项目1.2变压器的通用测试

1、任务任务1.2 变压器的通用测试变压器的通用测试任务导入任务导入 要正确使用变压器，就应该知道变压器的有关参数，包括变压器的变比，励磁支路和一、二次回路漏阻抗参数。通过完成本次小型单相变压器通用测试的任务，即变压器的空载试验和短路试验，能够达到取得单相小型变压器基本参数的目的。1Um1E2E20U2I2U1.2.1 变压器的空载运行在同一支路内，电压与电流的正方向一致；磁通正方向与电流正方向之间符合右手螺旋关系；感应电动势与磁通之间满足电磁感应定律。dtdNeudtdNeu 222111；1. 1. 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变压器空载运行：变压器的一次绕组加上额定电

2、压，二次绕组开路。1U0Im1E2E20U1u0i100Nif 1sem 1s 1e2e10ri1.2.1 变压器的空载运行一次侧接额定电压u1N，二次侧开路的运行状态称为空载运行（i2=0）。 空载时一次侧绕组中的电流i0为空载电流，磁势F0=I0N1叫励磁磁势。 F0产生的磁通分为两部分，大部分以铁心为磁路（主磁路），同时与一次绕组N1和二次绕组N2交链，并在两个绕组中产生电势e1和e2， 是传递能量的主要媒介，属于工作磁通，称为主磁通 。漏磁通s1通过油和空气闭合的磁通量（占少量）主磁通在一次绕组和二次绕组产生感应电动势，交链一次绕组的漏磁通在一次绕组中感生漏电动势es1 。1.2.1

3、变压器的空载运行主磁通与漏磁通的区别主磁通与漏磁通的区别1）性质上： 与 成非线性关系； 与 成线性关系；2）数量上： 占99%以上， 仅占1%以下；3）作用上： 起传递能量的作用， 起漏抗压降作用。m1s1s0I0I1smm 1）由于铁磁材料有饱和现象，所以主磁路的磁阻不是常数，主磁通与建立它的电流之间呈非线性关系。而漏磁通的磁路大部分是非铁磁材料组成，所以漏磁路的磁阻基本上是常数，漏磁通与产生它的电流呈线性关系 2）主磁通在原、副绕组中均感应电动势，当副方接上负载时便有电功率向负载输出，故主磁通起传递能量的作用。而漏磁通仅在原绕组中感应电动势，不能传递能量，仅起压降作用。因此，在分析变压器

4、和交流电机时常将主磁通和漏磁通分开处理。1.2.1 变压器的空载运行主磁通按正弦规律变化，tm sin )2 sin( cos ) sin(11111tEtNtdtdNdtdNemmm)2 sin( cos ) sin(22222tEtNtdtdNdtdNemmm感应电动势在相位上滞后于主磁通90度电角度，其有效值为：1.2.1 变压器的空载运行 可见，当主磁通按正弦规律变化时，所产生的一、二次主电动势也按正弦规律变化，时间相位上滞后主磁通 。主电动势的大小与电源频率、绕组匝数及主磁通的最大值成正比。09011224.444.44mmEjfNEjfN 1.2.1 变压器的空载运行2sin2si

5、n111111 tEtNdtdNemssss tss sin11 1111111144.42222sssmssfNfNNEE 1112ssNEj 00II0011sj L IjX I 01112INLss 一次绕组漏自感11sLX 一次绕组漏电抗1210110101112)2(2sssNINININX 1.2.1 变压器的空载运行11011sUEEI R 220EU10111()UEIRjX 101ZIE11EUmfNEU 11144. 421212144. 444. 4NNfNfNEEkmm 1U0Im1E2E20U1.2.1 变压器的空载运行变比定义112112022NNUUENkENUU

6、 对三相变压器，变比为一、二次侧的相电动势之比，近似为额定相电压之比，具体为Y，d接线NNU3Uk21 NNUU3k21D，y接线1.2.1 变压器的空载运行变压器中磁性材料的磁化曲线为非线性， 在一定电压下， 空载电流大小、波形取决于饱和度。 I0r建立空载运行时的磁场励磁电流I0a 引起损耗3.3.变压器的空载电流（励磁电流）变压器的空载电流（励磁电流）1.2.1 变压器的空载运行 因为空载功率因数很小，所以变压器空载运行时从电源吸收很大的滞后性无功功率。mfNjE1144. 4)(11011jXRIEU220EU4.4.等效电路等效电路1.2.1 变压器的空载运行mmXI jRIE001

7、)(mZI01.2.1 变压器的空载运行n小结小结: :（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。1.2.1 变压器的空载运行变压器一次绕组接电源， 二次绕组接负载，称为负载运行。2E20U2I=02E2U2I1I1I)(

8、222LLLjXRIZIU1.2.2 变压器的负载运行1.1.变压器负载运行时的电磁关系变压器负载运行时的电磁关系n空载时： 010INFn负载时： 21FF111INF222INF原边磁势为 副边磁势为 总磁势为 总磁势为 021FFF1U11EU m不变， 不变 从空载到负载， 1.2.2 变压器的负载运行102211NININI)(21201INNII)1(20IkILII0表明：变压器的一次电流分成两个分量，一个是励磁电流 ，用来产生主磁通；另一个是负载分量 ，用来抵消二次绕组磁通势的作用。)(221011NININI211IkI 电磁关系将一、二次联系起来,二次电流增加或减少必然引起

