变压器的运行特性
第2章 变压器的运行原理和特性
仅
E U 20 2
Y，d接线 D，y接线
U 1N k 3U 2 N
k
3U1N U2N
由于 R m R1 , X m X 1 ，所以有时忽略漏阻抗，空载等效电路只是一 个Z m元件的电路。在 U1一定的情况下，I 0大小取决于Z m的大小。从运行角度 讲，希望 I 0 越小越好，所以变压器常采用高导磁材料，增大 Z m，减小 I 0 ， 提高运行效率和功率因数。
使
用
1 与 I 0成线性关系； 1）性质上： 0 与 I 0 成非线性关系；
– 变压器各电磁量正方向
• 由于变压器中各个电磁量的大小和方向都随时间以 电源频率交变的，为了用代数式确切的表达这些量 的瞬时值，必须选定各电磁量的正方向，才能列式 子。 • 当某一时刻某一电磁量的瞬时值为正时，说明它与 实际方向一致； 当某一时刻某一电磁量的瞬时值为负时，说明它与 实际方向相反。 • 注：正方向是人为规定的有任选性，而各电磁量的 实际方向则由电磁定律决定。
习
（2）二次侧电动势平衡方程
U1
I 0
0
) (I 2
用
E U 20 2
（3）变比
U 1
U2
E 1
使
E 1
1
E 2
U 20
u2
仅
对三相变压器，变比为一、二次侧的相电动势之比，近似为 额定相电压之比，具体为 Y，d接线
U1N k 3U 2 N
8
供
22
仅
F F F 1 2 0 N I 或 N1 I 1 2 2 N1 I 0 N I I ( 2 ) I I ( 2 ) I I 用电流形式表示 I 2 0 0 1L 1 0 N1 k
变压器运行特性分析报告
课程设计名称：电机与拖动课程设计题目：变压器运行特性分析计算专业：班级：姓名：学号：课程设计成绩评定表变压器在我们的生活中无处不在，为了适应不同的使用目的和工作条件，现实生活中有很多种类型的变压器，常用的变压器有：电力变压器、特殊用途的电源变压器、测量用变压器、控制变压器，且这些类型的变压器在结构和性能上的差别也很大。
虽然这些变压器有所不同，但是它们的基本原理是相同的。
本设计通过对变压器的变换关系即电压变换、电流变换、阻抗变换，分析研究出变压器运行时的基本方程式，并通过相应的折算得出变压器的等值电路，从而完成对变压器空载，变压器负载运行，变压器空载合闸，变压器副边突然短路时的分析与计算。
为了简化计算、减少计算量，本设计在相应的计算上使用MATLAB软件进行辅助。
通过本设计的研究计算能对变压器的分析和计算方法有初步的了解，对变压器出现空载、负载运行、空载合闸、副边突然短路时的电压、电流变化有准确的认识。
关键词：变压器；基本方程式；折算；等值电路；MATLAB计算1 变压器结构及其组成部分 (1)1.1变压器的基本结构 (1)1.1.1铁芯 (1)1.1.2绕组 (1)1.1.3油箱和冷却装置 (2)1.1.4绝缘套管 (2)1.1.5其他构件 (2)1.2变压器的额定值 (2)2变压器的变换关系 (4)2.1电压变换 (4)2.2电流变换 (4)2.3阻抗变换 (5)3变压器等值电路及其折算关系 (6)4变压器空载时的分析与计算 (8)5变压器负载运行时的分析与计算 (9)6变压器副边突然短路时分析计算 (10)7结论 (11)8心得体会 (12)参考文献 (13)1 变压器结构及其组成部分1.1 变压器的基本结构电力变压器主要由铁芯、绕组、变压器油、油箱、绝缘套管组成组成。
铁芯和绕组是变压器的主要部分，二者装配到一起称为变压器的器身。
图1-1为油浸式变压部结构示意图。
图1-1 油浸式变压部结构示意图1.1.1 铁芯铁芯是变压器的主磁路，又是变压器器身的骨架。
3、变压器-参数测定和运行特性
课程导入
通过漏磁抗必然产生电压降。
课程讲解
压变化。我们将这种变化规律称之为外特性。
I2≠0
E
U
负载变化导致电流变化，电流变化导致电
1
I1
1
1
E1
σ
Φ1
Φ2
E
Z
σ
σ
2
L
外特性：在一次侧加额定电压，负载功率因
课程总结
数COSφ2一定时，二次侧电压U2随着负载电
U1N=3300V,I0=0.08A,P0=80W,高压侧加电压时的短路试验数据：
课程讲解
UK=180V,I1N=6.06A,PKN=240W,试验温度25℃，求(1)这台变压器的等效电路参数；
（2）这台变压器的I*0,uk,Z*m,Z*k,P*0.
