变压器的运行分析3

电压的大小，而与磁路的性质、尺寸无关。
2）副边： U 20 E2
空载电流分析
四、空载电流分析 空载电流由两部分组成：
1）磁化分量i0r：它的作用是产生主磁通， A 是空载电流的无功分量，与主磁通同相
位。用纯电感（电纳 bm）模拟支路
U1
2）铁耗分量i0a：它和电动势相互作用产 生的有功功率供给铁耗，是空载电流的
b 变压器从电网吸收滞后的无功电流进行激磁。
分析波型
2）I0的波形：
a 磁路不饱和
空载电流i0和主磁通Φ呈线性关系。 t 正弦磁通(端电压) →正弦i0
f (t)
900
0
900
Φ
b 磁路饱和
t
空载电流i0 主磁通Φ呈非线性关系。 正弦磁通(端电压) → 尖顶i0
i0 i0
t
32 1 1
2
i01
N12m
由于主磁路存在饱和现象，xm不是常数。
定义：Zm rm jxm 为激磁阻抗。
由等效电路可知： E1 I0 rm jxm I0Zm
空载电流大小相位波形分析
空载电流：
I0＝
源自文库
E1 Zm
E1 rm jxm
E1 Zm
0
1）I0的大小：
a Zm>>Z1(xm>> x1)
I0
E1 rm2 xm2
3
i03
0
t
空载电流不是正弦波，用向量表示时，必须取它的基波。
f (i0 )
i0 i0 f (t)
i0
i0
空载电流i0不是正弦波，用向量表示时，必须取它的基波。
工程上为了便于测量和计算，采用一个等效的正弦波来代替
实际的空载电流。
i0
等效条件（三要素）：
（1）等效正弦波电流的频率等于实际电流i0的频率。
X
有功分量，与电压降（-E1）同相位。用
电导gm 模拟该支路
E1
I0a 0
I0
I0r
m
I0 I0r I0a
I0r I0 sin 0 I0a I0 cos 0
I0
I
2 0r
I
2 0a
r1
jx1
I0r
Io
I0a
gm jbm
rm
gm
g
2 m
bm2
xm
bm
g
2 m
bm2
E1
上述电路可以进一步等效
上述电路可以进一步等效为：
A r1
jx1
图中：
1） rm称为铁耗等效电阻或激磁电阻，是
U1
表征铁心损耗的一个等效参数。
Io
rm E1
jxm
pfe I02rm
X
2）xm称为激磁电抗，它是对应于主磁通的电抗。 xm与主磁路的磁导成正 比，它是表征铁心磁化性能的一个参数。
xm＝
N1m 2I0
N1 (
2I0 N1m ) 2I0
（2）等效正弦波电流的有效值I0等于实际电流i0的
有效值。
I0 I021 I023 I025
0
i0 i01
i03 t
（3）等效正弦波电流的相位确定：它应使得 I 0 与 E1 相作用时被吸收的
功率等于铁耗。
0
cos1
p fe E1I0
方程式、相量图和等效电路
3、电动势平衡方程式 1）原边：
A I0
U1 E1 E1 I0r1
E1 I0 r1 jx1
E1 I0Z1
U1
E1
E1
1
X
Z1 r1 jx1 称为原绕组的漏阻抗
额定电压下：I0≤0.1 I1N，∴ I0Z1＜＜E1，可近似认为：
U1 E1
U1 E1 4.44 fN1m
因此：当频率和原绕组匝数一定时，主磁通的大小决定于所加
U1 rm2 xm2
b xm>>rm
I0
U1 U1 rm2 xm2 xm
I0大小决定于：外加电压大小及频率、原绕组匝数、铁心材料性质(磁导
率和损耗)、尺寸及饱和程度。
举一频率电压变化例子
2）I0的相位：
∵xm>>rm
0
tg 1
xm rm
900
即： I0 滞后于 E1 近900。
结论： a 空载电流基本是感性无功电流，功率因数很低。