变压器并列运行分析

1、变压器并列运行分析第1页，共27页，2022年，5月20日，5点3分，星期二2-1 变压器各电磁量的正方向 (Direction of electromagnetic quantities) 按电动机惯例，吸收电功率和1、2、 和 符合右手螺旋定则3、 、 和 符合右手螺旋定则4、 和 符合右手螺旋定则 按发电机惯例，发出电功率和5、均由同名端流入和6、第2页，共27页，2022年，5月20日，5点3分，星期二正方向的规定第3页，共27页，2022年，5月20日，5点3分，星期二电磁量规定正方向惯例总结(Summary of the electromagnetic quantities dir

2、ection) 按电动机惯例，吸收电功率和1) 按发电机惯例，发出电功率和4)2) 、 和 符合右手螺旋关系 、 和 ； 、 和 、 符 合右手螺旋关系第4页，共27页，2022年，5月20日，5点3分，星期二 2-2 变压器空载运行(Open circuit operation of transformer)变压器空载运行时基本电磁关系（一）第5页，共27页，2022年，5月20日，5点3分，星期二变压器空载运行时基本电磁关系（二）(Electromagnetic discipline of transformer with open circuit operation) * 、 都是最大值

3、，一般 * 、 都是由励磁磁动势 产生的。第6页，共27页，2022年，5月20日，5点3分，星期二假设主磁通正弦变化为根据电磁感应定律一、主磁通感应的电动势(Electromotive force induced by main magnetic flux)电动势有效值同理：得：第7页，共27页，2022年，5月20日，5点3分，星期二结 论：主磁通 决定了感应电动势 的大小。 变压器变比:(Transformation ratio)感应电动势 落后于主磁通 。第8页，共27页，2022年，5月20日，5点3分，星期二二、漏磁通感应电动势 (EMF induced by leakage fl

4、ux)用相量表示：根据电磁感应定律第9页，共27页，2022年，5月20日，5点3分，星期二对一次漏电抗的总结：（Primary leakage reactance）漏磁通 感应的漏电动势 可以用空载电流 在一次绕组漏电抗 产生的负压降 表示，在相位上 落后于 电角度。第10页，共27页，2022年，5月20日，5点3分，星期二三、空载运行电压方程式 (Voltage equation for open circuit operation) 其中 为一次绕组的电阻;变比近似表示为：(Transformation ratio)为一次绕组的漏电抗;为一次绕组的漏阻抗第11页，共27页，2022年，

5、5月20日，5点3分，星期二四、励磁电流的波形及和主磁通的关系 由 可知，当电源电压随时间按正弦规律变化，则电动势、磁通必定都按正弦规律变化。根据铁磁材料的磁饱和特性可知，主磁通和励磁电流成饱和曲线关系。 即 呈非线性关系。 思考：主磁通 是正弦波时，励磁电流 应该是什么波形？1.励磁电流的波形 (waveform of field current) 第12页，共27页，2022年，5月20日，5点3分，星期二动画：励磁电流 的波形结论：由于铁磁材料的饱和, 磁通为正弦波时, 励磁电流 的波形为尖顶波。第13页，共27页，2022年，5月20日，5点3分，星期二思考：单相变压器220V/110

6、V，如错把低压边接为220V空载运行，问 的变化？第14页，共27页，2022年，5月20日，5点3分，星期二2.励磁电流和主磁通的相位关系考虑主磁通磁滞效应时，可见，磁通在相位上落后于励磁电流一定的相位角度 。 称为铁耗角。结论：如果考虑铁磁材料的饱和及磁滞, 磁通为正弦波时, 励磁电流 为不对称的尖顶波。考虑铁磁材料的饱和及磁滞时的励磁电流第15页，共27页，2022年，5月20日，5点3分，星期二3.等效正弦波励磁电流的概念 由于励磁电流不是正弦波，不能用相量表示，工程上用等效正弦波概念来表征实际励磁电流，并用相量 表示。等效条件：1）等效正弦波电流 角频率 等于实际励磁电流基波角 频率

7、；2）等效正弦波电流有效值为：3）等效正弦波电流相位上超 前主磁通相量 角。第16页，共27页，2022年，5月20日，5点3分，星期二五、励磁电流及其感应电动势的关系和变压器的参数主磁通 感应了主电势 ，而主磁通是由励磁电流 产生，根据前面的分析，可从画出的相量图中看到各物理量的相位关系。特别注意电压降 （负电动势）和励磁电流 两个电气量的相位关系。第17页，共27页，2022年，5月20日，5点3分，星期二第18页，共27页，2022年，5月20日，5点3分，星期二如下图，可得到： ， 的物理意义：等效铁耗电阻，又称激磁电阻称激磁电抗其大小反映了一定励磁电流激励主磁通的能力。第19页，共2

8、7页，2022年，5月20日，5点3分，星期二同理可得：思考 (Ponder)： 说说一次漏电抗 和激磁电抗 有何区别？第20页，共27页，2022年，5月20日，5点3分，星期二是一个常数，不随变压器运行状态的改变而改变是一个变数，因为铁心中的主磁通会出现磁饱和现象。也就是说激磁电抗随铁心中磁密的变化而变化；由于磁密的大小决定于励磁电流，励磁电流的大小又决定于电压。所以根本上激磁电抗的大小受所施加电压幅值的影响：通常电压 越高激磁 电抗会减小。第21页，共27页，2022年，5月20日，5点3分，星期二思考(Ponder)：一开始分析变压器空载运行时假设主磁通是正弦变化，请通过到现在为止的学

9、习证明变压器空载运行时其主磁通确实是正弦变化的。第22页，共27页，2022年，5月20日，5点3分，星期二六、 变压器空载运行的基本方程、相量图和等效电路(Equation, phasor diagram and equivalent circuit)变压器空载运行的基本方程第23页，共27页，2022年，5月20日，5点3分，星期二作相量图的主要过程:选参考向量-主磁通相量 ； 根据一次主电动势 和励磁电流 关系分解励磁电流有功分量 和无功分量 。画出感应主电动势 、 ；画出空载励磁电流 ；根据一次侧电压方程画出 。变压器空载运行的相量图第24页，共27页，2022年，5月20日，5点3分，星期二变压器空载运行的相量图第25页，共27页，2022年，5月20日，5点3分，星