1、电力变压器的负载运行电力变压器的负载运行电机学教案，太原工业学院自动化系温志明，wasxty_2电力变压器的负载运行电力变压器的负载运行电机学教案，太原工业学院自动化系温志明，wasxty_3 变压器一次侧接在额定频率、额定电压的交流变压器一次侧接在额定频率、额定电压的交流电源上，二次接上负载的运行状态，称为负载运行。电源上，二次接上负载的运行状态，称为负载运行。电力变压器的负载运行电力变压器的负载运行电机学教案，太原工业学院自动化系温志明，wasxty_4 1、回忆以前正方向的规定。、回忆以前正方向的规定。2、重点说明功率传递关系。、重点说明功率传递关系。一次绕组可看做交流电源的负载，称为电
2、动机惯一次绕组可看做交流电源的负载，称为电动机惯例。当相量例。当相量I1滞后相量滞后相量U1的角度小于的角度小于90度时，说明度时，说明一次绕组从电源吸收有功功率，若大于一次绕组从电源吸收有功功率，若大于90时，说明时，说明一次绕组从电源吸收负的有功功率，实际为发出有功一次绕组从电源吸收负的有功功率，实际为发出有功功率。功率。电力变压器的负载运行电力变压器的负载运行电机学教案，太原工业学院自动化系温志明，wasxty_5 二次绕组可看做负载的交流电源，这种方向称二次绕组可看做负载的交流电源，这种方向称为发电机惯例。为发电机惯例。迫使主磁通变化，导致电动势变化，电动势的迫使主磁通变化，导致电动势
3、变化，电动势的变化又破坏了已经建立的电压平衡，迫使一次侧电变化又破坏了已经建立的电压平衡，迫使一次侧电流随之改变，直到建立新的平衡。流随之改变，直到建立新的平衡。变压器接通负载后，二次绕组流通电流，建变压器接通负载后，二次绕组流通电流，建立二次磁通势，改变了空载运行时的磁路关系。立二次磁通势，改变了空载运行时的磁路关系。电力变压器的负载运行电力变压器的负载运行电机学教案，太原工业学院自动化系温志明，wasxty_61 1rI1m1E2 2rI22E1U1I2I2U111INF222INF1mmFNIm1E2E电力变压器的负载运行电力变压器的负载运行电机学教案，太原工业学院自动化系温志明，was
4、xty_7 空载时空载时,由一次磁动势由一次磁动势 产生主磁通产生主磁通 ,负载时负载时,产生产生 的磁动势为一、二次的合成磁动势的磁动势为一、二次的合成磁动势 。由于由于 的大小取决于的大小取决于 ，只要，只要 保持不变，由空保持不变，由空载到负载，载到负载，基本不变，因此有磁动势平衡方程基本不变，因此有磁动势平衡方程mm21FFm1U1Um0F12mFFF1、磁动势平衡方程、磁动势平衡方程电力变压器的负载运行电力变压器的负载运行电机学教案，太原工业学院自动化系温志明，wasxty_8或或1 12 21 mNIN INI用电流形式表示用电流形式表示221211()()mmmLNIIIIIII
5、Nk 表明表明:变压器的负载电流分成两分量变压器的负载电流分成两分量,一是励磁一是励磁电流电流 ,用来产生主磁通用来产生主磁通,另一个是负载分另一个是负载分量量 ，用来抵消二次磁动势的作用。电磁关，用来抵消二次磁动势的作用。电磁关系将一、二次联系起来系将一、二次联系起来,二次电流增加或减少必然二次电流增加或减少必然引起一次电流的增加或减少引起一次电流的增加或减少.mIkIIL/21电力变压器的负载运行电力变压器的负载运行电机学教案，太原工业学院自动化系温志明，wasxty_921121221()LNI NI NI NN 22LII11220LLI NI N当二次侧流过电流 时，一次绕组便自动流
6、入负载分量 。2I1LI112221LLLIINIIN电力变压器的负载运行电力变压器的负载运行电机学教案，太原工业学院自动化系温志明，wasxty_101221211NNkIIkII或忽略励磁电流：忽略励磁电流：综上所述，变压器负载时的主磁通不变，在一综上所述，变压器负载时的主磁通不变，在一次侧感应的电动势不变，产生主磁通的励磁电流的次侧感应的电动势不变，产生主磁通的励磁电流的值也不变。值也不变。1mmEI Z电力变压器的负载运行电力变压器的负载运行电机学教案，太原工业学院自动化系温志明，wasxty_112、基本方程式组、基本方程式组111EjI x1）、漏感应电动势的方程式）、漏感应电动势
