变压器参数测量PPT课件
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• 得到的参数为高压侧参数
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《电机学》 第三章 变压器
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2)通过调节电压,让电流Ik在0 ~ 1.3IN范围内变化,测出 对应的Uk , Ik和Pk ,画出Ik f (Uk )和Pk f (Uk )曲线;
抛物线
直线
短路阻抗Zk是常数
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 Pk PCu 。
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=√3UNIN
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《电机学》 第三章 变压器
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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=U1NI1N
U1k
Z I k 750 C 1N U1N
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《电机学》 第三章 变压器
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阻抗电压用额定电压百分比表示时有:
Uk
u1k U1N
100% I1N Z K U 1N
100% Z K U1N I1N
Z
* K
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。
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《电机学》 第三章 变压器
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《电机学》 第三章 变压器
3-6 标么值 一、定义
21
实际值：有名值
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
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。
×k
U % U20 U2 100 % U2N U2 100 % U1N U '2 100 %
U2N
U2N
U1N
用副边量表示
用原边量表示
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U % U20 U2 100 % U2N U2 100 % U1N U '2 100 %
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。
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《电机学》 第三章 变压器
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④ 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；
一次侧有U1
K U1 U 20
I0%
I0 I1N
100%
Zm
U1 I0
U1N I0
Rm
P0
I
2 0
Xm
Z
2 m
Rm2
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《电机学》 第三章 变压器
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要求及分析： 1）低压侧加电压，高压侧开路； 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。
2)电压U1在0 ~ 1.2UN范围方向调向,测出U20, I0和P0,画出 I0 f(U1)和P0 f(U1)曲线
Xk U1N /I1N
I1N X k U1N
Ukx U1N
U
* kx
短路阻抗电压
的电抗分量
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《电机学》 第三章 变压器
2、缺点
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标么值没有单位，物理意义不明确。
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《电机学》 第三章 变压器
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3.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%
为何是一条曲线？
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《电机学》 第三章 变压器
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3）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；
Zm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.
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k2
短路电压电阻 (有功)分量百分值 :
u kR
%
I R 1N k 750 C U1N
100%
短路电压电 抗(无功)分量百分值 :
u kX
%
I1N X k U1N
100 %
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Uk
u1k U1N
100%
I1N Z K U 1N
100% Z K U1N I1N
例如 p138 I0*、 zk*的范围
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② 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：
U
'* 2
U
' 2
U1N
kU2 k U2 N
U2 U2N
U
* 2
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。
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8）对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为相
值；
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《电机学》 第三章 变压器
Hale Waihona Puke 16三、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。
U1k Z k 750 C I1N
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
k：高压侧对低压侧的变比
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5）对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为 相值；
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P三 P1 P2
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3-7 变压器的运行特性
一、电压变化率
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
1
3-5 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
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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。
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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。
Rm R1 X m X1 空载电流I0很小
pFe>>I02R1，故可忽略空载铜耗，认为P0≈pFe=I02Rm
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※ 分析U公式
U
%
[Rk*
cos2
X
* k
sin2
]100%
1、电压调整率随着负载电流的增加而正比增大。I2
2、电压调整率与负载的性质有关。
ba、、22
0 0
3、与漏阻抗值有关 Rk*《 Xk*
c、2 0
a、2=0:cos2=1；sin2=0 电阻性负载 ∴I2↑→U很 小
Z
* k
Zk Z1N
Zk U1N /I1N
IkZk U1N
Uk U1N
U
* k
短路阻抗电压
Rk*
Rk Z1N
Rk U1N /I1N
I12N Rk U1N I1N
Pk SN
Pk*
Rk U1N /I1N
I1N Rk U1N
Ukr U1N
U
* kr
短路阻抗电压 的电阻分量
X
* k
Xk Z1N
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三、变压器一、二次侧相电压、相电流、漏阻抗的标幺 值
U1*
U1 U1N
；U
* 2
U2 U 2N
；I1*
I1 I1N
；I
* 2
I 2 I 2N
漏阻抗的标幺值：
Z1*
Z1 Z1N
Z1 U1N /I1N
Z1I1N U1N
Z
* 2
Z2 Z 2N
b、2>0:cos2>0；sin2>0 纯电阻电感性负载
∵Rk*cos2>0，Xk*sin2>0 ∴U>0，说明： 1）负载后U2<U20=U2N； 2）随着I2↑→U↑，U2↓。
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R K (750 c)
RK
T0 75
T0
Z R X K (750 c)
2
2
K (750 c)
K
T0=234.5℃
试验时的室温
7）若要得到低压侧参数，须折算；
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
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U2N
U2N
U1N
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。
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根据简化等值电路的相量图推导出电压变化率的公式 36
jI1X k
P’
=ac+cb=ac+db'
b′
I1Rk
忽略励磁电流时：
β=I1/I1N=I2/I2N=I1* =I2*————变压器的负载系数
标么值
某物理量实际值 该物理量基准值
• 标幺值在其原符号右上角加“*”号表示。
• 基值采用下标“b”。 例：U1 U1、Ub
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二、基值的确定
22
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；
Z2 U2N /I2N
Z 2 I 2N U 2N
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四、应用标幺值的优缺点
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1、应用标幺值的优点
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。
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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。
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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。
3U1
U1*
U1 U1N
3U1 3U1N
U1*
⑤ 某些意义不同的物理量标么值相等
Z
* m
1
I
* 0
Z
* k
U
* k
Rm*
P0*
I
*2 0
Rk* Pk*
PN* cos N
QN* sin N
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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：
