1、12Introduction31u1e10i2e20u02i变压器的空载运行变压器的空载运行1N2N第一节第一节 变压器的空载运行变压器的空载运行4一一.空载运行时的物理情况空载运行时的物理情况图图31 单相变压器空载运行示意图单相变压器空载运行示意图空载运行过程：空载运行过程：空载电流空载电流空载磁动势空载磁动势空载空载磁通磁通主磁通和漏磁通主磁通和漏磁通主磁路和漏磁路。主磁路和漏磁路。i0i2=0AXu1 1 N1N2a x第一节第一节 变压器的空载运行变压器的空载运行5 1mmRiNRiN01101;16 图图32 变压器空载运行时的电磁关系变压器空载运行时的电磁关系第一节第一节 变压器
2、的空载运行变压器的空载运行u1i0 N1i0 1 e1 e1e2i0r1N1的电的电阻阻7ax i0i2=0AXu1 1 N1N2a xFu20e2e1e1 10111riuee8三三.空载运行时的各物理量空载运行时的各物理量1.空载电流空载电流(1)定义定义：变压器空载运行时，一次绕组的电流。：变压器空载运行时，一次绕组的电流。(2)作用作用：建立空载磁场，即主磁通：建立空载磁场，即主磁通(幅值幅值 m)和一次绕组和一次绕组的漏磁通的漏磁通 1 ;补偿空载时变压器内部的有功功率损耗。补偿空载时变压器内部的有功功率损耗。(3)空载电流空载电流有有有功分量有功分量ioa和和无功分量无功分量ior
3、两部分，前者对应两部分，前者对应有功功率损耗，后者用来产生空载磁场有功功率损耗，后者用来产生空载磁场。第一节第一节 变压器的空载运行变压器的空载运行oaorIII0有功分量有功分量 很小，可忽略，有很小，可忽略，有orII0aI09 在电力变压器中，空载电流的无功分量远远大于在电力变压器中，空载电流的无功分量远远大于有功分量，所以空载电流基本上属于无功性质，空载有功分量，所以空载电流基本上属于无功性质，空载电流又称为电流又称为激磁电流或励磁电流激磁电流或励磁电流。空载电流的数值不大，大约为额定电流的空载电流的数值不大，大约为额定电流的2-10。一般来说，变压器的容量越大，空载电流的百分。一般来
4、说，变压器的容量越大，空载电流的百分数越小。数越小。1.空载电流空载电流第一节第一节 变压器的空载运行变压器的空载运行10NiHl ilNH SB/)(HfB)(ifi0 011当当 为正弦波，为正弦波，i 为尖顶波，含为尖顶波，含谐波谐波:7531,iiii t ti0 00 t1 t1磁路不饱和时：磁路不饱和时：磁路饱和时：磁路饱和时：正弦磁通需要正弦电流正弦磁通需要正弦电流正弦磁通需要什么波形的激磁电流？正弦磁通需要什么波形的激磁电流？12tO1t90180磁路饱和时激磁电流成为尖顶波磁路饱和时激磁电流成为尖顶波i0i0i1i3i 为尖顶波为尖顶波,含谐波含谐波7531,iiii13 t
5、 tim 00 t1 t1(1)不计饱和，不计饱和，正弦，正弦，i?(2)计饱和，计饱和，i正弦，正弦，?i为正弦为正弦 平顶波平顶波正弦激磁电流产生什么波形的磁通？正弦激磁电流产生什么波形的磁通？mI014l空载运行时的相量图空载运行时的相量图 变压器从电网吸取的功变压器从电网吸取的功率，除极少部分消耗在原绕率，除极少部分消耗在原绕组电阻损耗外，主要用于供组电阻损耗外，主要用于供给铁心损耗，由于铁耗的存给铁心损耗，由于铁耗的存在，激磁电流除磁化电流分在，激磁电流除磁化电流分量量i0r(iFe)外，还有很小的铁耗外，还有很小的铁耗分量分量i0a(im)。磁化电流远远大。磁化电流远远大于铁耗电流
6、，所以于铁耗电流，所以变压器空变压器空载时功率因数很低，载时功率因数很低，0.1-0.2左右左右。空载时的相量有空载时的相量有i0、ior、ioa、u1、m。orI0 I1Um aI0 arIII000图图34 空载运行时励磁空载运行时励磁电流与主磁通的相位关系电流与主磁通的相位关系15 空载磁动势产生主磁通空载磁动势产生主磁通 和漏磁通和漏磁通 1 。空载运行时，铁心中只有空载磁势产生的磁场。空载运行时，铁心中只有空载磁势产生的磁场。空载磁场实际分布情况很复杂，为了分析方便，把磁空载磁场实际分布情况很复杂，为了分析方便，把磁通根据其所经过的路径不同分为通根据其所经过的路径不同分为主磁通和漏磁
