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变压器等值电路参数的试验测定

时间:2022-11-03 百科知识 版权反馈
【摘要】:知道了变压器的参数后,就可以得出变压器的等效电路,也就可以利用等效电路去分析、计算变压器的运行性能。图5.2.15为单相变压器空载试验的线路图。故可以认为变压器空载时的输入功率p0完全是用来抵偿变压器的铁损耗,即p0≈pFe。单相变压器短路试验时的接线如图5.2.16所示。

等效电路中的各种电阻、电抗或阻抗如r1、Xm、Zm、Zk等,是变压器的参数,它们对变压器的运行性能有直接的影响。知道了变压器的参数后,就可以得出变压器的等效电路,也就可以利用等效电路去分析、计算变压器的运行性能。同时,从设计、制造的观点看,合理选择参数对变压器的产品成本和技术经济性能都有较大的影响。

下而我们介绍参数的试验测定。通常,变压器的参数可以通过变压器的空载试验和稳态短路试验来求得。

1.变压器的空载试验

变压器空载试验的主要目的为:(1)测量空载电流I0;(2)测定变比k;(3)测量空载时的铁损耗pFe;(4)测定励磁参数Zm=rm+jXm

图5.2.15 变压器空载试验接线图

图5.2.15为单相变压器空载试验的线路图。试验时副边开路,原边加上额定电压,然后通过表计分别测量出U1、U20、I0,和空载输入功率p0。由于变压器空载运行时副绕组开路,故本身不存在铜损耗,在原绕组中虽有空载电流产生的铜损耗,但因I0较小,因而可忽略不计。故可以认为变压器空载时的输入功率p0完全是用来抵偿变压器的铁损耗,即p0≈pFe。这样,根据空载试验所测出的U1、U20、I0和p0即可算出

变比

式中U20为空载时测出的副边电压。

应当注意由于Zm与磁路的饱和程度有关,故不同电压下测出的数值是不一样的,故应取额定电压下的数据来计算励磁阻抗。

另外,空载试验可以在原边做也可以在副边做。为了方便与安全起见,空载试验常在低压边做。但应注意,低压边所测得的Zm2成要折算到高压边还必须乘以k2,即Zm=Zm2k2

此外,对于三相变压器来说在应用上述公式时,必须根据一相的损耗以及相电压和相电流来计算。

2.变压器的短路试验

当变压器的副边直接短路时,副边电压是等于零的,这种情况就是变压器的短路运行方式。如原边在额定电压下运行时副边发生短路,就会产生很大的短路电流,这种情况称为突然短路,这在变压器运行时将是不允许的。在本节中我们讨论短路试验,也可叫稳态短路试验。单相变压器短路试验时的接线如图5.2.16所示。为了使短路电流不致很大,试验时外加电源电压一般必须降低到额定电压的10%以下,为此原边一般通过调压器接到电源上。试验时,电压从零逐步增加,直到高低压绕组电流达额定值为止,然后读取短路电流Ik、原边短路电压Uk和短路损耗pk等数据,并记录试验时的室温θ。

图5.2.16 变压器短路试验接线图

图5.2.17 短路实验的等效电路图

在进行短路试验时,当副绕组电流达额定值I2N时,原绕组中的电流也达I1N,这时绕组中的铜耗就相当于额定负载时的铜耗(故把该试验又叫负载损耗的测定)。从简化等效电路可以看出,当副边短路而原边通入额定电流时,原边所加的端电压只是为了和变压器的阻抗压降I1NZk相平衡。由于短路试验时所加的电压Uk很低,所以铁心中的主磁通也非常小,故完全可以忽略励磁电流与铁耗,这时输入的功率差不多就是绕组的铜损耗。根据试验所测出的各个数据,可以分别计算出变压器的各短路参数,即

由于

从而短路电抗

此外,根据规定,在计算变压器的性能时,实验温度t绕组电阻应换算到75℃时的数值,短路电抗无温度换算。一般铜线变压器有:

同空载试验一样,上面所列的只是单相的计算方法,对三相变压器应该用每相的值来计算。短路实验的等效电路图如图5.2.17所示。

3.标幺值

标幺值是一种相对值。首先选定一个物理量作为基值,一般选额定值作为基值,把实际数值与基值进行比较,它们的比值就是这个物理量的标幺值,即

标幺值=实际绝对值(任何单位)/基值(与实际绝对值同单位)。标幺值的符号是在下面画横线或在右上角加“*”号。变压器的基值是这样选定的:电压基值选一、二次绕组的额定电压U1N和U2N;电流基值选一、二次绕组的额定电流I1N和I2N;这样阻抗的基值是

例5-2 有一台三相变压器,,在15℃时的空载试验和短路试验数据如下:

空载试验(电压加在低压边):U1=11kV,I0=45.5A,p0=47kW

短路试验(电压加在高压边):UK=9.24kV,IK=157.5A,pK=129kW

试求:

1.变压器电压比和励磁阻抗(欧姆值和标幺值);

2.漏阻抗(欧姆值和标幺值);

3.归算到高压边T形等效电路的参数。

电压比

一次、二次绕组的额定电流为:

1.由空载试验数据可求出励磁阻抗(归算到低压边时)

标幺值

归算到高压边时

标幺值

上述计算表明,用标幺值表示时,不必归算。

2.根据短路试验数据可求出漏阻抗

归算到高压边时:

折算到75°时

标幺值

3.T形等效电路的参数

设X1=X′2,r1=r′2

标幺值

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