7、的方程式222EjI x2 2）磁动势平衡方程式）磁动势平衡方程式11221mN IN IN I1mmEI Z3 3）励磁支路压降）励磁支路压降电力变压器的负载运行电力变压器的负载运行电机学教案，太原工业学院自动化系温志明，wasxty_12 4）一次侧电压平衡方程式）一次侧电压平衡方程式111 111111UEI rjI xEI Z 5）二次侧电压平衡方程式）二次侧电压平衡方程式222222222UEI RjI XEI Z6）电压变比）电压变比LZIU221122NEkNE7）负载电路电压平衡式）负载电路电压平衡式电力变压器的负载运行电力变压器的负载运行电机学教案，太原工业学院自动化系温志明
8、，wasxty_13 从上面的分析，我们可以知道：变压器的一、从上面的分析，我们可以知道：变压器的一、二次侧虽然没有电的联系，但是有磁的联系，从磁二次侧虽然没有电的联系，但是有磁的联系，从磁动势平衡关系可以知道，二次电流通过其磁动势来动势平衡关系可以知道，二次电流通过其磁动势来影响一次侧，只要二次侧的磁动势不变，变压器的影响一次侧，只要二次侧的磁动势不变，变压器的能量关系就不会发生变化。能量关系就不会发生变化。折算：折算：将变压器的二次（或一次）绕组用另一将变压器的二次（或一次）绕组用另一个绕组来等效，同时对该绕组的电磁量作相应的变个绕组来等效，同时对该绕组的电磁量作相应的变换，以保持两侧的电
9、磁关系不变。换，以保持两侧的电磁关系不变。电力变压器的负载运行电力变压器的负载运行电机学教案，太原工业学院自动化系温志明，wasxty_14目的：目的：用一个等效的电路代替实际的变压器。用一个等效的电路代替实际的变压器。折算原则：折算原则：1 1）保持二次侧磁动势不变；保持二次侧磁动势不变；2 2）保持二次侧各功率或损耗不变。）保持二次侧各功率或损耗不变。折算不改变实际变压器内部的电磁关系。折算不改变实际变压器内部的电磁关系。方法：（将二次侧折算到一次侧方法：（将二次侧折算到一次侧)电力变压器的负载运行电力变压器的负载运行电机学教案，太原工业学院自动化系温志明，wasxty_1522122kU
10、UEkEEkII222222222222ZkZRkRXRkR二次电流的折算：二次电流的折算：2222I NI N 二次电动势的折算：二次电动势的折算：2222E IE I 二次阻抗的折算：二次阻抗的折算：222222IZI Z 电力变压器的负载运行电力变压器的负载运行电机学教案，太原工业学院自动化系温志明，wasxty_16折折算算后后的的方方程程式式为为111111111UEI RjI XEI Z 222222222UEI RjI XEI Z 120III12EE10mEZ I LZIU22电力变压器的负载运行电力变压器的负载运行电机学教案，太原工业学院自动化系温志明，wasxty_172r
11、1I1U1x1rLZ2x12EE2UmI2Imrmx1 1、T T型等效电路图型等效电路图根据上述的折算后的方程式可得以下等效电路图：根据上述的折算后的方程式可得以下等效电路图：电力变压器的负载运行电力变压器的负载运行电机学教案，太原工业学院自动化系温志明，wasxty_182 2、负载运行时的相量图、负载运行时的相量图注释：注释：1 1）、基本方程式是在前面所述的参考方向下写出的，）、基本方程式是在前面所述的参考方向下写出的，既适合于变压器负载运行，又适合于变压器的空载既适合于变压器负载运行，又适合于变压器的空载运行，变压器的空载运行为负载运行的一种特例。运行，变压器的空载运行为负载运行的一
12、种特例。2 2）、上面的分析只是同一相的量，因此也适用于三）、上面的分析只是同一相的量，因此也适用于三相变压器的对称稳定运行。相变压器的对称稳定运行。电力变压器的负载运行电力变压器的负载运行电机学教案，太原工业学院自动化系温志明，wasxty_193 3）、变压器正常运行时，一、二次侧的电流都不超）、变压器正常运行时，一、二次侧的电流都不超过额定值，由于空载和负载运行时，一次侧的外加过额定值，由于空载和负载运行时，一次侧的外加电源电压的频率和幅值都不变化，因此一、二次侧电源电压的频率和幅值都不变化，因此一、二次侧的感应电动势和主磁通的值基本不变。空载和负载的感应电动势和主磁通的值基本不变。空载
