2 0 1 2 1 .3 m
2 m
经验公式：p 0
= p Fe
f 1 .3 = p 1 50 B ( ) G 50
空载损耗约占额定容量的（ 空载损耗约占额定容量的（0.2~1）%，随容 量的增大而减小。为减少空载损耗， 量的增大而减小。为减少空载损耗，改进设计 结构的方向是采用优质铁磁材料：优质硅钢片、 结构的方向是采用优质铁磁材料：优质硅钢片、 激光化硅钢片或应用非晶态合金。 激光化硅钢片或应用非晶态合金。
单相变压器的空载运行
3)空载电流波形 3)空载电流波形
φ
t
i0
3 2
1 1 2 3
磁路饱和时， 正弦， 磁路饱和时，φ 正弦，i 0 尖顶， 正弦， 平顶。 尖顶，i 0 正弦， φ 平顶。
i0
单相变压器的空载运行
空载损耗
包括：铜损耗 pcu1 = I r ≈ 0 p0 铁损耗。 p Fe ∝ B f
I
1）二次侧电流：I
. ' 2
I2 = K
.
2）二次侧电动势的折算：
E
. ' 2
= K E
. 2
E
. ' 2σ
=K E
. 2σ
U 2 =K U
' .
. 2
3）二次侧阻抗的折算：
R2’=k2R2 X2σ’=k2 X2σ RL’=k2RL XL’=k2XL
4）折算后的方程：
•
U
•
1 ' 2 •
= = = +
接线图：
W A
a ~ V x
A
V
X
变压器参数测定
一、空载实验
要求及分析 ：
1）低压侧加电压，高压侧开路； 低压侧加电压，高压侧开路； 2）忽略 r和 则： x1 1
U1 N zm = I0 P0 rm = 2 I0 2 2 xm = zm − rm
U 20 K = U 1N I0 I0 % = 100% I1N pFe = P 0
•
j I 0 x1
•
I 0 r1
− E1 I 0
• •
•
•
•
I 0a
I 0r
Φm
•
E2
•
E1
单相变压器的空载运行
小结:
（1）一次侧主电动势与漏阻抗压降总是与外施电压平 衡,若忽略漏阻抗压降，则一次主电势的大小由外施电 压决定. （2）主磁通大小由电源电压、电源频率和一次线圈匝 数决定，与磁路所用的材质及几何尺寸基本无关。 （3）空载电流大小与主磁通、线圈匝数及磁路的磁阻 有关，铁心所用材料的导磁性能越好，空载电流越小。 （4）电抗是交变磁通所感应的电动势与产生该磁通的 电流的比值，线性磁路中，电抗为常数，非线性电路 中，电抗的大小随磁路的饱和而减小。
• •
令： − E1 = I 0 Zm = I 0 (rm + jxm ) 其中： m Z
-----励磁阻抗 Z m
•
= rm + jxm
rm xm
• •
-----励磁电阻，对应铁损耗的等效电阻； -----励磁电抗，对应主磁通的电抗。
一次侧的电势方程为： 一次侧的电势方程为
U1 = − E1 + I 0 Z1 = I 0 Zm + I 0 Z1 = I 0 (Zm + Z1 )
Φ 2σ → E 2σ
•
•
•
I 2 r2
I 1 N1 + I 2 N 2 = I 0 N1
⋅
⋅
⋅
U 1 = − E 1 + I 1 r1 + j I 1 x1 = − E 1 + I 1 Z 1
.
.
.
.
.
.
U 2 = I 2 ZL
.
.
E1 = − I 0 Z m
E1 N 1 = =K E2 N 2
3-1 变压器的原理、结构 及额定值
一、变压器的工作原理
二、变压器的结构
1、铁心 2、绕组 3、油箱 4、绝缘套管
三、变压器的额定值
额定容量 S N 额定电压 U 1N /U 2 N 额定电流 I1N / N 2 额定频率 f
n
单位：KVA 单位：KV 单位：A 单位：HZ HZ
对单相变压器： 对三相变压器：
Uk zk = Ik Pk rm = 2 Ik 2 xk = zk − rk2
型等效电路： 对T型等效电路： 型等效电路
1 r1 ≈ r = rk 2 1 ' x1 ≈ x2 = xk 2
' 2
变压器参数测定
二、短路实验
3）温度折算； 温度折算； 须折算； 4）若要得到高压侧参数 ，须折算； 对三相变压器，各公式中的电压、 5）对三相变压器，各公式中的电压、电流和功 率均为相值； 率均为相值；
U 2 = E 2 − I 2 r2 − j I 2 x 2 = E 2 + I 2 Z 2
. . . . . .