课程总结
课后作业
厚德笃学、砺能敏行
变压器的运行特性
折算到高压侧，应将上式求得数值乘以变比的平方。
二、短路试验
课程导入
☆ 试验方法：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 I1N，输入功率 PkN
课程讲解
（1）试验线路
课程总结
为了方便，选择在高压方一侧。
在低压方做短路试验时，负载损耗值不变，但 Uk太小, Ik 太大，调节设备难以满足要求，
m = =
X m = −
课程总结
课后作业
m = =
=
X m = −
需要强调的是：由于励磁参数与磁路的饱和程度有关，所以应取额定电压下的数据来
计算励磁参数。
变压器的运行特性
电感性滞后
变压器外特性曲线图
Part 3 变压器的效率
由于损耗的存在，变压器在传递能量过程，致使输出功率P2 < 输入功率P1，输出功率P2与输入 功率P1的比值称为效率η
损耗
铁损耗 铜损耗
磁滞损耗 由铁心磁阻所产生的的损耗，硅钢片能减少这种损耗 取决于铁心的磁通大小和交变频率，铁心采用片状结
涡流损耗 构叠加可减少这种损耗
变压器的电压变化率 变压器的外特性 变压器的效率
知识内容
课外拓展 测取实训室变压器的负载特性
产业信息
电力变压器是电力系统的枢纽设备,在变电站中,主 变压器能否安全可靠运行,直接关系到电网的安全 运行。要不断提高主变压器的运行、维护、检修 水平。
本节内容 到此结束
基本铜损 一次、二次绕组内直流电阻所引起 的直流电阻损耗 由集肤效应和邻近效应使绕组有效电阻变大所增加的
附加铜损 损耗
Part 3 变压器的效率
PFE
变压器损耗
PCU
铁损耗（不变损耗）
铁损耗用PFE表示，其 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（可变损耗）
铜损耗用PCU表示，其 大小与负载电流平方成 正比，故也称为可变损 耗。
电机与电气控制技术
Part 1 变压器的运行特性
外特性
运行特性
效率 特性
主要指标：电压变化率、效率
Part 2 电压变化率
变压器一次绕组加额定电压，负载的功率因数一定，空载与额定负载时 二次侧端电压之差（U2N -U2）与额定电压U2N的比值，用ΔU%表示
• 空载时，U20=U2N • 负载时，U2随负载的变化而变化 变化率 电压变化率ΔU%与变压器内阻抗大小、负载电流及负载类型有关，反映了变压器 输出电压的稳定性及电能的质量。
变压器的工作原理、分类及结构相关知识讲解
（4）铁心所用材料的导磁性能越好，则励磁电抗越大，空载电 流越小。因此变压器的铁心均用高导磁的材料硅钢片叠成。
（5）气隙对空载电流影响很大，气隙越大，空载电流越大。因 此要严格控制铁心叠片接缝之间的气隙。
（5） U 1
E 2 I0r E 1
2、等效电路
•
•
•
•
U I I E 由公式：
•
1 E1
0 R1 j
0 x1
1 I0Z1 可知
空载变压器可以看作是两个电抗线圈串联的电路。
其中一个是没有铁 心的线圈，其阻抗
为Z 1=R1+jX 1;
另一个是带有铁心 的线圈，其阻抗为
Zm=Rm+jXm
即
在三相变压器中额定电压为线电压。
额定电流 I1N / I2 N ( A )
指在额定容量下，变压器在连续运行时允许通过的 最大电流有效值。在三相变压器中指的是线电流。
单位：A
三者关系： 单相：SN U1N I1N U2 N I2 N 三相：SN 3 U1N I1N 3 U2 N I2 N
额定频率fN
同心式绕组
交迭式绕组
根据绕组和铁心的相对位置，变压器有壳式结构和心式结构 两种，如以下两图所示。
（三）其它结构部件 如下图所示，油浸式电力变压器的结构中还包括油箱、绝缘套
管、储油柜、安全气道等。
二、变压器的分类
按用途分：电力变压器和特种变压器。 按绕组数目分：单绕组（自耦）变压器、双绕组变压器、三 绕组变压器和多绕组变压器。
变压器的运行特性(精)ppt课件
基本铜耗：原、副边绕组中电流引起的直流电阻 的损耗。
附加铜耗：导体在交变漏磁场作用下引起集肤效 应，有效电阻增大而增加的铜耗。
9
基本铁耗：铁心中的磁滞和涡流损耗。 附加铁耗：结构件中的涡流损耗
额定电压下， 磁密基本不变，
总损耗：
10
11
3.效率 (1)公式
假定a b
不变：
12
pKN:额定电流时的额定短路损耗 ,
2-5 变压器的运行特性
变压器的运行特性主要有外特性 (副边电压变 化率 ) 和效率 1.外特性
当原绕组外施电压和负载功率因数不变时， 副 边端电压随负载电流变化的规律。 U2＝f (I2)
2. 效率特性 当原绕组外施电压和副绕组的负载功率因数不变
时， 变压器效率随负载电流变化的规律。 n＝f(I2).
