变压器空载实验功率因数功率总结

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1、[键入文字]变压器空载实验功率因数功率总结杨晓梅，朱晓明，郑航明(电子科技大学自动化工程学院，成都611731)摘要：对变压器空载实验时的功率因数规律进行分析总结，将其功率因数计算式转化为磁感应强度(B)与电流强度(I)的函数，根据常用铁磁材料的基本磁化曲线进行分析。具体思路为在理想模型的无附加电感和附加电阻的情况下，对空载实验功率因数的规律进行分析；在计及附加电感和附加电阻的影响时对功率因数的规律进行分析。比较判断空载实验数据的准确性，有助于更好的了解变压器的性能。应用该结论，判断在50赫兹频率下进行空载实验的数据

2、准确。关键词：空载试验，功率因数，附加电感、电阻中文分类号：文献标志码：在变压器应用中如何对其参数进行准确的测试对于变压器的应用是非常重要的。将理想空载实验时其功率因数的规律进行总结并作出相应的图形同考虑了附加电阻和附加电感的空载实验功率因数规律进行对比。实验时观察实际的功率因数规律与上述两种模型的对比，可判断在此实验条件下是否可认为空载实验近似理想，其数据是否可以比较准确的反应变压器的性能。1标题1.1一级标题已知空载时铁耗，其中，是常数，为变压器质量，为变压器工作频率，为电流，为变压器等效内阻，为变压器铁心的横截

3、面积。当频率不变时，令常数，则得到：(1)由式(1)可得铁心绕组:(2)变压器的自感==(3)为变压器线圈匝数，为变压器中磁通密度的幅值。因此已知变压器感应电动势，频率，可求得。令变量代入式(2)式(3)中可得：以及1.2两种模型的建立1.2.1理想模型：所谓理想模型，就是指无附加电感和附加电阻的情况下，即在无功功率由变压器等效电抗产生、有功功率（在此理想模型下即空载铁耗）全部消耗于变压器等效电阻时的模型。无功功率：(5)[键入文字]有功功率：(6)功率因数：(7)为常数可根据实验仪器和条件进行估算。由式(7)可知，

4、功率因数随着的增大而增大。由于是理想的模型，可于基本磁化曲线上找到与实际空载实验比较接近的H值（HL=NI，其中L为变压器有效磁路的长度，I为变压器电流），查出对应的B，算出B/I的值（即（7）式中的x值），如此找出几个点求的x值，将找出的一组x的值代入（7）式中进行描点画图，得到一个近似规律图图（1）图1：磁密电流比与功率因数关系由于实验中电流值是随着变压器的空载电压的增大而增大的，第一阶段当所加电压小于额定电压时（一般是0.5~~0.8），变压器未达到磁饱和，增长很快，几乎是线性增长，随着变压器的电压的增大而增大

5、；第二阶段当所加电压接近额定值至略高于额定值（一般是0.9~~1.2），变压器达到磁饱和，的值迅速下降（此时几乎不再增长，而持续增长）；再继续加大电压持续增长，此时变压器饱和程度很深，故对实验已无太大意义。仅对实验中一二阶段进行分析，结合图（1）中与功率因数的关系，可以大致画出理想实验时功率因数随电压的变化规律，如下图（2）所示：[键入文字]图2:近似理想状态下功率因数与电压U的关系曲线1.2.2非理想模型：当实验中电路引入电阻和电感（和的值可根据实际电路进行估算）且其效应不可忽略时的无功功率为：(8)此时的有功功率

6、为：(9)功率因数为:(10)为研究功率因数的变化规律，对式(10)进行求导运算，求导后可清楚地看见功率因数的变化。对进行求导运算(11)令找到拐点，(12)因>0，故取将代入功率因数表达式即得到功率因数最低点（拐点）。（在实际的实验中，可以通过将实验中的数据处理进行处理得到实际情况下功率因数与B/I的关系，可用其功率因数最低点时对应的值对[键入文字]进行近似的估计）在研究功率因数的变化时，可由实验中电流查出基本磁化曲线中的B算出，通过研究与电压的U关系和实验中电压U与功率因数对应的关系，作出功率因数与的关系图可观察

7、规律。图4:非理想状态下B/I与电压的关系曲线图3:非理想状态下功率因数与B/I的关系曲线非理想状态下，令磁场密度与电流之比为自变量，功率因数达到最小值时的值为。在磁场密度与电流之比()与电压的关系图4中，令的初始值为，的最大值为，得到如下的分析：空载实验时通过测量实验数据再结合基本磁化曲线计算出起始点和（注：此起始点是空载时测量条件为在变压器一次侧加上0.5左右电压时的，为实验中随电压变化的最大值。其中为变压器额定电压。）通过比较，与（为功率因数导数为零的拐点）三者的大小关系结合实验数据中非理想状态下功率因数与的关

8、系和与电压的关系曲线，可以得到：1)若起始则附加效应可忽略。起始时的值随电压上升，由于功率因数随的增大而增大，功率因数亦增大，随后随电压增大减小，功率因数亦减小，故功率因数随电压的变化规律与理想情况下的图二相似。2)若起始，附加效应不可忽略，功率因数/电压图像如下所示(即与实验情况类似)此时由前述随的变化图可以看出，此段功率因数随的变化呈递减趋