13、和负载时的励磁磁动势和励磁电流都记为时的励磁磁动势和励磁电流都记为F F0 0、I I0 0。4 4）、）、XmXm、RmRm是等效参数，随磁路的饱和程度变化而是等效参数，随磁路的饱和程度变化而变化，实际变压器正常运行时，由于主磁通基本不变化，实际变压器正常运行时，由于主磁通基本不变，因此，可以近似认为变，因此，可以近似认为XmXm、RmRm是常数。是常数。电力变压器的负载运行电力变压器的负载运行电机学教案，太原工业学院自动化系温志明，wasxty_20负载运行时的相量图主要包括三部分：负载运行时的相量图主要包括三部分：a a、二次电压相量图、二次电压相量图 b b、电流相量图或磁动势平衡相量
14、图、电流相量图或磁动势平衡相量图 c c、一次侧电压相量图、一次侧电压相量图电力变压器的负载运行电力变压器的负载运行电机学教案，太原工业学院自动化系温志明，wasxty_21绘制分为以下几步（假设为感性负载）：绘制分为以下几步（假设为感性负载）：a a、选定一个参考相量，通常为、选定一个参考相量，通常为 ，根据负载，根据负载画出画出 b b、根据二次侧电压平衡方程式，画出、根据二次侧电压平衡方程式，画出 ，然，然后确定后确定2U2I1E2E电力变压器的负载运行电力变压器的负载运行电机学教案，太原工业学院自动化系温志明，wasxty_22c c、画出主磁通和励磁电流，励磁电流与主磁通之、画出主磁
15、通和励磁电流，励磁电流与主磁通之间的夹角称为铁耗角。间的夹角称为铁耗角。d d、根据磁动势平衡方程式，画出一次侧电流、根据磁动势平衡方程式，画出一次侧电流e e、根据一次侧电压平衡方程式，求出一次侧电压。、根据一次侧电压平衡方程式，求出一次侧电压。相量图能直观表达各物理量的相位关系，但相量图能直观表达各物理量的相位关系，但难以精确绘出各相量的长度与角度，只能定性分难以精确绘出各相量的长度与角度，只能定性分析。析。电力变压器的负载运行电力变压器的负载运行电机学教案，太原工业学院自动化系温志明，wasxty_230190)6Em超前07)I)I(II)82m111)11IjX1)12 U22 I)
16、223RI)224IXj)12)5EE1)9E21 U)11)10RI电力变压器的负载运行电力变压器的负载运行电机学教案，太原工业学院自动化系温志明，wasxty_242U2I22rI22xjI12EE0I2I1Im1E11rI11xI j1U电力变压器的负载运行电力变压器的负载运行电机学教案，太原工业学院自动化系温志明，wasxty_25T T型电路包含有串联、并联回路。复数运算复杂。型电路包含有串联、并联回路。复数运算复杂。实际变压器中，实际变压器中，很小。很小。负载变化时负载变化时 变化不大。因此假定变化不大。因此假定I Im mZ Z1 1 不随不随负载变化，则将负载变化，则将T T型
17、等效电路中的励磁支路移出，型等效电路中的励磁支路移出，并联在电源端口并联在电源端口,得到得到 型等值电路。型等值电路。111 ,ZIZZIImmmN21EE3 3、T T型等效电路图的化简型等效电路图的化简电力变压器的负载运行电力变压器的负载运行电机学教案，太原工业学院自动化系温志明，wasxty_262r1I1U1x1rLZ2x2UmI2Imrmx电力变压器的负载运行电力变压器的负载运行电机学教案，太原工业学院自动化系温志明，wasxty_27负载运行时，负载运行时，Im在在I1N中所占的比例很小。在工程实中所占的比例很小。在工程实际计算中，忽略际计算中，忽略Im，将励磁回路去掉，将励磁回路
18、去掉，得到更简单得到更简单的阻抗串联电路。的阻抗串联电路。2r1I1U1x1rLZ2x2U2Ikr1ULZkx2U21II电力变压器的负载运行电力变压器的负载运行电机学教案，太原工业学院自动化系温志明，wasxty_282121221212kkkkkrrrrk rxxxxk xZrjxRk 为短路电阻；Xk 为短路电抗；Zk 为短路阻抗。空载运行时，空载运行时，不能用简化的等值电路。不能用简化的等值电路。由简化等效电路可知，短路阻抗起限制短路电由简化等效电路可知，短路阻抗起限制短路电流的作用，由于短路阻抗值很小，所以变压器的短流的作用，由于短路阻抗值很小，所以变压器的短路电流值较大，一般可达额定电流的路电流值较大，一般可达额定电流的1020倍。倍。电力变压器的负载运行电力变压器的负载运行电机学教案，太原工业学院自动化系温志明，wasxty_29