则
，
o
c
n
a bd m
4
OR：
意义：(1) 越大， u越大 (2) 一定时， u受短路阻抗得影响
5
(4)a.纯电阻负载:
(
)
b 、.纯电感负载: 电压
c 、容性负载:且
小，故而 u小 说明由空载 负载时，副边
则
空载 负载时，副边电压
可以看出：
感性负载时， 02>0， U为正；容性负载， 02<0， U可 正可负。实际运行中一般是感性负载， 端电压下降5~8%。6
1
一、变压器的电压变化率和外特性
(1)电压变化率 ： 外施电压为额定值，负载功率因数为给定值时，付方空载 电压与负载时电压算术差与付方额定电压得比值。
原边 由简化电路得
副边cos 2一定
2
(2)负载系数 输出电流标么值。 (简化电路)
整流变压器的作用及其性能特点
整流变压器的作用及其性能特点说到整流变压器，想必很多人又得犯头疼病了。
整流变压器，简单的来说，就是整流设备里的一种电源变压器，所谓的整流，也就是把所有的电流原封不动的输入进来。
整流变压器被广泛的应用于照明、机械电子设备、医疗设备等上，具有其他变压器所没有的强大功效，给诸多领域带来了无可替代的帮助。
接下来，我们就一起来聊聊它的具体的作用及其性能特点吧。
一、作用：变压器的主要用途是在输配电系统。
作用高压电传输，不仅可以减小输电线的截面积，节约引进人材材料，同时还可减小输电线路的功率损耗。
变压器还可用来改变电流变换阻抗以及产生脉变流。
一、电化学工业这是应用整流变最多的行业，电解有色金属化合物以制取铝、镁、铜及其它金属;电解食盐以制取氯碱;电解水以制取氢和氧二、牵引用直流电源用于矿山或城市电力机车的直流电网。
由于阀侧接架空线，短路故障较多，直流负载变化辐度大，电机车经常起动，造成不同程度的短时过载。
为此这类变压器的温升限值和电流密度均取得较低。
阻抗比相应的电力变压器大30%左右。
三、三、传动用直流电源主要用来为电力传动中的直流电机供电，如轧钢机的电枢和励磁。
四、直流输电用。
还有一个很重要的作用就是保护人身安全!隔离危险电压。
隔离是指变压器原副边绕线圈之间是电绝缘的。
变压器的隔离是隔离原副边绕线圈各自的电流。
隔离有很多种，对于低压常见的变压器主要是金属绕线圈外面敷上绝缘漆，然后原副边绕线圈绕在一闸铁心上组成一个变压器。
这种变压器的绕线圈使用的导线很多人就叫其“漆包线”。
原因就是那层绝缘漆。
这时原副边就是靠那层漆绝缘隔离的。
自耦变压器在不需要初、次级隔离的场合都有应用，具有体积小、耗材少、效率高的优点。
二、性能特点：(1)电气性能稳定：产品结合负载特点和电网电压波动、大气过电压情况，根据整流变压器的负载状况，确定合理、可靠的绝缘水平和绝缘模型，充分保证产品的电气性能可靠和稳定。
产品环境安全系数≥1.67。
(2)动稳定程度高：产品绕组有较高的机械强度，具有较强的抗突发能力，以满足极恶劣的负载环境。
变压器的运行特性
1.变压器的外特性及电压变化率 2.变压器的损耗及效率
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。
u2N－ u2 ∆u ×100% = × 100% ∆u% = u2N u2N 来表征电压调整率，它反映了电网电压的稳定性。
我们能采取什么 措施来减小电压波 动呢？
国家规定用
分析变压器的外特性，当功率因素 cos 2 越接近1， 电压的波动就越小，因此我们在使用电气设备时，如 果能尽量提高功率因数，就有助于电压的稳定。 4
5
课后练习
1.什么是变压器的外特性？一般希望电力变压器的外特性呈什么 形状？
2.什么是变压器的电压变化率？与哪些因数有关？电力变压器的变化率 应控制在什么范围内好？从运行角度看是大些好还是小些好？
6
1.变压器的外特性及电压变化率 (1).变压器的外特性
