变压器2

uk*
变压器试验小结
测定变压器参数常采用短路试验和空载试验。 空载试验用来测量变压器在额定电压下的励磁
参数和空载功率； 短路试验用来测量变压器短路阻抗和在额定负
载下的短路损耗。
单相变压器分析方法小结
变压器的一次、二次绕组匝数不同，通过电磁感 应关系，把一种电压等级的电能转换成另一种电 压等级的电能。
3、变压器既可以变换电压、电流和阻抗， 还可以变换相位、频率和功率。
4、当变压器的副边电流增加时，由于副 边磁势的去磁作用，铁芯中的主磁通将大大 减小。
填空：
变压器空载运行的磁通是由 生的，主磁通是指既匝链
电流产 绕组，又
匝链
绕组的磁通，主磁通通过铁心
磁路闭合，因此磁路的磁阻较 ，因此
与主磁通对应的
3.空载试验常在低压侧进行的，故测得的励磁参数 是折算至低压侧的数值。
4.变压器的空载损耗近似为额定电压下的铁损耗。
5. 空载试验也可以在高压侧进行。
二、短路试验（测量变压器短路参数）
高压侧施加额定电流，测量：
U K I1 PK
Zk
U1 Ik
rk
pk
I
2 k
xk
Z
2 k
rk2
铜线的温度折算：
rk 750 c
U1 E1 I1Z1
U2 E2 I2Z2 I1N1 I2 N2 I0 N1
K E1 N1 E2 N2
E1 I0 (rm jxm )
U2 I2Z L
三、变压器参数的折算
假想:用一个匝数为 N1 的绕组来代替实际副边绕组 将变压器副边的参数等效折算到 N1 匝的绕 组下（原边）
• 实际绕组的各个量，称为实际值； • 假想绕组的各个量，称为折算值。
在变压器中存在电动势平衡和磁动势平衡两个基 本的电磁关系。
将变压器内部磁通分成主磁通和漏磁通两部 分。主磁通沿铁心闭合，在一次、二次绕组内感 应电动势，起传递电磁功率的媒介作用，漏磁通 通过非磁性物质闭合，只起电抗压降作用而不直 接参与能量传递的作用。
为了把电磁场问题转化成电路问题，引入 了电路参数——励磁阻抗和漏电抗。
一、变压器空载试验 二、变压器短路试验 三、变压器的阻抗电压 四、变压器参数标幺值
一、空载试验（测量变压器励磁参数）
低压侧施加额定电压，测量：
U1 I 0 P0
Zm Z1
Z0 Zm rm jxm
Zm
U1 I0
rm
p0
I
2 0
x m Z2m rm2
注意：
1. 取额定电压下的数据计算励磁参数,即：U1=UN 2.对三相变压器，式中 U1、I0、P0 应为每相值。
单位为欧姆的物理量的折算值等于原来数值乘 k2
r2 K 2r2 x2 K 2 x2 ZL K 2ZL
四、负载运行时的等效电路
U1 E1 I1Z1
U2 E2 I2Z2 I1 I2 I0
E1 I0 (rm jxm )
U2 I2ZL
没有变比K
变压器的 T 形等效电路
变压器的近似等效电路：
I1N ? I2N ? 相值
采用标么值的优点
•便于比较和分析（不同容量电机的参数标么值基 本接近）。
• 简化计算：额定值的标么值为1； 百分值=标么值×100% ； 折算前、后的标么值相等；
线值的标么值=相值的标么值； 单相值的标么值=三相值的。
•某些意义不同的物理量标么值相等：
例如：
Z
* k
rk
234.5 75
234.5
Zk75 0 c
r2
k 750 c
xk2
注意：
1. 取额定电流下的数据计算短路参数即：IK=IN 。 2.对三相变压器，式中 UK、I1、PK 应为每相值。
3.短路试验常在高压侧进行的，测得的短路参数是 折算至高压侧的数值。
4.变压器的短路损耗近似为变压器额定负载下的铜 损耗。 5. 短路试验也可以在低压侧进行。
阻抗电压的大小反映了变压器在额定负载下运 行时漏阻抗压降的大小。
从运行观点看，希望阻抗电压小，代表输出电 压受负载变化的影响小。（一般4％～10.5%）
从限制短路电流角度，希望阻抗电压大些。
三、参数标幺值
标么值
实际值 基准值
基准值的选取：以各自的额定值为基准
实际值
Z，r，x P，Q，S
相值 线值
变压器的一字形简化等值电路：
rk r1 r2' xk x1 x2' Zk rk jxk
rk 为短路电阻 xk 为短路电抗 Zk 为短路阻抗