⋅
⋅
三、折算法 1、 折算目的：获得等效电路；简化计算； 画相量图 2、折算方法：N 2' = N 1 • ' 和二次侧的各功率保 3、折算原则：• F2 = F2 持不变 4、各物理量的折算：
电机学
重庆电力高等专科学校 向文彬
第三章 变压器
3-1 变压器的原理、结构及额定值 3-2 变压器的空载运行 3-3 变压器的负载运行 3-4 变压器参数的测定 3-5 变压器的运行特性 3-6 三相变压器 3-7 三相变压器的不对称运行 3-8 变压器的并联运行 3-9 自藕变压器和仪用变压器 3-10 变压器的瞬变过程
•
−
•Leabharlann •E E2 ' 2
1 '
+ − I
•
I
•
1 ' 2
Z Z
1 ' 2
U E
• 1
•
E
' 2
I
•
1
I =
'
=
•
•
I
0 '
0
E
•
1
− =
•
I I
2
Z Z
L
m '
U
2
四、等值电路： “T”形等效电路
近似等效电路 ：
简化等效电路：
电压方程式： 其中：
U 1 = I 1 (rk + jX k ) − U 2
• • • •
单相变压器的空载运行
等值电路图为：
r1
•
•
x
1
I0
•
U1
E1
由于主磁通 路径铁心为非线 性磁路，故励磁 rm 阻抗、励磁电阻 和励电抗均不为 xm 常数，大小随磁 路的饱和而减小。
单相变压器的空载运行
7、相量图 空载时的基本方程为
•
• • • U1 • U 1 = − •E 1 + I 0 r1 + j I 0 x1 • U 20 = E 2 • • E 1 = − j 4.44 fN1 Φ m • • E 2 = − j 4.44 fN 2 Φ m • • • I 0 = I 0a + I 0r
•
•
U1
•
I0
F0 = I0 N1
•
•
Φ0 Φσ
•
•
E1 • E2 • E1σ
•
I0 r1
原边加直流电压是否可以？为什么？
单相变压器的空载运行
1、主、漏磁通的区别： 性质上： 成非线性关系， 1）性质上：Φ 0与 I 0 成非线性关系，
Φ1σ 与 I 0 成线性关系； 成线性关系； Φ 99%以上 以上， 仅占1%以下； 1%以下 2）数量上： 0 占99%以上，Φ1σ 仅占1%以下； 数量上：
单相变压器的空载运行
漏电势 : E 1σ = 2π 2
• •
fN 1 Φ 1σ m = 2π fN 1 Φ 1σ
E 1σ = − j 2π f
•
N 1 Φ 1σ I0
2 1
I 0 = − j 2π fL1σ I 0 = − j I 0 x1
•
•
•
N 为一次侧漏抗，反映漏磁通的作用。 为一次侧漏抗，反映漏磁通的作用 x1 = 2π f R mσ
3-3 变压器的负载运行
一、磁动势平衡关系 负载运行的概念:
当变压器的副边接上负载阻抗 . L 在 加上原边电源 时 副边就有电流 I 2 的流过,这是的运行情况称为变压器的负 载运行.
Z
单相变压器的负载运行
磁动势平衡关系为:
I 1W
整理得:
.
.
1
.
+ I 2W
.
2
= I0W
2 1
.
1
I1 = I 0 +
作用上： 起传递能量的作用， Φ 3）作用上： 0 起传递能量的作用，
Φ1σ 起漏抗压降作用。 起漏抗压降作用。
单相变压器的空载运行
2、正方向： 1、先设定电源电压 2、空载电流 0 联参考方向；
U1
的正方向；
I
的正方向与
U 1 的正方向为关
I0
的正
3、磁通 和 φ 1 的正方向与 s 方向符合右手螺旋定则；
•
•
• '
rk = r1 + r
' 2 ' 2σ
X k = X 1σ + X Z k = rk + jX k
简化相量图：要求掌握
3-4 变压器参数测定
一、空载实验
通过测量空载电流和一、 目的： 通过测量空载电流和一、二次电压及空载 功率来计算变压器的变比、空载电流百分数、 功率来计算变压器的变比、空载电流百分数、铁损 和励磁阻抗。 和励磁阻抗。