第三讲变压器负载运行

1、电机学陶若冰陶若三节、单相变压器的负载运行第三节、单相变压器的负载运行变压器原边接在电源上， 副边接上负载的运行情况，称为负载运行。一、变压器负载运行时的电磁物理现象一、变压器负载运行时的电磁物理现象电路、磁路的工作情况：1I2I1F2FmF1E2E原边的电势平衡副边的电势平衡忽略了漏阻抗压降， 主磁通 不变。从空载到负载，初级绕组电流 增加一个分量 以平衡次级绕组的作用，11EUmLI11I NN 012212211IININILL又121211,NNEEEU22122111)(IENNIEIUL原边绕组从电网吸收的功率传递给副边绕组。 副边绕组电流增加或减小的同时

2、，引起原边电流的增加或减小，吸收的功率也增大或减小。二二 、负载运行时的基本方程、负载运行时的基本方程1. 磁势平衡mmFFF21LmmmmIINNIIINIFNINI1122112211)( Im是激磁电流， 固定不变的量。IL负载分量随负载不同而变化。在额定负载时， I1L比Im大很多， 负载分量是I1中的主要部分.2.电动势平衡式:除了主磁通在原、副边绕组中感应电动势E1和E2外， 原、副边还有对应于漏磁通产生的漏电势。原边：1111111111111ZIExI jRIERIEEU副边：2222222222222ZIExI jRIERIEEULZIU22变压器负载运行时的物理过程和方程式

3、：1U1I11NI2U2I22NI1NImm211E2E111xI jE222xI jE11rI22rI三、变压器的折算法三、变压器的折算法当k较大时， 变压器原、副边电压相差很大，为计算和作图带来不便。变压器原边和副边没有直接电路的联系，只有磁路的联系。副边的负载通过磁势影响原边。 因此只有副边的磁势不变， 原边的物理量没有改变。 这为折算提供了依据。这种保持磁势不变而假想改变它的匝数与电流的方法，称折合算法。 实际绕组的各个量，称为实际值；假想绕组的各个量，称为折算值；保持副边绕组的磁势不变进行折算， 称为副边向原边折算；保持原边绕组的磁势不变进行折算， 称为原边向副边折算。1. 1. 副

4、边电流的折算值副边电流的折算值保持折算前后 不变，2F2212NINI221221 IkINNI2. 副边电动势的折算值折算前后主磁场、漏磁场不变。mmNfjENfjE21211244. 444. 4kNNEE2122同理，kNNEE212222122EkEEEkE即3. 3. 副边漏电抗的折算值副边漏电抗的折算值折算前后漏磁场不变， 副边绕组匝数从N2折算为N1。漏抗与匝数平方成正比，所以 222xkx4. 4. 副边电阻的折算值副边电阻的折算值副边绕组匝数从N2折算为N1， 占用原来副绕组同样的空间位置和几何尺寸，铜损耗不变， 绕组长度为N1/N2倍，面积小N2/N1倍，所以22212rN

5、Nr所以，22222ZkjxrZ5. 5. 副边电压的折算值副边电压的折算值222222222222)(1UkZIEkZkIkEkZIEU6. 6. 副边阻抗的折算值副边阻抗的折算值LLZkIUkIkUkIUZ222222221能量是否改变？铜耗：有功输出：无功输出：222222rmIrmI222222222coscos1cosImUIkmkUImU222222222sinsin1sinImUIkmkUImU折算法只是一种分析的方法分析的方法。凡是单位为伏的物理量（电动势、电压）的折算值等于原来数值乘k；单位为欧的物理量（电阻、电抗、阻抗）的折算值等于原来数值乘k2；电流的折算值等于原来的数值

6、乘以1/k.副边绕组经折算后，原来的基本方程成为：221212122221111LmmmZIUZIEEEIIIZIEUZIEU(已没有变比k)四、等效电路四、等效电路单相变压器负载运行时的电磁关系用等值电路的形式表示，作为变压器模拟仿真的电路模型。2r1I1U1x1r1ELZ2x2I2E2U1I2r1I1U1x1rLZ2x12EE2UmI2Imrmx（1）电路中全部的量和参数都是每一相的值。原边为实际值，副边为折算值。（2）等效的是稳态对称运行状态。1.T型等值电路2.2.近似的近似的 型等值电路型等值电路T型电路包含有串联、并联回路。复数运算复杂。实际变压器中， 很小。负载变化时 变化不大。

7、因此假定ImZ1 不随负载变化，则将T型等效电路中的激磁支路移出，并联在电源端口,得到型等值电路。111 , , ZIZZIImmmN21EE2r1I1U1x1rLZ2x2UmI2Imrmx3.3.简化的简化的等值电路等值电路负载运行时， Im在I1N中所占的比例很小。在工程实际计算中，忽略Im，将激磁回路去掉， 得到更简单的阻抗串联电路。 2r1I1U1x1rLZ2x2UmI2Imrmx空载运行时， 不能用简化的等值电路。kkkkkjxrZxkxxxxrkrrrr2212122121Rk 为短路电阻；Xk 为短路电抗；Zk 为短路阻抗。五、相量图五、相量图基本方程组可以用相量图来表示。相量图

8、的画法，视变压器给定的和求解的具体条件。 给定量和求解量不同， 画图步骤也不一样。 变压器接感性负载， 负载阻抗由电阻和电感组成。 为落后； 接容性负载， 负载阻抗由电阻和电容组成， 为超前。 2cos2cos相量图的画法相量图的画法（1）画出 ； 22,IU假定给定U2、I2、cos2及各个参数（2）在 相量上加上 得到 ； 2U2222xjIrI2E（3）12EE（6）画出 与 的相量和 ；2ImI1I（7）画出 ，加 得到1E1111xI jrI1U2U2I22rI22xjI12EEmI2I1Im1E11rI11xI j1U（4）画出领先 的主磁通 ；0190 Em（5）根据 画出 ， 领先 一个铁耗角了；mZEI/100Im变压器原边电压 U1 与电流I1 的夹角为1， 称为变压器负载运行的功率因数角，cos 1 称为变压器的功率因数。对于运行的变压器，负载的性质和大小直接影响了变压器功率因数的性质。 对应于简化等效电路， 其相量图为21II2UkrI1kxI j11U单相变压器基本方法总结