3-5 变压器的运行特性

0

d 0 ,则 令 d
m PSN = P0
2
或 m =
P0 PSN
即当铜损耗等于铁损耗(可变损耗等于不变损耗)时,变压 器效率最大： 2 P0 max = ( 1 ) 100% m S N cos 2 + 2 P0 为了提高变压器的运行效率，设计时应使变压器的铁 损耗小些。
三、 效率和效率特性
1、变压器的损耗
变压器的损耗主要是铁损耗和铜损耗两种。
铁损耗包括基本铁损耗和附加铁损耗。基本铁损耗为磁滞 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。 铁损耗与外加电压大小有关，而与负载大小基本无关，故 也称为不变损耗。 铜损耗分基本铜损耗和附加铜损耗。基本铜损耗是在电流 在一、二次绕组直流电阻上的损耗；附加损耗包括因集肤效应 引起的损耗以及漏磁场在结构部件中引起的涡流损耗等。 铜损耗大小与负载电流平方成正比，故也称为可变损耗。
Z 1
* m
I
* 0
Z U
* s
* SN
* PN cos N
R * mP0*源自* I 02R P
* s
* SN
Q* sin N N
4、缺点
标么值没有单位，物理意义不明确。
二、电压调整率和外特性
1、变压器的外特性
当变压器电源电压 U 1和负载功率因数 cos 2 等于常数时， 二次侧端压U 2 随负载电流 I 2 的变化规律，即U2 = f(I2)曲 线称为变压器的外特性曲线。
I2 N
I1N
由表达式可知，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。
cos 1 2 2 0 2 0 sin 2 0 u很小
* * 如 rK cos 2 X K sin 2
cos 2和sin 2均为正。u较大 sin 2 0, cos 2 0 u为负
•变压器负载运行时，由于变压器内部 存在电阻和漏抗，故负载电流在变压器 内部产生阻抗压降，使二次侧端电压随 负载电流的变化而发生变化。 •变压器二次电压的大小不仅与负载电 流的大小有关，还和负载的功率因数有 关。 •当纯电阻负载和感性负载时，外特性 是下降的；容性负载时，外特性可能上 翘。
2、 电压调整率 定义：是指一次侧加50Hz额定电压、二次空载电压与带负载后 在某功率因数下的二次电压之差，与二次额定电压的比值的百 分数，即
效率表达式
P0 2 PSN (1 ) 100% 2 S N c os 2 P0 PSN
变压器效率的大小与负载的 大小、功率因数及变压器本身参 数有关。
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。

max
(3)一般情况下，额定负载下，功率因数为指定时（通常为 0.8滞后）的电压调整率U N 为额定电压调整率。U N 是变 压器的主要性能指标之一。通常U N 5% 左右，所以电 力变压器的高压绕组均为有+5%的抽头，以便进行电压调 整。
3、变压器的电压调整
为了保证二次端电压在允许范围之内,通常在变压器的高 压侧设置抽头,并装设分接开关,调节变压器高压绕组的工作 匝数,来调节变压器的二次电压。
一、标么值
1、定义 标么值,就是指某一物理量的实际值与选定的同一单位的 基准值的比值,即 实际值 标么值= 基准值 2、基准值的确定 1)通常以额定值为基准值。 2)各侧的物理量以各自侧的额定值为基准； 线值以额定线值为基准值，相值以额定相值为基准值； 单相值以额定单相值为基准值，三相值以额定三相值为基准值；
说明：
(1)电压调整率的大小与负载大小（ ）、负载性质（ 2 ） * 及变压器本身的参数（ Z K rk jx k ）有关。
X k rk ，当变压器带纯电阻负载时， (2)在电力变压器中，
电压变化率小且为正，说明负载变大时二次侧端电压下 降得很小；带阻感性负载时，电压变化率大，且为正值， 说明二次侧端电压随负载的增大而下降且在同一负载下， 感性负载时端电压的下降量比纯阻性负载时大；带阻容 性负载时，电压调整率可能为正值，也可能为负值，当 电压调整率为负值时，说明随负载增大，二次侧端电压 升高。
U Z S 3)U和E的基准值为 B .R , X和Z的基准值为 B .P , Q和S的基准值为 B .
3、优点 （1）额定值的标么值为1。 （2）百分值=标么值×100% ； （3）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=三相值的标么值； （4）某些意义不同的物理量标么值相等.
变压器的运行特性
变压器的运行特性主要有外特性及效率特性。 变压器在负载运行时，一、二次绕组的内阻抗压 降随负载变化而变化。负载电流增大时，内阻抗 压降增大，二次绕组的端电压变化就大。变压器 在传递功率的过程中，不可避免地要消耗一部分 有功功率，即要产生各种损耗。衡量变压器运行 性能的好坏，就是看二次侧绕组端电压的变化程 度和各种损耗的大小，可用电压变化率和效率两 个指标来衡量。
中、小型电力变压器一般有三个分接头，记作UN ±5%。大型电力变压器采用五个或多个分接头,例UN ±2x2.5%或UN ±8x1.5%。
分接开关有两种形式：一种只能在断电情况下进行调节，称 为无载分接开关-----这种调压方式称为无励磁调压；另一种可 以在带负荷的情况下进行调节，称为有载分接开关-----这种调 压方式称为有载调压。
2、变压器的效率及效率特性
效率是指变压器的输出功率与输入功率的比值。 P2 = 100% P1 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。 p = 1 - PFe + PCu 1P1 P2 + PFe + PCu pFe = P0 其中 pCu = ( I 2 )2 PSN = 2 PSN I2 N 2 P2 = S N cos 2
U 20 U 2 U 2 N U 2 ΔU U2 N U2 N
电压调整率是表征变压器运行性能的重要指标之一,它大小 反映了供电电压的稳定性。
用相量图可以推导出电压变化率的表达式：
* ΔU β(R* cos 2 X s sin 2 ) s
其中，负载系数： β I 2 I1 I I 反映了负载的大小。 1 2