因为变压器二次侧功率P2是由一次侧功率P1决定的，它 不会随变压器所带负载的变化而变化。 ∵ P2= i2u2 ∴ 当负载变化引起i2变化时，u2就会跟随i2的变化而变化 因此我们把当电源电压和负载功率因数一定时，二次电压随 负载电流变化的规律，称为变压器的外特性。
2、变压器损耗和效率
实际运行中的变压器不可避免的会因为材料、工艺等 问题而产生损耗。 变压器的损耗分为两种： ⑴ 铁损耗。铁耗是磁通在铁芯中交变和运行时 产生的损耗，与负载没有任何关系。因为磁通大小一 般没有变动，所以铁耗又称为不变损耗或空载损耗， 用pFE表示。 ⑵铜损耗。铜耗是电流在绕组中，与绕组的电阻 产生的热损耗，用pCU表示。 I2 pCU = I12 r1 + I22 r2 =β2 pCUN β= I 2N 铜耗的大小取决于负载电流的大小以及绕组中电阻 的大小，所以铜耗又称为可变损耗。
第2章变压器
2.1 变压器的工作原理
1. 电压变换 一次侧电路 E1 =－j4.44 N1f Φm
+ i1
U1 = －E1 + (R1 + jX1) I1 = －E1 + Z1I1
※ R1 ：一次绕组电阻。
u1
－
－ e1 ＋
i2 ＋ ＋ e2 ZL u2 － －
图形符号表示的电路图
X1 ：一次绕组漏电抗。 Z1 ：一次绕组漏阻抗。 忽略 Z1 ，则 U1≈－E1
大连理工大学电气工程系
第 2 章 变压器
2.3 变压器的运行分析
一、等效电路
将匝数为N2的实际二次绕组用匝数为N1的等 效二次绕组来代替。代替时保持磁通势和功率不 变。
二次绕组的折算公式：
1. 折算后的二次绕组电流 磁通势不变： N1I2' = N2I2 N2 I2 I2' = N I2 = k 1
大连理工大学电气工程系
2.3 变压器的运行分析
2. 折算后的二次绕组电压和电动势 输出视在功率不变： U2'I2' = U2 I2 I2 U2' = U2 = kU2 I2' 匝数相同： E2'= E1 = kE2
大连理工大学电气工程系
2.3 变压器的运行分析
3. 折算后的二次绕组漏阻抗和负载阻抗 有功功率不变
大连理工大学电气工程系
2.2 变压器的基本结构
(2) 低压绕组额定线电流 SN I2NL = I2N = 3 U1N 500〓103 = A 26.24 A 3 1.732〓11〓10 因低压绕组为△形联结，额定相电流为 I2NL 26.24 = A 15.15 A I2NP = 3 1.732
干式变压器的运行特性及常见问题分析
干式变压器的运行特性及常见问题分析摘要：先介绍干式变压器的组成结构，谈一谈运行中的优越性，而后重点从冷却方式、过载能力、低压出线方式、温度控制系统、防护方式这五个方面分析论述干式变压器的运行特性。
最后指出干式变压器运行过程中的常见故障，提出故障的处理措施。
关键词：干式变压器；过载能力；油浸式变压器相比于油浸式变压器，干式变压器虽然存在着一些局限性，但有着非常广泛的应用，原因之一是干式变压器具有很强的安全性。
目前来看，电力系统中的锅炉变压器、除尘变压器、汽机变压器、脱硫变压器都是干式变，发挥着重要性的作用。
但干式变压器运行过程中也常出现一些故障，主要是绝缘电阻下降、铁芯多点接地、跳闸故障，不利于干式变压器的安全性使用。
为此，必须明确干式变压器的运行特性和常见故障的处理方法，保证干式变压器的运行安全。
结合现有的研究成果，本文进一步分析探讨了干式变压器的运行特性和故障处理，现作如下的论述。
一、干式变压器的组成结构与优越性（一）干式变压器的组成结构干式变压器主要有两部分组成，一是铁芯，二是绕组。
铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠成，包括铁芯柱和铁轭这两部分，铁轭的含硅量较高，由表面涂有绝缘漆的硅钢片叠加而成。