7、通主磁通和漏磁通，以，以便于把非线性问题和线性问题分别讨论。便于把非线性问题和线性问题分别讨论。100NIF2.空载磁势空载磁势第一节第一节 变压器的空载运行变压器的空载运行16（3）主磁通）主磁通l主磁路磁阻小，主磁路磁阻小，主磁通占绝大部分主磁通占绝大部分，主磁路沿铁心闭合。，主磁路沿铁心闭合。l主磁路的磁阻不是常数主磁路的磁阻不是常数，主磁通和产生它的空载电流之，主磁通和产生它的空载电流之间为非线性关系。间为非线性关系。l主磁通主磁通 交链一次和二次绕组，使其分别感应电势交链一次和二次绕组，使其分别感应电势 和和 。二次绕组的感应电势。二次绕组的感应电势 相当于负载的电源，通过相当于负载
8、的电源，通过主磁通的耦合作用，变压器实现了能量的传递。主磁通的耦合作用，变压器实现了能量的传递。l只有交变的主磁通才能在绕组中感应电势，所以只有交变的主磁通才能在绕组中感应电势，所以变压器变压器只能传递交流电能，且无法改变交流电的频率只能传递交流电能，且无法改变交流电的频率。1E2E2E第一节第一节 变压器的空载运行变压器的空载运行17tmsin4.一次和二次绕组的感应电势一次和二次绕组的感应电势 交变磁通将在一、二次绕组中感应电势，设主磁交变磁通将在一、二次绕组中感应电势，设主磁通按正弦规律变化，即：通按正弦规律变化，即：m为主磁通的最大值。为主磁通的最大值。是电源角频率，是电源角频率，=2
9、 f 。第一节第一节 变压器的空载运行变压器的空载运行18)2sin()2sin(cos11111tEtNtNdtdNemmm4.一次和二次绕组的感应电势一次和二次绕组的感应电势第一节第一节 变压器的空载运行变压器的空载运行19mmNE11一次绕组感应电势的最大值一次绕组感应电势的最大值:)2sin()2sin(cos11111tEtNtNdtdNemmm4.一次和二次绕组的感应电势一次和二次绕组的感应电势第一节第一节 变压器的空载运行变压器的空载运行一次绕组感应电势的有效值为：一次绕组感应电势的有效值为：mmmmfNfNNEE1111144.4222/2/20)2sin()2sin(cos1
10、1111tEtNtNdtdNemmm结论：结论：A:感应电势滞后产生该电势的磁通感应电势滞后产生该电势的磁通90。B:e1有效值有效值 mmfNjNjE 11144.42 C:mfNE1144.421(2)主磁通在主磁通在二次绕组二次绕组所感应的电势为：所感应的电势为：mmNE22二次绕组感应电势的最大值二次绕组感应电势的最大值:4.一次和二次绕组的感应电势一次和二次绕组的感应电势)2sin()2sin(cos22222tEtNtNdtdNemmm 二次绕组感应电势的有效值为：二次绕组感应电势的有效值为：mmmmfNfNNEE2222244.4222/2/22 感应电势有效值的大小，与主磁通的
11、频率、绕组感应电势有效值的大小，与主磁通的频率、绕组匝数及主磁通最大值成正比。匝数及主磁通最大值成正比。感应电势频率与主磁通频率相等，电势相位滞感应电势频率与主磁通频率相等，电势相位滞后主磁通后主磁通90。主磁通感应电势结论：主磁通感应电势结论：主磁通主磁通 决定感应电动势决定感应电动势E1 的大小。的大小。mmfNEfNE2211，mfNE1144.4mfNE2244.423 (3)一次绕组除了有主磁通感应的电势外，漏磁一次绕组除了有主磁通感应的电势外，漏磁通还将感应通还将感应漏电势漏电势：设：设tm sin11 )2sin(11111tNdtdNemmNjE1112另外：另外：漏磁路大部分
12、由气隙组成，不存在饱和，故而漏磁路大部分由气隙组成，不存在饱和，故而0111IHBE011IL L1 比例系数、漏电感比例系数、漏电感240110110112ININILm10011112xI jILjNjEm12111NLx =CL1=Cx1=C*把漏磁通感应电势看成在漏电抗把漏磁通感应电势看成在漏电抗x1 上的负上的负压降形式。压降形式。*漏电抗漏电抗 x1 为常数，即为常数，即x1 不随电流大小而变化。不随电流大小而变化。011IxEx1 比例系数，称为一次侧漏电抗比例系数，称为一次侧漏电抗255.空载损耗空载损耗 变压器空载时，二次绕组开路，所以输出功变压器空载时，二次绕组开路，所以输