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4）参数计算
Zk
Uk Ik
Rk
Pk
I
2 k
Xk
Z
2 k
Rk2
对T型等效电路：
R1
R2'
1 2
Rk
X1
X
' 2
1 2
Xk
5）记录实验室的室温；
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6）温度折算：电阻应换算到基准工作温度时的数值。
Z
* K
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。
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2)通过调节电压,让电流Ik在0 ~ 1.3IN范围内变化,测出 对应的Uk , Ik和Pk ,画出Ik f (Uk )和Pk f (Uk )曲线;
抛物线
直线
短路阻抗Zk是常数
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 Pk PCu 。
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=√3UNIN
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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=U1NI1N
U1k
Z I k 750 C 1N U1N
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阻抗电压用额定电压百分比表示时有:
Uk
u1k U1N
100% I1N Z K U 1N
100% Z K U1N I1N
Z
* K
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。
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3-6 标么值 一、定义
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实际值：有名值
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
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。
×k
U % U20 U2 100 % U2N U2 100 % U1N U '2 100 %
U2N
U2N
U1N
用副边量表示
用原边量表示
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U % U20 U2 100 % U2N U2 100 % U1N U '2 100 %
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。
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④ 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；
一次侧有U1
K U1 U 20
I0%
I0 I1N
100%
Zm
U1 I0
U1N I0
Rm
P0
I
2 0
Xm
Z
2 m
Rm2
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要求及分析： 1）低压侧加电压，高压侧开路； 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。
2)电压U1在0 ~ 1.2UN范围方向调向,测出U20, I0和P0,画出 I0 f(U1)和P0 f(U1)曲线
Xk U1N /I1N
I1N X k U1N
Ukx U1N
U
* kx
短路阻抗电压
的电抗分量
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2、缺点
30
标么值没有单位，物理意义不明确。
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3.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%
为何是一条曲线？
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3）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；
Zm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.
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k2
短路电压电阻 (有功)分量百分值 :
u kR
%
I R 1N k 750 C U1N
100%
短路电压电 抗(无功)分量百分值 :
u kX
%
I1N X k U1N
100 %
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Uk
u1k U1N
100%
I1N Z K U 1N
100% Z K U1N I1N
例如 p138 I0*、 zk*的范围
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② 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：
U
'* 2
U
' 2
U1N
kU2 k U2 N
U2 U2N
U
* 2
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。
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8）对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为相
值；
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短路电压，短路阻抗Zk75℃与一次侧额定电流I1N的乘积。
U1k Z k 750 C I1N
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
k：高压侧对低压侧的变比
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5）对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为 相值；
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P三 P1 P2
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3-7 变压器的运行特性
一、电压变化率
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
1
3-5 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
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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。
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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。
Rm R1 X m X1 空载电流I0很小
pFe>>I02R1，故可忽略空载铜耗，认为P0≈pFe=I02Rm
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※ 分析U公式
U
%
[Rk*
cos2
X
* k
sin2
]100%
1、电压调整率随着负载电流的增加而正比增大。I2
2、电压调整率与负载的性质有关。
ba、、22
0 0
3、与漏阻抗值有关 Rk*《 Xk*
c、2 0
a、2=0:cos2=1；sin2=0 电阻性负载 ∴I2↑→U很 小
Z
* k
Zk Z1N
Zk U1N /I1N
IkZk U1N
Uk U1N
U
* k
短路阻抗电压
Rk*
Rk Z1N
Rk U1N /I1N
I12N Rk U1N I1N
Pk SN
Pk*
Rk U1N /I1N
I1N Rk U1N
Ukr U1N
U
* kr
短路阻抗电压 的电阻分量
X
* k
Xk Z1N
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三、变压器一、二次侧相电压、相电流、漏阻抗的标幺 值
U1*
U1 U1N
；U
* 2
U2 U 2N
；I1*
I1 I1N
；I
* 2
I 2 I 2N
漏阻抗的标幺值：
Z1*
Z1 Z1N
Z1 U1N /I1N
Z1I1N U1N
Z
* 2
Z2 Z 2N
b、2>0:cos2>0；sin2>0 纯电阻电感性负载
∵Rk*cos2>0，Xk*sin2>0 ∴U>0，说明： 1）负载后U2<U20=U2N； 2）随着I2↑→U↑，U2↓。
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R K (750 c)
RK
T0 75
T0
Z R X K (750 c)
2
2
K (750 c)
K
T0=234.5℃
试验时的室温
7）若要得到低压侧参数，须折算；
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
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U2N
U2N
U1N
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。
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《电机学》 第三章 变压器
根据简化等值电路的相量图推导出电压变化率的公式 36
jI1X k
P’
=ac+cb=ac+db'
b′
I1Rk
忽略励磁电流时：
β=I1/I1N=I2/I2N=I1* =I2*————变压器的负载系数
标么值
某物理量实际值 该物理量基准值
• 标幺值在其原符号右上角加“*”号表示。
• 基值采用下标“b”。 例：U1 U1、Ub
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二、基值的确定
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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；
Z2 U2N /I2N
Z 2 I 2N U 2N
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四、应用标幺值的优缺点
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1、应用标幺值的优点
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。
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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。
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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。
3U1
U1*
U1 U1N
3U1 3U1N
U1*
⑤ 某些意义不同的物理量标么值相等
Z
* m
1
I
* 0
Z
* k
U
* k
Rm*
P0*
I
*2 0
Rk* Pk*
PN* cos N
QN* sin N
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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：
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4）参数计算
Zk
Uk Ik
Rk
Pk
I
2 k
Xk
Z
2 k
Rk2
对T型等效电路：
R1
R2'
1 2
Rk
X1
X
' 2
1 2
Xk
5）记录实验室的室温；
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6）温度折算：电阻应换算到基准工作温度时的数值。
Z
* K
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。
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