绕组在干式变压器的运行过程中发挥着重要作用，是电路通道，多是由圆线交叠绕制而成，或者是由纸包的绝缘扁线绕制而成，目前市场上的干式变压器多使用箔式结构[1]。
原因在于这一种绕组结构可以提升干式变压器的冷却性能，机械强度和耐压力也可以很好的提升。
除铁芯和绕组，干式变压器会设计专有的绝缘结构，包括内部绝缘和外部绝缘。
（二）干式变压器的优越性与油浸式变压器有所不同，干式变压器的冷却介质是空气，主要的冷却方式是强制风冷和自然风冷，运行过程中通过科学控制温升，可以确保干式变压器的运行安全与稳定。
总的来说，干式变压器运行过程中有以下的优势：①干式变压器多是采用环氧树脂进行浇注，有着阻燃的性能，且非常的环保安全。
②与油浸式变压器相比，干式变压器的绝缘性更好，运行过程中较为安全，且允许温升，所以防潮能力可以得到提升。
电机与电力拖动复习题(2)
电机与电力拖动复习题一、 填空题1、 在电力拖动系统的基本运动方程式中，当电磁转矩T 大于负载转矩T L 时，电动机将做___加速______（加速、减速、稳态）运动。
2、 电力拖动系统的运动是由电力拖动系统中的____合成转矩___ 产生的。
3、 一台直流电机满足一定的条件既可以做电动机使用，也可以做发电机使用，该现象称为直流电机的 可逆 运行。
4、 直流电动机的转矩平衡方程式为_____ T=TL+T0 _。
5、 直流电动机中电磁转矩是____驱动___转矩，直流发电机中电磁转矩是__制动__转矩。
（驱动、制动）6、 他励直流电动机的调速方法有改变__电枢电压___调速、改变 电枢回路电阻调速和改变励磁 电流 三种。
7、 他励直流电动机的制动方法有__能耗制动__ __、反接制动_、 回馈制动_ 三种。
8、 变压器的空载试验可以测定变比k 、铁损耗P Fe 和 励磁阻抗 等参数，变压器的短路试验可以测定 铜 损耗和 短路 阻抗。
9、 交流异步电动机的转子分为鼠笼式和____绕线式_______两种。
10、三相异步电动机中旋转磁场的方向由三相交流电源的___相序_____决定。
11、同步电机主要由 磁极 和 电枢 两部分组成。
12、伺服电机的作用是把所接受的电信号转换为电机转轴的角位移或 角速度 。
13、电力拖动系统是采用__电动机_______为原动机拖动生产机械完成加工任务。
14、电力拖动系统的基本运动方程式为 dtdn GD T T fz .3752=- 。
15、直流电动机的基本结构由 定子 、 转子 和 气隙 三部分构成。
16、直流电动机按励磁方式分类有：___他励_____电动机和____自励_____电动机。
17、通过改变他励直流电动机的__电压__ 、___励磁电流 和 电枢回路电阻 等参数可以获得人为的机械特性。
18、他励直流电动机的启动方法有__减压启动__和___电枢回路串电阻启动__ 两种。
三相变压器参数测定及运行特性
三．实验项目
1. 测定三相变压器的电压比K。 2. 由空载实验测定三相变压器的空载特性。 3. 由短路实验测定三相变压器的短路特性。 4. 纯电阻负载实验测定三相变压器的外特性。
四．实验设备及仪器
1. T三相感应调压器 额定容量10kVA，额定输入电压380V，额定输 出电压0~430V，额定输出电流13.4A 2. T1三相变压器3kVA 380V/220V 4.54A/7.87A 3. RL三相变阻器 15/300Ω 1/8A 4. 交流电压表500V 5. 交流电流表10A 6．功率表500V 10A 7 ．万用表
中，U=UN的点必须测。测量完毕后，调压器电压调回零位，断开
电源。 T
三 相
.
.* *W
A
.a
x T1 X
A.
交
V
V
流 电
. . A .b
y. .Y
B.
源
V
. . W A .c
z
Z
C.