9、一次电流的增加或减少。表明，一、二次电流比近似与匝数成反比。可见，匝数不同，不仅能改变电压，同时也能改变电流。1.2.2 变压器的负载运行 22222RIEEUs22222IjXILjEss 222ZIE)(2222jXRI jE2.2.变压器负载运行时的基本方程式变压器负载运行时的基本方程式1.2.2 变压器的负载运行LmZIUZEIIkIIkEEZIEUZIEU221002121222211111.2.2 变压器的负载运行R1X1X2R2ZLRmXm+ +-U1E1+ +- -I1I0I2E1+ +-E2+ +-U2+ +-I2一次侧励磁二次侧负载一个电路？ 是否可找到一个便于工程计算的单

10、纯电路以代替无电路联系、但有磁路耦合作用的实际变压器但这个电路必须能正确反映变压器内部电磁过程。3.3.变压器负载时的等效电路变压器负载时的等效电路1.2.2 变压器的负载运行变压器一次侧和二次侧没有直接电路的联系，只有磁路的联系。二次侧的负载电流通过磁通势影响一次侧。因此只要保持二次侧的磁通势不变，一次侧的物理量没有改变。这为绕组的折算提供了依据。绕组折算：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换，以保持两侧的电磁关系不变。折算原则：1）保持二次侧磁通势不变；2）保持二次侧各功率或损耗不变。1.2.2 变压器的负载运行（已没有变比k）二次绕组经折合后，

11、基本方程式变为：LmZIUZEIIIIEEZIEUZIEU22100212122221111折合后的基本方程式1.2.2 变压器的负载运行T型等效电路电路中全部的量和参数都是每一相的值。一次侧为实际值，二次侧为折合值。简化等效电路1.2.2 变压器的负载运行U1U2I1I2|ZL| 等等 效效U1I1k2|ZL|阻抗变换|ZL| =U1I1 = kU2I2/ kU2I2= k2= k2 | ZL |1.2.2 变压器的负载运行单相变压器基本方法总结单相变压器基本方法总结分析计算变压器负载运行方法有基本方程式、等效电路。 基本方程式：是变压器的电磁关系的数学表达式；等效电路：是基本方程式的模拟电

12、路；1.2.2 变压器的负载运行任务实施任务实施 变压器的参数有励磁参数和短路参数，只有已知参数，才能运用前面所介绍的基本方程式、等效电路求解各量。对制造好的变压器，其参数可通过试验测得。AXVAWaxVN2N1(a)单相变压器VAWaN2N1VAWVAVbcABC(b)三相变压器一、变压器的空载试验通过空载试验可得励磁参数、变比和铁损等数据。 为了便于测量和安全，空载试验一般在副边做，即在低压绕组ax上加电压U2N，高压绕组AX开路，测量电压U2、空载电流I20、输入功率P0和开路电压U10。因变压器空载时无功率输出，所以输入的功率全部消耗在变压器的内部，为铁心损耗pFe和空载铜耗I202r

13、2之和，但空载电流I20很小，pFeI202r2，故可忽略空载铜耗，认为P0pFe=I202rm。 一、变压器的空载试验 根据测得的空载试验数据可计算单相变压器的参数：变比为：空载阻抗： 空载电阻：其中 。10212UUNNkN2020IUzN22000IPr mmrrrzzz1010；一、变压器的空载试验 由于 可认为励磁阻抗： 励磁电阻： 励磁电抗： 11rrzzmm；2020IUzzNm22000IPrrm22mmmrzx一、变压器的空载试验 由于空载试验在低压侧做，计算所得的励磁参数是低压侧的值，如需折算到高压侧，各计算值应乘k2，还应注意的是，励磁参数随电压的大小而变化计算时要取额定

14、电压下的数据。对于三相变压器测得的功率是三相的，而励磁参数是指每一相的，故在计算时应将三相功率除以3，即取一相功率计算，同时应将测得的线值数据转换成相值数据。一、变压器的空载试验AXVAWaxN2N1(a)单相变压器VAWaN2N1VAWVAbcABC(b)三相变压器二、变压器的短路试验 通过短路试验可得短路参数、铜损等数据。变压器短路试验一般在高压侧做，即原边加电压，副边短路。 应注意的是，由于变压器的短路阻抗zk一般很小当原边的电流达到额定值时，原边所加的电压很低，所以在短路试验时，变压器的高压绕组前接自耦变压器，将自耦变压器的输出电压由零开始慢慢升高，直至短路电流为额定电流为止。二、变压器的短路试验根据测得的短路试验数据可计算单相变压器的参数 短路阻抗： 短路电阻： 短路电抗：1IUzkk21IPrkk22kkkxzr二、变压器的短路试验 根据规定，测得的电阻应换算到国标规定的75时的数值，换算公式为对于铜线： 对于铝线： 式中为试验时的环境温度（）。 228752287