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变压器的运行特性与参数的测定和标么值


  变压器的参数的测定和标么值:

  一、空载试验:

(1)目的:通过测量空载电流和一、二次电压及空载功率来计算变比、空载电流百分数、铁损和励磁阻抗。

(2)接线图:

变压器的运行特性与参数的测定和标么值

(3)要求及分析:

1、为了便于测量和安全,通常在低压侧加电压,高压侧开路;

2、电压U1在0~1.2Un范围内单方向调节,测出U20,I0和P0,画出I0=f(U1)和P0=f(U1)曲线;

3、忽略R1和X1,即P0约等于Pfe

4、求出参数

变压器的运行特性与参数的测定和标么值

变压器的运行特性与参数的测定和标么值

5、空载电流和空载功率必须是额定电压时的值,并以此求取励磁参数;

6、若要得到高压侧参数,须折算;

7、对三相变压器,各公式中的电压、电流和功率均为相值。

  二、短路实验:

(1)目的:通过测量短路电流、短路电压及短路功率来计算变压器的短路电压百分数、铜损和短路阻抗。

(2)接线图:

变压器的运行特性与参数的测定和标么值

(3)要求及分析:

1、高压侧加电压,低压侧短路;

2、通过调节电压,让短路电流Is在0~1.3In范围内变化,测出对应的Us,Is和Ps,画出Is=f(Us)和Ps=f(Us)曲线;

3、同时记录实验室的室温;

4、由于外加电压很小,主磁通很少,铁损耗很少,忽略铁损,认为:Ps=Pcu

5、参数计算:

变压器的运行特性与参数的测定和标么值

6、温度折算:电阻应换算到基准工作温度时的数值。

变压器的运行特性与参数的测定和标么值

7、对三相变压器,各公式中的电压、电流和功率均为相值;

  三、标么值:

在工程计算中,各物理量往往不用实际值表示,而采用相应的标幺值来进行表示,通常取各量的额定值作为基值,利用公式:标么值=实际值/基值计算,各物理量的标幺值都用在其右上角加“*”表示。

变压器的运行特性与参数的测定和标么值

标幺值经常作为重要参数标注在变压器的铭牌上。

采用标幺值的优点:

1.采用标么值可以简化各量的数值,并能直观地看出变压器的运行情况。用标么值表示,电力变压器的参数和性能指标总在一定的范围之内,便于分析比较。

2.采用标么值表示时,高、低压侧的阻抗标么值都是相等的,不需要折算

例:变压器的运行特性与参数的测定和标么值

  变压器的运行特性:

  变压器的运行特性主要有外特性及效率特性。

变压器在负载运行时,一、二次绕组的内阻抗压降随负载变化而变化。负载电流增大时,内阻抗压降增大,二次绕组的端电压变化就大。变压器在传递功率的过程中,不可避免地要消耗一部分有功功率,即要产生各种损耗。衡量变压器运行性能的好坏,就是看二次侧绕组端电压的变化程度和各种损耗的大小,可用电压变化率和效率两个指标来衡量。

  一、电压调整率和外特性

1、变压器的外特性

当变压器电源电压 U1和负载功率因数等于常数时,二次侧端压 随负载电流 的变化规律,即U2 = f(I2)曲线称为变压器的外特性曲线。

变压器的运行特性与参数的测定和标么值

变压器负载运行时,由于变压器内部存在电阻和漏抗,故负载电流在变压器内部产生阻抗压降,使二次侧端电压随负载电流的变化而发生变化。

变压器二次电压的大小不仅与负载电流的大小有关,还和负载的功率因数有关。

当纯电阻负载和感性负载时,外特性是下降的;容性负载时,外特性可能上翘。

2、 电压调整率

定义:是指一次侧加50Hz额定电压、二次空载电压与带负载后在某功率因数下的二次电压之差,与二次额定电压的比值的百分数,即

变压器的运行特性与参数的测定和标么值

电压调整率是表征变压器运行性能的重要指标之一,它大小反映了供电电压的稳定性。

用相量图可以推导出电压变化率的表达式:

变压器的运行特性与参数的测定和标么值

其中,负载系数:

变压器的运行特性与参数的测定和标么值

反映了负载的大小。

由表达式可知,电压变化率的大小与负载大小、性质及变压器的本身参数有关。

变压器的运行特性与参数的测定和标么值

3、变压器的电压调整

为了保证二次端电压在允许范围之内,通常在变压器的高压侧设置抽头,并装设分接开关,调节变压器高压绕组的工作匝数,来调节变压器的二次电压。

中、小型电力变压器一般有三个分接头,记作UN ±5%。大型电力变压器采用五个或多个分接头,例UN ±2x2.5%或UN ±8x1.5%。

分接开关有两种形式:一种只能在断电情况下进行调节,称为无载分接开关-----这种调压方式称为无励磁调压;另一种可以在带负荷的情况下进行调节,称为有载分接开关-----这种调压方式称为有载调压。

  三、 效率和效率特性

1、变压器的损耗

变压器的损耗主要是铁损耗和铜损耗两种。

铁损耗包括基本铁损耗和附加铁损耗。基本铁损耗为磁滞损耗和涡流损耗。附加损耗包括由铁心叠片间绝缘损伤引起的局部涡流损耗、主磁通在结构部件中引起的涡流损耗等。铁损耗与外加电压大小有关,而与负载大小基本无关,故也称为不变损耗。

铜损耗分基本铜损耗和附加铜损耗。基本铜损耗是在电流在一、二次绕组直流电阻上的损耗;附加损耗包括因集肤效应引起的损耗以及漏磁场在结构部件中引起的涡流损耗等。铜损耗大小与负载电流平方成正比,故也称为可变损耗。

2、变压器的效率及效率特性

效率是指变压器的输出功率与输入功率的比值。

变压器的运行特性与参数的测定和标么值

效率大小反映变压器运行的经济性能的好坏,是表征变压器运行性能的重要指标之一。

变压器的运行特性与参数的测定和标么值

效率表达式

变压器的运行特性与参数的测定和标么值

变压器效率的大小与负载的大小、功率因数及变压器本身参数有关。

变压器的运行特性与参数的测定和标么值

效率特性:在功率因数一定时,变压器的效率与负载电流之间的关系η=f(β),称为变压器的效率特性。

变压器的运行特性与参数的测定和标么值

即当铜损耗等于铁损耗(可变损耗等于不变损耗)时,变压器效率最大:

变压器的运行特性与参数的测定和标么值

为了提高变压器的运行效率,设计时应使变压器的铁损耗小些。

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