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文档简介
,其中, U2N代表变压器一次绕组接额定电压,二次绕组开路时,二次电压U20 就是二次额定电压。,5.6 变压器的运行特性,5.6.1 变压器的电压调整率,定义:,采用标幺值表示为:,目录,感性负载简化相量图,标幺值简化等效电路,变压器的短路阻抗 越小,U也也越小,供电电压越稳定。,=1时, U称为额定电压调整率,标志着变压器的输出电压的稳定程度。,例题5-6 某三相变压器,SN=600kVA,U1N/U2N=10000/400V,Y/Y0联结。Zk=1.8+j5,一次绕组接额定电压,二次绕组带额定负载运行,负载功率因数cos2=0.9滞后,计算该变压器额定电压调整率及二次绕组电压值,解,5.6.2 变压器的效率,其中:,变量 P2 代表 副边输出的有功功率;,变量 P1 代表 原边输入的有功功率;,代表 变压器的总损耗。,单相变压器:,三相变压器:,以上两式的结果是一样的。,P2的计算:,若忽略副边端电压接负载时的变化,则:,不变损耗,可变损耗,铜耗 是一二次绕阻中,电流在电阻上的有功损耗,因此与负载电流平方成正比。,,,从空载到负载,变压器的主磁通基本不变,因此相应的铁耗在额定电压下基本不变。,变压器的效率公式:, 一定时,, 一定时, 效率特性曲线。,最大效率时的负载系数,即发生在铜耗和铁耗相等的时候,变压器效率特性,例题5-7 一台三相变压器,SN=1000kVA,U1N/U2N=10000/400V,Y,d接法。空载损耗p0=4.9kW;短路损耗pkN=15kW。试求: (1)计算满载及cos2=0.8(滞后)时的效率; (2)cos2=0.8(滞后)时的最高效率; (3)cos2=1.0时的最高效率;,解,返回,5.7 变压器的连接组别 变压器不但可以变电压、变电流、变阻抗,而且可以改变供电的相位。变压器的并联运行必须保证连接组别相同。 5.7.1 单相变压器绕组的标志方式 同极性端(或同名端)的概念:同极性端是指正负极性保持一样的端接点。一般打上“”表示。 变压器绕组电动势的规定:大写为高压,小写为低压。,高压绕组电动势从A到X为,低压绕组电动势从a到x为,简化为,简化为,目录,5.7.2 三相变压器绕组的连接,三相绕组接线有:星形联结、三角形联结 星形联结记作:“Y”或“y” 三角形联结记作:“D”或“d”,绕组标记,星形连接,A,X,B,Y,C,Z,A,X,Y,Z,B,C,5.7.3 三相变压器的连接组别,国际上采用时钟表示法标识三相变压器高、低绕组线电动势的相位关系,即规定高压绕组线电动势为 长针,永远指向钟面的“12”,低压绕组线电动势 为短针,它指向的数值,表示为三相变压器连接组标号的时钟序数,其中指向“12”,时钟序数为0。 连接组标号书写的形式是:用大写、小写英文字母Y和y分别表示高、低压绕组星形连接;D和d分别表示高、低压绕组三角形连接;在英文字母后边写出时钟的序数。,a,x,y,z,b,c,Y,y4,根据高、低压绕组首端既可以是同极性端,也可以是异极性端,绕组的相序可以更换,Y/Y连接的三相变压器,可以得到(Y , y0)、(Y , y2)(Y , y4)(Y , y6)、(Y , y8)和(Y , y10)几种偶数的连接组别。,ay,x,z,b,c,Y,d11,a,x,z,b,yc,Y,d7,根据高、低压绕组首端既可以是同极性端,也可以是异极性端,绕组的相序可以更换,Y/d连接的三相变压器,可以得到(Y , d1)、(Y , d3)(Y , d5)(Y , d7)、(Y , d9)和(Y , d11)几种奇数的连接组别,5.7.4 标准连接组,单相和三相变压器有很多的连接组别。为了方便,国家标准规定:单相双绕组电力变压器只有一个标准连接组别,为(I , I0)方式;三相双绕组电力变压器有五种连接组别,即(Y,yn0)、(Y,d11)、(YN,d11)、(YN,y0)和(Y,y0)。 (Y,yn0)主要用做配电变压器,作为三相四线制供电,即可用于照明,也可以用于动力负载,这种变压器高压侧电压不超过35KV,低压侧为400V;(Y,d11)用在二次侧超过400V的场合;(YN,d11)用在110KV以上的高压输电线路中;(YN,y0)用于一次侧需要接地的场合;(Y,y0)供三相动力负载。,返回,5.8 变压器的并联运行,所谓变压器并联运行,就是把这些变压器的一、二次绕组相同的标号的出线端连在一起,分别接在公共母线上。,本章目录,5.8.1 并联运行的理想情况和条件,并联运行的变压器理想运行情况是: 1)空载时,每一台变压器二次侧电流都为零,与单独空载运行时一样,且各台变压器间无环流; 2)负载运行时,各台变压器分担的负载电流和它们的容量成正比。,为了满足理想运行情况,并联运行的变压器应满足如下条件: 1)一、二次侧额定电压相同; 2)属于同一连接组别; 3)短路阻抗标么值相等。 实际上,并联运行的变压器必须满足第二个条件,其他两个条件允许稍微放宽。,5.8.2 短路阻抗不等时的并联运行,用标幺值表示,有,容量相近的变压器短路阻抗相差较小,所以并联运行的变压器容量比不能超过3:1,经常用下面的方法计算负荷分配问题,5.8.3 变比不等时的并联运行,先分析K打开,空载情况,当K打开时其两端的电压:,K合上时,就会产生环流。