效电路和相量图,1,、空载时的等效电路,等效电路,将运行中的变压器的,电,和,磁,之间的相互关系用一个模拟电路的型式来等效,漏抗电路模型,X1,表示漏磁通对电路的影响，近似为常数,66,励磁特性的电路模型,强调,：,R,m,励磁电阻,，并非实质电阻、是为计算,铁损耗,引进的,模拟电阻,。,Xm,励磁电抗，是主磁通,引起的电抗,Zm,励磁阻抗,由于铁芯磁路具有饱和特性，参数,Zm,随外施电压增加而减小,，不是常数。但变压器正常运行时，外施电压等于或近似等于额定电压，且变动范围不大,可把,Zm,看成常数,。,67,空载时等效电路,一次绕组电动势平衡方程,因,R,1,R,m,X,1,X,m,略,Z,1,，则,I,0,大小取决天,Z,m,等效电路图只有,Z,m,变压器采用高导磁材料，增大励磁阻抗,Zm,（,Xm,),，降低空载励磁电流,I,0,，提高运行效率和功率因数,68,2,、空载时相量图,空载时基本方程式,m,（参考方向）,E,1,滞后,m,90,度,E,1,与,U,20,方向一致,I,0,超前,m,一个角度,U,1,69,结论,由 可知，,m,的大小同外施,电压、频率、,一次绕组,匝数,决定,空载电流,I,0,与,m,、,N1,、,Zm,有关，,I,0,随磁路的饱和而急剧增加，导磁性,能越好,（,越大），,空载电流就越小,Xm,是变压器一个重要参数，在线性电路中它是常数，在非线性电路中，它的大小,随磁路的饱和而减小,，,Xm,越大,，导磁性能越好，,I,0,越小,70,思考题,问题,:,某单相变压器额定电压为,380,伏,/220,伏,额定频率为,50HZ,。如误将低压边接到,380,伏电源，变压器将会发生一些什么异常现象？,答案：,由于,U,20,4.44fN,2,m,U,20,由,220,伏变到,380,伏，增加了 倍，则主磁通,m,也增 加了 倍，磁路饱和程度增加，因而励磁电流,I,0,大大增 加，有可能烧毁线圈,。,71,作业,P121 3.9,3.10,下次课内容,单相变压器的负载运行,本节重点,各参数的物理意义及相互间关系,（基本方程式）,72,3.3,节,3.5,节,3.3,单相变压器的负载运行,3.4,变压器参数的测定,3.5,标么值,73,3.3,单相变压器的负载运行,3.3.1,负载运行时的电磁关系,3.3.2,负载运行时的基本方程式,3.3.3,变压器的等效电路图及相量图,74,3.3.1,负载运行时的电磁关系,负载运行,是指一侧绕组接额定频率、额定电压的电源上，另一侧绕组接负载的运行状态,。,75,二次绕组电流的影响,带,负载,一次侧接电源,1,，二次侧接负载,Z,L,，此时二次侧流过电流,i,2,。一次侧电流不再是,i,0,，而是变为,i,1,。,负载后,二次侧电流产生磁势,F,2,=N,2,i,2,，该磁势将力图改变磁通,0,，而磁通是由电源电压决定的，也就是说,0,基本不变。,要,维持,0,不变,，一次绕组产生一个附加电流,i,1L,i,1L,产生磁势,N,1,i,1L,=N,2,i,2,（与二次磁动势相抵消,）,一次电流变为,i,1,=i,0,+i,1L,总磁势,F,1,+F,2,=N,1,i,1,+N,2,i,2,产生,0,76,变压器负载时各电磁量之间的关系,77,3.3.2,变压器运行时的基本方程式,一、磁动势平衡方程式,F,1,+F,2,=F,0,N,1,i,1,+N,2,i,2,=i,0,N,1,i,1,=i,0,(-i,2,/k)=i,0,+i,1L,变比：,K=N,1,/N,2,i,1L,=-i,2,/k,为一次侧增加的负载分量电流。,i,1L,+i,2,/k=0,负载后，一次侧绕组中的电流由两个分量组成，一个是负载分量,i,1L,，另一个是产生磁通的励磁分量,i,0,，,i,1L,产生的磁势与二次侧电流产生的磁势大小相等,方向相反,互相抵消。,二次,侧,电流增加或减少,的同时必然,引起一次,侧,电流的增加右减少,78,一、二次侧电流与匝数之间的关系,在满载时，,I,0,只占,I,1L,的（,2,8,），固可将,I,0,忽略，则,i,1,=i,0,(-i,2,/k)-i,2,/k,I,1,/I,2,N,2,/N,1,一、二次侧电流之比与匝数之比成反比,改变一、二次侧匝数不仅能变压，而且能变电流,79,二、电动势平衡方程,一次侧,U,1,=-E,1,-E,1,+i,1,R,1,=-E,1,+i,1,(R,1,+jX,1,),=-E,1,+i,1,Z,1,二,次侧,U,2,=E,2,+E,2,-,i,2,R,2,=E,2,-,i,2,(R,2,+jX,2,),=E,2,-,i,2,Z,2,80,负载运行时基本方程式组,81,3.3.3,变压器的等效电路及相量图,问题,是否可找到一个便于工程计算的单纯电路，以代替无电路联系、但有磁路耦合作用的实际变压器，但这个电路必须能正确反映变压器内部电磁过程,答案：有,！