13、出功率为零，但变压器要从电源中吸取一小部分有功率为零，但变压器要从电源中吸取一小部分有功功率，用来功率，用来补偿变压器内部的功率损耗补偿变压器内部的功率损耗，这部分，这部分功率转化为热能散逸出去，称为功率转化为热能散逸出去，称为空载损耗空载损耗。l一次绕组空载铜损一次绕组空载铜损 耗耗 ，空载电流很小，绕组，空载电流很小，绕组的电阻也很小，空载铜损耗可忽略不计，的电阻也很小，空载铜损耗可忽略不计，l铁心的铁耗铁心的铁耗 ，它是交变磁通在铁心中引起的磁，它是交变磁通在铁心中引起的磁滞损耗和涡流损耗。滞损耗和涡流损耗。l空载损耗近似等于铁耗，即：空载损耗近似等于铁耗，即：CupFepFepp 02
14、6i0i2=0AXu1 1 N1N2a xu20e2e1e ue10111riuee101101011ZIErIxI jEU101xI jE四四.空载运行时的电势方程式及变比空载运行时的电势方程式及变比220EU111jxrZ，称为一次绕组漏阻抗。，称为一次绕组漏阻抗。27mmmjxrZmxmrmFerIp20为励磁阻抗；为励磁阻抗；为励磁电抗，对应于主磁通的电抗；为励磁电抗，对应于主磁通的电抗；为励磁电阻，对应于铁心铁耗的等效电阻，即有：为励磁电阻，对应于铁心铁耗的等效电阻，即有：i0 e1，感应电势可看成为空载电流在阻抗上感应电势可看成为空载电流在阻抗上的阻抗压降，即：的阻抗压降，即：)(
15、001mmmjxrIZIE四四.空载运行时的电势方程式及变比空载运行时的电势方程式及变比28忽略忽略空载电流在一次绕组引起的漏阻抗压降，有：空载电流在一次绕组引起的漏阻抗压降，有：11EU11eumfNEU11144.4有效值为：有效值为：四四.空载运行时的电势方程式及变比空载运行时的电势方程式及变比2921212144.444.4NNfNfNEEKmm 变压器中，常用变比来衡量变压器一、二次变压器中，常用变比来衡量变压器一、二次电压变换的幅度。变比的定义是变压器一次绕组电压变换的幅度。变比的定义是变压器一次绕组与二次绕组与二次绕组电势电势之比，用符号之比，用符号K表示，即：表示，即：四四.空
16、载运行时的电势方程式及变比空载运行时的电势方程式及变比3011EU 220EU20121UUEEK 可近似用一、二次绕组的电压之比来表示变压可近似用一、二次绕组的电压之比来表示变压器的变比，即：器的变比，即：变压器变压器空载空载时时四四.空载运行时的电势方程式及变比空载运行时的电势方程式及变比31(2)K1:降压降压 K1:升压升压注意注意：若变压器为：若变压器为Y/D（）联结）联结 D（）/Y联结联结 213EEK 213EEK 212012121UUUUNNEEK32五五.空载运行的等效电路空载运行的等效电路1 1、电路、电路由由)(11011011jxrIEZIEUr1 x 0I 1U
17、1E)(001mmmjxrIZIEmZIZIU 010133)(101001ZZIZIZIUmm图图35 变压器空载运行时的等效电路变压器空载运行时的等效电路5.空载运行时的等效电路空载运行时的等效电路r1 x 0I 1U 1Ermxmr1 x 0I 1U 1E34rm激磁电阻激磁电阻,它是反映变压器铁耗大小的等效电它是反映变压器铁耗大小的等效电阻，不能用伏安法测量。阻，不能用伏安法测量。xm激磁电抗，激磁电抗，xm=2 fLm=2 fN12 m，反映了主，反映了主磁通对电路的电磁效应。磁通对电路的电磁效应。rm、xm都随磁路的饱和程度增加而减小。都随磁路的饱和程度增加而减小。x1 是与一次绕
18、组漏磁通对应的电抗；是与一次绕组漏磁通对应的电抗；xm是与主磁是与主磁通对应的电抗。通对应的电抗。x1 是常数，是常数，xm与磁路饱和有关，是一个变化量。与磁路饱和有关，是一个变化量。35 rm与与xm均均非非常数常数（随铁心饱和而变化，（随铁心饱和而变化，当当 m ，二者的变化二者的变化）m为主磁路磁导为主磁路磁导(1)mmfNx212lAFem 当当 m越大，越大，铁芯越饱和铁芯越饱和HBFe 越小，越小，xm 越小越小20IPrFem(2)2mFemp，当当但铁芯饱和后，但铁芯饱和后，m稍一增大，稍一增大，I0便增大很多。故便增大很多。故mr36rI00 I1 E2Em oaI1 E m
