《电机原理及应用》课件-第四章变压器的运行分析

第一节变压器的并联运行第二节变压器的突然短路第三节变压器的空载投入1第四章变压器的运行分析2第一节变压器的并联运行并联运行是指将几台变压器的一、二次绕组分别接在一、二次侧的公共母线上，共同向负载供电的运行方式。3并联运行的优点：1、提高供电的可靠性；2、提高供电的经济性；3、减少备用容量并联运行的理想情况是：空载时各变压器绕组之间无环流负载后，各变压器的负载分配与各自的额定容量成正比，容量大的多承担负载，使变压器设备容量能得到充分应用。负载后，各变压器的负载电流与总的负载电流同相位，使得在总的负载电流一定时，各变压器分担的电流最小。一、并联运行的条件：

4下面分析条件不满足时并联运行产生的后果：二、变比不等时并联运行由等效电路可以列出方程式：则二次侧电流为：6

为了保证空载时环流不超过额定电流的5%，通常规定并联运行的变压器的变比差不大于0.5%。

当变压器的变比不等时并联运行，在一、二次侧产生环流，增加附加损耗。变比差越大，环流越大。

环流的存在，使变比小的变压器电流大，可能过载；变比大的变压器电流小，可能欠载，为此，当变比稍有不同的变压器如需并联运行时，容量大的变压器具有较小的变比为宜。

7三、连接组别不同时并联运行

连接组别不同时，二次侧线电压之间至少相差300，则二次线电压差为线电压的51.8%。由于变压器的短路阻抗很小,这么大的电压差将产生几倍于额定电流的空载环流，会烧毁绕组。故连接组别不同绝不允许并联。例：Y,y0与Y,d11并联运行UABUab1Uab2ΔU8四、短路阻抗标么值不等时并联运行

等效电路如图所示。1、短路阻抗标么值相等而短路阻抗角不等时的并联运行

两台变压器短路阻抗角不相等，即φkІ≠φkІІ，故与之间必有相位差φi=φKІ-φkІІ

输出的总电流小些，变压器的设备容量得不到充分利用。

一般情况下，两台变压器容量相差愈大，相位差φi也愈大，输出的总电流就愈小。所以，一般要求并联运行的变压器容量比不得超过3׃1。IⅠIⅡ9由等效电路可知：

可见，各台变压器所分担的负载大小与其短路阻抗标么值成反比。

为了充分变压器的容量，理想的负载分配，应使各台变压器的负载系数相等，而且短路阻抗标值相等。2．阻抗角相等而短路阻抗标么值不等的变压器并联运行因变压器不允许长期过载运行，所以当阻抗电压标幺值不等时并联运行，向负载提供最大输出功率的运行情况只能是：阻抗电压标幺值小的那台变压器满载运行，而其他变压器都欠载运行。这样变压器的容量得不到充分利用，是不经济的。103、阻抗电压标么值不等并联运行时的负载分配计算（计算题考点）

任一台变压器所分担的实际功率计算式为若要求在任一台变压器都不过载的条件下，计算出最大的输出功率为此时我们便可以得出，最大输出功率下的变电站变压器的设备利用率为：

11两台变压器数据如下：SNⅠ=1250KVA,uKⅠ=6.5%,SNⅡ=2000KVA,uKⅡ=6%,连接组均为Y,d11，额定电压均为35/10.5KV。现将它们并联运行，试计算：（1）当输出3000KVA时，每台变压器承担的负载是多少？（2）在不允许任何一台过载的条件下，并联组最大输出负载是多少？此时并联组利用率是多少？12131415作业：1、已知三相变压器，SN=750KVA，U1N/U2N=10KV/0.4KV，Y,yn,，P0=3000W，Pk=10000W，Rk*=0.03,Xk*=0.04。求：（1）cosφ2=0.8（滞后），一次侧接10KV额定电压，求额定负载运行时的二次电压U2。（2）带纯电阻，额定负载运行时的效率。（3）cosφ2=0.8时，变压器的最高效率。19作图题一：1、画出Y,d3连接组别的相量图及接线图2、试判断下面的连接组别作图题二：1、画出Y,y2连接组别的相量图及接线图2、试判断下面的连接组别图一图二20211、单相变压器U1N/U2N=220/110V，带负载运行，U2=108V，I2=10A，则U2’=___V，I2’=___A。2、变压器带负载运行时，假设变压器一二次侧功率不变，当二次侧负载电流I2增大时，变压器铜损耗会（增大），铁损耗会（减小）。（填增大，减小或不变）（提示，变压器一二次侧电压是会发生变化的，功率变压器一二次侧功率P=UI恒定不变。）223、单相变压器U1N/U2N=44/220V，忽略励磁电流，当I2=20A，I1=____A。4、一台单相变压器额定电压为220V/110V，如果误将低压侧接到高压侧上，则此变压器主磁通φm________，空载电流I0_________，pFe________，Zm____________。（填增大/不变/减小）练习题变压器的变比可看作是额定线电压之比。（）变压器空载运行时，电源输入的功率只是无功功率。（）一台单相变压器额定电压为380V/220V，额定频率为50HZ，如果误将低压侧接到380V上，则此

,

,

,

。（填增大/不变/减小）23

当电源电压增加时，则此

,

,

,

。一次绕组匝数增加，则此

,

,

,

。铁芯接缝变大，则此

,

,

,

。第二节变压器的突然短路

24变压器二次侧稳态短路，由于变压器的短路阻抗很小，在一次侧加额定电压下，短路电流可达额定电流的10~20倍。

稳态短路电流二次侧发生突然短路，需经历一个短暂的过渡过程才能达到新的稳定运行状态。在过渡过程中，短路电流将更大。突然短路电流一、突然短路电流利用简化等值电路进行分析25它的解由稳态分量及暂态分量组成ik=-

其中可见，突然短路电流的大小与发生突然短路瞬间电源电压的初相值α有关，下面分析两种特殊情况。(1)α=900时表示突然短路一发生就进入稳态，短路电流最小。（2）α=0o时,最不利情况26可见，短路电流的最大值ikmax发生在突然短路后半个周期瞬间（ωt=π）中、小容量的变压器ky=1.2~1.4；大容量的变压器ky=1.5~1.8。用标么值表示短路阻抗愈小，突然短路电流愈大。二、突然短路电流的影响1、是受到强大电磁力的作用；2、是绕组过热。为了防止突然短路电流造成的巨大电磁力对绕组的危害，在设计和制造变压器绕组时应加强绕组的支撑和紧固。27第三节变压器的空载投入

空载投入时，由于存在暂态分量，可能出现较大的电流，需经历一个过渡过程，才能恢复到正常的空载电流值。在过渡过程中出现的空载投入电流称为励磁涌流。空载投入时一次电压方程式为忽略较小的r1

可求得的解为28下面分析两种特殊情况：磁通的变化情况与合闸瞬间电源电压的初相角α有关。α=900时表明一合闸就建立稳态磁通，即达到稳态空载电流值。2.α=0o时在空载合闸后半个周期瞬间ωt=π，磁通达到最大值为Φmax=2Φm

由于铁芯具有磁饱和特性，此时铁芯深度饱