,这种电路称为变压器的等效电路，前提条件是必须进行绕组折算,82,一、折算,绕组折算就是把二次绕组的匝数变换成一次绕组的匝数,或者将一次绕组的匝数变换成二次绕组的匝数来进行运算，使之成为,K=1,的变压器,但不改变其电磁效应的一种分析方法，折算量在原符号加上标号“,”,区别，折算后的值称为折算值。,原则,折算不改变实际变压器内部的电磁平衡关系。,即：,1,）保持二次磁动势,F2,不变,2,）保持二次侧各,功率（或损耗）不变,下面以二次侧折算到一次侧为例,83,折算方法,二次侧各量折算到一次侧,保持初级绕组匝数,N,1,不变设想有一个匝数为,N,2,=N,1,的次级绕组，用它来取代原有匝数为,N,2,的次级绕组,。满足变比：,k,N,1,/N,2,1,84,1,、二次电流的归算值,I,2,物理意义,：当用,N,2,N,1,替代了,N,2,，其匝数增加了,k,倍。为保持磁势不变。次级电流归算值减小到原来的,1,k,倍。,归算前后磁势应保持不变,85,2,、二次电动势的折算值,E2,归算前后二次侧电磁功率应不变,E,2,I,2,E,2,I,2,则：,同理：,E,2,=KE,2,物理意义,：当用,N,2,=N,1,替代了,N,2,，其匝数增加到,k,倍。而主磁通,m,及频率,f,均保持不变，折算后的二次电势应增加,k,倍,86,3,、二次漏阻抗的折算值,R,2,和,X,2,二次电阻值的折算,R,2,折算前后铜耗应保持不变,物理意义,：,当用,N,2,替代,N,2,后，匝数增加到,k,倍，二次绕组长度增加到,k,倍；二次电流减到为原来的,l/k,倍，折算后的二次绕组截面积应减到原来的,l,k,倍，故折算后的二次电阻应增加到原来的,k,2,倍。（,绕组本身没有变化,）,87,二次漏电抗的折算值,X,2,归算前后次级漏磁无功损耗应保持不变,物理意义,：,绕组的电抗和绕组的匝数平方成正比。由于归算后次级匝数增加了,k,倍，故漏抗应增加到,k,2,倍。,88,4,、二次电压的折算值,U2,物理意义,：,当用,N,2,替代了,N2,，其匝数增加到,k,倍。而主磁通,m,及频率,f,均保持不变，折算后的二次电压应增加,k,倍,89,5,、负载阻抗的折算值,Z,L,物理意义,：绕组的阻抗和绕组的匝数平方成正比。由于归算后次级匝数增加了,k,倍，故漏阻抗应增加到,k,2,倍。,90,折算后变压器负载运行时的,基本方程式,91,二、等效电路,1,、,“,T”,形等效电路,92,2,、,“,”,形等效电路,变压器近似等效电路,把励磁支路移至端点处。,计算时引起的误差不大：变压器的励磁电流,(,即空载电流,),为额定电流的,2,-10,，（大型变压器不到,1,）。,近似等效电路可用于分析计算变压器负载运行的某些问题，如二次侧电压变化,并联运行的负载分配等,93,3,、简化等效电路,短路电阻,R,S,=R,1,+R,2,短路电抗,X,S,=X,1,+X,2,短路阻抗,Z,S,=R,S,+jX,S,结论,：,1,、短路阻抗等于一、二次漏阻抗之和，,Z,S,很小，且为常数,2,、当变压器稳定短路时，短路电流,I,S,=U,1,/Z,S,=,（,1020,）,I,N,3,、,Z,S,起限制直到限制短路电流的作用,注意简化的近似假设,略去励滋电流,（支路）常用于定性分析,94,三、负载时的相量图,图,3.3.6,感性负载时变压器的相量图,95,作业,P,121,3.15,3.16,本节知识点,1,、负载运行时各参数的物理意义及特点,2,、基本方程式,下面内容,变压器的参数测定及标么值,96,3.4.1,空载试验,求取,R,m,、,X,m,、,I,0,、,P,0,（,P,Fe,）,、,k,3.4.2,短路试验,求取,R,K,、,X,K,、,U,K,、,p,cu,3.4,变压器参数的测定,参数确定方法,：,1,、计算法,设计时采用,2,、试验法,空载、短路试验（已制造好的变压器）,97,3.4.1,空载试验,一般在,低压侧,做（安全，便于计量,）,试验可在高压侧测量也可在低压侧测量，视实际测量方便而定。,如令高压侧开路，在低压侧进行测量，测得的数据是低压侧的值，计算的励磁阻抗也是,归算至,低压侧的值,。