19、ZIZIU 0101)(001mmmjxrIZIE6.空载运行时的相量图空载运行时的相量图1011ZIEU(1)以主磁通位参考相量，参考轴上幻出画出m（2）e1、e2滞后产生它的主磁通滞后产生它的主磁通900（3）电流无功分量与主磁通同相位，电流有功分量超前主磁通90，二者合成为空载电流101011)4(xjIrIEU10rI10 xIj1U37rI00 I1 E2Em oaI1 E 10rI10 xIj1U38空载时的基本方程空载时的基本方程101011xI jrIEUarIII000mfNE1144.4mfNE2244.4212012121UUUUNNEEK220EU)(001mmmjxr
20、IZIE391I1s1UAX1ELZxa2s2iu2e1 e2 1 2 e2 N1N240付边绕组接上负载阻抗付边绕组接上负载阻抗ZL，有电流，有电流 产生产生2 I)(222222 EIWFIi1i2AXu1 1 a xu2e2e1e1 ZL 2 e2 基本电磁关系基本电磁关系列方程式列方程式等效电路图等效电路图41一一.负载运行时的磁势关系负载运行时的磁势关系总磁势总磁势221121ININFFFm010INF空载磁势空载磁势:mfNEU11144.4当当U不变时，不变时，CFCm 0 故：故：012211INININ)(220111INININ或：或：一次绕组的磁势由两个分量组成，一次绕
21、组的磁势由两个分量组成，一个分量一个分量是励是励磁磁势，近似等于空载磁势，用于建立主磁通；磁磁势，近似等于空载磁势，用于建立主磁通；另一另一个分量个分量是，用来平衡二次绕组磁势的作用，以维持主是，用来平衡二次绕组磁势的作用，以维持主磁通恒定。磁通恒定。42二二.一次和二次绕组电流关系一次和二次绕组电流关系i2 AXu1 1 N1N2a xu2e2e1e1 ZL 2 e2 LIIINNII1022101)(可见当付方电流发生变化时原边电流亦在变。可见当付方电流发生变化时原边电流亦在变。原边电流由两部分组成：原边电流由两部分组成：(1)：用以建立用以建立 主磁通主磁通0 I(2)：负载分量负载分量
22、LI1)(220111INININi143能量传递能量传递：i2 AXu1 1 N1N2a xu2e2e1e1 ZL 2 e2 i1LIIINNII1022101)(44三三.电势平衡方程式电势平衡方程式N1的电阻的电阻1 U1 I11NI11rI 1 1 E 1 E2 E22NI2 I 2 2E22rI45i2AXu1 1 N1N2a xu2e2e1e1 ZL 2 e2 11111rIEEU11111111ZIErIxIjE 22222rIEEU用漏抗压降表示用漏抗压降表示22222222ZIErIxI jE i146)/(201KIII2121NNEEK)(001mmmjxrIZIELZI
23、U22111111111ZIErIxIjEU222222222ZIErIxIjEU第二节第二节 变压器的负载运行变压器的负载运行47)(11111jxrIEU)(22222jxrIEU)(001mmmjxrIZIE)(201kIII LZIU22 2121NNEEk21 EEr1 x 1I 1U 1Exm 2I 2U 2E 0Irm 20121;,1IIIEEk若若r2 x2 48,121EEk 四四.绕组折算绕组折算49四四.绕组折算绕组折算第二节第二节 变压器的负载运行变压器的负载运行50 折算原则：在折算前后，折算原则：在折算前后，变压器内部的电磁变压器内部的电磁关系一定不能改变关系一定
24、不能改变，所以折算是在磁势、功率、，所以折算是在磁势、功率、损耗和漏磁场储能等均保持不变的原则下进行的。损耗和漏磁场储能等均保持不变的原则下进行的。折算后的各量在相应符号的右上角加折算后的各量在相应符号的右上角加“”，表示为折算值。表示为折算值。原边折算到副边原边折算到副边副边折算导原边副边折算导原边12NN 21NN 51折算方法：折算方法：（将付边各量折算到原边（将付边各量折算到原边）（1）副边电流）副边电流2 I2222ININ（磁势不变磁势不变）kIINNI22122（2）副边电势）副边电势22,EE：（：（主磁通不变主磁通不变）21222244.444.4NNfNfNEEmm122E
