04电机拖动 第三章 变压器3.ppt

第三章 变压器 第七节 变压器的稳态运行 两种主要运行特性：1）外特性；2）效率特性 对应两个主要指标：1）电压调整率；2）效率 外特性——当一次绕组外施电压和负载功率因数不变时，变压器二次侧端电压随负载电流变化的规律，U2=f(I2)。 效率特性——当一次绕组外施电压和负载功率因数不变时，变压器效率随负载电流变化的规律，η=f(I2)。 变压器的一、二次绕组都有漏阻抗，负载电流流过时在变压器内部产生压降。二次侧端电压随负载电流变化的曲线即为变压器的外特性曲线。 电压调整率Δu：一次侧加额定电压U1N、负载功率因数 为一定值，空载与负载时二次侧端电压之差，用二次侧额定电压的百分值表示，即： 电压调整率是变压器运行性能的重要指标之一,它表征了电网电压的稳定性，反映了电能的质量。 参数表达的电压调整率计算式，由相量图推出： 电压调整率的大小与负载大小（β）、负载性质（ ）、及变压器短路参数（Rk、Xk）有关。 由电压调整率分析外特性特点： 纯电阻负载—— ，Δu为正； 感性负载时—— ，Δu为正； 容性负载时—— ，Δu可正可负； 由于XkRk，故： 纯电阻负载，Δu很小； 感性或容性负载， 绝对值越大，Δu绝对值越大。 实际运行中一般是感性负载，端电压下降5～8% 变压器在能量传递过程中，将产生铜耗和铁耗，它们又各自包含有基本损耗和附加损耗： 1）基本铜耗：一、二次绕组内电流引起的直流电阻损耗 2）附加铜耗：导体在交变漏磁通作用下引起集肤效应，有效电阻增大而增加的铜耗 3）基本铁耗：铁心中的磁滞和涡流损耗 4）附加铁耗：结构件中的涡流损耗 铜耗的大小与负载电流的平方成正比，故也称为可变损耗 铁耗的大小与外施电压大小有关，而与负载大小基本无关，故也称为不变损耗 变压器的效率也是指其输出的有功功率与输入的有功功率之比，用百分值表示，即： 式中， ——总损耗 计算效率的几个假定： 1）以额定电压下的空载损耗p0作为铁耗pFe，即： 2）以额定电流时的负载损耗pk作为额定电流时的铜耗，并认为铜耗pCu与负载系数β的平方成正比，即： 3）计算P2时，忽略负载运行时的二次电压变化，即： 从而有变压器效率的计算式： 效率特性：效率随负载电流变化的二次关系 令 ，可得： 即： 第八节 自耦变压器与互感器 自耦变压器仅有一个绕组； 自耦变压器的一、二次绕组之间既有磁的耦合，又有电的联系。 二 互感器 本章小结 理解变压器的工作原理 理解变压器空载运行和负载运行的物理情况 掌握变压器的基本方程式、相量图和等效电路，掌握变压器绕组归算方法：能画出相量图并作定性分析，能用等效电路作定量计算 熟悉空载和负载试验计算励磁和短路参数的方法 掌握三相变压器的联结组和时钟表示法（顺时针）：给出连接图?能画相量图并标号，给出联结组标号?能画相量图和连接图 熟悉变压器的运行特性，掌握电压调整率和效率的计算方法 了解自耦变压器和互感器原理及其特点 * 电机学及拖动基础 * 重庆大学自动化学院 电机学及拖动基础 主要内容 第一节 变压器的工作原理、分类及结构 第二节 单相变压器的空载运行 第三节 单相变压器的基本方程式 第四节 变压器的等效电路及相量图 第五节 等效电路的参数测定 第六节 三相变压器 第七节 变压器的稳态运行 第八节 自耦变压器与互感器 1、变压器的外特性和电压调整率 外特性变化特点： 纯电阻负载—— 外特性下降，端电压变化小 感性负载—— 外特性下降，端电压变化增大 容性负载—— 外特性可上翘，端电压变化增大 变压器的外特性 变压器二次侧的端电压随负载变化的程度用电压调整率Δu来表示。 变压器近似等效电路相量图 式中，β—负载系数 I2=I2N，β=1时， 2、变压器的效率特性和效率 结论：当负载系数β=βmax，铜耗恰好等于铁耗，即可变损耗等于不变损耗时，变压器有最大效率。 一 自耦变压器 1、工作原理 自耦变压器就是利用一个绕组抽头的办法来实现改变电压的一种变压器。 2、容量关系 一、二次电流相位差180o电角度，有效值关系： 自耦变压器的通过容量（即额定容量）： ——均与普通双绕组变压器相同 额定容量： 电压比： 磁动势平衡关系： （不计励磁电流） 自耦变压器容量由两部分组成： 1）一部分是通过绕组公共部分的电磁感应作用，由一次侧传递到二次侧的电磁容量U2NI12； 2）另一部分是通过绕组串联部分的电流I1N直接传导到负载的传导容量U2NI1N。 也就是说，自耦变压器负载可以直接向电源吸取部分功率（即传导容量部分） ——普通双绕组