,98,空载特性曲线,P,0,（,I,0,）,=f(U,1,),通过调压器给变压器供电，调压器输出电压,U1,从,1.2U,N,到,0.3U,N,取,8-9,点，每点均测出,P,0,、,I,0,、,U,20,，可得空载特性曲线,空载试验时电压较高，电流较小故电流要精确测量，接线图中电流表中流过的电流为实际空载电流,99,空载试验参数计算,励磁参数值（,Zm),和铁损,P,Fe,（,P,0,）均随磁路饱和程度而变化,。,为反映变压器运行时的磁路饱和情况，,空载试验时应调整外施电压等于额定电压,。,令,U,1,为外施每相电压，,I,0,为每相电流，,P,0,为每相输入功率即等于每相的空载损耗,P,0,。,(,三相变压器必须用每一相值计算，,K,值用相电压之比）,励磁参数如折算到高压侧，则乘,K,2,即可,100,短路试验应降低电压进行,。控制短路电流不超过额定值。,短路试验可以在高压侧测量而把低压侧短路，也可在低压侧测量而把高压侧短路。,二者测得的数值不同，用标么值计算则相同,。,3.4.2,短路试验,一般在,高压侧,做（安全，方便,）,101,短路特性曲线,P,S,(I,S,)=f(U,S,),试验开始时应注意调压器输出应调到零，然后从,0,开始，慢慢调节，并监视电流表，使短路电流,I,S,1.3I,1N,时停止升压，防止过大电流产生，对变压器不利。,记录数据,U,S,，,I,S,，从,1.3I,1N,到,0.5I,1N,测,56,点。由于,U,S,低，铁心中,低,，故,P,S,中所含铁损耗较小，可忽略铁耗，故,P,S,中只含铜耗,。,102,U,S,、,I,S,、,P,S,分别表示,每相,值。,(,三相变压器必须用每一相值计算），测取,I,S,=I,1N,时的,U,S,、,P,S,值进行计算,K,值用相电压之比）,电阻随温度而变化，如短路试验时的室温为,(),，按标准规定应换算到标准温度,75,时的值。,短路试验参数计算,“T”,型,等效电路,R,1,=R,2,=R,S,X,1,=X,2,=X,S,短路参数如折算到,低压侧,，则除,K,2,即可,103,短路电压,(,阻抗电压,u,s,),百分数,短路试验时，使短路电流恰为额定电流的外施电压，为,短路电压,，记作,U,S,N,。,以额定电压百分数表示，称为,短路电压百分数,短路电压百分数去掉,100,符号，就是,短路电阻抗标么值,104,短路电压的有功与无功分量,105,u,S,不能太小,u,S,太小时，变压器接额定电压短路时电流太大。,u,s,也不能太大,u,S,太大时，负载变化时，压降增大，即电压波动较大。,中、小变压器,us=4%,10%,大型电力变压器,us=12.5%,17.5%,u,s,电压对变压器运行特性的影响,容量与下列参数关系,S,I,0,%,S,u,s,S,P,0,S,P,S,106,例,3.4.1,一台三相电力变压器，额定容量为,750kVA,，额定电压为,10/0.4kV,，,Y,yn,联接,试验数据如下：,1,、求以高压侧为基准的”,T”,型等效电路参数,2,、短路电压百分值及其电阻分量和电抗分量的百分值,试验,类型,电压,（,V,）,电流,（,A,）,功率,（,KW,）,备注,短路,空载,440,400,43.3,60,10.9,3.8,高压侧测,低压侧测,107,3.5,标么值,对各个物理量选一个固定的数值作为基值，取实际值与基值之比称为该物理量的标么值，,标么值用上标“,*,”,基值（,采用下标“,b,”,）,电压基值,额定电压,U,1B,=U,1N,U,2B,=U,2N,电流基值,额定电流,I,1B,=I,1N,I,2B,=I,2N,功率基值,额定容量,S,B,S,N,阻抗基值,额定电压与额定电流之商,初级、次级侧各物理量应采用不同基值,标幺值,=,实际值,/,基值,108,标么值的优点,1,便于比较变压器和电机的性能参数,例电力变压器,Z*,S,=0.04,0.175,I*,0,=0.02,0.1,2,可直观反映出变压器的运行情况,例,:,U*,2,=0.9,变压器二次低于额定值,I*,2,=1.1,变压器过载,10%,运行,3,折算前后各量相等,省去折算,例,Z,2,*=Z,2,*,4,、,某些物理意义不同，但具有相同数值,计算方便,例,u*,s,=z*,s,u*,sa,=R*,s,u*,sr,=X*,s,标幺值,=,实际值,/,基值,109,作业,P122 3.20,本节重点,空载、短路试验的目的,下次课内容,变压器的运行特性及三相变压器,110,