25、kEE kNNfNfNEEmm21222244.444.4 22kEE 22kUU 52(3)漏抗漏抗 ,（漏磁无功损耗不变）（漏磁无功损耗不变）2x222222xIxI222222)(xkxIIx(4)电阻电阻2r22222rII222rkr 2r53222222rmIrmI222222222coscos1cosImUIkmkUImU222222222sinsin1sinImUIkmkUImU5455 )()()(001212012222211111mmmjxrIZIEEEIIIjxrIEUjxrIEU 11111111)(ZIEjxrIEU )(22222 jxrIEU )(001mmmj
26、xrIZIE )(201kIII 2121NNEEk 56五五.等效电路等效电路（1）T形等效电路形等效电路201201 IIIkIIIr1 x 1I 1U 1Exm 2I 2U 2E 0Irm2 x2r 21EEr1 x 1I 1Uxm 0Irm 2I 2U2 x2r57第二节第二节 变压器的负载运行变压器的负载运行r1 x 1I 1Uxm 0Irm 2I 2U2 x2r58（2）近似等效电路）近似等效电路 在在T形等效电路中，含有串联和并联支路，复数形等效电路中，含有串联和并联支路，复数运算时比较麻烦。考虑到运算时比较麻烦。考虑到 ，,可将可将 支路移到电源端，得到近似等效电路这样的近似所
27、支路移到电源端，得到近似等效电路这样的近似所引起的误差在工程计算上是允许的。引起的误差在工程计算上是允许的。01II 1ZZmmZ图图310 近似等效电路近似等效电路59（3）简化等效电路）简化等效电路 电力变压器中，空载电流很小，电力变压器中，空载电流很小，所以近似计算时忽略空载电流，等效电路将进一步简所以近似计算时忽略空载电流，等效电路将进一步简化为简单的串联电路。化为简单的串联电路。NII10)1.002.0(图图311 简化等效电路简化等效电路60kkkjxrZZZ2121rrrk12kxxxkkZUI/1第二节第二节 变压器的负载运行变压器的负载运行61六六.负载运行时的相量图负载运
28、行时的相量图mmxrxxrrIU，设为感性负载设为感性负载，已知：已知：2121222)(cos 2222 xrIU，2U1222222 ExIjrIUE 90)3(2 Em超前超前1144.4fNEm 1)4(E22 xI j 2I m 2 2U 1E22rI 21EE62mZEI10)5()()6(201 III 111111)7(xIjrIEU 21EE22 xI j 2I 2I-1I 0I m 1E 11xIj 1U12 22rI 2U),(12011 IIcIcCEU则则当当11rI 63 1I 1U1 2U 2I-kxIj 1 1U 1I16465第三节第三节 标幺值标幺值一一.标
29、幺值的定义标幺值的定义 所谓标幺值是用实际值与同一单位的某一选定所谓标幺值是用实际值与同一单位的某一选定的基准值之比，即的基准值之比，即 标幺值实际值标幺值实际值(任意单位任意单位)/基准值基准值(与实际值相同单位与实际值相同单位)标幺值是相对值，无单位。某物理量的标幺值标幺值是相对值，无单位。某物理量的标幺值用原来的符号右下角加用原来的符号右下角加“*”表示。表示。66基准值基准值实际值实际值标么值标么值ZSIU,)3(NNNLNLbbbbbbbIUIUSIUZIUS33三相：三相：；672.基准值的选取基准值的选取 在电机中，常选各物理量的额定值作为基准值：在电机中，常选各物理量的额定值作
30、为基准值：（1）额定相电压和相电流额定相电压和相电流作为相电压和相电流的基准作为相电压和相电流的基准值；额定电压和电流作为线电压和线电流的基准值；值；额定电压和电流作为线电压和线电流的基准值；（2）电阻、电抗和阻抗采用同一个基准值电阻、电抗和阻抗采用同一个基准值，这些参数，这些参数都是一相的值，所以阻抗基准值是额定相电压与额定都是一相的值，所以阻抗基准值是额定相电压与额定相电流的比值；相电流的比值；第三节第三节 标幺值标幺值68NNIU NNIU3NNIU3第三节第三节 标幺值标幺值693.标幺值的特点标幺值的特点（1）额定电压、额定电流和额定视在功率的标幺）额定电压、额定电流和额定视在功率的
