变压器试验

2020年6月24日星期三《电机学》第三章变压器1第三章变压器……3-5变压器参数测量3-6标么值3-7变压器的运行特性3-8三相变压器的磁路、联结组、电动势波形3-9变压器的并联运行3-10三相变压器的不对称运行……2020年6月24日星期三《电机学》第三章变压器23-5变压器参数测量变压器的参数有励磁参数和短路参数，只有已知参数，才能运用前面所介绍的基本方程式、等值电路或相量图求解各量。对制造好的变压器，其参数可通过实验测得。一、空载试验二、短路试验三、短路电压2020年6月24日星期三《电机学》第三章变压器3一、空载实验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。2020年6月24日星期三《电机学》第三章变压器4说明二次侧开路，一次侧加额定电压。测量电压U1、空载电流I0、输入功率P0和开路电压U20。因变压器空载时无功率输出，所以输入的功率全部消耗在变压器的内部，为铁芯损耗和空载铜耗之和。pFeI02R1，故可忽略空载铜耗，认为P0≈pFe=I02Rm11XXRRmm空载电流I0很小%100%100201NIIIUUK222000101mmmmNmRZXIPRIUIUZ2020年6月24日星期三《电机学》第三章变压器5要求及分析：1）低压侧加电压，高压侧开路；曲线)f(UP和)f(UI出,P和I,U测出,方向调向范1.2U~0在U电压)210100020N1画围为了便于测量和安全，空载实验一般在低压绕组上加电压UN，高压绕组开路。为何是一条曲线？2020年6月24日星期三《电机学》第三章变压器63）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；4）若要得到高压侧参数，须折算；注:测得的值为归算到低压侧的值,如需归算到高压侧时参数应乘k2Zm与饱和程度有关,电压越高,磁路越饱和，Zm越小,所以应以额定电压下测读的数据计算励磁参数.k：高压侧对低压侧的变比2020年6月24日星期三《电机学》第三章变压器75）对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为相值；21PPP三2020年6月24日星期三《电机学》第三章变压器82020年6月24日星期三《电机学》第三章变压器92020年6月24日星期三《电机学》第三章变压器102020年6月24日星期三《电机学》第三章变压器11二、短路实验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。2020年6月24日星期三《电机学》第三章变压器12要求及分析1）高压侧加电压，低压侧短路；由于变压器短路阻抗很小，如果在额定电压下短路，则短路电流可达（9.5～20）IN，将损坏变压器，所以做短路试验时，外施电压必须很低，通常为（0.05～0.15）UN，以限制短路电流。•得到的参数为高压侧参数2020年6月24日星期三《电机学》第三章变压器13;)()(,,,3.1~0,)2曲线和画出和对应的测出范围内变化在让电流通过调节电压kkkkkkkNkUfPUfIPIUII短路阻抗Zk是常数直线抛物线3）由于外加电压很小，主磁通很少，铁损耗很少，忽略铁损，认为。CukPP2020年6月24日星期三《电机学》第三章变压器144）参数计算222kkkkkkkkkRZXIPRIUZ对T型等效电路：kkXXXRRR2121'21'215）记录实验室的室温；2020年6月24日星期三《电机学》第三章变压器156）温度折算：电阻应换算到基准工作温度时的数值。7）若要得到低压侧参数，须折算；00)75(750TTRRKcK2)75(2)75(00KcKcKXRZ试验时的室温T0=234.5℃短路试验时电压加在高压侧，测出的参数是折算到高压侧的数值，如需要求低压侧的参数应除以k2。k：高压侧对低压侧的变比2020年6月24日星期三《电机学》第三章变压器168）对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为相值；2020年6月24日星期三《电机学》第三章变压器17三、短路电压——标在铭牌上的参数短路电压，短路阻抗Zk75℃与一次侧额定电流I1N的乘积。NCkkIZU17510短路电压也称为阻抗电压。通常用它与一次侧额定电压的比值来表示NNCkkUIZU1175102020年6月24日星期三《电机学》第三章变压器18阻抗电压用额定电压百分比表示时有:*111111%100%100KNNKNKNNkkZIUZUZIUuU:)(分量百分值无功抗短路电压电上式表明，阻抗电压就是变压器短路并且短路电流达额定值时所一次侧所加电压与一次侧额定电压的比值，所以称为短路电压。:)(分量百分值有功短路电压电阻%100%u1751kR0NCkNURI%100%u11kXNkNUXI2020年6月24日星期三《电机学》第三章变压器19短路电压的大小直接反映短路阻抗的大小，而短路阻抗又直接影响变压器的运行性能。从正常运行角度看，希望它小些，这样可使漏阻抗压降小些，副边电压随负载波动小些；但从限制短路电流角度，希望它大些，变压器发生短路时，相应的短路电流就小些。*111111%100%100KNNKNKNNkkZIUZUZIUuU2020年6月24日星期三《电机学》第三章变压器202020年6月24日星期三《电机学》第三章变压器212020年6月24日星期三《电机学》第三章变压器223-6标么值在电力工程中，对电压、电流、阻抗和功率等物理量的计算，常常采用其标么值。先选定一个物理量的同单位某一数值作为基准值（简称基值）然后取该物理量的实际值与该基准值相比所得的比值即称为该物理量的标么值，即该物理量基准值某物理量实际值标么值一、定义•标幺值在其原符号右上角加“*”号表示。