五、负载运行的相量图
已知：U2、I2、cos2及变压器励磁参数和短路参数
jI1 x1
U1
I1r1
EI12'
I1
I0
I
' 2
m
U
' 2
I
' 2
r2'
空载 满载，当 U1 和 f 不变时，主磁通Φm和
产生它的磁动势基本不变。
N1i0 N1Ii1 N2Ii2
l
l
FeS
FeS
磁势平衡方程： I1N1 I2 N2 I0 N 1
I1
I0
(
I2 ) k
激磁分量
负载分量
变压器负载运行时，原边和副边没有直接的电路 联
系，副方通过磁动势平衡对原方产生影响，副方电流
三、变压器的阻抗电压
短路电压（阻抗电压）：Uk＝I1NZk
阻抗电压的大小用百分比表示：
阻抗电压：
uk
Uk U1N
100%
I Z 1N k 750 c U1N
100%
有功分量（电阻电压）：
Ukr %
I1N xk U1N
100 %
无功分量（电抗电压）：
Uka%
I r 1N k 750 C U1N
100%
电抗较大。
收音机输出变压器副边所接扬声器的阻抗为
8欧，如果要求原边等效阻抗为128欧，则该
变压器的变比应为
。
§2.2 变压器的负载运行
一、负载运行时的物理状况 二、负载时的电势平衡方程 三、变压器参数折算 四、负载运行时的等效电路 五、负载运行时的相量图
一、负载运行时的物理状况
变压器空载运行时： I2 0 F0 N1I1
变压器负载运行时：
I1 I2
F1
Fm
F2
E1 原边的电势平衡 E2 副边的电势平衡
1、变压器负载运行时的物理状况
U1
I1
I1N1
U2
I2 I2 N2
1 Im N1 m
2
I1r1 E1 jI1x1
E1 E2 E2 jI2 x2 I2 r2
2、磁势平衡方程
负载运行时仍有： U1 E1 4.44 fN1m
的改变必将引起原方电流的改变。
二、电动势平衡方程式 原方的电动势平衡方程式： E1 jI1x1
U1 E1 I1R1 jI1x1 E1 I1Z1
副方的电动势平衡方程式： E2 jI2 x2
U2 E2－I2 R2－jI2 x2 E2－I2 Z 2
变压器稳态运行时的六个基本方程式
1. 副边电流的折算
保持折算前后副边磁势不变：
I2' N1 I2 N2
I2
N2 N1
I2
பைடு நூலகம்
1 k
I2
2. 副边电动势的折算
保持折算前后主磁场、漏磁场不变：
E2 j4.44 fN2m E2 j4.44 fN1m
E2' E2
N1 N2
k
E2' kE2 E1
同理： E2 kE2
3. 副边漏电抗的折算
以下变压器型号：OSFPSZ-250000/220 表明含义？ 自耦 三相 强迫油循环 风冷 三绕组 铜线 有载调压 额定容量：250000kVA，高压侧额定电压：220kV
变压器原边接额定电压的直流电源会出现 什么问题？
判断：1、双线圈变压器的高压绕组匝数多，低 压绕组的匝数少。
2、电力变压器油枕的作用是为器身散热。
E2' E1
jI
' 2
x2'
变压器负载运行的功率因数角：1 （U1 与电流I1 的夹角）
cos 1 ：变压器的功率因数
jI1 x1
U1
I1r1
EI12'
I1
I0
I
' 2
m
U
' 2
I
' 2
r2'
E2' E1
jI
' 2
x2'
U1
jI1xk
I1rk
U2
I1 I2
§2.3 变压器参数的实验测定及参数标幺值
经过参数折算，变压器中的电磁关系就可以 用一个一次侧与二次侧之间有电流联系的无源等 效电路来代替。
分析变压器内部的电磁关系可采用三种方法： 基本方程式，等效电路和相量图。
因此在实际工作中，如作定性分析可采用相量 图，如作定量计算则采用等效电路。
基准值
ZN SN 额定相值 额定线值
实际值
单相值 三相值 一次侧量 二次侧量
基准值
单相额定值 三相额定值
一次侧额定值 二次侧额定值
标么值的认识： • 标么值没有量纲 • 选定基准电压和基准容量，计算基准电流和阻抗 • 单台变压器计算时常选其额定参数为基准值
Z1N U1N / I1N , Z2N U 2N / I2N
x 折算前后漏磁场不变：
'
2
k 2x2
4. 副边电阻的折算
折算前后铜损耗不变：
I