31、标幺值为值为1；*2122222*2UUUKUKUUUUNNN 第三节第三节 标幺值标幺值70*kNkNkNNkkUUUUZIZZZ *2122222*2UUUKUKUUUUNNN 第三节第三节 标幺值标幺值711、试验目的测：、试验目的测：空载损耗空载损耗p00,Ixrkmm2、试验原理图：、试验原理图：11,xr很小，可以忽略。很小，可以忽略。r1 x 0I 1U 1Ermxm第四节第四节 变压器等效电路参数测定变压器等效电路参数测定72VAW三三相相试试验验电电源源VAAAWWVV单单相相试试验验电电源源单相变压器单相变压器三相变压器三相变压器73（1）原边加电压）原边加电压U1，副边开
32、路，副边开路（2）用调压器使）用调压器使U1由由0上升至左右上升至左右UN，逐点测出副边的空载，逐点测出副边的空载电势电势U20、I0及及p0。(3)作图作图)();(1010UfPUfI 0U1p0I0p0I0NU74(4)、试验结果分析、试验结果分析mrr 1Fepp 0故故找出找出 时的时的p0及及I0（单相）（单相）NUU 1mZIUZ 010mrIPr 2000mxrZx 20200r1 x 1I 1Uxm 0Irm2 x2rT（型等效电路）（型等效电路）0U1p0I0p0I0NU75此时得到的阻抗为在低压方的值。若将其折算到高压方。此时得到的阻抗为在低压方的值。若将其折算到高压方。
33、则mmZkZ2 低低高高NNk 76，21rrrk 21 xxxk 及及pcukmkmxxrr,mmjxr 忽略不计故忽略不计故11IUZk r1 x 1I 1Uxm 0Irm2 x2 x77VAW三三相相试试验验电电源源VAAAWWVV单单相相试试验验电电源源单相变压器单相变压器三相变压器三相变压器78(1)原边加电压原边加电压Uk，副边短路，副边短路(2)调电压慢慢升高调电压慢慢升高I1至由至由0增到为增到为1.2IN止止逐点记录逐点记录kkkPIU,，及外温，及外温。(3)作图：作图：)();(kkkkUfPUfI 0UkpkIkpkIkkZ为常数为常数)(kkUfI 为直线。为直线。N
34、kII 79cukprIrIp 222121kkkIUZ 2kkkIPr 22kkkrZx r1 x KI kU2 x2r0UkpkIkpkIkNkII 80 23575235075kckrr20752075ckkckrxZ 221krrr 221kxxx 81(1)当短路时当短路时kkkIUI kZ小，小，要避免过大电流。要避免过大电流。在整个过程中在整个过程中Uk很小，调电压源时要注意，通常当很小，调电压源时要注意，通常当NkII NkUU)%105(时时NkUU%10max(2)左右，为便于测量通常在高压方做试左右，为便于测量通常在高压方做试验，低压方短路。验，低压方短路。(3)如果无法
35、将如果无法将Ik调到调到IN，那么最小应，那么最小应NI%25 再近似按再近似按2kkIP kkIU 将将Pk及及Uk换算到额定电流值。换算到额定电流值。2)(kkNkkNIIPP)(1kNkkNIIUU 82三三.阻抗电压（阻抗电压（短路电压短路电压）阻抗电压指短路试验时，使短路电流达到额阻抗电压指短路试验时，使短路电流达到额定值时所加的电压，常用其与额定电压的百分比定值时所加的电压，常用其与额定电压的百分比值来表示。值来表示。%1001NkkUUu第四节第四节 变压器等效电路参数测定变压器等效电路参数测定83将将uk中消耗在中消耗在电阻电阻上的称为的上的称为的uk有功分量有功分量uka将将
36、uk中消耗在中消耗在电抗电抗上的称为的上的称为的uk无功分量无功分量Ukr*111*kNkNNkkZUZIUUU *111*kNkNNkakarUrIUUU *111*kNkNNkrkrxUxIUUU *1121*kNNkNNkkNrIUrISPP84%5.10%4%5.17%5.12第四节第四节 变压器等效电路参数测定变压器等效电路参数测定85 变压器负载运行时的运行特性主要有变压器负载运行时的运行特性主要有外特性和效外特性和效率特性率特性。外特性外特性是指变压器二次侧电压随负载变化的关系是指变压器二次侧电压随负载变化的关系特性，又称为特性，又称为电压调整特性电压调整特性，常用电压变化率来表