*
*
图1-2三相变压器空载实验线路图
注意：功率表接线时，需注意电压线圈和电流线圈的同名端，避免接错 线。并注意功率表读数的正负，不要遗漏。
UAB
Uab
KAB
UBC
Ubc
KBC
UCA
Uca
KCA
K
表中K=(KAB+KBC+KCA)/3
2．三相变压器空载实验。
(1) 按图1-2接线，调压器T接至三相变压器T1的二次绕组，变压器 一次绕组开路，将三相调压器T输出电压调至零位。
(2)闭合电源开关，调节三相调压器使其端电压逐渐升高到U=1.2UN ，开始记录数据，逐步降低到0.5UN为止，取6组数据，每次记下空 载电压、空载电流和空载损耗功率数据，将数据记入表1-2中。其
变压器的运行特性资料
U1N
*
A
φ2
E
Δ U%的简化计算公式 用变压器的简化等效电路 得简化相量图 其中U1N*=1，I1*=I2*=β
F B
I1 jxk
*
*
φ2
D
（β -U2* 称为变压器的负载系数）， 电阻压将 I1*Rk*=β Rk* ，电 I1*=－I2* φ2 抗压将 I1*xk*=β xk* 由简化相量图得 * CD DE BC cos 2 AB sin 2 U1*N U 2
η
1.0 0.8 0.6 0.4
ηmax
0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
β
讨
论
变压器效率最高点，出现在什么地方？
2 p pkN 0 在公式 (1 ) 100% 2 S N cos 2 p0 pkN d 中，取导数η对β的导数，并令 0 d
可计算出最高效率ηmax时的负载系数βm
例题 一台三相电力变压器，已知Rk*＝0.024，xk*＝ 0.0504。试计算额定负载时下列情况变压器的电压变化率 Δ U％：
（1）cosφ 2＝0.8（滞后）
（2）cosφ 2＝1.0（纯电阻负载） （3）cosφ 2＝0.8（超前） 分析：额定负载时，β ＝1；在已知 Rk* ，xk*和cosφ 2时, 可以通过公式
原边铜耗:pCu1=mI12R1 铁耗:pFe=mI02Rm
1
电磁功率:PM=mE2I2cosφ
副边铜耗:pCu2=mI22R2
2
P1
PM
P2
输出功率:P2=mU2I2cosφ
2
PCu1
PFe
变压器的运行特性
《电工技术》知识点：变压器的运行特性变压器的外特性和电压调整变压器的外特性:当一次侧电压U 1和负载功率因数cos 2保持不变时，二次侧输出电压U 2和输出电流I 2的伏安特性，即U 2= f (I 2)的关系曲线。
感性负载U 2I 2U 20I 2N 纯阻性负载O 22222)(I X R E U j 容性负载U 20：一次侧加额定电压、二次侧开路时，二次侧的输出电压。
一般供电系统希望要硬特性（随I 2的变化，U 2变化不大），电压变化率约在5%左右。
%%10020220 U U U U 电压调整率：当变压器外加电源电压一定时，变压器从空载到负载运行时，二次绕组电压的变化率。
U 2变压器的外特性和电压调整变压器的效率( )C u F e%%P P P P ΔP ΔP 2212100100一般 95% ,负载为额定负载的(50 ～75)%时， 最大。
输出功率输入功率变压器的效率为变压器的效率：是变压器的输出功率与对应的输入功率的比值，通常用百分数表示。
P 2P 1变压器的损耗包括两部分：铜损( P Cu ) ：绕组导线电阻的损耗。
涡流损耗：交变磁通在铁心中产生的感应电流(涡流)造成的损耗。
磁滞损耗：磁滞现象引起铁心发热，造成的损耗。
铁损( P Fe )：变压器的效率( )变压器的运行特性例：一台单相变压器S=180V A，其额定电压为N6000/230V，变压器的铁损为0.5kW，满载时铜损为2kW，如变压器在满载情况下向cosφ=0 .85的负载供电，U=220V。
试求：1）变压器的效率？2）2电压调整率？3）这台变压器能否允许接入120kW、U2=220V 、cosφ=0 .55的感性负载？解：1）变压器的效率N N N A S I U 3218010783230cos kWP U I . 222220783085146%Δ%%P P P. 2233331001461010098146100510210N 2N V U /U / 16000230Fe ΔkW P . 05Cu ΔkW P 2N VA S 180变压器参数：负载参数：V U 2220cos . 085变压器的运行特性2）电压调整率N NΔ%%%%%U U U U U U U . 2022022210010023022010023043变压器的运行特性3）接入负载参数:感性负载I 2＞I 2N ，不可接入该负载A cos P I U . 322212010992220055变压器的运行特性若I 2≤ I 2N ，则可接入该负载kW P 2120cos . 055N A I 2783VU 2220变压器的运行特性。
