第6章 变压器 - 图文

ZK?Z1??Z'2??UKIK (6-45)

RK?R1?R2?'pK (6-46) 2IK22ZK?RK (6-47)

' XK?X1??X2??由于ZK、RK、XK是在变压器短路情况下所测量到的参数，因此分别称ZK为短路阻抗RK为短路电阻，XK为短路电抗。

理论上讲，在进行短路试验时，电源可以加在高压绕组侧，也可以加在低压绕组侧。由于高压绕组侧电流较小，测量比较方便，所以一般都是把高压绕组侧接电源，而把低压绕组侧短路。当然在这种情况下测量到的参数都是折算到高压绕组侧的数值。

由于绕组的电阻随温度而改变，而短路实验一般在室温下进行，故必要时应将所测得的室温电阻值换算到基准工作温度时的数值。按国家标准规定，油浸式电力变压器的短路电阻应换算到75℃时的数值。

RK（75℃）=RK

234.5?75 (6-48)

234.5?t式中RK（75℃）——换算到75℃时的短路电阻；

ｔ——实验时的室温。

施加额定电流作短路实验时的短路电压UK又称为变压器的阻抗电压，它表示变压器在额定负载下运行时，漏阻抗压降的大小。从正常运行的角度来看，要求变压器的阻抗电压小一些。因为阻抗电压越小，则短路阻抗越小，负载变化时的漏阻抗压降变化就越小，输出电压就越稳定。阻抗电压是变压器的一个重要参数，标识在变压器的铭牌上。

1．变压器的电压变化率

变压器的负载并不是固定不变的，负载的变化会影响到变压器副边绕组端电压的变化。我们希望供电电压尽量稳定。随着负载的变化，电源电压变化越小ｔ就说明供电电压的质量越高。一般用电压变化率来反映供电电压的稳定性，它是变压器运行的主要性能指标之一。

当变压器空载，原边绕组接至额定电压U1N后，副边绕组的开路电压U20等于它的额定电压U2N。负载以后，负载电流在变压器内部将产生电阻压降和漏抗压降，造成副边绕组端电压U2随负载电流的变化而变化。原边绕组电压保持额定，空载与负载时，副边绕组端

电压之差（U2N－U2）与额定电压U2N的比值，就称为变压器的电压变化率上?U，用公式表示为：

?U=

U2N?U2 (6-49)

U2N经有关的推导后，可以得知，电压变化率与变压器的短路参数、负载的大小和性质有关，其计算公式为：

?? ?U=?(RKcos?2?XKsin?2) (6-50)

式中??I2；

I2N——负载电流的负载系数（又称为标么值）

?2——变压器负载的功率因数角；

?RK?I1NRKU1N——短路电阻的标么值； ?XK?I1NXKU1N——短路电抗的标么值。

上式说明，变压器的电压变化率与它的负载大小成正比；与负载的功率因数有关；在负

???载一定时，短路阻抗标么值ZK越大则电压变化率越大。 ?RK?jXK当变压器带额定负载，即?=１，这时计算出来的?U称为变压器的额定电压变化率，通常是用它来反映变压器的供电质量，即电压是否稳定。

实际运行中，变压器带的负载大多数都是感性负载，因而变压器负载后的副边绕组端电压通常是下降的。

2．变压器的外特性

在原边绕组电压保持额定，负载功率因数cos?2?常数时，变压器副边绕组端电压U2随负载电流I2变化的规律U2＝f（I2）称为变压器的外特性，如图7-10所示。

图6-8 变压器的外特性

由图6-8可见，空载时I2＝0，则U2＝U2N。当负载为电阻性或电感性负载时，随着I2增大，U2逐渐降低，即变压器具有下降的外特性。在负载大小相同时，其电压下降的程度取决于负载的功率因数，负载功率因数越低，U2下降越大。当负载为电容性负载时，随着I2增大，U2有可能上升，即变压器有可能具有上升的外特性。

3．变压器的效率

在能量传递过程中，变压器内部将同时产生损耗，这些损耗影响到变压器的效率。变压器的效率也是它的主要性能指标之一。

从变压器的等效电路可以看出变压器的功率平衡关系。 变压器的输人功率P1为：

P1=U1I1cos?1 （6-51） 输人功率中的一小部分供给铁磁损耗pFe，其值为：

2 pFe?I0Rm?p0 （6-52）

铁磁损耗可以通过空载实验求得。由于变压器运行时，其主磁通基本上不变，因此与之对应的铁磁损耗也基本上不变，故铁磁损耗又被称为变压器的不变损耗。

输人功率中的另一部分供给原边绕组和副边绕组的铜耗ＰＣｕ。其值为： pCu?I1R1?I2R2 （6-53） 若令??22I1KI1I??2表示负载电流的负载系数（又称为标么值）,则 I1NKI1NI2N

22I1??I1N,I2??I2N，故：pCu??2I12NR1??2I2NR2??pK （6-54） 2式(7-55）中pK?I12NR1?I2（即短NR2表示原边绕组和副边绕组在额定电流时的铜耗

路损耗）。由于原边绕组和副边绕组的铜耗正比于电流的平方，故称它为变压器的可变损耗。

变压器的输出功率为：

P2?U2I2Cos?2??U2NI2NCos?2??SNCos?2 （6-55） 输人功率应该等于损耗与输出功率之和。所以，变压器的功率平衡方程为：

P1?P2?PFe?PCu?P2??P （6-56）

式中。

?P?PFe?PCu——变压器中的总损耗。

变压器的效率为输出功率与输人功率之比。效率的计算公式为： ???SNCos?2p2p2 (6-57) ??p1p2??p?SNCos?2?p0??2pk对于给定的变压器，SN、p0和pK都是一定的。可见，当功率因数Cos?2不变时，变压器的效率将随负载而变化。由此可得到变压器的效率特性?＝f（β），如图7-11所示。

图6-9 压器的效率特性

由图6-9可见，变压器的效率有一个最大值ηｍ。可以证明，当变压器的不变损耗与可变损耗相等，即pFe??mpK?pCu时，变压器的效率达到最大。βｍ是效率最大时的

负载电流标么值。一般电力变压器的额定效率为ηＮ=0.95-0.99。

当时，随着负载β的减小，效率η急剧下降；当β>βm时，随着负载β的增大，效率η逐步下降。所以，要提高变压器的效率，不应使变压器在较小的负载下运行；当然，也

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