2022-2023学年高二物理竞赛课件：单相变压器的空载运行

单相变压器的空载运行 单相变压器的空载运行 一、空载运行时的物理情况 变压器匝数为N1的一次绕组加上交流电压，变压器匝数为N2的二次绕组开路，这种情况即为变压器的空载运行。 变压器的型号 电力变压器的型号表示方法:基本型号+设计序号--额定容量(KVA)/高压侧电压 SL7-630/10，其中“S”代表三相，“L”代表铝导线，“7”代表设计序号，“630”代表额定容量为630kV•A，“10”代表高压绕组额定电压为10kV。 S7-315/10 三相（S）铜芯10KV变压器,容量315KVA,设计序号7为节能型. SJL-1000/10 三相油浸自冷式铝线、双线圈电力变压器，额定容量为1000千伏安、高压侧额定电压为10千伏。 我国生产的各种变压器主要系列产品有：S7、SL7、S9、SC8等。其中SC8型为环氧树脂浇注干式变压器。 一次绕组和二次绕组的 电动势平衡方程式 其中，i0— 空载电流；u20— 二次绕组的空载电压；R1— 一次绕组的电阻。φm— 主磁通；φ1σ — 一次绕组漏磁通。 1、感应电动势与主磁通 空载运行时，忽略 和e1σ 设： 感应电动势e1 和e2 均滞后于φm 的电角度90°，其有效值为 E1和E2的相量表达式 2、空载电流 空载电流包含两个分量，一个是磁化电流Iu，作用是建立磁场，产生主磁通——无功分量；另一个是铁损耗分量IFe ，作用是供变压器铁心损耗——有功分量。 空载电流的主要作用就是在铁心中建立主磁场，理想变压器空载时，空载电流可认为是励磁电流Im 由于空载电流的无功分量远大于有功分量，所以磁化电流是励磁电流的主要分量。 实际上，变压器空载时，一次侧从电源吸收少量的有功功率 ，用来供给铁损 和绕组铜损 。由于 和 均很小，所以 ，即空载损耗近似等于铁损。 3、漏磁通和漏电抗 漏电动势E 1σ 漏电抗X 1 是一次绕组的一个参数,可将漏电动势用压降的形式来表示。物理意义上表征了漏磁通对一次绕组的电磁效应。 一次绕组产生的漏磁通在一次绕组中感应产生漏电动势。 漏磁通所通过的路径是非磁性物质（油或空气），磁导率为常数，所以，漏磁通大小与产生此漏磁通的绕组中的电流成正比，且可以认为漏磁通路径是线性的，漏磁通与励磁电流同相位。因此，一次绕组漏电动势滞后励磁电流的相位角也是90° 二、空载运行时的电动势平衡方程式、相量图及等效电路 其中，Z 1— 一次绕组漏阻抗 为了便于分析，将 和 之间的关系直接用参数形式来表示。因为 中包含有功分量和无功分量，则 为 流过的一个阻抗所引起的阻抗压降，即 其中 Zm— 变压器的励磁阻抗 Xm— 变压器的励磁电抗，表征铁心磁化性能的一个参数 Rm— 变压器的励磁电阻，表征铁心发热而消耗有功功率 的一个参数 并且有 2、电动势平衡方程式 分别为一次和二次绕组的漏阻抗、电阻和漏电抗。 & & 变压器负载运行的基本方程式为： m m Z I E & & = - 1 s� 1� �� F� 1� �� E� 2� �� E� 20� �� U� 1� �� U� 0� I� �� m� �� F� $