1、变压器参数测定、标幺值与运行特性,3.4 变压器的参数测定,3.5 标幺值,3.6 变压器的运行特性,空载试验,短路试验,电压变化率,效率,2005-5,第3章 变 压 器,2,3.4 变压器的参数测定 一、空载试验,根据变压器的空载试验可以求得变比k、空载损耗p0、空载 电流I0以及励磁阻抗Zm。,依据等效电路和测量结果而得到下列参数:变压器的变比 k =U1U2由于ZmZ1 ，可忽略Z1 ，则有：励磁阻抗 Zm =U1I0,2005-5,第3章 变 压 器,3,励磁电阻 Rm=p0I02励磁电抗 Xm=(Zm2-Rm2)1/2应注意，上面的计算是对单相变压器进行的，如求三相变 压器的参数，
2、必须根据一相的空载损耗、相电压、相电流来计 算。空载试验可以在任何一方做，若空载试验在一次侧进行， 则测得的励磁阻抗 ，为了安全和方便,一般空载实验在低压方进行。在高压方、低压方施加额定电压做空载试验时，空载损耗 相等。,2005-5,第3章 变 压 器,4,二、短路试验,根据变压器的短路试验可以求得变压器的负载损耗、短路 阻抗Zk 。下图是一台单相变压器的接线图和等效电路图,将变压器二次侧短路，一次侧施加一很低的电压，以使一 次侧电流接近额定值。测得一次侧电压Uk，电流Ik，输入功率 Pk。,2005-5,第3章 变 压 器,5,短路试验时，Uk很低（4%10%U1N），所以，铁心中主磁通很
3、小，励磁电流完全可以忽略，铁心中的损耗也可以忽略。从电源输入的功率Pk等于铜耗，亦等于负载损耗。根据测量结果，由等效电路可算得下列参数：短路阻抗 Zk=UkIk短路电阻 短路电抗 Xk=(Zk2-Rk2)1/2,2005-5,第3章 变 压 器,6,同空载试验一样，上面的分析时对单相变压器进行的，求 三相变压器的参数时，必须根据一相的负载损耗、相电压、相 电流来计算。短路试验可以在高压方做也可以在低压方做，所 求得的Zk是折算到测量方的。在低压方做短路试验时，负载损耗值不变，但 太小，太大，调节设备难以满足要求，试验误差也较大。故短路 试验通常在高压方进行。,2005-5,第3章 变 压 器,
4、7,3.5 标幺值,在电力工程的计算中，电压、电流、阻抗、功率等通常 不用它们的实际值表示，而用其实际值与某一选定的同单位 的基值之比来表示。此选定的值称为基值，此比值称为该物 理量的标幺值或相对值。对于三相变压器一般取额定相电压 作为电压基值，取额定相电流作为电流基值，额定视在功率 作为功率基值。,一、二次侧相电压、相电流标幺值：,一、二次侧短路阻抗的标幺值：,2005-5,第3章 变 压 器,8,（1）不论电力变压器容量相差多大，用标幺值表示的参数及性能数据变化范围很小。例如空载电流I0*约为0.0050.025，短路阻抗标幺值Zk*约为0.040.105。（2）二次侧物理量对二次侧基值的
5、标幺值等于该物理量的折算值对一次侧基值的标幺值。例如：（3）用标幺值后，某些物理量具有相同的标幺值。例如：,2005-5,第3章 变 压 器,9,一、电压变化率,电压变化率定义为：变压器一次侧绕组施加额定电压、负载大小I2及其功率因数cos2一定时，二次侧空载电压U20与负载电压U2之差与二次侧额定之比，通常用百分数表示。即,3.6 变压器的运行特性,2005-5,第3章 变 压 器,10,根据简化向量图推导出电压变化率的简化计算公式如下 U =(Rk*cos2-Xk*sin2)100%式中，=I2I2N =称为负载系数。（1）U的大小与短路阻抗的标幺值Zk*（Rk*、Xk*）、负载大小（I2
6、*）和负载性质（cos2）有关； （2）短路阻抗的标幺值Zk*，U越大，负载变化时，负载电 压波动较大。因此，从运行角度看，希望Zk*小些较好。但从 限制短路电流大小的角度看，Zk*又不能太小。 （3）感性负载时，U0，二次侧端电压U2随负载电流I2的增 大而下降； （4）容性负载时，U可能小于0，二次侧端电压可能随负载 电流I2的增加而升高。,2005-5,第3章 变 压 器,11,二、效率,变压器的效率定义为 =(P2P1)100 %=1- p(P2+ p)100 %其中，P1为一次侧绕组的输入功率；P2为二次侧绕组输出功率； p为所有损耗之和。在用上式计算效率时，作以下几个假定： （1）
7、以额定电压下空载损耗p0作为铁耗，并认为铁耗不随负载而变化。 （2）以额定电流时的负载损耗pkN作为额定负载电流时的耗，并认为铜耗与负载系数的平方成正比。 （3） 计算P2时，忽略负载运行时二次侧电压的变化。,2005-5,第3章 变 压 器,12,在应用了上述的三个假定后，定义式变为,采用这些假定引起的误差不超过0.5%，而且对所有的电力变压器都用这用方法来计算效率，可以在相同的基础上进行比较。,2005-5,第3章 变 压 器,13,效率随负载系数而变化的曲线=f()称为效率特性。在一定的cos2下，=0，=0；当较小时，2pkN(铜耗)p0(铁耗)，随的增大而增大；当较大时，2pkNp0，随的增大的而下降。因此在的增加过程中，有一值对应的效率达到最大，此值可用微分法求得，即经过对的微分运算，可得产生最大效率时的负载系数为 m=(p0pkN)1/2 即 m2pkN=p0,2005-5,第3章 变 压 器,14,当铜耗等于铁耗时，变压器的效率达到最高，如图所示。 但这是指的瞬时工作效率，对实际电力变压器，p0是常年损耗 ，只要挂网就有空载损耗，而负载系数随时间变化较大，故 我国新S9系列配电变压器pkN / p0 =67.5。,
