电机变压器9月21日.pptx
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1、2.2.1 电磁关系一、空载运行时的物理情况2.2 单相变压器的空载运行12主磁通与漏磁通的区别二、各电磁量参考方向的规定强调强调:磁通与产生它的电流之间符合右手螺旋定则;电动势与感应它的磁通之间符合右手螺旋定则。1)性质上:与 成非线性关系;与 成线性关系;2)数量上:占99%以上,仅占1%以下;3)作用上:起传递能量的作用,起漏抗压降作用。三、感应电动势分析1、主磁通感应的电动势主电动势设则有效值相量同理,二次主电动势也有同样的结论。可见,当主磁通按正弦规律变化时,所产生的一次主电动势也按正弦规律变化,时间相位上滞后主磁通 。主电动势的大小与电源频率、绕组匝数及主磁通的最大值成正比。42、
2、漏磁通感应的电动势漏电动势漏电动势也可以用漏抗压降来表示,即根据主电动势的分析方法,同样有由于漏磁通主要经过非铁磁路径,磁路不饱和,故磁阻很大且为常数,所以漏电抗 很小且为常数,它不随电源电压负载情况而变.2.2.2 空载电流和空载损耗一、空载电流1、作用与组成2、性质和大小所以性质:由于空载电流的无功分量远大于有功分量,空载电流主要是感性无功性质也称励磁电流;大小:与电源电压和频率、线圈匝数、磁路材质及几何尺寸有关,用空载电流百分数I0%来表示:3、波形由于磁路饱和,空载电流 与由它产生的主磁通 呈非线性关系。当磁通按正弦规律变化时,空载电流呈尖顶波形。当空载电流按正弦规律变化时,主磁通呈平
3、顶波形。实际空载电流为是正弦波,但为了分析、计算和测量的方便,在相量图和计算式中常用正弦的电流代替实际的空载电流。小结(1)一次侧主电动势与漏阻抗压降总是与外施电压平衡,若忽略漏阻抗压降,则一次主电势的大小由外施电压决定.(2)主磁通大小由电源电压、电源频率和一次线圈匝数决定,与磁路所用的材质及几何尺寸基本无关。(3)空载电流大小与主磁通、线圈匝数及磁路的磁阻有关,铁心所用材料的导磁性能越好,空载电流越小。(4)电抗是交变磁通所感应的电动势与产生该磁通的电流的比值,线性磁路中,电抗为常数,非线性电路中,电抗的大小随磁路的饱和而减小。2.3 变压器的负载运行分析一、基本工作原理 变压器的主要部件
4、是铁心和套在铁心上的两个绕组。两绕组只有磁耦合没电联系。在一次绕组中加上交变电压,产生交链一、二次绕组的交变磁通,在两绕组中分别感应电动势。只要一、二次绕组的匝数不同,就能达到改变压的目的。2.3 单相变压器的负载运行2.3.1 负载运行时的电磁关系变压器一次侧接在额定频率、额定电压的交流电源上,变压器一次侧接在额定频率、额定电压的交流电源上,二次接上负载的运行状态,称为负载运行。二次接上负载的运行状态,称为负载运行。2.4 电动势方程、等效电路和相量图一、电动势平衡方程和变比一、电动势平衡方程和变比1 1、电动势平衡平衡方程、电动势平衡平衡方程(1 1)一次侧电动势平衡方程一次侧电动势平衡方
5、程忽略很小的漏阻抗压降,并写成有效值形式,有忽略很小的漏阻抗压降,并写成有效值形式,有则可见,影响主磁通可见,影响主磁通 大小的因素有电源电压大小的因素有电源电压 、电源频率、电源频率 和和一次侧线圈匝数一次侧线圈匝数 。(2)二次侧电动势平衡方程2、变比定义对三相变压器,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D,y接线变压器负载运行的平衡方程式基本方程式:1、磁势平衡方程式-变压器负载运行时,铁心中主磁通由一次侧磁势 ,和二次侧磁势 共同作用建立。按全电流定律,可得变压器负载运行时的磁势平衡方程式为变压器负载运行时,铁心中主磁通变压器负载运行时,铁心中主磁通由
6、一次侧磁由一次侧磁势势F1 和二次侧磁势和二次侧磁势F2 共同作用建立。按全电流共同作用建立。按全电流定律,可得变压器负载运行时的磁势平衡方程式定律,可得变压器负载运行时的磁势平衡方程式为为 (2-11)式中,-变压器负载运行时一次侧磁势 二次侧磁势 的 相量和,即合成磁势。根据前面分析的恒压下有恒磁通,在外接电源不变的情况下,负载运行时铁心中的主磁通与空载运行时的近似相等,则负载运行时的合成磁势 与空载运行时的空载磁势 近似相等,即因此,根据磁势的概念,可近似设为(2-13)(2-14)2、电势平衡方程式、电势平衡方程式 按图1-2所规定的个物理量的正方向,利用电路定律,便可写出变压器负载运
7、行时一次侧和二次侧的电势平衡方程式如下:(2-15)(2-16)式中,一次绕组的漏阻抗;二次绕组的漏阻抗。变压器负载等效电路变压器负载等效电路 等效电路的计算方法等效电路的计算方法“参数折算法参数折算法”即将变压器绕组某一侧参数折算到另一侧绕组去。即将变压器绕组某一侧参数折算到另一侧绕组去。常用的方法是把二次绕组折算到一次绕组。其方常用的方法是把二次绕组折算到一次绕组。其方法是把二次绕组的匝数法是把二次绕组的匝数N2变换为变换为N2,且令,且令N2=N1。这样,主磁通感应于一次、二次绕组的电势。这样,主磁通感应于一次、二次绕组的电势相等,从而形成相等,从而形成“等值直连电路等值直连电路”,以便
8、于定量,以便于定量计算。计算。注意注意:参数折算的原则是等效的。换言之参数在参数折算的原则是等效的。换言之参数在折算前后必须保持作用的折算前后必须保持作用的磁势相等磁势相等,传递,传递能量能量(包括有功和无功)相等(包括有功和无功)相等。折算后的二次侧各参数的数值为二次侧折算到一折算后的二次侧各参数的数值为二次侧折算到一次侧的折算值,用原来二次侧各参数的符号右上次侧的折算值,用原来二次侧各参数的符号右上角加上一个角加上一个“”表示。表示。根据折算后的方程,可以作出变压器的等效电根据折算后的方程,可以作出变压器的等效电路路。T型等效电路型等效电路:近似等效电路近似等效电路三、相量图作相量图的步骤
9、对应T型等效电路,假定变压器带感性负载。“等效电路法等效电路法”的意义的意义该方法的推出是把实际变压器中的磁场简该方法的推出是把实际变压器中的磁场简化为电场问题,从而把变压器原、副边原化为电场问题,从而把变压器原、副边原来来无无直接电关系变化为直接电关系变化为有有直接的电关系。直接的电关系。以利于定量计算。以利于定量计算。“等效电路等效电路”是一种数学模型。其中的励是一种数学模型。其中的励磁电抗磁电抗Xm与主磁通与主磁通m对应,表现铁芯的磁对应,表现铁芯的磁化性能。化性能。Rm表现铁芯的铁损的大小。感应表现铁芯的铁损的大小。感应的电势的电势E1、E2与原绕组电压平衡。漏电抗与原绕组电压平衡。漏
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