•基值采用下标“b”。实际值：有名值bUUU、例：112020年6月24日星期三《电机学》第三章变压器23二、基值的确定1.基值的选取是任意的，通常以额定值为基准值。2.各侧的物理量以各自侧的额定值为基准；1.线值以额定线值为基准值，相值以额定相值为基准值；2.单相值以额定单相值为基准值，三相值以额定三相值为基准值；例如：变压器一、二次侧：S1b=S2b=SN、U1b=U1N、U2b=U2N三相变压器基值：Sb=SN=3UNΦINΦ=√3UNIN2020年6月24日星期三《电机学》第三章变压器24注意：存在有相互关系的四个物理量（U、I、Z、S）中，所选基值的个数并不是任意的，当某两个物理量的基值已被确定，其余物理量的基值跟着确定。例如单相变压器，选定一次侧的额定电压U1N和额定电流I1N作为电压和电流的基值：一次侧阻抗的基值即：Z1b=Z1N=U1N/I1N一次侧功率的基值即：S1b=S1N=U1NI1N2020年6月24日星期三《电机学》第三章变压器253.U和E的基准值为UB；R、X、Z的基准值为ZB；P、Q和S的基准值为SB。4.系统（如电力系统）装有多台变压器（电机），选择某一特定的Sb作为整个系统的功率基值。系统中各变压器标幺值均换算到以Sb作为功率基值时的标幺值。5.百分值=标么值×100%2020年6月24日星期三《电机学》第三章变压器26三、变压器一、二次侧相电压、相电流、漏阻抗的标幺值NNNNIIIIIIUUUUUU22*211*122*211*1；；；NNNNNUIZIUZZZZ11111111*1/NNNNNUIZIUZZZZ22222222*2/漏阻抗的标幺值：2020年6月24日星期三《电机学》第三章变压器27四、应用标幺值的优缺点①额定值的标幺值等于1。采用标幺值时，不论变压器的容量大小，变压器的参数和性能指标总在一定的范围内，便于分析和比较。如电力变压器的短路阻抗标幺值zk*=0.03~0.10，如果求出的短路阻抗标幺值不在此范围内，就应核查一下是否存在计算或设计错误。例如p138I0*、zk*的范围1、应用标幺值的优点2020年6月24日星期三《电机学》第三章变压器28②采用标幺值时，原、副边各物理量不需进行折算，便于计算。如副边电压向原边折算，采用标幺值：*222221'2'*2UUUkUkUUUUNNN注意基值选择，应选一次侧基值③采用标幺值能直观地表示变压器的运行情况。如已知一台运行着的变压器端电压和电流为35kV、20A，从这些实际数据上判断不出什么问题，但如果已知它的标幺值为Uk*=1.0、Ik*=0.6，说明这台变压器欠载运行。2020年6月24日星期三《电机学》第三章变压器29④相电压和线电压标幺值恒相等，相电流和线电流标幺值恒相等；⑤某些意义不同的物理量标么值相等*0*1IZm2*0*0*IPRm**kkUZ**kkPRNNPcos*NNQsin**11111*111333UUUUUUUUNN一次侧有2020年6月24日星期三《电机学》第三章变压器30*11111*1121111*//krNkrNkNNNkkNkNNkNNNkNkkUUUURIIURPSPIURIIURZRR*111111*/kxNkxNkNNNkNkkUUUUXIIUXZXX采用标幺值时，变压器的短路阻抗标幺值与额定电流下的短路电压标幺值相等，即有：*11111*/kNkNkkNNkNkkUUUUZIIUZZZZ短路阻抗电压的电阻分量短路阻抗电压的电抗分量短路阻抗电压2020年6月24日星期三《电机学》第三章变压器312、缺点标么值没有单位，物理意义不明确。2020年6月24日星期三《电机学》第三章变压器322020年6月24日星期三《电机学》第三章变压器332020年6月24日星期三《电机学》第三章变压器342020年6月24日星期三《电机学》第三章变压器353-7变压器的运行特性电压变化程度——由于变压器内部存在着电阻和漏抗，负载时产生电阻压降和漏抗压降，导致次级侧电压随负载电流变化而变化。电压变化率定义：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。一、电压变化率%100'%100%100%1212222220NNNNNUUUUUUUUUU用副边量表示用原边量表示×k2020年6月24日星期三《电机学》第三章变压器36电压变化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。%100'%100%100%1212222220NNNNNUUUUUUUUUU2020年6月24日星期三《电机学》第三章变压器37根据简化等值电路的相量图推导出电压变化率的公式β=I1/I1N=I2/I2N=I1*=I2*————变压器的负载系数kRI1kXIj1P’忽略励磁电流时：b′=ac+cb=ac+db'2020年6月24日星期三《电机学》第三章变压器38※分析U公式%100]sincos[%2*2*kkXRU1、电压调整率随着负载电流的增加而正比增大。I22、电压调整率与负载的性质有关。3、与漏阻抗值有关a、2=0:cos2=1；sin2=0电阻性负载∴I2↑→U很小Rk*《Xk*0c00222、、、bab、20:cos20；sin20纯电阻电感性负载∵Rk*cos20，Xk*sin20∴U0，说明：1）负载后U2U20=U2N；2）随着I2↑→U↑，U2↓。2020年6月24日星期三《电机学》第三章变压器39c、20:cos20；sin20电阻电容性负载∵Rk*cos20，Xk*sin20；│Rk*cos2││Xk*sin2│,∴U0,说明：1）负载后U2U20=U2N；2)随着I2↑→│U│0↑,U2↑。*2U)(*2I1.0