用电负荷的变化对变压器特性的影响

用电负荷的变化对变压器特性的影响摘要：电力系统的用电负载是经常变化的。从一天来讲，白天主要是动力负载用电(异步电动机、工业用电炉等)，晚间除部分动力负载外还有照明用电。即使是白天，动力负载也有变化，工间休息和交接班时负载就会下降。从季节上看，冬天早晚照明负载用电时间要比夏天长得多。这种用电负载的经常变化对变压器的运行状况是有影响的。关键字：电力系统用电负载动力负载照明变压器电力系统的用用电负载是经经常变化的。从从一天来讲，白白天主要是动动力负载用电电(异步电动机机、工业用电电炉等)，晚间除部部分动力负载载外还有照明明用电。即使使是白天，动动力负载也有变变化，工间休休息和交接班班时负载就会会下降。从季季节上看，冬冬天早晚照明明负载用电时时间要比夏天天长得多。这这种用电负载载的经常变化化对变压器的的运行状况是是有影响的。1变压器的外外特性用电负载的变化化，会引起变变压器副边电电流的变化。负负载电流增加加，副边电流流就增大，副副线圈的电阻阻压降I2R2和漏抗压降I2X2的大小都随随着增大，从从副线圈的电电压平衡方程程式U2=-j4..44FN22φm-jI2X2-I2R2可以看出，副副线圈的端电电压U2将会随着负负载电流的增增加而变化。另另一方面，当当副边电流增增大时，原边边电流I1也要跟着增增大，于是原原线圈电阻压压降I1R1和漏抗压降I1X1也随之增大大，这反过来来又要对副边边电压的大小小发生影响，使使副边电压进进一步变化。负载变化时所引引起的变压器器副边电压的的变化程度，既既和负载的大大小及性质(阻性、感性性或容性，以以及功率因数数的大小)有关，又和和变压器本身身的特性有关关。为了说明明负载对变压压器副边电压压的影响，可可以作出变压压器的外特性性曲线。所谓谓外特性，就就是当变压器器原端电压U1和负载功率率因数cosφ2都一定时，副副边的电压U2随副边电流(负载电流)I2的变化关系系，即函数U2=f(I2)曲线。这个函数曲线亦亦即变压器的的外特性曲线线的升降趋势势和负载的大大小及性质有有关，亦和变变压器本身的的性质有关(具体讲，和和变压器本身身副边的电阻阻R2和漏电抗X2有十分紧密密的联系)。具体的分分析方法可以以从变压器的的副边电压平平衡方程式U2=-j4..44fN22m-jI2X2-I2R2入手。因为为这个方程式式是个复数方方程式，具体体的数量计算算很复杂繁琐琐，我们尝试试用变压器的的向量图来分分析负载变化化时对变压器器副边电压的的影响，亦即即用向量图来来分析变压器器的外特性。变压器的向量图图所依据的是是变压器的原原副边电压平平衡方程式：：U1=j4.444fN1φm+jI1X1+I1R1(1)U2=-j4..44fN22φm-jI2X2-I2R2(2)依据上述两平衡衡方程式，假假设变压器带带感性负载运运行时的变压压器向量图如如图1所示。图1变压器相相量图2变压器带阻阻性、感性、容容性负载运行行时的情况(1)变压器器带阻性负载载时，U2与I2同相，cosφ2=1。当I2增加时，线线段Eσ2(副边漏磁感感应电动势Eσ2=-jI2X2)的长度增加加，线段-UR2(副线圈电阻阻电压降UR2=I2R2)的长度亦增增加，根据电电压平衡方程程式(2)，连接相量量图E2的起点(即向量图的的原点)和-UR2的末端，可可以得到变压压器副边的电电压相量U2。我们看到到，相量U2的长度较I2没有增加时时的长度要短短。由此，我我们得到结论论：变压器副副边的端电压压U2是随着负载载电流I2的增加而降降低的(见图2)。根据变压器外特特性的定义，外外特性曲线U2=f(I2)的变化趋势势如图5中的曲线1。(2)变压器器带感性负载载时，I2滞后U2一个角度φ2，cosφ2＜1。向量图的的分析过程同同变压器带阻阻性负载时一一样，其副边边端电压U2随负载电流I2的变化关系系同样是随着着负载电流I2的增加而端端电压U2下降。需要要注意的是，对对于同样大小小的负载电流流I2，感性负载载与阻性负载载相比，其端端电压U2下降得更厉厉害(见图3)。根据变压器外特特性的定义，外外特性曲线U2=f(I2)的变化趋势势如图5中的曲线2。(3)变压器器带容性负载载时，I2超前于变压压器副线圈电电磁感应电动动势E2一个角度，向向量图上I2在E2右边(第四象限)。对此解释释是：设负载载阻抗角为φ2(即U2与I2之间的相位位差角)，φ2可用关系式tgφ2=XC/RL求出，而φ2(E2与I2之间的相位位差角)则可以由关关系式tgφ2=(X2-XC)/(R2+RL)求出，XC/X2，tgφ2为负值，φ2为负角。确确定了I2超前于E2一个角度，我我们画出了变变压器带容性性负载时的向向量图见图4。当I2增加时，线线段Eσ2的长度增加加，线段-UR2的长度也也增加，根据据副线圈电压压平衡方程式式(2)，连接向量量图E2的起点和-UR2的末端，可可以得到变压压器副边的电电压向量E2。我们看到到，与变压器器带阻性负载载和感性负载载不同的是：：向量U2的长度较I2没有增加时时的长度要长长。得出的结结论是：变压压器副边的端端电压U2是随着负载载电流U2的增加而增增加的(见图4)。根据外特性的定定义，外特性性曲线U2=f(I2)的变化趋势势如图5中的曲线3。图2变压器阻阻性负载向量量图图3变压器感感性负载向量量图图4变压器容容性负载向量量图图5变压器的的外特性曲线线读者可以在向量量图上尝试用用上述方法分分析，当负载载功率因数cosφ2发生变化时，副副边端电压随随负载电流的的变化关系。结结论和我们熟熟知的结果是是相同的，即即无论何种性性质的负载，功功率因数大时时，副边端电电压随负载电电流变化的幅幅度小。实际生产当中中，读者也可可以根据变压压器和负载的的实际参数，在在向量图上尝尝试用上述方方法作图，以以求得变压器器副边端电压压在各