变压器

    机电能量转换原理,变压器(电磁感应原理,以电场或磁场为其耦合场)直流电机、异步电机、同步电机和特种电机。

    三相变压器在对称条件下:各相电压、电流、磁通的大小相等,相位上依次相差120°,故取某一相进行分析。

    变压器是一种电能传递装置的交流电机,分析方法:电压、方程、磁势平衡方程,通过折算、推导等效电路,正弦电压、电流用相量计算,通过画图,各量之间相位关系一目了然。

    自耦变压器和互感器

    研究代表性的情况,每相只有一个原绕组的双绕组变压器,变压器的瞬变过程。

    ①、变压器的空载运行

    变压器空载运行时,其空载电流(励磁电流)是很小的:还不到额定电流的3%。而空载损耗近似等于变压器铁心中的损耗(线圈中的损耗可以忽略不计),所以往往把变压器的空载损耗叫做铁耗。

    ②、变压器的负载运行

    变压器负载运行是指变压器原边绕组接额定电压、额定频率的交流电源,副边绕组接负载时的运行状态。

    ③、变压器的等效电路

    ④、变压器的参数测定     

    变压器的参数主要用空载试验和短路试验测定。

一、空载试验:

    空载试验一般都在低压侧施加电压,而将高压侧开路。这主要是从试验安全和选择仪表方便考虑的,这样所加电压较低,操作较方便,而且所测的是低压侧的空载电流,数值较大,准确性较高。

    试验时,在低压侧施加额定电压,高压侧开路,可测得高低压侧的电压、低压侧的空载电流和空载损耗。

    略去空载电流在漏阻抗的压降,可计算出变压器的变比,即高、低压侧电压之比。

    可计算出低压侧励磁阻抗,即低压侧端电压与低压侧空载电流之比。

    铁损是空载损耗的主要成份,略去铜损不计,可计算出低压侧励磁电阻,即低压侧空载损耗与低压侧空载电流平方之比。

    随之就可算出低压侧的励磁电抗,即低压侧励磁阻抗的平方减去低压侧励磁电阻的平方之平方根。

以上所得各阻抗类参数是低压侧的,分别乘以变比的平方,可得高压侧数值。

二、短路试验:

    短路试验一般在高压侧施加电压,而将低压侧短路,这样,试验电流较小,为高压侧额定电流,电压较高,是高压低的阻抗电压,准确性较好。

    根据变压器的简化等值电路,可测得阻抗电压、短路损耗。

    在短路试验时,高压侧电压为测得的阻抗电压,测得的电流为短路电流,一般等于额定电流,负载阻抗为零,根据基尔霍夫第二定律,可知短路电压等于短路电流在短路阻抗上的压降,从而可计算出短路阻抗,即短路电压与短路电流之比。

    也因短路电流等于额定电流,所以短路损耗与变压器在额定状态下的损耗相当,所以也叫负载损耗。因为短路试验时,所加电压较低,主磁通较小,故铁耗可忽略不计,短路损耗就等于变压器的铜损,从而可计算出变压器的短路电阻,即短路损耗与短路电流的平方值之比。随之可用阻抗三角形,算出短路电抗。

    如所算阻抗类参数需按原、副边分开,可平均分配。只是所得低压侧值是折算值。

    由于绕组电阻随着温度变化,为了便于比较,应将所测的数值换算到75℃。

    在短路试验时,使短路电流恰为额定电流值,而加于原边的电压值称为阻抗电压,也称为短路电压,它等于额定电流在短路阻抗上的压降,通常以额定电压的百分数表示。

    阻抗电压有两个分量,一个是电阻电压,一个是电抗电压,也都用额定电压的百分数表示。计算时短路电阻与短路阻抗都是换算到75℃时的数值。

    阻抗电压是变压器的主要参数之一,标示在变压器的铭牌上,大小反映了变压器负载时内部压降的大小,取决于变压器的结构,从运行角度看,希望它小一些,这样可使运行中输出端的电压变动和内部容量损耗小一些;从限制短路电流的角度看,则要求短路阻抗大一些。因此它应有一个适当的值。阻抗电压的两个分量都与变压器的容量有关,电阻分量随容量的增大而减小,电抗分量随容量增大而增大,整体来看电抗分量占的比重大。

三、变压器的标么值:

    在变压器和电机的工程计算中,常以额定值为基值,各物理量对额定值的比值称为各量的标么值,用各量原来符号右上角加星号表示。标么值实际上是将额定值标为一,各物理量与其的比值。同理,将额定值标为100,各物理量与其的比值为百分值,标么值和百分值都是与基值相比所得的相对值。

    1、空载电流的标么值:不论从原边还是副边进行计算,空载电流用标么值表示,其值都相等。所以不必指出是原边的或副边的值。

    2、阻抗电压的标么值:不论从原边还是副边看,其值都是一样的。

    3、短路阻抗的标么值:用标么值表示阻抗时,常用额定阻抗,即变压器的额定相电压与额定相电流的比值做为基值。从而不难推算出,短路阻抗的标么值等于阻抗电压的标么值,两者是同性质的物理量。

    实际计算中应注意,变比、参数、功率的计算均用相值,用实际值表示阻抗的大小,必须指出是在哪一边电压基础上的,否则没有意义。用标么值表示,则从哪边看进去的阻抗标么值都相等,因为两边的阻抗只差变比的平方倍,而两边阻抗的基值也只差变比的平方倍。

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