第三章 变压器的基本运行原理
ｅ1的有效值为： E1 E1m / 2 N1m / 2 2 fN1m 2 即 E1 4.44 fN1m 式（3-3）
E1 j 4.44 fN1 m
式（3-6）
11
（2）由主磁通φ将在二次磁绕组上产生的感应电势
d e2 N 2 N 2m cos t dt
19
（3）空载运行时铁耗较铜耗大很多，所以励磁电阻较一 次绕组的电阻大很多；由于主磁通也远大于一次绕组的漏 磁通，所以励磁阻抗远大于漏电抗。则在对变压器分析时， 可以忽略一次绕组的阻抗。 （4）从等效电路可知，空载励磁电流的大小主要取决于 励磁阻抗。从变压器运行的角度，希望其励磁电流小一些， 所以要求采用高磁导率的铁心材料，以增大励磁阻抗。励 磁电流减小，可提高变压器的效率和功率因数。
图3-6 变压器空载 运行时的相量图
可得U1的正方向。 注意：一次绕组电阻压降i０rl与i0同 相位，一次漏抗压降i0x１σ（此项实 际很小，夸大以便作图）超前i090°；
21
？例3-1 一台三相变压器（还没讲到）
22
第二节
变压器的负载运行
变压器一次绕组接交流电源，二次绕组接有负载的运 行方式，为变压器的负载运行方式。如图3-7所示（可与 图3-1空载运行示意图对比看一看）。
式（3-22）
式中，i1L= -i2/K 被称为一次侧绕组励磁电流的负载分 量，其大小随负载变化而变化。显然，空载时，一次侧的 电流i１=i0 ，负载时，一次侧的电流i１＞i0 。
25
*讨论： 变压器空载时，二次绕组电流为零，二次侧输出功率为 零；一次绕组电流为空载电流很小，变压器从电源吸收很 小的功率提供空载损耗。 负载时，二次侧电流不为零，有功率输出，一次电流发 生变化，在一、二次侧电压基本一定时，如果二次绕组电 流增大，表明二次输出功率增大，则一次电流也增大，变 压器从电源吸收的功率增加。一、二次绕组之间没有电的 直接联系，但由于两个绕组共用一个磁路，共同交链一个 主磁通，借助于主磁通的变化，通过电磁感应作用，实现 了一、二次绕组间的电压变换和功率传递。
变压器的运行特性
i1 N1
e1
i2
e2
N2 u2
u1
L2
ZL
变压器的运行特性
i0 1
L1
i2=0
e2
N2 u2 ZL
u1
L2
N1
e1
因为是空载运行，二次绕组开路，所以电流i2=0。 电流i1是产生磁通Φ的全部原因。此时称为空载电流i0 因为i0只用于产生主磁通，所以原绕组是一个纯电感电 0 路。 i0滞后u190 ，电动势e1与u1反相。e1与e2同相 · U1
变压器的运行特性
五、变压器的空载运行相量图
为了直观的表示各物理量之间的大小关系和相位关系，
可在一张相量图中将各个物理量用相量的形式表示出来，称 为变压器的相量图。
变压器的运行特性
E1 j 4.44 fN1 m
E 2 j 4.44 fN 2 m
U 20 E 2
系为：I1=I2/k
变压器的运行特性
二次绕组接上负载ZL ,流过负载电流 I 2 ，而 F2 除了与 一次绕组磁通势共同建立主磁通外，还有一小部分漏磁通 2
只与二次绕组交链，在二次绕组中产生相应的漏磁电动势 E 2 。
E 2 j I 2 L2 j I 2 X 2
* U2
cos(2 ) 0.8
1.0
cos2 1
cos 2 0.8
* I2 ( )
0
1.0
变压器的运行特性
在纯电阻负载时，电压变化较小；而在容性负载时， 外特性是上翘的，端电压可能出现随负载电流的增加反而 上升，说明容性电流有助磁作用，使U2上升；而感性电流 有去磁作用，使U2下降。 这也说明了二次侧功率因数对
实验二 单相变压器运行特性的研究
实验二单相变压器运行特性的研究一、任务目标1、测定单相变压器的空载特性、短路特性。
2、测定单相变压器变比和参数。
2、测定单相变压器的运行特性。
三、实训过程1、单相变压器空载试验的接线及测取空载试验数据4-5单相变压器空载试验接线图按图4-5接线。
