變壓器是一種電能傳遞裝置的交流電機,分析方法:電壓、方程、磁勢平衡方程,通過折算、推導等效電路,正弦電壓、電流用相量計算,通過畫圖,各量之間相位關系一目了然。
自耦變壓器和互感器
研究代表性的情況,每相只有一個原繞組的雙繞組變壓器,變壓器的瞬變過程。
①、變壓器的空載運行
變壓器空載運行時,其空載電流(勵磁電流)是很小的:還不到額定電流的3%。而空載損耗近似等于變壓器鐵心中的損耗(線圈中的損耗可以忽略不計),所以往往把變壓器的空載損耗叫做鐵耗。
②、變壓器的負載運行
變壓器負載運行是指變壓器原邊繞組接額定電壓、額定頻率的交流電源,副邊繞組接負載時的運行狀態。
③、變壓器的等效電路
④、變壓器的參數測定
變壓器的參數主要用空載試驗和短路試驗測定。
一、空載試驗:
空載試驗一般都在低壓側施加電壓,而將高壓側開路。這主要是從試驗安全和選擇儀表方便考慮的,這樣所加電壓較低,操作較方便,而且所測的是低壓側的空載電流,數值較大,準確性較高。
試驗時,在低壓側施加額定電壓,高壓側開路,可測得高低壓側的電壓、低壓側的空載電流和空載損耗。
略去空載電流在漏阻抗的壓降,可計算出變壓器的變比,即高、低壓側電壓之比。
可計算出低壓側勵磁阻抗,即低壓側端電壓與低壓側空載電流之比。
鐵損是空載損耗的主要成份,略去銅損不計,可計算出低壓側勵磁電阻,即低壓側空載損耗與低壓側空載電流平方之比。
隨之就可算出低壓側的勵磁電抗,即低壓側勵磁阻抗的平方減去低壓側勵磁電阻的平方之平方根。
以上所得各阻抗類參數是低壓側的,分別乘以變比的平方,可得高壓側數值。
二、短路試驗:
短路試驗一般在高壓側施加電壓,而將低壓側短路,這樣,試驗電流較小,為高壓側額定電流,電壓較高,是高壓低的阻抗電壓,準確性較好。
根據變壓器的簡化等值電路,可測得阻抗電壓、短路損耗。
在短路試驗時,高壓側電壓為測得的阻抗電壓,測得的電流為短路電流,一般等于額定電流,負載阻抗為零,根據基爾霍夫第二定律,可知短路電壓等于短路電流在短路阻抗上的壓降,從而可計算出短路阻抗,即短路電壓與短路電流之比。
也因短路電流等于額定電流,所以短路損耗與變壓器在額定狀態下的損耗相當,所以也叫負載損耗。因為短路試驗時,所加電壓較低,主磁通較小,故鐵耗可忽略不計,短路損耗就等于變壓器的銅損,從而可計算出變壓器的短路電阻,即短路損耗與短路電流的平方值之比。隨之可用阻抗三角形,算出短路電抗。
如所算阻抗類參數需按原、副邊分開,可平均分配。只是所得低壓側值是折算值。
由于繞組電阻隨著溫度變化,為了便于比較,應將所測的數值換算到75℃。
在短路試驗時,使短路電流恰為額定電流值,而加于原邊的電壓值稱為阻抗電壓,也稱為短路電壓,它等于額定電流在短路阻抗上的壓降,通常以額定電壓的百分數表示。
阻抗電壓有兩個分量,一個是電阻電壓,一個是電抗電壓,也都用額定電壓的百分數表示。計算時短路電阻與短路阻抗都是換算到75℃時的數值。
阻抗電壓是變壓器的主要參數之一,標示在變壓器的銘牌上,大小反映了變壓器負載時內部壓降的大小,取決于變壓器的結構,從運行角度看,希望它小一些,這樣可使運行中輸出端的電壓變動和內部容量損耗小一些;從限制短路電流的角度看,則要求短路阻抗大一些。因此它應有一個適當的值。阻抗電壓的兩個分量都與變壓器的容量有關,電阻分量隨容量的增大而減小,電抗分量隨容量增大而增大,整體來看電抗分量占的比重大。
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