變壓器的參數的測定和標么值:
一、空載試驗:
(1)目的:通過測量空載電流和一、二次電壓及空載功率來計算變比、空載電流百分數、鐵損和勵磁阻抗。
(2)接線圖:
(3)要求及分析:
1、為了便于測量和安全,通常在低壓側加電壓,高壓側開路;
2、電壓U1在0~1.2Un范圍內單方向調節,測出U20,I0和P0,畫出I0=f(U1)和P0=f(U1)曲線;
3、忽略R1和X1,即P0約等于Pfe
4、求出參數
5、空載電流和空載功率必須是額定電壓時的值,并以此求取勵磁參數;
6、若要得到高壓側參數,須折算;
7、對三相變壓器,各公式中的電壓、電流和功率均為相值。
二、短路實驗:
(1)目的:通過測量短路電流、短路電壓及短路功率來計算變壓器的短路電壓百分數、銅損和短路阻抗。
(2)接線圖:
(3)要求及分析:
1、高壓側加電壓,低壓側短路;
2、通過調節電壓,讓短路電流Is在0~1.3In范圍內變化,測出對應的Us,Is和Ps,畫出Is=f(Us)和Ps=f(Us)曲線;
3、同時記錄實驗室的室溫;
4、由于外加電壓很小,主磁通很少,鐵損耗很少,忽略鐵損,認為:Ps=Pcu
5、參數計算:
6、溫度折算:電阻應換算到基準工作溫度時的數值。
7、對三相變壓器,各公式中的電壓、電流和功率均為相值;
三、標么值:
在工程計算中,各物理量往往不用實際值表示,而采用相應的標幺值來進行表示,通常取各量的額定值作為基值,利用公式:標么值=實際值/基值計算,各物理量的標幺值都用在其右上角加“*”表示。
標幺值經常作為重要參數標注在變壓器的銘牌上。
采用標幺值的優點:
1.采用標么值可以簡化各量的數值,并能直觀地看出變壓器的運行情況。用標么值表示,電力變壓器的參數和性能指標總在一定的范圍之內,便于分析比較。
2.采用標么值表示時,高、低壓側的阻抗標么值都是相等的,不需要折算
例:
變壓器的運行特性:
變壓器的運行特性主要有外特性及效率特性。
變壓器在負載運行時,一、二次繞組的內阻抗壓降隨負載變化而變化。負載電流增大時,內阻抗壓降增大,二次繞組的端電壓變化就大。變壓器在傳遞功率的過程中,不可避免地要消耗一部分有功功率,即要產生各種損耗。衡量變壓器運行性能的好壞,就是看二次側繞組端電壓的變化程度和各種損耗的大小,可用電壓變化率和效率兩個指標來衡量。
一、電壓調整率和外特性
1、變壓器的外特性
當變壓器電源電壓 U1和負載功率因數等于常數時,二次側端壓 隨負載電流 的變化規律,即U2 = f(I2)曲線稱為變壓器的外特性曲線。
變壓器負載運行時,由于變壓器內部存在電阻和漏抗,故負載電流在變壓器內部產生阻抗壓降,使二次側端電壓隨負載電流的變化而發生變化。
變壓器二次電壓的大小不僅與負載電流的大小有關,還和負載的功率因數有關。
當純電阻負載和感性負載時,外特性是下降的;容性負載時,外特性可能上翹。
2、 電壓調整率
定義:是指一次側加50Hz額定電壓、二次空載電壓與帶負載后在某功率因數下的二次電壓之差,與二次額定電壓的比值的百分數,即
電壓調整率是表征變壓器運行性能的重要指標之一,它大小反映了供電電壓的穩定性。
用相量圖可以推導出電壓變化率的表達式:
其中,負載系數:
反映了負載的大小。
由表達式可知,電壓變化率的大小與負載大小、性質及變壓器的本身參數有關。
3、變壓器的電壓調整
為了保證二次端電壓在允許范圍之內,通常在變壓器的高壓側設置抽頭,并裝設分接開關,調節變壓器高壓繞組的工作匝數,來調節變壓器的二次電壓。
中、小型電力變壓器一般有三個分接頭,記作UN ±5%。大型電力變壓器采用五個或多個分接頭,例UN ±2x2.5%或UN ±8x1.5%。
分接開關有兩種形式:一種只能在斷電情況下進行調節,稱為無載分接開關-----這種調壓方式稱為無勵磁調壓;另一種可以在帶負荷的情況下進行調節,稱為有載分接開關-----這種調壓方式稱為有載調壓。
三、 效率和效率特性
1、變壓器的損耗
變壓器的損耗主要是鐵損耗和銅損耗兩種。
鐵損耗包括基本鐵損耗和附加鐵損耗。基本鐵損耗為磁滯損耗和渦流損耗。附加損耗包括由鐵心疊片間絕緣損傷引起的局部渦流損耗、主磁通在結構部件中引起的渦流損耗等。鐵損耗與外加電壓大小有關,而與負載大小基本無關,故也稱為不變損耗。
銅損耗分基本銅損耗和附加銅損耗。基本銅損耗是在電流在一、二次繞組直流電阻上的損耗;附加損耗包括因集膚效應引起的損耗以及漏磁場在結構部件中引起的渦流損耗等。銅損耗大小與負載電流平方成正比,故也稱為可變損耗。
2、變壓器的效率及效率特性
效率是指變壓器的輸出功率與輸入功率的比值。
效率大小反映變壓器運行的經濟性能的好壞,是表征變壓器運行性能的重要指標之一。
效率表達式
變壓器效率的大小與負載的大小、功率因數及變壓器本身參數有關。
效率特性:在功率因數一定時,變壓器的效率與負載電流之間的關系η=f(β),稱為變壓器的效率特性。
即當銅損耗等于鐵損耗(可變損耗等于不變損耗)時,變壓器效率最大:
為了提高變壓器的運行效率,設計時應使變壓器的鐵損耗小些。