图中单相变压器选用MEC11，其额定值P N=77V·A，U1N/U2N=220/55V，I1N/I2N=0.35/1.4A，变压器的低压线圈a、x接电源，高压线圈A、X开路；交流电压表V1、V2选用MEC23；交流电流表A选用MEC22；功率、功率因数W选用MEC24。
（1）检查按图4-5的接线是否正确，交流电压、电流表、单相功率表及变压器的接法是否正确。
确认MEC01电源总开关处于断开状态，将控制屏左侧的三相调压器逆时针方向旋转到底。
（2）开启控制屏上的电源总开关，按下“启动”按钮，顺时针调节控制屏左侧的三相调压器，逐渐升高交流输出电压（用V1表观察），使交流输出电压U O=1.2U N。
（3）从U O=1.2U N开始，逆时针调节控制屏左侧的三相调压器，逐次降低交流电源输出电压U O，直至降至U O=0.2U N，在1.2U N～0.2U N的范围内，测取变压器的空载电压U0、空载电流I0、空载功率P0、功率因数cosφ0（按下MEC24的“功能”键，显示单元显示cos时，按下“确认”键即可读取电动机M的当前功率因数，返回功率测试状态时只需按下“复位”键即可）及高压绕组AX端电压U AX，共测取数据7-9组。
记录于表4-3中，其中U O=U N点必须测，并在该点附近多测几点。
（4）试验结束后，将控制屏左侧的三相调压器逆时针方向旋转到底，按下“停止”按钮。
2、单相变压器短路试验的接线及测取短路试验数据图4-6 单相变压器短路试验接线图按图4-6接线。
图中单相变压器选用MEC11，变压器的高压线圈A、X接电源，低压线圈a、x短路；交流电压表V1选用MEC23；交流电流表A选用MEC22；功率、功率因数W选用MEC24。
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变压器的运行特性主要有外特性（副边电压变化率） 变压器的运行特性主要有外特性（副边电压变化率）和效率 一、变压器的外特性 在电源电压不变的情况下， 在电源电压不变的情况下，变压 器二次侧接入负载后， 器二次侧接入负载后，一、二次 绕组都有电流通过，必然产生一、 绕组都有电流通过，必然产生一、 二次侧的内阻抗压降， 二次侧的内阻抗压降，从而使二 次电压随负载的增减而变化。 次电压随负载的增减而变化。 二次电压随二次电流变化的特 性曲线称为变压器的外特性。 性曲线称为变压器的外特性。 利用电压变化率来表示输出额 利用电压变化率来表示输出额 电压变化率 定电流时电压的变化
cos ϕ = 0.8
（超前） 超前）
U
UN
cos ϕ = 1 cos ϕ = 0.8
（落后） 落后）
IN
I
外特性曲线
电压变化率 一般情况下， 一般情况下，外特性曲线近似一条略向下倾斜的直 且倾斜的程度与负载的功率因数有关， 线，且倾斜的程度与负载的功率因数有关，对于感性负 功率因数愈低，下倾愈烈。从空载到满载， 载，功率因数愈低，下倾愈烈。从空载到满载，二次电 压变化的数值与空载电压的比值称为电压变化 变化率 压变化的数值与空载电压的比值称为电压变化率，即
一定功率因数下， 一定功率因数下， η随负载电流的不同而改变
谢谢
铜耗与负载电流的平方成正比，因而也称为可变损耗。 铜耗与负载电流的平方成正比，因而也称为可变损耗。 铜耗
基本铁耗： 基本铁耗：铁心中的磁滞和涡流损耗 附加铁耗： 附加铁耗：结构件中的涡流损耗
铁耗可视为不变损耗。 铁耗可视为不变损耗。
铁 耗
P1 − ∑ p p Fe + p cu P2 ) × 100 % = (1 − ) × 100 % × 100 % = (1 − η = P1 P1 P2 + p Fe + p cu
∆U % = U 20 − U 2 × 100% U 2N
电力变压器的电压变化率一般为2％～3 电力变压器的电压变化率一般为2％～3％。 变化率一般为 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。 标之一,它大小反映了供电电压的稳定性。 电压变化率的大小与负载大小、 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。 器的本身参数有关。
二、效率特性 变压器在能量传递过程中， 将产生铜耗和铁耗， 变压器在能量传递过程中， 将产生铜耗和铁耗，它们又各自 包含有基本损耗和附加损耗 基本铜耗： 基本铜耗：原、副边绕组中电流引起的直流电阻的损耗 附加铜耗：导体在交变漏磁场作用下引起集肤效应， 附加铜耗：导体在交变漏磁场作用下引起集肤效应，有效电 阻增大而增加的铜耗