37、示，常用电压变化率来表示二次侧电压变化的程度，它反映变压器供电电压的质二次侧电压变化的程度，它反映变压器供电电压的质量。量。效率特性效率特性是用效率来反映变压器运行时的经济指是用效率来反映变压器运行时的经济指标。标。第五节第五节 变压器的运行特性变压器的运行特性861.1.变压器的电压变化率和外特性变压器的电压变化率和外特性U*22221 UUUUUNN第五节第五节 变压器的运行特性变压器的运行特性原边原边NUU11 副边副边cos 2一定一定NNUZIUU111120 *2121222022201)(UUUUkUUUkUUUuNNNN 由由T等效电路得等效电路得87：输出电流标么值。：输出电
38、流标么值。*122*2IIIIN （简化电路）（简化电路）21II NU1 2U21 xx 21rr r1 x 1I 1Uxm 0Irm 2I 2U2 x2r额定负载时：额定负载时：188(3)的计算公式的计算公式 ，u),(kkxrfu 设已知设已知rk，xk，cos 2，)(*2*2*1kkNjxrIUU *2*kkrIrab *2kkxxIbc 1*1 NUoc作作 得延长线，并由得延长线，并由c作作垂线，交垂线，交 于于doaoaoa令令ncdmad ,则则mnU 2*21mnUu 2*2111nm 21II NU1 2UabcdkrI 1kxIj 1 o89222111nn mnu
39、2212*2*22sincossincos kkxrbcabm 2*2*22sincossincos kkrxabbcn 22*2*222*)sincos(2)sincos(kkkkrxxru )sincos(2*2*kkxru OR：可见可见：(1)越大，越大，u越大越大(2)一定时，一定时，u受短路阻抗得影响受短路阻抗得影响90变压器的电压变化率有以下性质：变压器的电压变化率有以下性质：(1)电压变化率与变压器漏阻抗有关电压变化率与变压器漏阻抗有关。负载一定时，漏阻抗。负载一定时，漏阻抗标幺值越大，电压变化率也越大；标幺值越大，电压变化率也越大；(2)电压变化率与负载系数成正比关系电压变化
40、率与负载系数成正比关系。当负载为额定负。当负载为额定负载、功率因数为指定值（通常为载、功率因数为指定值（通常为0.8滞后）时的电压变滞后）时的电压变化率称为额定电压变化率，用化率称为额定电压变化率，用 表示，约为表示，约为5左右，左右，所以一般电力变压器的高压绕组都有所以一般电力变压器的高压绕组都有 的抽头，用的抽头，用改变高压绕组匝数的方法来进行输出电压调节，称为分改变高压绕组匝数的方法来进行输出电压调节，称为分接头调压。接头调压。分接头开关分为两类，一类是在断电状态下操作的分接头开关分为两类，一类是在断电状态下操作的分接开关，称为无励磁分接开关；另一类是变压器带电分接开关，称为无励磁分接开
41、关；另一类是变压器带电可操作的，叫有载分接开关。可操作的，叫有载分接开关。由于有载调压变压器在调压过程中可以带电操作，由于有载调压变压器在调压过程中可以带电操作，得到了广泛的应用。得到了广泛的应用。NU%591(3)电压变化率不仅与负载大小电压变化率不仅与负载大小有关，有关，还与负载还与负载性质有关性质有关。实际变压器中，实际变压器中，所以纯电阻负，所以纯电阻负载时电压变化率较小；载时电压变化率较小；感性负载时感性负载时，为正，为正，电压变化率也为正电压变化率也为正，表明二次侧实际电压低于表明二次侧实际电压低于二次额定电压二次额定电压；容性负载时容性负载时，为负，为负，也为负，当也为负，当 ，
42、为负值，为负值，表明二次侧实际电压高于二次额定电压表明二次侧实际电压高于二次额定电压。*kkrx222sin2*2*cos|sin|kkrxU第五节第五节 变压器的运行特性变压器的运行特性)sincos(2*2*kkxru 92 当一次侧为额定电压，负载功率因数不变时，当一次侧为额定电压，负载功率因数不变时，二次侧电压二次侧电压 与负载电流与负载电流 的关系曲线的关系曲线 称为变压器的称为变压器的外特性外特性。阻性负载和感性负载阻性负载和感性负载时，随着负载系数的增大，时，随着负载系数的增大，变压器变压器输出电压降低输出电压降低；对于；对于容性负载容性负载，随着负载系，随着负载系数增大，变压器