,书上少了负号,K合上时,变压器分配负载电流外,还各自增加了一个环流,变压器环流存在的缺点: 1)占用了变压器的容量; 2)增加了变压器的损耗; 3)增加了变压器运行的风险。 为了限制变压器的环流,通常规定并联运行的变压器变比之间相差不能超过1。,5.8.4 连接组别问题,如果并联运行的变压器额定电压等级即变比相同,而标准连接组别不一样时,就等于只保证了二次侧额定电压的大小相同,而相位不同。例如,两台变压器并联运行,二次侧 ,而且 的数值都比较大,这样一、二次侧绕组中都出现极大的循环电流,这是绝对不允许的。因此,并联运行的变压器必须保证连接组别相同,例题5-8 两台变压器并联运行,额定数据如下: SN=1800kVA,Y,d11,35/10kV,Zk=0.0825 SN=1000kVA,Y,d11,35/10kV,Zk=0.0675 当负载为2800kVA时,求: (1)每台变压器的电流、容量及负载系数; (2)若不使任一台变压器过载,能供给的最大负载为多少?,解,欠载,过载,返回,其他用途变压器(自学) 其它用途的变压器*,1自耦变压器 自耦变压器的特点是副绕组是原绕组的一部分,原、副绕组既有磁的耦合,又有电的联系。自耦变压器有单相和三相,有升压,也有降压。图1-33所示为单相双绕组自耦变压器接线图。,从图中可见,AX为原绕组,匝数为N1,ax为副绕组,匝数为N2,其中副绕组也是原绕组的一部分,称为公共绕组,将Aa绕组称为串联绕组。 1.电压关系 与双绕组变压器一样,当在原边加电压时,有主磁通和漏磁通产生,主磁通在原、副绕组中产生感应电势1、2,如果忽略漏阻抗压降,则原、副边的电压关系为: 式中kA为自耦变压器的变比,kA1时为降压变压器。 2.电流关系 负载运行时,主磁通可认为与空载时近似相等,则有磁势平衡方程式:,自耦变压器,忽略励磁电流时可得: 上式表明,电流1与2的实际方向相反。 对于图1-33节点a利用基尔霍夫电流定律,可得公共绕组ax中的电流I为: 当忽略0时,1与2反相,在kA1时,则有21,在节点a上的电流有效值为:I=I2-I1。,自耦变压器,自耦变压器,3.容量关系 自耦变压器中存在变压器容量和绕组容量这两个容量。变压器容量是指原边输入容量或副边输出容量,又称通过容量,数值上等于额定电压与额定电流的乘积。绕组容量是指该绕组的电压与电流的乘积,又称电磁容量。,自耦变压器,对于双绕组变压器,功率是全部通过原、副绕组的电磁耦合从原边传送到副边,即有:SN=UN1IN1=UN2IN2 所以,变压器的绕组容量就等于原绕组容量或副绕组容量,也就是铭牌上标注的变压器容量。但是自耦变压器的变压器容量与绕组容量却不相等。 自耦变压器的额定变压器容量为:SN=UN1IN1=UN2IN2。,自耦变压器,Aa串联绕组的绕组容量为: ax公共绕组的绕组容量为: 上两式说明,额定运行时串联绕组与公共绕组的绕组容量相等,均为自耦变压器容量的(1-1/kA)倍。 自耦变压器的输入容量为:,自耦变压器,其中Sem为电磁容量;Str为传导容量,说明输入容量中一部分是电磁容量,是通过电磁感应作用传到副边的;另一部分是传导容量,它是由I1直接传到副边的,它不需要增加绕组容量,所以自耦变压器的变压器容量大于绕组容量,和同容量的普通双绕组变压器比,耗材少,体积小,成本低,效率高。 变比kA越接近1,(1-1/kA)越小,绕组容量越小于变压器容量,自耦变压器优点越突出,故一般变比在1.52之间。自耦变压器在电力系统、工厂、实验室以及家用电器等均有应用。,1)电压互感器 电压互感器作用是将高电压降为低电压(一般额定值为100V)供电给测量仪表和继电器的电压线圈,使测量、继电保护回路与高压线路隔离,保证人员和设备的安全。电压互感器接线如图1-34所示,原绕组并联在被测的高压线路上,副绕组与电压表、功率表的电压线圈等构成闭合回路。由于副边所接的电压表等负载的阻抗很大,副边电流很小,电压互感器实际上相当于一台空载运行的双绕组降压变压器。,2.互感器,电压互感器,为了减少测量误差,设计时应尽量减小短路阻抗和励磁电流,当忽略漏阻抗压降时有: 式中ku为电压互感器的变压比。一般与电压互感器相配的电压表,已考虑变比的折算,所以从电压表上可直接读出实际的电压值。,实际应用中,阻抗压降虽很小但还是存在,会产生一定的误差,所以电压互感器常用精度等级有:0.2、0.5、1.0、3.0。 电压互感器在使用时应注意:副边决不允许短路,否则会产生很大的短路电流,烧坏电压互感器;为确保工作人员安全,电压互感器的副绕组以及铁芯应可靠接地;为确保测量精度,电压互感器的副边不宜并接过多的负载。,电流互感器作用是将电路中流过的大电流变换成小电流(额定值为5A或1A)供电给测量仪表和继电器的电流线圈。电流互感器接线图如图1-35所示,原绕组串在被测的高压线路中,副绕组与电流表、功率表的电流线圈等构成闭合回路。由于原绕组匝数为一匝或几匝,副绕组匝数很多,而副边所接的电流表等负载的阻抗很小,电流互感器实际上相当于一台处于短路状态升压变压器。,2)电流互感器,电流互感器,为了减少测量误差,设计时应尽量减小励磁电流。电流互感器磁势平衡关系为: 当忽略励磁电流时,则有: (1-95) 式中ki=N2/N1,是电流
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