《电机技术应用》课件 1.2.2 变压器的负载运行

变压器的负载运行变压器

变压器一次侧接在额定频率、额定电压的交流电源上，二次接上负载的运行状态，称为负载运行。什么是负载运行Φ0电磁关系分析负载运行时的电磁关系磁动势磁通电动势一次绕组二次绕组

磁动势平衡方程

负载时，主磁通由变化后的一次绕组磁势

、二次侧绕组磁势

共同作用。根据主磁通原理：

可见：当外电压U1和频率f一定时，主磁通Φ在负载时仍基本保持不变。也可以说：负载时的合成磁动势

和空载时的磁动势

相等。因此②①将②式移项，两边同除以N1得：由负载引起，称一次电流的负载分量

磁动势平衡方程

由此可知，随着负载电流

出现，产生二次侧磁势

，一次侧磁势由

增加到

，相应的一次侧电流从

增加到

，增加了一个负载分量

，

克服了二次侧的去磁效应，使铁心中的主磁通由空载到负载时保持基本不变。电压方程及等效电路副边：原边副边漏阻抗原边漏阻抗考虑到原、副边绕组的电阻压降i1r1、i2r2，得到一、二次绕组的电压方程式。U1.I1.r1E1.r2U2.I2.E2.x1σx2σo1o2变压器负载时的电路图小结（1）在变压器中存在着磁势平衡和电势平衡两个基本关系，负载变化对一次侧的影响是通过二次侧磁势起作用的。（2）当二次侧电流增加时，二次侧磁势趋向于改变铁芯中的主磁通及感应电势E1，破坏了一次侧的电压平衡关系。此时一次侧自动产生一个电流分量去抵偿二次侧磁势的作用，使一次侧电势电压间达到新的平衡。通过电势与磁势平衡的过程，能量从一次侧传递到二次侧。由等效电路可见：变压器一、二次绕组的电路是独立的，只有磁的联系，没有电的联系，不便于计算，我们应该想办法将一、二次绕组建立联系。常采用折算的方法，把两个电路化成一个电路。折算是把二次侧绕组匝数变换成一次侧绕组的匝数，而不改变一、二次侧绕组的电磁关系。折算不能影响非折算方的电压、电流，铁芯磁通以及有功和无功功率的大小。折算的原则：保持归算前后绕组的磁效应不变（磁势不变）保持归算前后有功和无功功率不变。显然，只要想办法将两个绕组的感应电势变为相等即可，也就是将二次绕组匝数变为一次绕组匝数，就可以得出原、副边有联系的统一等效电路。折算绕组的折算(副边折算到原边)1）二次侧绕组电流的折算2）电动势和电压的归算电流折算原则：保持折算前后绕组的磁效应不变（磁势不变）根据电势与匝数成正比关系得：绕组的折算(副边折算到原边)3）二次侧阻抗的归算根据二次侧消耗的有功功率不变，得：根据二次侧消耗的无功功率不变，得：根据二次侧传输给负载的功率不变，得：绕组的折算(副边折算到原边)结论：（1）折算前后，二次侧电流变化1/k倍（1）二次侧电势、电压变化k倍（2）二次侧电阻、阻抗、负载变化k2倍变压器带负载等效电路图变压器带负载T型等效电路变压器带负载形等效电路简化等效电路I0很小I1≈I2

U1.I1.r1x1E1.rmxmI0.r’2x’2U’z.E’2.相量图※设：

U2=U20°U2'I2'

电感性负载

2E1=E2'R2'I2'jX2'I2'－E1I0－I2'I1R1I1jX1I1

1U1

电容性负载U2'I2'E1=E2'R2'I2'jX2'I2'I0－I2'U1

2－E1I1R1I1jX1I1

1

电阻性负载U2'I2'E1=E2'R2'I2'jX2'I2'I0－I2'U1－E1R1I1jX1I1

1I1相量图

思考与练习1、运行中的变压器，能否根据其运行的声音来判断运行情况？答：变压器可以根据运行的声音来判断运行情况。用木棒的一端放在变压器的油箱上，另一端放在耳边仔细听声音，如果是连续的嗡嗡声比平常加重，就要检查电压和油温，若无异状，则多是铁芯松动；当听到吱吱声时，要检查套管表面是否有闪络的现象；当听到噼啪声时，则是内部绝缘击穿现象。2、变压器绕组绝缘损坏是由哪些原因造成的？答：（1）线路短路故障。（2）长期过负荷运行，绝缘严重老化。（3）绕组绝缘受潮。（4）绕组接头或分接开关接头接触不良。（5）雷电波侵入，使绕组过电压。思考与练习3、变压器长时间在极限温度下运行有哪些危害？答：一般变压器的主要绝缘是A级绝缘，规定最高使用温度为105℃，变压器在运行中绕组的温度要比上层油温高10～15℃。如果运行中的变压器上层油温总在80～90℃，也就是绕组经常在95～105℃，就会因温度过高使绝缘老化严重，加快绝缘油的劣化，影响使用寿命。

思考与练习4、变压器铁心中的磁动势，在空载和负载时比较，有哪些不同？思考与练习5、变压器负载时，一、二次线圈中各有哪些电动势或电压降，它们产生的原因是什么？写出它们的表达式，并写出电动势平衡方程？思考与练习6、有一台额定容量为500kVA、额定电压为380V/127V的控制变压器，二次侧接有127V、260W、功率因数为0.5的感性负载，求一、二次的额定电流。

解：由已知条件，得一、二次额定电流为I1N=SN/U1N=500/300=1.67(A)I2N=SN/U2N=500/127=3.94(A)当二次侧接有127V、260W、cosφ