43、输出电压有数增大，变压器输出电压有可能增大可能增大，高于额定电，高于额定电压。压。2U2I)(22IfU 93 变压器是利用电磁感应作用来传递交流电能的。变压器是利用电磁感应作用来传递交流电能的。在电机学中，将这种在电机学中，将这种能量传递过程用功率平衡关系能量传递过程用功率平衡关系来表示来表示。P1PemP2pcu1pFepcu2r1 x 1I 1Uxm 0Irm2 x2rT（型等效电路）（型等效电路）94 变压器在进行能量传递过程中，内部有绕组变压器在进行能量传递过程中，内部有绕组的铜耗和铁心的铁耗，使变压器输出功率小于输的铜耗和铁心的铁耗，使变压器输出功率小于输入功率。入功率。输出有功功
44、率与输入有功功率之比称为变压输出有功功率与输入有功功率之比称为变压器的效率，用器的效率，用 表示。表示。%10012PP第五节第五节 变压器的运行特性变压器的运行特性951P2PpPP21p为变压器输入有功功率为变压器输入有功功率为输出有功功率。为输出有功功率。为变压器的总损耗。为变压器的总损耗。%10012PP第五节第五节 变压器的运行特性变压器的运行特性96972mFeBp0ppFe kFecuFepIpppp2298 附加铁耗附加铁耗不变损耗不变损耗涡流涡流磁滞磁滞基本铁耗基本铁耗铁耗铁耗附加损耗附加损耗可变损耗可变损耗基本铜耗基本铜耗铜耗铜耗损耗损耗mckck21RIRIRIRIRI2
45、0752122212175),(00cuFeppp 99根据前面知识，有根据前面知识，有 ，而变压器负载运行时的铜，而变压器负载运行时的铜耗与负载电流的平方成正比，变压器额定负载时的耗与负载电流的平方成正比，变压器额定负载时的铜耗等于短路损耗铜耗等于短路损耗 ，则不同负载率下变压器的铜，则不同负载率下变压器的铜耗可表示为耗可表示为式中，式中，为额定负载时变压器的铜耗。为额定负载时变压器的铜耗。0ppFekNpkNCupp2kNp 第五节第五节 变压器的运行特性变压器的运行特性100忽略负载二次电压变化时，有：忽略负载二次电压变化时，有：第五节第五节 变压器的运行特性变压器的运行特性222222
46、2222coscoscos NNNNSIIIUIUP%100coscos2022kNNNppSS0ddkNmpp20kNmpp0101kNmpp20 当变压器的铁耗与铜耗相等（即不变损耗与当变压器的铁耗与铜耗相等（即不变损耗与可变损耗相等）时，有最大效率。可变损耗相等）时，有最大效率。%1002coscos022maxpSSNmNm变压器效率计算公式变压器效率计算公式 第五节第五节 变压器的运行特性变压器的运行特性102 由于变压器实际运行时，其一次绕组常接在电源由于变压器实际运行时，其一次绕组常接在电源电压上，所以其铁耗总是存在，而铜耗随负载大小而电压上，所以其铁耗总是存在，而铜耗随负载大小
47、而改变。因为接在电网上的变压器不可能长期满载运行，改变。因为接在电网上的变压器不可能长期满载运行，铁耗却常年存在，所以铁耗小一些对变压器全年运行铁耗却常年存在，所以铁耗小一些对变压器全年运行的平均效率有利。的平均效率有利。一般变压器设计时，取空载损耗与短路损耗之比一般变压器设计时，取空载损耗与短路损耗之比 约为约为1/41/3，即铁耗为额定负载时铜耗的，即铁耗为额定负载时铜耗的1/41/3。因此，变压器最高效率发生在负载系数。因此，变压器最高效率发生在负载系数 范围内。范围内。kNpp/06.05.0第五节第五节 变压器的运行特性变压器的运行特性103 负载功率因数负载功率因数 cos 2一定时，效率一定时，效率 与负载系数与负载系数 的关系曲线的关系曲线=f()称为效率特性曲线。额定负载时称为效率特性曲线。额定负载时的效率称为额定效率，用的效率称为额定效率，用 N 表示。表示。效率是变压器运行时的又一个重要性能指标，它效率是变压器运行时的又一个重要性能指标，它反映了变压器运行的经济性。中小型变压器的效率反映了变压器运行的经济性。中小型变压器的效率一般为（一般为（9598），大型变压器可达），大型变压器可达99。
