第2章--变压器的运行分析.ppt

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1、目录第一篇12第二篇3第三篇4第四篇5第五篇第2章变压器的运行分析思路：由简单到复杂（空载到负载，线性到非线性，单相到三相）。方法：由电磁感应定律入手，建立描述变压器电磁关系的基本方程式、相量图和等效电路，对变压器的性能进行分析。2.1变压器的空载运行各电磁量的参考方向规定单相双绕组变压器的空载运行参考方向参考方向与瞬时实际方向不一定同。方程式中各物理量的符号是与参考方向对应的。参考方向可以任意选取，只影响方程中有关各量的正号或负号。变压器的参考方向规定电流、磁通、电动势、电压电流与磁通的参考方向满足

2、右手螺旋定则。电动势与磁通的参考方向满足右手螺旋定则（注意电动势的参考方向）。电压与电流的参考方向按发电机（电源性质）或电动机（负载性质）惯例。惯例电动机惯例向绕组方向看，电压与电流的参考方向一致。发电机惯例从绕组向外看，电压与电流的参考方向一致。空载运行一次绕组接在交流电源上，二次绕组开路、负载电流为零时,称为空载运行。单相双绕组变压器的空载运行电磁关系（电流→磁通）空载电流，也称为励磁电流；空载磁动势，也称为励磁磁动势。主磁通与漏磁通作用主磁通：交链一次和二次绕组，起着将电能从一次绕组传递到二次绕

3、组的媒介作用。漏磁通：只交链自身绕组。磁路主磁通：铁心。漏磁通：空气、油等非磁性材料，占总磁通的0.1%～0.2%。主磁通与漏磁通主磁通：＝msint一次绕组漏磁通：1＝1msint其中：m和1m分别为主磁通和一次绕组漏磁通的最大值；为角频率，＝2f；f为交流电源的频率。电磁关系主磁通感应电动势＝msint一次绕组感应电动势：e1＝－N1mcost＝E1msin(t－90)二次绕组感应电动势：e2＝－N2mcost＝E2msin(t－90)主磁通感

4、应电动势的相量形式感应电动势e1和e2的有效值相量形式。感应电动势的有效值和相位E1＝4.44fN1mE2＝4.44fN2m与频率f、绕组匝数（N1、N2）和主磁通最大值m成正比；分别滞后产生它们的主磁通90。漏磁感应电动势一次绕组漏磁通在一次绕组中感应的漏磁电动势的瞬时值e1＝－N11mcost＝E1msin(t－90)有效值为E1＝4.44fN11m电压方程式分别为一、二次绕组的相电压；R1为一次绕组的电阻。电压方程式变压器在额定电压下空载运行时，m>>1m，因

5、此E1>>E1。空载电流在电阻R1上的压降I0R1也很小。在频率f和一次绕组匝数N1一定时，空载运行时主磁通m的大小和波形取决于一次绕组电压的大小和波形。变压器的变比比值k称为变压器的变比，是一、二次绕组相电动势有效值之比。变比k可以通过变压器的额定相电压求出U1N、U2N分别为一、二次绕组额定相电压；U20为二次绕组空载相电压。空载运行时的电磁关系小结既有电路的问题，也有磁路的问题，电与磁之间又有密切的联系。将这种复杂的电磁关系用熟悉的交流电路的形式表示出来，可使分析和计算大为简化——建立等

6、效电路的基本思路。漏磁部分的电磁关系1为一次绕组漏磁路的磁导。L1为一次绕组的漏电感。漏电抗X1为代表E1与I0的线性关系的常系数，称为一次绕组漏电抗。漏阻抗其中Z1＝R1＋jX1，称为一次绕组漏阻抗。得到代入将励磁电流U1≈E1＝4.44fN1m当电源电压u1为正弦波时，和u1相平衡的e1及相应的主磁通均为正弦波。励磁电流i0的大小和波形取决于由铁心磁路的特性。U1E1m铁心磁路的磁通密度Bm铁心磁路特性i0的大小与波形。（1）磁路线性（理想情况）设铁心磁路为线性，没有铁

7、耗，则励磁电流i0与主磁通为线性关系；励磁电流i0和主磁通为同相位的正弦波。（2）磁路饱和、不计铁耗i0和呈非线性关系主磁通和励磁电流波形i0因饱和而畸变为尖顶波，含基波和奇数次高次谐波。基波i01与同相。（3）磁路饱和、计及铁耗先考虑仅有磁滞损耗的情况励磁电流波形磁化特性（3）磁路饱和、计及铁耗励磁电流i0为一扭曲的尖顶波。励磁电流i0的基波不再与主磁通同相，而是超前一个小角度。再考虑涡流损耗，则i0超前的角度要更大一些。励磁电流与主磁通的相位关系分解为两个分量产生主磁通的无功分量；有

8、功分量。主磁通感应电动势的等效Zm称为励磁阻抗；Xm称为励磁电抗，反映铁心磁路磁化特性；Rm称为励磁电阻，对应于铁耗pFe的等效电阻。电压方程式，等效电路代入得到这样就可完全用电路来描述变压器。空载运行时的相量图讨论空载运行的变压器，可以等效地视为阻抗Z1和Zm串联而成的电路。Z1＝R1＋jX1。X1反映了I0产生漏磁通并感应电动势E1的作用。由于漏磁路是线性的，所以X1是常数。Zm＝Rm＋jXm。Xm反映了励磁电流I0产生主磁通并感应电动势E1